JPH03290682A - 静電潜像の現像方法、現像装置ならびにその現像剤担持体の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 皇！上辺■ｌ光！ 本発明は、−成分磁性現像剤を使用する画像形成装置の
潜像担持体上の静電潜像を可視化するための現像方法、
現像装置及び該現像剤担持体の製造方法に関する。

災米薮亙 磁性トナーより成る一成分磁性現像剤を使用する電子写
真複写機や静電プリンタ等の画像形成装置の潜像担持体
としての感光体上に静電写真プロセスにより形成された
静電潜像を可視像化するための現像装置では、現像装置
ケーシング内に形成されたトナータンク内に貯溜される
磁性トナーは、現像ローラの表面に磁気的に吸着されて
担持され感光体に接する現像部に搬送され感光体上に形
成された静電潜像に静電的に移転して現像が行なわれる
。

従来、現像ローラ表面に磁性トナーを磁気的に担持する
手段としては、内部に磁界発生手段を設けたスリーブを
有するマグネットローラとして構成された現像ローラが
一般に使用されている。その場合１画像源度を安定させ
るには、スリーブ表面の磁界を一定とすることが必要で
、このため、磁界発生手段とスリーブ表面との距離を極
めて高精度に一定に保持することが要求される。そのた
め、高精度のローラ加工を要求され、コスト上昇の原因
となっている。又、現像スリーブはその内部の磁界発生
手段による磁気を透過させるためにアルミニウム、スン
テレス鋼等の非磁性体で作られる。

静電潜像の現像動作は、スリーブあるいは内部のマグネ
ットのいずれか一方、又は双方を回転させることによっ
て行なわれる。マグネットを回転させて現像を行なう場
合は、磁極のピッチが画像上に現れないように、通常磁
性トナーの移動速度が感光体上の静電潜像の移動速度の
２乃至４倍になるように、スリーブあるいはマグネット
の回転速度を設定している。しかしながら１画像源度の
均一性を充分に確保しようとすれば、マグネットの回転
数を極めて大きくする必要があり、その駆動に大馬力の
モータを必要とし、ひいては機械装置の大型化を招く不
具合をもたらす。

特開昭４７−１２６３５号公報や特開昭５０−１０１４
３号公報には、現像剤担持体の表面に絶縁性部分と導電
性電極部分が入り組んだ微小電極パターンを設け、微小
電界を利用して、その微小電極パターンに応じたトナー
の山と谷を現像剤担持体上に形成し、潜像電位レベルに
対応したトナー付着をさせるようにした、静電潜像の現
像方法および現像装置が開示されている。しかし、この
現像方法では、トナーの山に相当する多量のトナーの保
有を電界のみで行なうので、高電界を必要とするなどの
不具合がある。またこのような構造の微小電極パターン
は製造工程が複雑でコスト上昇の原因になる。

又、特開昭５５−５９４７６号公報や特開昭５７−４０
２８０号公報には、画像品質の改善を行なう目的で、現
像剤担持体の表面に磁性体粒子を含んだ導電性層を設け
、現像剤のスリップを防止するようにし、あるいは磁気
ブラシを微小に分割するようにした現像装置が開示され
ているが、磁性トナーの保持にはスリーブを非磁性体と
し、かつその内部には磁界発生手段としてのマグネット
ロールを設ける必要があり、構成が複雑になり、コスト
上昇を招く結果となる。

が　　しようとする課題 本発明は、−成分現像剤を使用する画像形成装置の従来
の現像方法及び現像装置の上記の不具合にかんがみ簡単
な構成で一成分現像剤を担持して現像部へ搬送し、静電
潜像を現像することのできる現像方法、現像装置及びこ
れに使用される現像剤担持体の製造方法を提供すること
を課題とする。

のための手 上記課題を解決させるための本発明の現像方法は、 磁性トナーを周動するトナー担持体表面を構成するシー
ト表面に磁的に吸着して潜像担持体に搬送し潜像の現像
を行なう画像形成装置の現像方法において、 上記トナーは上記のシートに一様に分散され永磁化され
た磁性体粒子によりシート表面に垂直に一様に吸引され
て吸着されて搬送されることを特徴とする。

この現像方法を実施するための本発明による現像装置は
。

上記のシートは永久磁化された磁性体粒子が一様に分散
されて成り、上記磁性体粒子は夫々上記シートの面に垂
直に前記トナーを吸着する磁界が形成されていることを
特徴とする。

