JPH09211991A - 現像方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 スリーブを省略した現像ロールと磁性現像剤
を使用して高品質の画像が得られる現像方法を提供す
る。 【解決手段】 静電荷像を担持して移動する像担持体と
対向して、表面に異極性の磁極が円周方向に等間隔で配
置された円筒状永久磁石部材からなる現像ロールを回転
可能に設け、この現像ロールの表面に磁性現像剤を供給
して前記静電荷像を現像する現像方法において、像担持
体と現像ロールとの間隙Ｄｓとドクター部材と現像ロー
ルとの間隙Ｄｇとの差Ｄｓ−Ｄｇ＝０．０５〜０．２０
ｍｍに形成し、磁性現像剤を平均粒径５〜１５μｍ、体
積固有抵抗１０¹³Ω・ｃｍ以上の磁性トナーと、平均粒
径１０〜１００μｍ、体積固有抵抗１０³ 〜１０¹³Ω・
ｃｍの磁性キャリアとの混合粉体によって構成し、像担
持体の代りに金属製電極を配置し前記間隙ＤｓにＤＣ１
０ｋＶ／ｃｍの電場を印加した時に、磁性現像剤を介し
て現像ロールと金属製電極に０．０２μＡ以上の現像電
流が流れるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、静電荷像を担持し
て移動する像担持体と対向して、表面に異極性の磁極が
円周方向に等間隔で配置された円筒状の永久磁石部材か
らなる現像ロールを設け、この現像ロールの表面に磁性
現像剤を供給して前記静電荷像を現像する現像方法に関
するものであり、特に画像濃度が高く、地カブリが小で
あると共に画像の均一性が確保され、高品質の画像が得
られる現像方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】電子写真や静電記録を利用した画像形成
方法においては、光導電体又は誘電体等の像担持体の表
面に形成された静電荷像を、現像ロール上に吸着保持さ
れた磁性現像剤を介して磁気ブラシ法により現像し、得
られたトナー像を直接定着するか、もしくはトナー像を
普通紙などの転写部材上に転写後定着することにより最
終画像を得ている。

【０００３】上記現像ロールは、非磁性材料で形成され
た現像剤支持部材すなわちスリーブと、その内部に配設
されかつ表面に複数個の磁極を設けた永久磁石部材とを
有し、スリーブが像担持体の表面との間に現像領域を形
成するように像担持体表面と一定の間隔をおいて対向配
置されている。そしてスリーブと永久磁石部材との相対
的回転により、スリーブ上に吸着保持された磁性現像剤
を現像領域に搬送することにより、磁性現像剤中に含ま
れるトナーが静電荷像に付着してトナー像が得られる。

【０００４】一方、複写機やプリンターに代表される電
子写真装置においては、装置の低価格化及び小型化が強
く望まれ、この要求に応えるために現像ロールの構造も
変化している。すなわち現像ロールを構成するスリーブ
を省略し、永久磁石部材の表面に直接磁性現像剤を吸着
し、永久磁石部材の回転によって磁性現像剤を現像領域
に搬送することが提案されている（例えば特開昭62−20
1463号参照）。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記のようなスリーブ
を省略した形態の現像ロールを使用して磁気ブラシ現像
を行う場合には、スリーブ付の現像ロールの場合と異な
り、永久磁石部材の表面に吸着して形成された現像剤は
円周方向へは転動せず、現像剤層の厚さが磁極上と磁極
間とで異なると共に現像性に差があるので、画像濃度の
向上、地カブリの減少が困難な場合が多いという問題点
がある。また特にベタ黒画像の場合における画像の均一
性が確保できないという問題点も併存する。

【０００６】また上記問題点を解消するために、現像ロ
ールを高速で回転させることが考えられるが、駆動トル
クの増大と現像剤の飛散を招来すると共に、騒音が発生
することともなるので、実用上問題がある。

【０００７】一方現像剤として磁性トナーと磁性キャリ
アとの混合粉体からなる磁性現像剤を使用することによ
り、磁性トナーのみからなる一成分系のもの、および非
磁性トナーと磁性キャリアとの混合粉体からなるものと
比較して、トナーの磁気的凝集が少なく、また広いトナ
ー濃度範囲が選定できる現像手段が実現できるため、近
年において注目されている。

【０００８】しかしながらこのような磁性現像剤を、前
記のようなスリーブを省略した形態の現像ロールに適用
した場合には、現像ロールのみならず、磁性現像剤を構
成する磁性キャリアの粒径や体積固有抵抗等の電気的性
質と画像特性との関連について考察する必要がある。こ
の点において従来は充分検討されているとは言えず、画
像濃度、地カブリ、画像の均一性において優れた高品質
の画像が得られる現像条件が見出されていないという問
題点がある。

