JPH0216517B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は静電潜像の磁気ブラシ現像装置、特に
高抵抗一成分系磁性トナーあるいは微細磁性キヤ
リヤーとトナー等の磁性現像剤を用いた磁気ブラ
シ現像装置に関する。 電子写真法又は静電記録法の現像方法のひとつ
として磁性トナーを一成分現像剤として使用する
一成分磁気ブラシ現像方法がある。一成分磁気ブ
ラシ現像方法のうち最も一般的な方法は、静電潜
像による電荷誘導を利用する周知の方法であり、
この方法においては比較的導電性のトナーを現像
剤として用いるため、普通紙の静電転写しようと
する場合転写画像濃度の低下や画像のにじみが生
じ、特殊な絶縁処理を施した転写用紙を用いなけ
ればならない欠点があつた。また特殊処理を施さ
ない普通紙への良好な転写を可能とするにはトナ
ー自体の電気抵抗を高めた高抵抗トナーを現像剤
に使用する必要があるが、導電性トナーを用いる
場合に比べて現像の際の電荷誘導が不完全となる
ことが原因と思われる種々の画質上の欠点を生じ
ていた。 第１図は従来のマグネツト回転型の一成分磁気
ブラシ現像装置の例を示す図である。第１図にお
いて現像ロール１は固定された非磁性中空円筒状
スリーブ２及びスリーブ内部にスリーブと同心軸
に回転可能に配設された円筒状マグネツトロール
３とから成り、マグネツトロール３を回転させる
ことによりスリーブ上の磁性トナー（以下トナー
と略す）を搬送し感光体ドラム１１に供給する。
現像装置は基本的には現像ロールの他にトナーを
安定して供給するためのトリマーブレード４やホ
ツパー５やその他の補助部品などを具備してい
る。 一方、第２図は従来のスリーブ回転型の一成分
磁気ブラシ現像装置の例を示す図である。現像ロ
ール１は内部に固定された円筒状マグネツトロー
ル６及びマグネツトロール６と同心軸に回転可能
に配設された非極性中空円筒状スリーブ７とから
成り、スリーブ７を回転させてスリーブ上のトナ
ーを搬送し感光体ドラム１１に供給する。現像装
置としてはマグネツト回転型と同様に現像ロール
の他にトリマーグレード、ホツパー、その他のも
のが具備されている。 第１図及び第２図に示したこれら従来の現像装
置を用いて粉体体積抵抗が10¹⁰Ωcm程度より小さ
い導電性トナーで現像することは極めて一般的に
行われており、画質品位の高い現像画像が得られ
ている。導電性トナーで形成された現像画像を普
通紙に転写すると、転写できなかつたりあるいは
画像の乱れが生じてしまい、絶縁性塗膜等を有す
る加工紙を用いて転写せざるを得なかつた。普通
紙に転写可能な高抵抗トナーすなわち粉体体積抵
抗が10¹²Ωcm以上のトナーで現像しようとすると
第１図や第２図に示したようないずれの現像装置
を用いる場合にも画質上不具合な点がそれぞれ生
じてくる。 すなわち第１図のマグネツト回転型の現像装置
においては、トナーの粉体体積抵抗がおよそ
10¹⁰Ωcmを超えると徐々に現像像の画像濃度が低
下し始め、転写性の良好な高抵抗トナーでは十分
高い画像濃度を得ることが出来ない。また第２図
のスリーブ回転型の現像装置においては高抵抗ト
ナーでも画像濃度は満足出来る程度のものが得ら
れるが画質上の他の大きな欠点が生じてくる。す
なわちトナーの粉体体積抵抗が10¹⁰Ωcm以上、特
に10¹²Ωcm以上の高抵抗トナーを用いると画像の
後端部にトナーが尾引き状に飛散する現象（以下
尾引きと呼ぶ）が生じ、特に転写用紙に転写を行
つた場合に尾引きが強調されて画像品位の低いコ
ピーしか得られないという欠点がある。 これらマグネツト回転型及びスリーブ回転型の
現像装置のそれぞれの問題点を取除く目的でマグ
ネツトとスリーブの両方を回転させる現像装置が
特開昭54−68240号の発明を初めいくつか提案さ
れている。しかしこのマグネツト・スリーブ両方
回転型の現像装置も画質上の欠点の他種々の問題
点を抱え持つている。すなわちソリツド像の後端