上記の現像装置に使用されるトナー担持体の製造方法は
。

（ａ）磁性体粒子とこれを分散した状態で結着する結着
用樹脂材料とを加熱下で撹拌混練する混練工程、 （ｂ）上記混練工程により形成された混練体をシート状
に形成するシート成形工程、 （ｃ）上記シート成形工程により形成されたシートにそ
の面に垂直に磁場を印加し、上記磁性体粒子の永久磁化
を行なう着磁工程、 （ｄ）上記工程により着磁されたシートを無端ベルト状
にするか、ローラ表面に巻き付けてトナー担持体を形成
する工程 をこの順に有して成ることを特徴とする。

生−反 上記のトナー担持体製造方法により、磁性体粒子が結着
用樹脂材料中に均一に分散されたシートが形成され、そ
の磁性体粒子はシートの面に垂直方向の磁界を発生する
。このシートによりトナー担持体としての無端ベルトあ
るいは現像剤ローラ表層が形成されるので、現像ローラ
の内部に磁界発生手段としてのマグネットロールを設け
る必要がなく、簡単な構成の磁性トナー担持体を得るこ
とができる。

このトナー担持体の磁界発生部材は現像ローラ表面に分
散された微小な領域に分割された構造となっているので
、これが形成する磁気ブラシは高品質の画像を保証する
とともに現像ローラの回転負荷に殆んど影響を及ぼすこ
とはない。しかも、この磁気ブラシは現像ローラの表面
全てが同一磁極であるから、すべての穂がローラ表面に
垂直に起立した構造を有するので、周期的に画像濃度が
変化する不具合はない。

本発明の上記及びそれ以外の特徴及び利点は以下に図面
を参照して詳述する実施例の説明により明らかにされる
であろう。

失亀板 以下に、本発明の実施例を、図面に基づいて詳細に説明
する。

まず、本発明の現像方法及び現像装置の最も特徴的な部
材である表面に永久磁化した磁性体粒子が一様に分散さ
れた磁性トナー担持体の製造方法の一実施例を説明する
。

第１図は、その製造工程の概略を図式的に示す図である
。（ａ）は混練工程であり、磁性粒子８の材料と、これ
を分散した状態で結着させる結着用樹脂（バインダ）１
２の材料とは、加熱撹拌混合機１３に挿入口１３ａより
所定の割合で挿入され、加熱下で充分に混合撹拌され、
磁性粒子は結着用樹脂内に均一に分散されたスラリ状物
体１４となる。

このスラリ状物体１４は、シート成形工程（ｂ）で、シ
ート成形ロール１５のロール対に導入され、そこで所定
の厚みのシート１６に成形される。シート成形ロール１
５には熱を加えてもよいし、冷却水を通して成形と同時
に冷却し、冷えた状態のシートが排呂されるようにして
もよい、このようにして、本発明の現像装置のトナー担
持体に適した組成、例えば、平均粒径１００μｍの磁性
体粒子８を体積で約３０〜６０％含有する厚さ約２００
μｍのシートを得ることができる。

シート１６は、所要の寸法に切断し、あるいは成形され
たサイズのまＳで１次の着磁工程（ｃ）に搬送される。

この工程では、シート１６の面に搬送面に垂直に着磁ヨ
ークを備えた着磁装置１７が設けられており、第４図（
ａ）に模式的に断面を表したようにシート内部に分散さ
れた磁性体粒子８がシート表面に同一の磁極が発現する
ようにシートの送りスピードと着磁電流を制御して磁化
される。

着磁の完了したシートは、トナー担持体形成工程の１つ
であるローラ状担持体形成工程（ｄｌ）ではローラ１８
に巻き付けて接着剤で固定するが、あるいはもう−度加
熱することにより結着用樹脂を軟化させて基体に固定す
る。貼り合せの部分を熱的に処理すれば、いわゆるパー
ティングラインが画像に現われるようなことがないので
、大変都合がよい。又、このトナー担持体から発する磁
界はすべて担持体中心から外に向う単一極であるので、
磁界的にも、パーティングラインが発生することがない
、従って、製造工程面でも従来のように表面に多数のＮ
極とＳ極とを交互に設けた現像ローラの製造に比べて工
程が極めて簡単になる。

着磁されたシートをそのま１．ベルト形状に貼り合せる
ベルト状担持体形成工程（ｄ２）でも効果は全く同様で
ある。

なお、第１図には示されていないが、磁性体粒子材料と
結着用樹脂材料の混合撹拌は、結着樹脂材料に熱硬化性
樹脂を用い、これを有機溶媒に溶解分散して混練工程を
行ってもよい。この場合、シートの形成方法は通常の溶
媒液中固化方式や蒸気中国化方法によるのが適当である
。

第２図は、上述の製造方法により製造された現像ローラ
１を備えた、本発明の現像装置１ｆ２の全体概略構成を
示す図である。

現像装置２は、潜像を担持する感光体ドラム３に対向す
る位置に開口を有するケーシング内に、感光体ドラム３
と所定の現像ギャップを保持して近接するように現像ロ
ーラ１が設けられている。