【０００９】本発明は、上記従来技術に存在する問題点
を解決し、スリーブを省略した形態の現像ロールと磁性
現像剤とを使用する現像方法において、高品質の画像が
得られる現像方法を提供することを課題とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明においては、静電荷像を担持して移動する像
担持体と対向して、表面に異極性の磁極が円周方向に等
間隔で配置された円筒状永久磁石部材からなる現像ロー
ルを回転可能に設け、この現像ロールの表面に磁性現像
剤を供給して前記静電荷像を現像する現像方法におい
て、現像ロールを異極性の磁極間ピッチＰ＝０．５〜１
０ｍｍおよび表面磁束密度Ｂ₀ ＝１００〜８００Ｇに形
成すると共に、磁性現像剤の層厚を規制するドクター部
材を現像ロールと間隙Ｄｇ＝０．１〜０．３ｍｍを介し
て設け、像担持体と現像ロールとの間隙Ｄｓと前記間隙
Ｄｇとの差Ｄｓ−Ｄｇ＝０．０５〜０．２０ｍｍに形成
し、磁性現像剤を平均粒径５〜１５μｍ、体積固有抵抗
１０¹³Ω・ｃｍ以上の磁性トナーと、平均粒径１０〜１
００μｍ、体積固有抵抗１０³ 〜１０ ¹³Ω・ｃｍの磁性
キャリアとの混合粉体によって構成し、前記像担持体の
代りに金属製電極を配置し前記間隙ＤｓにＤＣ１０ｋＶ
／ｃｍの電場を印加した時に前記磁性現像剤を介して前
記現像ロールと前記金属製電極との間に０．０２μＡ以
上の現像電流が流れるように形成する、という技術的手
段を採用した。

【００１１】上記金属製電極は、現像電流を設定するた
めに使用されるものであり、導電材料からなり、現像に
使用される像担持体と同一の形状および寸法に形成され
たものである。

【００１２】また上記の現像電流は、現像ロールの直径
や、現像ロールに吸着された磁性現像剤が金属製電極と
接触した時の円周方向の接触長さには関係なく、現像ロ
ールに吸着された磁性現像剤が前記金属製電極と接触し
た時の軸方向の接触長さ（現像幅）３００ｍｍ当りの電
流値である。

【００１３】本発明において、現像ロールの表面を絶縁
性に形成すると共に、現像ロールの周速をＶｍ≧１５０
ｍｍ／秒とし、磁性キャリアを平均粒径３０〜６０μ
ｍ、体積固有抵抗１０³ 〜１０¹¹Ω・ｃｍの偏平鉄粉に
よって形成することできる。

【００１４】また本発明において、現像ロールの表面を
導電性に形成すると共に、現像ロールの周速をＶｍ≧１
００ｍｍ／秒とし、磁性キャリアを平均粒径３０〜６０
μｍ、体積固有抵抗１０³ 〜１０¹¹Ω・ｃｍの偏平鉄粉
によって形成することができる。

【００１５】次に本発明において、現像ロールの表面を
絶縁性に形成すると共に、現像ロールの周速をＶｍ≧１
５０ｍｍ／秒とし、磁性キャリアを平均粒径３０〜９０
μｍ、体積固有抵抗１０³ 〜１０¹¹Ω・ｃｍの磁性酸化
鉄粉によって形成することができる。

【００１６】更に本発明において、現像ロールの表面を
導電性に形成すると共に、現像ロールの周速をＶｍ≧１
００ｍｍ／秒とし、磁性キャリアを平均粒径３０〜９０
μｍ、体積固有抵抗１０³ 〜１０¹¹Ω・ｃｍの磁性酸化
鉄粉によって形成することができる。

【００１７】本発明において、異極性の磁極間ピッチＰ
が０．５ｍｍ未満では、磁極の形成が困難であり、かつ
表面磁束密度の値が小となり、現像ロールの表面への磁
性現像剤の吸着保持量が少なくなり、カブリが発生する
と共に現像性が低下するため好ましくない。一方上記ピ
ッチＰが１０ｍｍを超えると、現像ロールを構成する永
久磁石部材の磁極上と磁極間とで、磁性現像剤の厚さが
異なると共に、その差が大きくなり、画像に濃度ムラが
発生するのみならず、画像濃度の向上が期待できないた
め不都合である。なお磁極間ピッチＰの好ましい範囲は
１〜５ｍｍである。

【００１８】次に現像ロールの表面磁束密度は１００〜
１０００Ｇに形成する。表面磁束密度が１００Ｇ未満で
あると、磁性現像剤の現像ロール上への吸着保持力が不
足して飛散するため好ましくない。一方表面磁束密度が
１０００Ｇを超えると、磁性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にくくなり、画質を低下さ
せることとなるので不都合である。更に、吸着された磁
性現像剤層の厚さが過剰になり、現像ロールの駆動トル
クが増大すると共に、広い現像ギャップが必要となり、
強い現像電界が得にくくなる。なお表面磁束密度の好ま
しい範囲は２００〜８００Ｇである。

【００１９】本発明において、現像ロールとドクター部
材および像担持体との間隙を各々Ｄｇ，Ｄｓとしたと
き、Ｄｇ＝０．１〜０．３ｍｍ、Ｄｓ−Ｄｇ＝０．０５
〜０．２０ｍｍとするが、間隙Ｄｇが０．１ｍｍ未満で
は現像ロールに吸着される磁性現像剤の層厚が小である
ため画像濃度が低くなるため不都合である。一方間隙Ｄ
ｇが０．３ｍｍを超えると、磁性現像剤により形成され
る磁気ブラシが不安定となり、画像の均一性が確保され
ないため好ましくない。

