JPH0954491A - 現像方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 濃度ムラのない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
体と現像ロールの表面が最も接近する現像領域におい
て、現像ロールの表面に非磁性導電性材料からなるメッ
シュ状の電極を当接させ、この電極にバイアス電圧を印
加させる。

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、特に像担持体の移動方向に沿う画像濃度
の濃度ムラを解消し、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、非磁性材料で中空円筒
状に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
を行う場合は、永久磁石部材の表面に形成された現像剤
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、永久磁石部材の回転により現像剤層の山の
部分と谷の部分とが交互に像担持体表面に接触し、像担
持体の移動方向に沿って画像濃度の濃淡が生じ、特に中
間調の再現性が低下するという問題がある。上記のよう
な濃度ムラを解消するために、永久磁石部材を高速で回
転することが考えられるが、駆動トルクの増大と現像剤
の飛散を招来し、又騒音が発生するので、実用上問題が
ある。

【０００６】本発明は上記従来技術に存在する問題点を
解決し、濃度ムラのない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。

【０００７】

【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、像担持体と現像ロールの表面が最も接近する現像領
域において、現像ロールの表面に非磁性導電性材料から
なるメッシュ状の電極を当接させ、この電極にバイアス
電圧を印加させる、という技術的手段を採用した。

【０００８】本発明において、円周方向の異極性の磁極
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
ムラが発生するため不都合である。磁極間ピッチＰの好
ましい範囲は１〜５mmである。

【０００９】なおメッシュ状の電極としては、厚さ0.1m
m の板材に、１mm角の穴を多数個隣接して設けたものを
使用できる。本発明において、円筒状永久磁石部材の少
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（Ｍ
Ｏ・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。

【００１０】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現像使用部のみに磁極を
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。

【００１１】次に現像ロールの表面磁束密度は１００〜
８００Ｇ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８
００Ｇを超えると、磁性トナーの場合、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。

【００１２】なお本発明において使用する磁性現像剤と
しては、磁性トナーのみからなるものは勿論のこと、磁
性トナーと磁性キャリアとの混合粉体（最適トナー濃度
１０〜９０重量％）および非磁性トナーと磁性キャリア
との混合粉体（最適トナー濃度５〜７０重量％）を使用
することができる。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思料される。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。

【００１３】磁性現像剤として二成分系のものを使用す
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トナー
のみを補給するようにすればよい。

【００１４】上記トナーとしては、磁性若しくは非磁性
の何れのものでもよいが、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、またキャリアとドクターブレードとの摩擦により
帯電し易いもの（摩擦帯電量が絶対値で１０μｃ／ｇ以
上）が好ましい。なお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５〜１０μｍに形成するのが好
ましい。

【００１５】トナーの組成は通常使用されるトナーと同
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）、着色剤（カーボンブラック等、但し
後述する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
して磁性粉（マグネタイト、ソフトフェライト等）、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，アル
ミナ等の無機酸化物粒子など）を含有（内添および／ま
たは外添）したものを使用できる。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。

【００１６】なお磁性トナーとする場合は、磁性粉含有
量が少ないとトナー飛散が生じ易くなり、一方磁性粉含
有量が多いと定着性が低下するので、１０〜７０重量％
の含有量とするのが好ましい。但し、磁性粉含有量が５
０重量％を超えると現像性が低下して画像濃度が低下す
るので、磁性粉含有量のより好ましい範囲は１０〜５０
重量％である。ここで磁性粉として通常のマグネタイト
を使用した場合は、磁性トナーの飽和磁化σｓは１０ｅ
ｍｕ／ｇ以上とすることが望ましい。

【００１７】更にキャリアの平均粒径は１０〜７０μ
ｍ、好ましくは１０〜５０μｍのものがよい。これは平
均粒径が７０μｍ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。

【００１８】なお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６０〜１２０
μｍの大粒径の磁性粒子と、平均粒径が１０〜７０μｍ
の小粒径の磁性粒子とを、あるいは平均粒径が１０〜７
０μｍの小粒径のバインダー型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。

【００１９】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。

【００２０】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、フェライ
ト、マグネタイト、樹脂中に磁性粉が分散されたバイン
ダー型粒子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。

【００２１】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。

【００２２】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。

【００２３】次に本発明において、現像ロールと各々磁
性現像剤層厚規制手段および像担持体との間隙を各々
ｔ，ｇとしたとき、ｔ＝ 0.1〜 0.3mm、ｇ−ｔ＝0.05〜
0.20mmとすることができる。またｔの値を更に小に形成
して、間隙ｇを介して磁性現像剤が像担持体と非接触と
なる、いわゆるジャンピング現像にも適用できることは
勿論である。