現像ローラ１の周囲には、担持搬送されるトナー層の厚
みを規制するブレード部材４がローラ１の上方に弾発的
に圧接する如く設けられており、ローラ１及び上記ブレ
ード部材４により仕切られてケーシング内にはトナータ
ンク５が形成されている。トナータンク５内には磁性ト
ナー７が貯溜されるとともにアジテータ６が設けられて
いる。アジテータ６の先端部にはコイル状の非磁性縁材
が取付けられており、アジテータ６の回転により磁性ト
ナー７は撹拌されるとともに、現像ローラ１に供給され
、磁気的にその表面に吸着担持され、前記のブレード部
材４により均一な薄層とされ。

感光体ドラム３に近接する現像位置に搬送される。

ブレード部材４は弾性を有する板バネにウレタンゴム等
のトナー帯電性能を有する材料を貼合わせて形成される
か、あるいは弾性を有する部材をそのまＳ用いてもよい
、トナー薄層形成に関しては、ブレード部材４を、第２
図に示す如く、現像ローラ１の回転に対してトレーリン
グ方向に設置しても、これを逆にリーディング方向に設
置してもよい、現像ローラ１の上記シートを巻回する芯
金としては、アルミニウムパイプの如き非磁性金属を使
用してもよいし、軟鉄、鋳鉄、ステンレススティールあ
るいはフェライト等の磁性材料から選択してもよい。

第３図は、この現像装置の現像ローラ１の近傍を拡大し
て示す図であり、磁性体粒子８を含有するシートは上記
の現像ローラ１の芯金の表面に２〜１０００μｍ、好ま
しくは５〜２００μｍの厚みで被覆される。そしてこの
磁性体粒子８が発生する磁界は現像ローラ１の表面に磁
性ナーを吸着する磁気として１００ガウス以上、好まし
くは２００ガウス以上の磁気を有する如く着磁される。

磁性体粒子８としては保持力が大きく、残留磁化特性の
よいものであればよく、鋼を主体とした合金系磁石材等
が適当である。その粒子形状としては球形のものが一般
的に用いられるが、不定形のもの、特に針状結晶状態の
磁性体粒子を選択することも好ましい結果が得られる。

その場合、シートの厚さ方向にその長辺が揃うことが望
ましい。

このように磁性体粒子をローラ表面に分散して配置する
ことにより、現像ローラ１の表面において形成される磁
界は、磁性体粒子細々に分割された微小な磁場となると
ともに、磁性体粒子素材が一般的に導体であるから微小
電極効果をも奏することができる。また、磁性体粒子を
不定形、特に針状とした場合は、これが形成する磁界は
球形体の磁性粒子を使用した場合に比べて、より鋭く磁
界集中が起こるため、現像ローラ１の表面に発現する磁
力も強力になる。従って、微小磁場による微小磁気ブラ
シ現像による好適な中間調再現性と、微小電極効果によ
るエツジ効果の改善によりシャープ性に優れた高品質の
画像を得ることができる。

第４図（ａ）、（ｂ）に夫々、磁性体粒子として球形状
の磁性体粒子８を使用した場合及び針状の磁性体粒子８
′を使用した場合の現像ローラ表層の構成及び形成され
た微小磁気ブラシの拡大模式図を示す、いずれの場合も
、磁性体粒子８，８′は夫々がシート面に垂直方向に磁
化されているため、磁性トナー７は、各磁性体粒子８．
８′から発する磁力線（図中に破線で示す）に沿って磁
気ブラシを形成する。磁性体粒子８の平均粒径、又は針
状磁性体粒子の平均長さは、５〜５００μｍ、好ましく
は１０〜１００μｍとすれば、これに伴う磁気ブラシも
微小なものとなり、その結果上述したように諧調再現性
に優れた効果を奏することができる。上記磁力線をより
強くするためには、このシートを支持する現像ローラの
芯金を磁性体とし、それに外部から磁場を与えればよい
、つまり、この例に示すように、各磁性体粒子が自身で
磁界の閉塞したループを形成させるのではなく、外部の
補助的な磁束との間で磁界を形成するようにすることで
ある。