【００２０】なおＤｓ−Ｄｇの値が０．０５ｍｍ未満で
あると、現像ロールと像担持体とが対向する現像領域の
現像ロール回転方向上流側に、磁性現像剤の溜りが形成
されることとなり、地カブリの発生が大となり、画質が
低下するため好ましくない。一方Ｄｓ−Ｄｇの値が０．
２ｍｍを超えると、現像ロールの表面に形成される磁気
ブラシの穂先が像担持体に届かなくなり、画像濃度が低
下するため不都合である。

【００２１】次に本発明において使用する磁性現像剤と
しては、非磁性トナーと磁性キャリアとの混合粉体、若
しくは磁性トナーと磁性キャリアとの混合粉体（トナー
濃度１０〜９０重量％）を使用することができる。後者
のものにおいてこのように広いトナー濃度範囲で使用可
能である理由は、現像ロールに吸着支持された磁性現像
剤がそのままの状態で像担持体に供給され、実質的な磁
性現像剤が現像ロールに対して相対運動をせず、トナー
飛散力が極端に小さいことによると考えられる。このこ
とにより、トナー濃度制御は一般的には不要である。

【００２２】上記のような磁性現像剤を使用する場合
は、予め所定のトナー濃度に調整されたものを現像剤槽
内に投入するか、または現像ロールの表面に磁性キャリ
アを吸着させておき、その後現像剤槽内に磁性トナーの
みを補給するようにすればよい。

【００２３】上記磁性トナーとしては、転写性を向上さ
せる点から体積固有抵抗が１０¹³Ω・ｃｍ以上の絶縁性
のものが好ましく、また磁性キャリアとドクター部材と
の摩擦により帯電し易いもの（摩擦帯電量が絶対値で５
μｃ／ｇ以上）が好ましい。なお磁性トナーの平均粒径
は高精細画像を得るために、平均粒径を５〜１５μｍに
形成するのが好ましい。

【００２４】磁性トナーの組成は、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）、磁性粉（マグネタイト、ソフト
フェライト等）および着色剤（カーボンブラック等、但
し磁性粉としてマグネタイトを使用する場合には特に添
加しなくてもよい）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。
なお磁性粉が少ないと現像ロールから飛散し易くなり、
一方磁性粉が多いと所定極性に帯電しにくくなり、定着
性が低下するので、２０〜７０重量％（より好ましくは
３０〜５０重量％）の磁性粉量とするのが好ましい。ま
た着色剤を適宜選定することにより、カラートナーとす
ることもできる。

【００２５】更に磁性キャリアの平均粒径は１０〜１０
０μｍのものが特に好ましい。これは平均粒径が１００
μｍ以下であると、許容トナー濃度範囲が広がり、トナ
ーの帯電量が充分に得られるが、平均粒径が１０μｍよ
り小であるとキャリア付着が生じ易くなるからである。
なお磁性キャリアの好ましい平均粒径は、鉄粉の場合に
おいては３０〜６０μｍ、磁性酸化鉄粉の場合において
は３０〜９０μｍである。この場合、磁性酸化鉄粉は磁
化の値が前記の鉄粉のそれと比較して小であるため、平
均粒径は鉄粉のものよりも上限値が大となる。

【００２６】また磁性キャリアは上記の磁性粒子を２種
以上混合したものでもよい。例えば平均粒径が６０〜１
２０μｍの大粒径の磁性粒子と、平均粒径が１０〜５０
μｍの小粒径の磁性粒子とを混合してもよい。混合比率
は磁性粒子の大きさや磁気特性などを考慮して定めれば
よい。

【００２７】次に磁性キャリアの体積固有抵抗は１０³
〜１０¹³Ω・ｃｍのものが好ましい。体積固有抵抗が１
０³ Ω・ｃｍ未満であると、像担持体への付着が発生し
易く、画質を低下させるため好ましくない。一方体積固
有抵抗が１０¹³Ω・ｃｍを超えると、現像性が低下し、
画像濃度が低くなるため不都合である。

【００２８】また磁性キャリアの飽和磁化σｓは２０ｅ
ｍｕ／ｇを超えるものがよく、例えば鉄粉、磁性酸化鉄
粉（フェライト、マグネタイト等）、磁性粉と結着樹脂
を主成分とする樹脂キャリア等を使用することができ
る。飽和磁化σｓが２０ｅｍｕ／ｇ以下であると、キャ
リア付着を生じ易くなるため好ましくない。

【００２９】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、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。

【００３０】また上記体積固有抵抗の値は、試料を適当
量（１０数ｍｇ）秤取し、ダイヤルゲージを改良した内
径３．０５ｍｍのテフロン（商品名）製シリンダ中に充
填し、０．１ｋｇの荷重下、磁性キャリアの場合はＤ．
Ｃ．１００Ｖ／ｃｍの電場を、そして磁性トナーの場合
はＤ．Ｃ．４０００Ｖ／ｃｍの電場を印加して測定し、
抵抗値を算出した。抵抗の測定には横河ヒューレットパ
ッカード製４３２９型絶縁抵抗計を使用した。また摩擦
帯電量は、まずトナー濃度５重量％に調製した磁性現像
剤をよく混合し、ブロー圧１．０ｋｇｆ／ｃｍ² でトナ
ーをブローし、これをブローオフ粉体帯電量測定器（東
芝ケミカル製 ＴＢ−２００型）により測定した。