部にトナーが盛り上つて現像されること、感光体
の移動速度が速いときには移動方向と直角の向き
の縞が画像に現れること、マグネツトとスリーブ
の両方を回転させるため装置の構造が複雑となる
こと、また一般にマグネツトは1000〜2000rpmと
いう高い回転数で回転させるために駆動系のコス
トが高くつくこと等の問題点がある。 これら画質上の欠点と、マグネツトの回転数が
高い点とは、第１図のマグネツト回転型の現像装
置についても共通の問題であり、画質の上からも
構造の簡単な点からも第２図のスリーブ回転型の
現像装置が優れており、特に速い感光体ドラム速
度で現像するときに大きく有利となつてくる。 本発明の目的はスリーブ回転型の現像装置にお
いて粉体体積抵抗が10¹²Ωcm以上の一成分現像剤
あるいは微細磁性キヤリヤーとトナー等の磁性現
像剤を用い品位の高い転写画像を得ることを可能
にする磁気ブラシ現像装置を提供することであ
る。本発明の目的はまた普通紙上に品位の高い転
写画像の得られる磁気ブラシ現像装置を提供する
ことである。 本発明者らは、スリーブ回転型の現像方式に特
有な前述の尾引きの発生原因について詳細に調べ
たところ、トナー像の普通紙への転写が良好にな
し得る粉体体積抵抗が10¹²Ωcm以上のトナーを用
いた結果転写の際に尾引きが生じる場合は、第３
図に示すように転写前の感光体上の現像像におい
てトナーがタワー状または団塊状に連らなつて、
感光体表面と垂直な方向に盛り上がつた画像を形
成していることがわかつた（以下このようなトナ
ーの集りをチエーンと呼ぶ）。またこのチエーン
の数や大きさの程度は尾引きの程度と強い相関を
持つていることがわかつた。さらに詳細な検討の
結果、転写時に生じる尾引きの原因は現像の過程
において既に発生しているのであつて、本発明の
現像方法を用いて現像像中のチエーンの形成をな
くすことにより、尾引きの欠点を解消できること
が確かめられた。 さて第２図の従来のスリーブ回転型現像装置を
用いた場合に尾引きの原因となるチエーンがどの
ように形成されるかについては以下のように考え
られる。第２図において現像ロール上のトナーは
トリマーブレード４によつてその高さを揃えら
れ、マグネツトロールの作る磁力線に沿つて並び
いわゆる穂立ちを形成する。低抵抗トナーに比べ
高抵抗トナーを使用する場合にはトナー群中に逆
極性トナー及び分極トナーが生じ易く磁界中に穂
立ちを形成される際に上記トナーが規則性をもつ
て配列される為にトナー間の吸引力は非常に強固
なものに成長する。従つて感光体と現像ロールが
最も近接する現像領域まで搬送されたトナー穂立
ちは、現像領域のマグネツトロール磁極のつくる
磁力線に沿つて並んだ状態で、穂立ちの根元また
は穂立ちの途中部分でち切れ、トナーがチエーン
状に連らなつたまま感光体上に転移し現像像とな
る。つまり、従来の現像方法では、現像ロール上
で磁力によつて形成された穂立ちが磁気的なトナ
ーチエーンの形を保つたまま現像され感光体上の
チエーンとなつていると考えられる。 本発明はこのような現像像中にトナーチエーン
を形成するという従来の現像装置の不具合を取除
くものである。 すなわち本発明は、普通紙転写が可能な10¹²Ω
cm以上の粉体体積抵抗を有する高抵抗トナーを用
いて現像を行つた場合にも、現像像にトナーチエ
ーンを形成しない現像方法を提供するものであ
り、したがつて転写の際に尾引き状トナー飛散が
生じない現像方法を提供するものである。 第４図は本発明による現像装置を示すものであ
るが、感光体ドラム１１は時計方向に回転させ、
スリーブ７を反時計方向に回転して現像ニツプの
部分で現像ロール上１のトナーが感光体表面と同
一方向に移動するようにしてある。更に本発明の
現像装置によればスリーブの回転方向には関係な
く使用可能であり、スリーブを時計方向に回転し
て現像ニツプでは感光体とトナーが逆の方向で移
動するようにしても同様な効果が得られるもので
ある。 本発明の現像装置は表面に磁性現像剤を担持、
