JPH0333868A - 二成分系現像剤を用いる現像法 - Google Patents

二成分系現像剤を用いる現像法

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JPH0333868A
JPH0333868A JP16695289A JP16695289A JPH0333868A JP H0333868 A JPH0333868 A JP H0333868A JP 16695289 A JP16695289 A JP 16695289A JP 16695289 A JP16695289 A JP 16695289A JP H0333868 A JPH0333868 A JP H0333868A
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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】 (産業上の利用分野〉 本発明は、二成分系現像剤を用いる現像法に関するもの
で、より詳細には、文字の再現性に優れ、特に多重細線
の再現に際して、各線毎の線幅が一定で所謂先端欠けや
後端欠けが防止された現像方法に関する。
(従来の技術) 磁性キャリヤとトナーとを含有する二成分系現像剤は商
業的な電子写真複写機に広く使用されており、電荷像の
現像に際しては、この現像剤の磁気ブラシを内部に磁極
を備えた現像スリーブ上に形成し、この磁気ブラシを電
荷像を有する感光体と摺擦させてトナー像を形成してい
る。
この現像条件の設定等については、既に多くの提案がな
されており、例えば、特開昭59−172660号公報
には、フェライトキャリヤと顕電性トナーとから成る二
成分系現像剤を使用し、トナー濃度、感光体ドラム/現
像スリーブ周速比及び現像スリーブ内の主極角度を一定
の範囲に設定することにより、高濃度で階調性に優れた
画像を得ることが記載されている。また、特開昭61−
118767号公報には、二成分現像剤を用いる現像に
際して、表面電位、D−3(感光体ドラム−現像スリー
ブ間)距離及び磁性キャリヤ抵抗値を一定の範囲に選定
することにより、画像ムラのない高画質画像を得ること
が示されている。
最近に至って、特開昭63−208867号公報には、
磁性キャリヤとトナーとから成る二成分系現像剤を用い
る現像方法において、式%式%) 式中、Mはスリーブ上の穂高規制部通過後の現像剤量(
g/Cm” ) 、ρは現像剤の真比重(g/cm” 
) 、 D sは現像スリーブと静電潜像記録体との間
隔(cm)、 で定義される現像部の現像剤充填率(PD)を20〜5
0%に設定することにより、画像濃度のバラツキを防止
することが記載されている。
(発明が解決しようとする問題点) しかしながら、前二者の提案はいずれも現像剤の特性と
現像条件とを個別に規定するものであって、実際の現像
操作を包括的に捕らえたものではないこと、及び現像剤
やキャリヤの特性を静的な条件で規制したちのであって
、実機の動的状態で規定したものでないことにおいて、
複写機における実際の現像法と必ずしもよい対応がある
というものではなかった。
また、後者の提案は、現像部における現像剤の充填率に
着目したものとして意義深いものと認められるが、実際
の現像条件、すなわち動的条件における現像剤磁気ブラ
シと感光体表面との接触状態までをち規定するものでな
く、やはり複写機における実際の現像法とよい対応があ
るというものではなかった。
本発明者等は、二成分系現像剤を用いる現像法における
種々の現像条件、現像剤の種類及び感光体の種類の如何
にかかわらず、現像域における現像剤の置換度が細線の
再現性に重大な影響を与えることを見出した。
すなわち、本発明の目的は、多重細線の再現に際して、
各線毎の線幅が一定で先端欠けや後端欠けが防止され、
しかも高濃度及び高品質の画像を形成させ得る現像方法
を提供するにある。