【００３１】本発明において、円筒状の永久磁石部材の
少なくとも磁性現像剤の支持搬送部を等方性ハードフェ
ライト磁石によって形成することができる。すなわち等
方性ハードフェライト磁石によれば、フェライト粉末
（ＭＯ・ｎＦｅ₂ Ｏ₃ （Ｍ：Ｂａ，Ｓｒ，Ｐｂの１種以
上、ｎ＝５〜６））を含む原料を使用して、例えばラバ
ープレス法または押出成形法のような手法により、無磁
場中で成形した円筒状成形体を、焼結後所定寸法に加工
し、外周面に着磁を施すことにより、所望の磁極間ピッ
チおよび表面磁束密度を有する円筒状の永久磁石部材を
得ることができる。一方プラスチック磁石またはゴム磁
石の場合は、表面磁束密度の点から磁場中成形して異方
性化した成形体を作製する必要があるので、磁極数を多
くできないという難点がある。

【００３２】上記の場合において、現像ロールの軸方向
の夫々の位置における直径を実質的に同一に形成すると
共に、現像幅に対応する軸方向中間部のみに磁極を設け
ることができる。すなわち全長に亘って実質的に等直径
に形成された現像ロールの両端部の非着磁部を、支持
部、駆動部、シール部、ギャップスペーサ部等として使
用する構成とすることができる。

【００３３】また本発明において、現像ロールの表面に
吸着した磁性現像剤と接触するように、例えば導電性金
属材料からなり磁性現像剤の層厚を規制するドクター部
材その他の電極部材を設け、この電極部材を介して磁性
現像剤に、例えば反転現像、かぶり防止等を目的とする
バイアス電圧を印加することができる。この手段は現像
ロールがハードフェライト磁石のような高電気抵抗材料
ないしは電気絶縁材料によって形成されている場合に有
効である。

【００３４】更に本発明において、現像ロールの少なく
とも表面を導電性に形成し、現像ロールを介して磁性現
像剤に上記目的のためのバイアス電圧を印加することが
できる。現像ロールの表面を導電性に形成する手段とし
ては、例えばＮｉ，Ａｌ，Ｃｕ，Ａｇ，Ａｕ等の導電性
金属材料を１〜５μｍの厚さでメッキする手段がある。
また導電性塗料の塗布、金属材料の溶射等、多種類の導
電性形成手段が使用され得る。

【００３５】上記の構成により、スリーブを欠如する構
成の磁性現像剤の吸着支持搬送手段である永久磁石部材
からなる現像ロールの外表面に直接磁気ブラシを形成
し、像担持体表面に形成された静電荷像に磁性現像剤中
の磁性トナーを付着させて現像を行うことができ、画像
濃度が高く、地カブリが小であり、かつ均一性の高い高
品質の画像が得られるのである。

【００３６】

【発明の実施の形態】図１は本発明の現像方法における
現像装置の例を示す要部横断面図である。図１におい
て、１は現像剤槽であり、磁性現像剤２を収容すると共
に、その下方に例えば等方性フェライト磁石のような永
久磁石部材からなる現像ロール３を矢印方向に回転自在
に設ける。現像ロール３の表面には異極性の磁極が円周
方向に等間隔に配置されている。

【００３７】４は感光体ドラムであり、矢印方向に回転
自在に形成し、現像ロール３と間隙Ｄｓを介して対向さ
せてある。５はドクター部材であり、現像剤槽１に設け
られ、現像ロール３と間隙Ｄｇを介して対向させ、現像
ロール３上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。６はバイアス電源であり、ドクター部材５
と接続し、現像ロール３の表面に吸着された磁性現像剤
２にバイアス電圧を印加するためのものである。すなわ
ち現像ロール３がフェライト磁石のような絶縁性の材料
によって形成された場合に有効である。

【００３８】上記の構成により、現像ロール３を回転さ
せることにより、現像剤槽１内の磁性現像剤２が現像ロ
ール３の表面に吸着搬送されて、現像領域において感光
体ドラム４上の静電荷像にトナーが付着するから、トナ
ー像を形成できるのである。

【００３９】図２は図１に示す現像ロール３の他の例を
示す中間部省略縦断面図である。図２において、３１は
永久磁石部材であり、例えば平均粒径１μｍのＢａフェ
ライト粒子とＰＶＡ（ポリビニルアルコール）等の結合
剤を乾式混合してなる原材料を、例えば静水圧プレスに
よって中空円筒状に成形した後、焼結処理して作製され
る（日立金属製 ＹＢＭ−３）。

【００４０】また上記永久磁石部材３１は、ＭＯ・ｎＦ
ｅ₂ Ｏ₃ （但し、ＭはＢａ，Ｓｒ，Ｐｂの１種以上、ｎ
＝５〜６）からなるフェライト粒子と水およびアルコー
ルとを充分に混合してなる原材料を、押出成形用金型か
ら押し出して、中空円筒状、かつ長尺に成形し、所定の
軸方向長さ寸法に切断し、乾燥後焼結処理して形成して
もよい。