搬送する回転可能な非磁性スリーブと、該非磁性
スリーブの内部に固設して設けられた複数の磁極
とを有し、静電潜像を現像する磁気ブラシ現像装
置において、該静電潜像の現像部に設けた現像磁
極と、該静電潜像の現像部からの出口部に設けた
該現像磁極の磁束密度より高く、且つ約1000ガウ
ス以上の磁束密度を有する出口部磁極とを具備し
てなることを特徴とするものである。 スリーブ回転型の磁気ブラシ現像装置では一成
分系現像剤（または一成分トナー）を用いる場合
に限らず二成分系現像剤を用いる場合にも、現像
ロール内部に固定された磁石ロールの磁極配置及
び各磁極の磁力の大きさが現像画像の画質を大き
く左右することは一般によく知られている。本発
明者らは高抵抗一成分系トナーの現像を行う場合
には、現像磁極の隣に位置する感光体出口側の磁
極の磁力を現像磁極の磁力よりも強くするかある
いはほぼ等しくすることにより画像の尾引きを除
去できることを見出し次のような実験でこれを確
かめた。 すなわち第４図の現像ロールにおいて異方性フ
エライトで作られた棒状マグネツトを用い、現像
磁極２０のスリーブ表面磁束密度を600，800，
1000，1200ガウスの４段階に変え、それぞれに対
し出口部磁極２１のスリーブ表面磁束密度が600，
800，1000，1200ガウスの４段階となるような現
像ロールを作成した。現像ロールのスリーブ直径
はいずれも37mmであり、現像磁極と出口部磁極の
各中心間の角度は60゜である。これらの現像ロー
ルを用いて、粉体体積抵抗が５×10¹⁴Ωcmである
一成分磁性高抵抗トナーでSe系感光体上の静電
潜像を現像し、普通紙上に現像像をコロナ転写し
てコピー上の尾引きの有無を調べ比較した。現像
磁極中心と現像ニツプ中心との位置関係は、現像
磁極中心が5゜上側、0゜，5゜下側の３ケ所でコピー
サンプルをとり、そのうち最も良いものを評価し
た。

【表】 その結果、表１に示すように現像磁極のスリー
ブ表面磁束密度の大きさに関わりなく出口部磁極
のスリーブ表面磁束密度を1000ガウスに高くした
場合に尾引きのない品位の高い画質が得られるこ
とがわかつた。同時に、現像磁極は画像背景部の
汚れを考慮する場合に600ガウス以上であれば充
分である事もわかつた。更に現像磁極及び出口部
磁極共に一定の値以上、すなわち1000ガウス以上
あれば必ずしも出口部磁極の磁束密度が現像磁極
のそれよりも高くしなくともほぼ等しい値を有し
ておれば良いことが分つた。 又、現像磁極を1200ガウスとし、出口部磁極を
1000ガウスとしたときの如く、逆に磁束密度をそ
れぞれ一定の値以上有するが、現像磁極の磁束密
度が出口部磁極のそれよりも高くなる如くしたと
きは、尾引き現象は解消されるものの現像濃度の
低下が生じてしまい好ましいものでなかつた。 一般にスリーブ回転型の現像装置で現像された
ドラム上に現像像は第３図に示すように、大きく
分けて感光体表面に比較的均一に付着したトナー
層と、感光体表面上で比較的盛上つて付着した前
述のタワー状や団塊状のトナーチエーンとから成
立つている。感光体表面に近い均一なトナー層は
盛り上つたトナーチエーンに比べて潜像の及ぼす
力、鏡像力、フアンデルワールス力等が比較的強
くはたらき感光体表面に強固に付着している。一
方トナーチエーンは均一なトナー層に比べ現像ロ
ール側に近い上に更にトナーが集つて団塊を形成
しているので現像ロールからはたらく磁気吸引力
を強く受ける。これに対し本発明の現像装置では
現像ロールの出口部磁極の表面磁束密度を高くし
た結果、現像ニツプの出口部分近傍の磁気吸引力
が非常に強くなつている。従つて感光体ドラム上
の現像像が現像ニツプから出てゆくときあるいは
出て直後現像ロールの近傍に位置しているとき
に、画像の濃度を保つのに必要な均一トナー層は
感光体表面上に残したまま、転写時の尾引き発生
の原因となるトナーチエーンのみが現像ロール側
に引戻される結果、コピー上の画像として尾引き