本発明の他の目的は、漢字の再現性や、コピーからコピ
ーへの複写を反復した場合の再現性に優れた現像方法を
提供するにある。
(問題点を解決するための手段) 本発明によれば、磁性キャリヤとトナーとから成る二成
分系現像剤をスリーブにより搬送し、感光体ドラム上の
静電潜像を現像することから成る現像方法において、式 %式%(11 式中、Xは二成分系現像剤の搬送量(g/5ee)を表
わし、Tは現像時間(5ee)を表わし、■は現像域体
積(sm’ )を表わし、ρ7はトナーの密度(g/+
11)を表わし、pcはキャリヤの密度(g/ll1B
3)を表わし、Aは現像剤中のトナー重量分率を表わす
、 で定義される現像剤置換度(R)が16.00乃至33
、00%となるように現像条件を設定することを特徴と
する現像方法が提供される。
(作 用) 本発明は、前記式(1)で定義される現像剤置換度(R
)を16.00乃至33.00%、特に18.75乃至
34、10%の範囲に維持すると、高濃度でありながら
、漢字の再現性に優れた高画質の複写像を形成し得ると
いう知見に基づくものである。漢字は細線が密集してい
るのが特徴であるが、本発明によれば、密集細線の現像
に際して、各線毎の線幅を一定にして、先端欠けや後端
欠けを防止し、高画質の複写像を形成し得るようになる
。
密集細線の現像に際して生じる先端欠けや後端欠けを説
明するための第1図において、このグラフは横軸に送り
方向の距離を、縦軸に密集細線複写画像のマイクロデン
シトメータによる反射画像濃度をとり、両者の関係をプ
ロットしたものである。第1図における曲線(ilは、
各線毎の線幅が一定で、先端欠けや後端欠けが認められ
ないものであり、曲線(iilは、先端欠けが著しいも
の、曲線(iii)は後端欠けが著しいものを示す、各
線幅の再現に関して、送り方向における偏り(δ)は、
送り方向における冬山の画像濃度を順にA。
B、Cとしたとき、式 で与えられる。δの値が100或いはその近辺である場
合には、各線幅が一定で、偏りがないこと、100より
も大きい場合には先端欠けがあること、及び100より
も小さい場合は後端欠けがあることをそれぞれ示してい
る。
第2図は5式+11の現像剤置換度Rの値を変化させた
場合におけるRの値と線幅の偏り(δ)との関係をプロ
ットしたものであり、また第3図は、やはりRの値を変
化した場合におけるRの値と画像濃度(1,D、)との
関係をプロットしたものである。これらの第2図及び第
3図の結果から、Rの値が本発明の範囲内となるように
現像条件を設定することにより、画像濃度を1.3以上
と高くしながら、線幅の偏りを100%近傍に維持し得
ることが理解される。すなわち、−M的傾向としてRが
上記範囲よりも大きくなると、線画の再現性が悪くなり
、線幅の太り、特に先端太りを生じやすくなり、画像濃
度もやや低下する傾向が認められ、一方Rが上記範囲よ
りも小さくなると、線画にカスーが生じたり、先端欠け
を生じやすく、また画像濃度ち低くなる傾向が認められ
るのに対して、Rが上記範囲内にある場合には、画像濃
度と多重細線画質とに関して最適の組合せが得られるの
である。
本明細書において、現像剤置換度(R)は無次元の数で
あって、次の意味を有する。すなわち。
現像時間Tは、現像域体積V内を静電潜像が通過する時
間であり、従って式 %式%(3) の値はこの現像時間T内に現像域体積中に送られる二成
分系現像剤の搬送重量を表わす、今便宜上、Mをキャリ
ヤ1個とキャリヤ1個当りのまわりのトナーとの総重量
(g)とし、■をキャリヤ1個とキャリヤ1個当りのト
ナーとの総体積(mm” )とすると、式 の値は、上記キャリヤ・トナー集合体についての比容を
表わす、かくして、両者の積であるの値は、現像時間T
内に現像域体積中に送られるキャリヤ・トナー集合体の
体積を示すことになり、これを現像域体積Vで除した値 は。
現像時間T内に、 現像域体積が新たなキャリ ヤ・トナー集合体(現像剤)で置換される割合を示すも