【００４１】上記のようにして作製された焼結体の外周
面を、例えばセンタレス研削加工により、所定寸法（例
えば１０〜２０ｍｍ）に仕上げた後、中空部に快削鋼
（ＳＵＭ）、オーステナイト系ステンレス鋼（ＳＵＳ３
０３，ＳＵＳ３０４）等の金属材料によって形成された
導電性のシャフト３２を接着剤を介して、若しくは機械
的手段を介して固着する。

【００４２】なお樹脂磁石材料によって永久磁石部材３
１を形成する場合には、例えばフェライト、希土類コバ
ルト等の強磁性材料粉末と、高分子重合体（ポリアミド
樹脂、硬質ポリ塩化ビニル樹脂、ポリスチレン樹脂、ポ
リプロピレン樹脂、スチレンアクリロニトリル樹脂、Ａ
ＢＳ樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリフェニレン樹
脂、ポリスルホン樹脂等）とを主体とする混練材料を、
導電性のシャフト３２がインサートされた成形用金型内
に注入充填し、磁場印加状態で射出成形し、冷却・固化
後に成形用金型から取り出せばよい。

【００４３】次に上記永久磁石部材３１の両端面および
外周面に、樹脂層３３および蒸着メッキ層３４を順次積
層して形成する。すなわち永久磁石部材３１の表面を中
性洗剤、トリクレン、フレオン等によって脱脂処理し、
密着性を高めるために無機酸混合エッチング液によって
エッチングした後、例えば５％苛性ソーダで中和処理
し、下地層としてアクリル、エポキシ、ポリエステル等
の樹脂コートを行って樹脂層３３を形成し、蒸着メッキ
層３４を形成する。

【００４４】図３は図２における蒸着メッキ層３４を形
成するために真空蒸着装置の例を示す要部縦断面図であ
る。図３において、２１は真空容器であり、立設された
電極２２，２２間にフィラメント２３が設けられ、メッ
キ素材２４を加熱可能に形成されている。現像ロール３
は真空容器２１内に着脱可能に支持されている。

【００４５】図３に示すように現像ロール３をセットし
た後、真空ポンプにより真空容器２１内を２×１０^-4ｍ
ｍ／Ｈｇ程度に保持した後、電極２２を介してフィラメ
ント２３に２００Ｖの電圧を印加してメッキ素材２４を
加熱蒸発させ、現像ロール３を構成する永久磁石部材３
１の表面に、前記図２に示すような蒸着メッキ層３４を
形成するのである。

【００４６】上記蒸着メッキ層３４を形成する材料とし
ては、導電材料であるＡｌ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ａｇ，Ａｕ等
を使用し得るが、コストの点からＡｌが最も有利であ
る。１回の蒸着メッキ工程で形成し得る蒸着メッキ層３
４の厚さは約０．１μｍ程度であるため、蒸着メッキ層
３４が厚すぎると蒸着回数が多くなって製作コストが上
昇するので、蒸着メッキ層３４の厚さは５μｍ以下とす
るのが好ましい。但し、蒸着メッキ層３４が薄すぎる
と、使用中に剥離したり、あるいは永久磁石部材３１の
表面が局部的に露出し易くなるので、１μｍ以上とする
ことが望ましい。

【００４７】上記のようにして作製した現像ロール３を
図１に示すように現像装置に組み込めば、前記のものと
同様に静電荷像を現像することができる。この場合にお
いて、図２に示すように永久磁石部材３１の外周面およ
び両端面に形成された導電材料からなる蒸着メッキ層３
４は、導電性のシャフト３２と電気的に接続状態となっ
ているため、図１に示すような現像装置に組み込んだ場
合には、バイアス電源６とは現像ロール３を構成する導
電性のシャフト３２（図２参照）を介して接続される。
そして現像ロール３の表面にも安定したバイアス電圧が
印加される結果、磁性現像剤２を介して現像ロール３と
感光体ドラム４との間に流れる現像電流を増大させ、す
なわち電極効果を向上させることができ、画像濃度の向
上と共に画像の均一性を確保できるのである。

【００４８】

【実施例】

（実施例１）まず現像装置を構成する現像ロール３は、
等方性フェライト磁石（日立金属製ＹＢＭ−３）により
外径２０ｍｍの円筒状に形成し、１６極着磁を施し、表
面磁束密度を５５０Ｇとした。なお現像ロール３として
は、上記のような絶縁性のものの他に、図２に示すよう
な導電性のもの（表面抵抗１０Ω）も作製した。この場
合、樹脂層３３はポリエステル樹脂により厚さ１μｍと
し、蒸着メッキ層３４はＡｌにより厚さ２μｍとした。
また感光体ドラム４は、ＯＰＣにより直径３０ｍｍに形
成し、周速Ｖｐ＝６０ｍｍ／秒とし、表面電位を−６５
０Ｖとした。

【００４９】次に磁性現像剤２を構成する磁性トナー
は、重量比でスチレン−アクリルｎブチルメタクリレー
ト共重合体（Ｍｗ＝２１万、Ｍｎ＝１万６千）５７部、
マグネタイト（戸田工業製 ＥＰＴ５００）４０部、ポ
リプロピレン（三洋化成製 ＴＰ３２）２部、帯電制御
剤（オリエント化学製 ボントロン Ｅ８１）１部を配
合し、加熱混練、冷却固化、粉砕および分級して平均粒
径１０μｍに形成し、表面に流動化剤（日本アエロジル
製 Ｒ９７２）０．５部を外添した。体積固有抵抗は５
×１０¹⁴Ω・ｃｍ、摩擦帯電量は−２２μｃ／ｇであっ
た。

