JPH0990740A

JPH0990740A - 現像方法

Info

Publication number: JPH0990740A
Application number: JP24264995A
Authority: JP
Inventors: Toshihiko Noshiro; 敏彦野代; Masahisa Ochiai; 正久落合
Original assignee: Hitachi Metals Ltd
Current assignee: Proterial Ltd
Priority date: 1995-09-21
Filing date: 1995-09-21
Publication date: 1997-04-04

Abstract

(57)【要約】【課題】バイアス電圧を効率的に印加でき、かぶりの
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、導電部材を前
記現像ロールの表面に吸着された磁性現像剤と接触する
ように配設し、前記導電部材に静電荷像と同極性のバイ
アス電圧を印加する。

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
を行なう場合は、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】上記問題点を解決するために、本出願人は
すでに、現像ロールと像担持体とが対向する現像領域に
おいて、現像ロールと像担持体とを相互に逆方向に移動
させ、現像ロールの表面に吸着した磁性現像剤と接触し
この磁性現像剤の層厚を規制するように設けたドクター
部材を介して磁性現像剤にバイアス電圧を印加するとい
う内容の発明について出願している（特願平７−72625
号）。

【０００７】図５は上記本出願人による先行出願におけ
る現像装置の例を示す要部横断面図である。図５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。

【０００８】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。この場合ドクターブレード５は、例えば真
鍮のような導電材料によって形成し、バイアス電源６に
接続される。７は攪拌羽根であり、現像剤槽１内に設け
られ、磁性現像剤２を攪拌するためのものである。

【０００９】上記の構成により、現像ロール３を必要以
上に高速で回転させなくても、濃度ムラのない画像を得
ることができるが、未だ若干の問題点があることがわか
った。すなわち、磁性現像剤２に対するバイアス電源６
からのバイアス電圧の印加が効率的には行なわれず、画
像濃度が低く、またかぶりが発生し易いという問題点が
ある。

【００１０】これはドクターブレード５から現像領域ま
での沿面距離が大であることと、ドクターブレード５と
磁性現像剤２との接触面積が小であることが原因である
と考えられる。しかしながら、上記沿面距離を小にする
ために、ドクターブレード５を現像領域に近接して設け
ることは、現像領域の近傍の構造を必要以上に狭隘化さ
せると共に、現像剤槽１の大型化を招来するため好まし
くない。またドクターブレード５と磁性現像剤２との接
触面積を大にすることは、ドクターブレード５の厚さ寸
法の増大化により、本来の磁性現像剤２の層厚規制作用
に支障を来すことになるため不都合である。

【００１１】本発明は上記のような問題点を解決し、磁
性現像剤に対するバイアス電圧の印加を効率的に行ない
得ると共に、かぶり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。

【００１２】

【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
ルと像担持体とが対向する現像領域において導電部材を
前記現像ロールの表面に吸着された磁性現像剤と接触す
るように配設し、前記導電部材に静電荷像と同極性のバ
イアス電圧を印加する、という技術的手段を採用した。

【００１３】次に現像ロールの周速Ｖｍ（mm／秒）と像
担持体の移動速度Ｖｐ（mm／秒）とは、周速比Ｖｍ／Ｖ
ｐ＝１〜６とするのが好ましい。すなわちＶｍ／Ｖｐが
６を超えると、現像ロールの駆動トルクが大になり、ノ
イズの発生があると共に、磁性現像剤を構成するトナー
が飛散したり、磁性キャリアの摩耗が発生するため好ま
しくない。一方上記Ｖｍ／Ｖｐが１未満であると、現像
領域において像担持体上の静電荷像に、現像ロールを構
成する磁極と磁極間とが均等に遭遇せず、または、像担
持体へのトナー供給能力が不足して、画像に濃度ムラが
発生するため不都合である。すなわち、各現像工程毎に
磁性現像剤中のトナーは消費されるので、所定の画像濃
度を維持するためには、上記Ｖｍ／Ｖｐの値を１〜６と
するのがよい。

【００１４】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・ｎＦｅ₂Ｏ₃（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。磁極間ピッチは0.５〜１０mmの
範囲が好ましく、より好ましくは１〜５mmである。

【００１５】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。

【００１６】また導電部材は、導電性材料によりローラ
状、ブレード状若しくはブラシ状に形成されるが、ロー
ラ状若しくはブレード状とする場合には、これらと磁性
現像剤との接触面は平滑であることが好ましい。

【００１７】次に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（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（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。

【００１８】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。

【００１９】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。

【００２０】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（疏水性シリカ）を含
有（内添および／または外添）したものを使用できる。
なお磁性トナーとする場合は、磁性粉が多いと定着性が
低下するので、７０重量％以下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。

【００２１】更にキャリアの平均粒径は１０〜５０μｍ
のものが特に好ましい。これは平均粒径が５０μｍ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。

【００２２】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１０〜５０μｍ
の小粒径の磁性粒子とを、あるいは平均粒径が１０〜５
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。

【００２３】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１０
³Ω・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。

【００２４】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。

【００２５】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。

【００２６】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．１００
Ｖ／cmの電場を、そしてトナーの場合はＤ．Ｃ．４００
０Ｖ／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％に調整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−２０
０型）により測定した。