現像ローラ１は感光体ドラム３と実質的に接触しないよ
うな位置関係として、３０〜５００μｍ好ましくは５０
〜２５０μｍの間隔で配置されている。その結果、現像
ローラ１を感光体３に接触して潜像を現像する時のよう
な過大な負荷を必要としなくなり、駆動モータを小型の
ものとすることが可能となる。感光体ドラム３の周速度
と、現像ローラ１の周速度とをはマ等しい条件とすれば
、更に駆動トルクの減少を図ることができる。そして、
このような関係において、第２図に示すように現像バイ
アス印加用電源９を設ければ、所望のトナー量を感光体
ドラム３へ転移させることができる。正規現像と反転現
像とでバイアス電位のレベルや極性を変えることは云う
粘もない、現像バイアスには直流電界に加えて交流電界
を組合せて用いることができる。交流電界としては矩形
波のパルス電界を周波数３００〜２００Ｈ２、好ましく
は５００〜１，５００Ｈ２の範囲に設定して用いると、
低電位部分のシャープ性もよく、高電位部分の画像濃度
が高く、しかも地肌の汚れが少い優れた現像画像を得る
ことができる。

効果 以上説明したように、この発明によれば、−成分磁性ト
ナーを現像ローラ上に保持するために現像ローラ内部に
磁界発性部材を設ける必要がない極めて簡単な構造の現
像ローラを得ることができる。そして、磁界の発生部材
は現像ローラ表面に分散された微小な領域に分割された
構造となっているのでこれが形成する磁気ブラシは高品
質の画像を保証するとともに現像ローラの回転負荷に殆
ど影響を及ぼすことなく潜像の現像動作に用いることが
できる。しかもこの磁気ブラシは現像ローラの表面すべ
てが同一磁極であるためすべての穂がローラ表面に垂直
に起立した構造を有するので、回転磁気ブラシ現像方式
のように周期的に画像濃度の変化する不具合は生来的に
持たないという優れた特徴を発揮する。

更に、この現像ローラに必要な磁気はトナーを吸着保持
するに足る極弱いもので充分であり、この結果トナー薄
層を形成亥るための負荷が従来のようにブレードに対向
した部分に強力な磁場を形成し、しかも高精度に設定し
たブレードギャップを用いる方法に比べてはるかに少な
くすることができる。そして、これらの効果よりトナー
にがする負荷も減少するので、その寿命を延ばすことも
出来るという効果も得ることができる。そして。

必要かつ充分な量のトナーを保持できるので、潜像とは
マ等しい速度で現像してもトナー供給不足に至ることは
なく、充分な画像濃度を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるトナー担持体の製造方法の工程の
一例を示す図式図、第２図は本発明の現像装置の実施例
の概略全体構成を示す側断面図、第３図はその現像ロー
ラ近傍の拡大側断面図、第４図（、）、（ｂ）は磁性体
粒子として球状及び針状磁性体を使用した現像ローラ表
層部の拡大断面図の例である。 １・・・現像ローラ（トナー担持体） ２・・・現像装置 ３・−・感光体ドラム（潜像担持体） ７・・・磁性トナー ８．８′・・・磁性体粒子 ９・・・バイアス電源

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）磁性トナーを周動するトナー担持体表面を構成す
   るシート表面に磁気的に吸着して潜像担持体に搬送し潜
   像の現像を行なう画像形成装置の現像方法において、 上記トナーは上記のシートに一様に分散さ れ永久磁化された磁性体粒子によりシート表面に垂直に
   一様に吸引されて吸着されて搬送されることを特徴とす
   る現像方法。
2. （２）磁性トナーを周動するトナー担持体表面を構成す
   るシート表面に磁気的に吸着して潜像担持体に搬送し潜
   像の現像を行なう画像形成装置の現像装置において、 上記のシートは永久磁化された磁性体粒子 が一様に分散されて成り、上記磁性体粒子には夫々上記
   シートの面に垂直に前記トナーを吸着する磁界が形成さ
   れていることを特徴とする現像装置。
3. （３）上記の磁性体粒子は不定形をなし、その長辺が上
   記シートの面に概ね垂直をなす如く配置されていること
   を特徴とする請求項２に記載の現像装置。
4. （４）磁性トナーを周動するトナー担持体表面を構成す
   るシート表面に磁気的に吸着して潜像担持体に搬送し潜
   像の現像を行なう画像形成装置の上記トナー担持体の製
   造方法において、（ａ）磁性体粒子とこれを分散した状
   態で結着する結着用樹脂材料とを加熱下で撹拌 混練する混練工程、 （ｂ）上記混練工程により形成された混練体をシート状
   に形成するシート成形工程、 （ｃ）上記シート成形工程により形成されたシートにそ
   の面に垂直に磁場を印加し、 上記磁性体粒子の永久磁化を行なう着磁 工程、 （ｄ）上記工程により着磁されたシートを無端ベルト状
   にするか、ローラ表面に巻き 付けてトナー担持体を形成する工程 をこの順に有して成ることを特徴とする トナー担持体製造方法。