【００５０】一方磁性キャリアとしては、偏平状鉄粉に
シリコーン樹脂を被覆したものを使用し、平均粒径およ
び体積固有抵抗を変化させたものを準備し、また磁性現
像剤２中のトナー濃度を変化させたものを使用し、画像
評価を行った。

【００５１】なお現像ロール３には、絶縁性のものはド
クター部材５を介して、導電性のものは図２に示す導電
性のシャフト３２を介して、種々の直流バイアス電圧を
印加した。現像ギャップ（Ｄｓ）０．４ｍｍ、ドクター
ギャップ（Ｄｇ）０．３ｍｍとし、ローラ転写後、１８
０℃、１ｋｇ／ｃｍで熱ロール定着した。

【００５２】

【表１】

【００５３】表１は絶縁性の現像ロール３により、平均
粒径３０μｍの磁性キャリアにより、トナー濃度５０重
量％とした磁性現像剤２を使用し、磁性キャリアの体積
固有抵抗を変化させて画像形成した結果である。表１に
おいて、磁性キャリアの体積固有抵抗の値は、被覆樹脂
量により、またＮｏ．１１，１２のものは、その被覆層
に導電粒子としてカーボンブラックを添加することによ
って調整した。なお、画像濃度はマクベス濃度計によ
り、ベタ黒部の反射光学濃度を測定したもので、約１．
１以上で良好と評価される（１．３以上が特に好まし
い）。また地カブリは色差計を使用して、記録紙の通紙
前後における白度の差を測定したもので、約２．０以下
で良好と評価される。但し、１．０以上でカブリがやや
目立ち、１．０未満０．５以上でややカブリが認めら
れ、約０．５以下で極めて良好と評価される。

【００５４】表１から明らかなように、絶縁性の現像ロ
ールの場合には、磁性キャリアの体積固有抵抗の如何に
拘らず、現像ロールの周速が大となるにつれて画像濃度
の向上および地カブリの低下の傾向が認められる。特に
周速が１７８ｍｍ／秒以上のものにおいて高品質の画像
が得られており、就中、磁性キャリアの体積固有抵抗が
１０³ 〜１０¹¹Ω・ｃｍのものにおいて顕著である。

【００５５】

【表２】

【００５６】表２は絶縁性の現像ロール３により、体積
固有抵抗１０⁷ Ω・ｃｍの磁性キャリアを構成要素とす
るトナー濃度５０重量％の磁性現像剤２を使用し、磁性
キャリアの平均粒径を変化させて画像形成した結果であ
る。

【００５７】表２から明らかなように、磁性キャリアの
平均粒径が小になると画像濃度が低下し、また磁性キャ
リアの平均粒径が大になると地カブリが大となり、画質
が低下することが認められる。このため偏平鉄粉からな
る磁性キャリアの平均粒径は３０μｍ以上、６０μｍ以
下とするのがよい。なお絶縁性の現像ロール３の周速
は、画像濃度が高く、かつ地カブリの小なる画像を得る
ために、１２６ｍｍ／秒以上、好ましくは１５０ｍｍ／
秒以上とするのがよい。

【００５８】

【表３】

【００５９】表３は絶縁性および導電性の現像ロール３
について、平均粒径３５μｍ、体積固有抵抗１０⁷ Ω・
ｃｍの磁性キャリアを構成要素とするトナー濃度５０重
量％の磁性現像剤２を使用し、バイアス電圧を変化させ
て画像形成した結果の画像濃度を示す表である。

【００６０】表３から明らかなように、バイアス電圧の
増加により画像濃度が向上することが認められるが、導
電性のものは絶縁性のものと比較して、特にバイアス電
圧−３００Ｖ以上の領域において画像濃度が高く現れて
いる。これは図２に示すように永久磁石部材３１の外周
面に導電材料からなる蒸着メッキ層３４が形成されてい
ることにより、現像ロール３の表面にも安定してバイア
ス電圧が印加される結果、現像領域における電極効果が
向上するためと考えられる。

【００６１】

【表４】

【００６２】表４は絶縁性および導電性の現像ロール３
について、平均粒径３０μｍの磁性キャリアを構成要素
とするトナー濃度５０重量％の磁性現像剤２を使用し、
磁性キャリアの体積固有抵抗を変化させて、現像領域に
おける現像電流の値（単位：μＡ）を測定した結果を示
す表である。この場合、図１に示す感光体ドラム４に代
えて外径３０ｍｍのアルミニウム合金製パイプを設けて
測定し、バイアス電圧を−５００Ｖとした。

【００６３】表４から明らかなように、磁性キャリアの
体積固有抵抗が小である程現像電流の値が増加し、すな
わち画像濃度が向上することが認められる。また導電性
の現像ロールは、絶縁性の現像ロールよりも、同一の体
積固有抵抗および同一の周速において、何れも現像電流
の値が大であることが認められる。これは導電性の現像
ロールにおいては、その外周表面が導電性であることに
より、前記のように現像領域における電極効果が向上す
るためと考えられる。この結果画像濃度が向上すると共
に、ベタ黒画像の均一性もまた向上するのである。換言
すれば、導電性の現像ロールの使用により、絶縁性の現
像ロールを使用した場合より周速を小にすることができ
るのである。