【００２７】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。

【００２８】

【実施例】図１は本発明の第１実施例における現像装置
の例を示す要部横断面図であり、同一部分は前記図５と
同一の参照符号で示す。図１において、８は導電部材で
あり、例えばステンレス鋼のような非磁性導電性材料に
よりローラ状に形成し、磁性現像剤２の搬送方向からみ
て、現像領域の下流側に現像ロール３の表面に吸着され
た磁性現像剤２と接触するように、かつ現像ロール３に
より従動回転可能に設けられる。そして導電部材８はバ
イアス電源６に接続される。なお導電部材８はローラに
代えてブラシ状に形成してもよい。

【００２９】上記の現像装置により、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２を使用して画像
形成した結果について記述する。なお現像ロール３は等
方性フェライト磁石により外径２０mmの円筒状に形成
し、３２極着磁を施した。表面磁束密度は３５０Ｇであ
った。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−６５
０Ｖとした。

【００３０】次に磁性トナーは、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、磁性粉（戸田工業製Ｅ
ＰＴ５００）４０部、ポリプロピレン（三洋化成製Ｔ
Ｐ３２）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９μｍ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−２２
μｃ／ｇであった。

【００３１】また磁性キャリアとしては、鉄粉キャリア
（偏平鉄粉の表面をシリコーン樹脂で被覆、体積固有抵
抗１０⁷Ω・cm、平均粒径５０μｍ）とマグネタイトキ
ャリア（マグネタイト粒子の表面をシリコーン樹脂で被
覆、体積固有抵抗１０¹³Ω・cm、平均粒径５０μｍ）と
を使用し、前記磁性トナーと混合してトナー濃度５０重
量％の磁性現像剤とした。なお磁性現像剤２には導電部
材８から直流バイアス電圧−６００Ｖを印加し、反転現
像を行なうために、現像ギャップ（ｇ）0.４mm、ドクタ
ーギャップ（ｔ）0.３mmとし、現像したトナー像を普通
紙にローラ転写後、１８０℃の温度、１kg／cmの線圧で
熱ロール定着した。比較例のものは図２に示すように、
ドクターブレード５から直流バイアス電圧−６００Ｖを
印加したものである。

【００３２】

【表１】

【００３３】表１から明らかなように、本発明のものは
何れもかぶりが大幅に減少することがわかる。これは図
１に示すように導電部材８により、現像ロール３に吸着
された磁性現像剤２に有効にバイアス電圧が印加される
ことに起因する。またかぶりの減少は、高抵抗の磁性キ
ャリアを使用するもの、および周速比の大なる領域にお
いて顕著である。

【００３４】次に画像濃度は周速比Ｖｍ／Ｖｐが大にな
るにつれて向上するが、この値が大になると現像ロール
３の駆動トルクが大になると共に、ノイズの発生その他
の不都合が発生するので、Ｖｍ／Ｖｐは１〜６の範囲と
するのがよいことがわかる。

【００３５】図２ないし図４は夫々本発明の第２実施例
ないし第４実施例における現像装置の例を示す要部横断
面図であり、夫々同一部分は前記図１と同一の参照符号
を示す。図２ないし図４に示すものは、何れも現像ロー
ル３と感光体ドラム４とが対向する現像領域において、
現像ロール３と感光体ドラム４とが同一方向に移動する
ように形成する。

【００３６】まず図２に示すものは、導電部材８を導電
性材料によってブラシ状に形成して、現像ロール３の表
面に吸着された磁性現像剤２に接触するように設けたも
のである。

【００３７】次に図３に示すものは、導電部材８をブレ
ード状に形成し、図２に示すものと同様に設けたもので
ある。なおブレードに代えてローラとしてもよい。更に
図４に示すものは、導電部材８をローラ状に形成し、磁
性現像剤２の搬送方向からみて、現像領域の上流側、か
つドクターブレード５の下流側に設けたものである。こ
のように導電部材８を現像領域の上流側に設けても、現
像ロール３の表面に吸着された磁性現像剤による磁気ブ
ラシを乱すことなく、または筋目を付けない限り差支え
はない。

【００３８】上記の構成による作用は、前記第１実施例
のものと同様である。図２ないし図４に示すものは、周
速比Ｖｍ／Ｖｐが小である場合において、かぶり減少に
有効である。

【００３９】

【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。

【００４０】(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。

【００４１】(2) 現像領域の近傍に導電部材を設けたこ
とにより、バイアス電圧を有効に印加できるため、かぶ
りを大幅に減少させ、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。

【００４２】(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】本発明の第１実施例における現像装置の例を示
す要部横断面図である。

【図２】本発明の第２実施例における現像装置の例を示
す要部横断面図である。

【図３】本発明の第３実施例における現像装置の例を示
す要部横断面図である。

【図４】本発明の第４実施例における現像装置の例を示
す要部横断面図である。

【図５】本出願人による先行出願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８導電部材

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成８年１２月２日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正内容】

【特許請求の範囲】

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１２

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１２】

【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、導電部材
を前記現像ロールの表面に吸着された磁性現像剤と接触
するように配設し、前記導電部材に静電荷像と同極性の
バイアス電圧を印加する、という技術的手段を採用し
た。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００４１

【補正方法】変更

【補正内容】

【００４１】(2) 磁性現像剤との接触面積が大きい導電
部材を現像領域により近づけて設けたことにより、バイ
アス電圧を有効に印加できるため、かぶりを大幅に減少
させ、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。

Claims

【特許請求の範囲】

【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、現像ロールと像担持体とが対向する現像領域において導
電部材を前記現像ロールの表面に吸着された磁性現像剤
と接触するように配設し、前記導電部材に静電荷像と同
極性のバイアス電圧を印加することを特徴とする現像方
法。