のないものが得られる。即ち強固に吸着し、単一
粒子に引き戻すことの困難なトナーチエーンの存
在を容認し、敢えて潜像上にその姿のまま沈着さ
せ、沈着後の単一粒子とトナーチエーンそれぞれ
の静電潜像との吸着力の差を巧みに利用して静電
潜像との吸着力の弱いトナーチエーンのみ磁気ブ
ラシ側に引き戻されることになる。トナーチエー
ンの感光体上での存在率は単一粒子に比べ確率的
には極めて小さいのでトナーチエーンの除去によ
る画像濃度の低下は無視し得るものである。 本発明の現像装置の実施の具体例としては、第
４図のような異方性の棒状マグネツトを複数個組
合わせたマグネツトロールを有する現像ロールを
用いて構成することができる。また第５図のよう
に等方性フエライトで作られた円筒状マグネツト
に溝を形成し、そこに異方性フエライトで作られ
たカマボコ状（または棒状）マグネツト２１を埋
め込んでそれを出口部磁極にして用いることがで
きる。その他出口部磁極として必要な1000ガウス
程度の高い磁束密度を得るには、異方性ゴムマグ
ネツトや異方性プラスチツクマグネツトを用いて
マグネツトロールを作成することができ同様な効
果が得られる。 本発明の現像装置によれば従来の現像荘置と異
なり、高抵抗トナーを用いる場合にも尾引きの出
ない良好な画質のコピーを得ることができるが、
高抵抗トナーに限らず粉体体積抵抗が10¹²Ωcmよ
り低いトナーを用いた場合にも良好な画質の現像
像が得られることは勿論である。 さらに本発明の現像装置は、一成分系磁性トナ
ーをキヤリアとし、キヤリアに用いた磁性トナー
とは平均粒径・形状・表面の構造・組成等の性質
の異なる第２の磁性トナーまたは非磁性トナー
を、前記第１の磁性トナーと混合・撹拌して相互
に摩擦帯電させて二成分現像剤として用いる場合
にも有効である。このような一成分磁性トナーを
キヤリアとして用いる現像方法では従来マグネツ
ト回転型やマグネツト・スリーブ両方回転型の現
像装置が一般に用いられており、本発明のような
スリーブ回転型の現像装置では良好な画質が得ら
れないとされていた。その原因は一成分系トナー
と同様、チエーンができやすいこともあるがそれ
に加えてキヤリアとして使用している磁性トナー
が一緒に現像されてドラムに付着するためであ
る。ところが本発明の現像装置では現像ニツプ出
口近傍の磁気吸引力が高くなつているためキヤリ
アが感光体側に付着することがなく品位の高い画
質となる。 以上詳細に述べたように本発明の現像装置は構
造の簡単なスリーブ回転型の現像装置でありなが
ら、従来スリーブ回転現像では画質品位が低いと
されていた高抵抗一成分系トナーや、磁性トナー
をキヤリアとする二成分系現像剤等の磁性現像剤
を用いた場合にも品位の高い現像像あるいは普通
紙等転写用紙へのコピー像を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は従来の現像装置の断面図で
あり、第３図は従来の現像装置で現像された感光
体上のトナー像の断面図であり、第４図及び第５
図は本発明による現像装置の断面図である。 図中符号：１…現像ロール、２…円筒状スリー
ブ、３，７…非磁性スリーブ、４…トリマーブレ
ード、５…ホツパー、６…マグネツトロール、１
２…トナー、１３…感光体層、１４…基板、２０
…現像磁性、２１…出口部磁極。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 表面に磁性現像剤を担持する回転可能な非磁
   性スリーブと、該非磁性スリーブの内部に固設し
   て設けられた複数の磁極とを有し、静電潜像を現
   像する磁気ブラシ現像装置において、該静電潜像
   の現像部に設けた現像磁極と、該静電潜像の現像
   部からの出口部に設けた該現像磁極の磁束密度よ
   り高く、且つ約1000ガウス以上の磁束密度を有す
   る出口部磁極とを具備してなることを特徴とする
   磁気ブラシ現像装置。