【００６４】

【表５】

【００６５】表５は絶縁性および導電性の現像ロール３
について、平均粒径３０μｍ、体積固有抵抗１０⁷ Ω・
ｃｍの磁性キャリアを構成要素とする磁性現像剤２を使
用し、磁性現像剤のトナー濃度を変化させて、現像領域
における現像電流の値（単位：μＡ）を測定した結果を
示す表である。この場合の測定条件は、前記表４におけ
るものと同様である。

【００６６】表５から明らかなように、現像ロールの周
速を大にすることにより、現像電流が増加し、特に導電
性のものにおいて顕著である。この場合、磁性トナーは
体積固有抵抗５×１０¹⁴Ω・ｃｍの絶縁性のものである
から、トナー濃度１００重量％のものでは現像電流の値
は殆ど０である。しかしトナー濃度が８０重量％以下で
あれば、絶縁性の現像ロールであっても、０．０２μＡ
以上の現像電流が流れることが認められる。この場合、
現像電流の値が０．０２μＡ以上であれば、画像濃度
１．３以上が確保されることが実験によって確認されて
いる。

【００６７】（実施例２）現像装置を構成する現像ロー
ル３および磁性現像剤２を構成する磁性トナーは前記実
施例１のものと同様のものを使用した。次に磁性キャリ
アとしてはＢａ−Ｎｉ−Ｚｎ系フェライトキャリア（日
立金属製 ＫＢＮ−１００）を使用し、平均粒径および
体積固有抵抗を変化させたものを準備し、また磁性現像
剤２中のトナー濃度を変化させたものを使用して画像評
価を行った。

【００６８】

【表６】

【００６９】表６は絶縁性の現像ロール３により、平均
粒径３０μｍの磁性キャリアにより、トナー濃度５０重
量％とした磁性現像剤２を使用し、磁性キャリアの体積
固有抵抗を変化させて画像形成した結果である。表６に
おいて、磁性キャリアの体積固有抵抗の値は、被覆樹脂
量により、またＮｏ．６１，６２のものは、その被覆層
に導電粒子としてカーボンブラックを添加することによ
って調整した。

【００７０】表６から明らかなように、絶縁性の現像ロ
ールの場合には、磁性キャリアの体積固有抵抗の如何に
拘らず、現像ロールの周速が大となるにつれて画像濃度
の向上および地カブリの低下の傾向が認められる。特に
周速が１７８ｍｍ／秒以上のものにおいて高品質の画像
が得られており、就中、磁性キャリアの体積固有抵抗が
１０³ 〜１０¹¹Ω・ｃｍのものにおいて顕著である。

【００７１】

【表７】

【００７２】表７は絶縁性の現像ロール３により、体積
固有抵抗１０⁷ Ω・ｃｍの磁性キャリアを構成要素とす
るトナー濃度５０重量％の磁性現像剤２を使用し、磁性
キャリアの平均粒径を変化させて画像形成した結果であ
る。

【００７３】表７から明らかなように、磁性キャリアの
平均粒径が小になると画像濃度が低下し、また磁性キャ
リアの平均粒径が大になると地カブリが大となり、画質
が低下することが認められる。このためフェライトから
なる磁性キャリアの平均粒径は３０μｍ以上、９０μｍ
以下とするのがよい。なお絶縁性の現像ロール３の周速
は、画像濃度が高く、かつ地カブリの小なる画像を得る
ために、１２６ｍｍ／秒以上、好ましくは１５０ｍｍ／
秒以上とするのがよい。

【００７４】

【表８】

【００７５】表８は絶縁性および導電性の現像ロール３
について、平均粒径３５μｍ、体積固有抵抗１０⁷ Ω・
ｃｍの磁性キャリアを構成要素とするトナー濃度５０重
量％の磁性現像剤２を使用し、バイアス電圧を変化させ
て画像形成した結果の画像濃度を示す表である。

【００７６】表８から明らかなように、バイアス電圧の
増加により画像濃度が向上することが認められるが、導
電性のものは絶縁性のものと比較して、特にバイアス電
圧−３００Ｖ以上の領域において画像濃度が高く現れて
いる。これは図２に示すように永久磁石部材３１の外周
面に導電材料からなる蒸着メッキ層３４が形成されてい
ることにより、現像ロール３の表面にも安定してバイア
ス電圧が印加される結果、現像領域における電極効果が
向上するためと考えられる。

【００７７】

【表９】

【００７８】表９は絶縁性および導電性の現像ロール３
について、平均粒径３０μｍ、体積固有抵抗１０⁷ Ω・
ｃｍの磁性キャリアを構成要素とする磁性現像剤２を使
用し、磁性現像剤のトナー濃度を変化させて、現像領域
における現像電流の値（単位：μＡ）を測定した結果を
示す表である。この場合の測定条件は、前記表４におけ
るものと同様である。