【００２４】なお本発明においては、現像領域における
像担持体の移動方向と現像ロールの移動方向は、同一方
向であっても逆方向であってもよい。

【００２５】

【実施例】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。

【００２６】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ｇを介して対向させ
てある。５はドクターブレードであり、現像剤槽１に設
けられ、現像ロール３と間隙ｔ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。

【００２７】次に６は電極であり、例えばステンレス鋼
（ＳＵＳ３０４）からなる厚さ0.1mm の板材に１mm×１
mmの複数個の角穴を隣接させてメッシュ状に形成し、感
光体ドラム４と現像ロール３の両表面が最も接近する現
像領域において、現像ロール３の表面に当接するように
設け、バイアス電圧源７に接続する。

【００２８】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。

【００２９】この場合、現像ロール３の表面に吸着され
た磁性現像剤２は、現像領域においてメッシュ状の電極
６によって現像ロール３の表面から離脱してフリーな状
態となり、磁極上と磁極間とにおける現像性、すなわち
磁性現像剤２中のトナーの静電荷像への付着量を略均等
化させ得るのである。従って画像に濃度ムラが発生する
のを防止することができる。

【００３０】なお電極６によって磁性現像剤２にバイア
ス電圧を印加することにより、例えば反転現像、かぶり
防止等が行われる。このような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。

【００３１】次に図１において、感光ドラム４として外
径３０mmのＯＰＣドラムを使用し（周速６０mm／秒）、
その表面を−６５０Ｖに一様帯電後、露光して静電荷像
を形成し、下記の条件で反転現像を行った。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に形成し、その表面に３２極対称着磁を
施して（磁極間ピッチ＝1.96mm）、表面磁束密度を３５
０Ｇとし、周速１８０mm／秒で回転させた。なお現像ギ
ャップｇ＝0.4mm 、ドクターギャップｔ＝0.25mmとし、
電極６に−５００Ｖのバイアス電圧を印加した。なお比
較例として、電極６を欠如する従来のものについても上
記同様の反転現像を行った。但し、この場合において
は、バイアス電圧はドクターブレード５（黄銅製）に印
加した。

【００３２】磁性現像剤２は、磁性トナーと磁性キャリ
アとを混合して、３０重量％のトナー濃度となるように
調整した。この場合磁性キャリアとしてはフェライトキ
ャリア（日立金属製ＫＢＮ−１００）をシリコーン樹脂
で被覆した、平均粒径が５０μｍ、体積固有抵抗が１０
⁸ Ω・cm、飽和磁化σｓが５５ｅｍｕ／ｇのものを使用
した。

【００３３】次に磁性トナーは、スチレン−アクリル系
共重合体（Ｍｗ＝２１万、Ｍｎ＝１万６千）５７重量
部、磁性粉（戸田工業製ＥＰＴ５００）４０重量部、ポ
リプロピレン（三洋化成製ＴＰ３２）２重量部、帯電制
御剤（オリエント化学製ボントロンＥ８１）１重量部を
配合し、加熱混練、冷却固化、粉砕および分級して、平
均粒径９μｍに形成し、表面に疎水性シリカ（日本アエ
ロジル製アエロジルＲ９７２） 0.5重量部を添加、混合
して作製した。この磁性トナーの体積固有抵抗は５×１
０¹⁴Ω・cm、摩擦帯電量は−２２μｃ／ｇであった。上
記のようにして得られたトナー像を普通紙にコロナ転写
後、熱ロール定着（定着温度１８０℃、線圧１kg／cm）
して最終画像を得た。

【００３４】上記のようにして得られた画像は、比較例
のものにおいては、画像濃度1.30、ムラ0.5 であるのに
対し、本発明のものにおいては、画像濃度1.35、ムラ0.
1 以下の高品質の画像が得られることが確認された。

【００３５】

【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。 （２）現像領域において現像ロールの表面にメッシュ状
の電極を当接させて、この電極にバイアス電圧を印加さ
せたことにより、現像ロールの表面に吸着された磁性現
像剤を離脱させてフリーな状態とすることができ、磁極
上と磁極間とにおける現像性を略均等化することがで
き、現像ロールを低速回転としてもピッチムラのない高
品質の画像が得られる。 （３）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。 （４）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。

【符号の説明】

３ 現像ロール ４ 感光体ドラム ６ 電極

Claims (2)

【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、 像担持体と現像ロールの表面が最も接近する現像領域に
   おいて、現像ロールの表面に非磁性導電性材料からなる
   メッシュ状の電極を当接させ、この電極にバイアス電圧
   を印加させることを特徴とする現像方法。
2. 【請求項２】 現像ロールを現像領域において像担持体
   と逆方向に移動させることを特徴とする請求項１記載の
   現像方法。