【００７９】表９から明らかなように、現像ロールの周
速を大にすることにより、現像電流が増加し、特に導電
性のものにおいて顕著である。この場合、磁性トナーは
体積固有抵抗５×１０¹⁴Ω・ｃｍの絶縁性のものである
から、トナー濃度１００重量％のものでは現像電流の値
は殆ど０である。しかしトナー濃度が８０重量％以下で
あれば、絶縁性の現像ロールであっても、０．０２μＡ
以上の現像電流が流れることが認められる。この場合、
現像電流の値が０．０２μＡ以上であれば、画像濃度
１．３以上が確保されることが実験によって確認されて
いる。

【００８０】次に連続多数枚画像形成テストを行った結
果を表１０に示す。この場合の現像条件は、前記偏平鉄
粉と磁性トナーによる表１のＮｏ．１３の現像ロール周
速１７８ｍｍ／秒と、フェライト粉と磁性トナーによる
表６のＮｏ．６３の現像ロール周速１７８ｍｍ／秒とし
た。なお転写材はＡ４サイズの普通紙を使用した。

【００８１】

【表１０】

【００８２】表１０から明らかなように、何れも初期の
画像は勿論のこと、１０万枚後における画像でも良好な
画質のものが得られた。

【００８３】

【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、下記の効果を奏することができる。 （１）現像ロールを永久磁石部材のみによって構成した
のに拘らず、画像濃度が高く、地カブリが小であると共
に、画像の均一性が高い高品質の画像が得られる。 （２）現像ロールの表面を導電性とすることにより、効
果が更に顕著になる。 （３）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、スリーブを省略することができ、現像
装置および画像形成装置を小型化することができる。 （４）磁性現像剤を現像ロールの表面に直接吸着保持す
る構成のものであるため、搬送性および磁気ブラシの形
状安定性が向上し、現像性が良好であり、高品質の画像
が得られる。 （５）二成分系の磁性現像剤を使用した場合に、トナー
濃度を広い範囲に設定することができ、トナー濃度制御
手段を省略することができ、装置全体をコンパクト化し
得る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の現像方法における現像装置の例を示す
要部横断面図である。

【図２】図１に示す現像ロール３の他の例を示す中間部
省略縦断面図である。

【図３】図２における蒸着メッキ層３４を形成するため
の真空蒸着装置の例を示す要部縦断面図である。

【符号の説明】

３ 現像ロール ４ 感光体ドラム ３４ 蒸着メッキ層

Claims (5)

【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と
   対向して、表面に異極性の磁極が円周方向に等間隔で配
   置された円筒状永久磁石部材からなる現像ロールを回転
   可能に設け、この現像ロールの表面に磁性現像剤を供給
   して前記静電荷像を現像する現像方法において、 現像ロールを異極性の磁極間ピッチＰ＝０．５〜１０ｍ
   ｍおよび表面磁束密度Ｂ₀ ＝１００〜８００Ｇに形成す
   ると共に、磁性現像剤の層厚を規制するドクター部材を
   現像ロールと間隙Ｄｇ＝０．１〜０．３ｍｍを介して設
   け、像担持体と現像ロールとの間隙Ｄｓと前記間隙Ｄｇ
   との差Ｄｓ−Ｄｇ＝０．０５〜０．２０ｍｍに形成し、
   磁性現像剤を平均粒径５〜１５μｍ、体積固有抵抗１０
   ¹³Ω・ｃｍ以上の磁性トナーと、平均粒径１０〜１００
   μｍ、体積固有抵抗１０³ 〜１０ ¹³Ω・ｃｍの磁性キャ
   リアとの混合粉体によって構成し、前記像担持体の代り
   に金属製電極を配置し前記間隙ＤｓにＤＣ１０ｋＶ／ｃ
   ｍの電場を印加した時に前記磁性現像剤を介して前記現
   像ロールと前記金属製電極との間に０．０２μＡ以上の
   現像電流が流れるように形成したことを特徴とする現像
   方法。
2. 【請求項２】 現像ロールの表面を絶縁性に形成すると
   共に、現像ロールの周速をＶｍ≧１５０ｍｍ／秒とし、
   磁性キャリアを平均粒径３０〜６０μｍ、体積固有抵抗
   １０³ 〜１０¹¹Ω・ｃｍの偏平鉄粉によって形成したこ
   とを特徴とする請求項１記載の現像方法。
3. 【請求項３】 現像ロールの表面を導電性に形成すると
   共に、現像ロールの周速をＶｍ≧１００ｍｍ／秒とし、
   磁性キャリアを平均粒径３０〜６０μｍ、体積固有抵抗
   １０³ 〜１０¹¹Ω・ｃｍの偏平鉄粉によって形成したこ
   とを特徴とする請求項１記載の現像方法。
4. 【請求項４】 現像ロールの表面を絶縁性に形成すると
   共に、現像ロールの周速をＶｍ≧１５０ｍｍ／秒とし、
   磁性キャリアを平均粒径３０〜９０μｍ、体積固有抵抗
   １０³ 〜１０¹¹Ω・ｃｍの磁性酸化鉄粉によって形成し
   たことを特徴とする請求項１記載の現像方法。
5. 【請求項５】 現像ロールの表面を導電性に形成すると
   共に、現像ロールの周速をＶｍ≧１００ｍｍ／秒とし、
   磁性キャリアを平均粒径３０〜９０μｍ、体積固有抵抗
   １０³ 〜１０¹¹Ω・ｃｍの磁性酸化鉄粉によって形成し
   たことを特徴とする請求項１記載の現像方法。