のとなる。
ところで、キャリヤ】個とキャリヤ1個当りの(キャリ
ヤ1個のまわりの)トナーとの総重量M及び総容Jil
vは現像剤中のトナー重量分率をAとしたとき、キャリ
ヤ1個の重量をWC及び容量をvcとし、トナー1個の
重量をWア及び容量をVアとしたとき、下記式 %式%(6) これら両式における項 はキャリヤ1個当りのキャリヤのまわりのトナーの個数
を示す。ここでキャリヤ比重をρ。、トナー比重をρ7
とすると、 である。
上記(61、(7) 、 +9)及び(10)式からv
 / Mの値を計算すると、式 となり、これを式(1−A)に導入することにより式(
1)が得られる。
図面第4図は、第(111式におけるv / Mの値と
トナー重量分率Aとの関係をプロットしたものであり、
Aは0からl迄の値をとり得るが、Aがゼロのときはv
 / Mはl/ρ。の値、Aが1のときはv / Mは
l/ρアのfa(Aがこれらの中間の値のときはl/ρ
0からl/ρ7までの値)となって、実際とよく符合す
ることが確かめられる。
本発明において、現像剤置換度(R)と現像条件の諸刃
子との関係は前記式+11 より明らかである4すなわ
ち、二成分系現像剤の搬送ff1x及び現像時間T、更
に式fl)のカッコ内の値すなわち77Mが大きくなれ
ばなるほど現像剤置換度(R)は大きくなり、逆にX及
びT、更にはv / Mの値が小さくなればRも小さく
なる。一方、現像域体積Vが大きくなると現像剤置換度
(R)が小さくなり、逆にすると逆になる。かくして本
発明によれば、現像剤置換度(R)が前述した範囲の値
となるように、前記諸現像条件を設定することができる
。
一層具体的には、二成分現像剤の搬送!Xは、現像スリ
ーブの周速と磁気ブラシの穂切長により調節でき、一般
には40.00乃至250.0 g/sec 、特に8
5乃至220 g/secの範囲からRが前述した範囲
となるように選択する。現像時間Tは、感光体ドラムの
周速と、現像域の幅とにより調節でき、一般には0.0
25乃至0.28sec 、特に0.05乃至0、20
secの範囲から、Rが前述した範囲となるように選択
する。現像域体積Vは前述した現像域の幅とスリーブ・
ドラム間距離とに調節でき、一般に1.15X to”
乃至28.00 xto” all” 、特に2.00
Xio”乃至15.00 X 10” ms’の範囲か
らRが前記範囲内となるように選択する。
1丁及びρ。を一定とした場合、現像剤中のトナー重量
分率Aを大とすれば、現像剤置換度(R)は大となる0
式中のカッコ内の値、すなわちv / Mは一般に1.
5 xlO”乃至3.75XlO” n+m’/g、特
に2.I XIO”乃至3.30X 10” ms” 
/ gの値をとることが好ましい。
(発明の好適態様) 本発明に用いる磁気ブラシ現像方法を説明するための第
5図において、多数の極&filO1N、 Sを備えた
マグネットロール11がアルミニウムの如き非磁性材料
から成る現像スリーブ12内に収容されている。この現
像スリーブ12かも微小間隙、すなわちd。−9をおい
て、基体13とその上に設けられた電子写真感光層14
とから成る感光ドラムI5が設けられている。現像スリ
ーブ12及び感光ドラム15は機枠(図示せず)に回転
可能に支持されており、ニップ位置における移動方向(
矢印)が同方向(回転方向は互いに逆方向)となるよう
に駆動される。現像スリーブ12ば現像機16の開口部
に位置しており、この現像器16の内部には二成分系現
像剤(すなわち、トナーと磁性キャリヤとの混合物)1
8の混合撹拌器17が設けられ、その上方にはトナー1
9を供給するためのトナー供給機構20が設けられてい
る。二成分系現像剤18は撹拌器17で混合されてトナ
ーが摩擦電荷を得た後、現像スリーブ12に供給されて
、その表面に磁気ブラシ2Iを形成する。この磁気ブラ
シ21は穂切機構22により穂立長を調節され、電子写
真感光層14とのニッブ位置まで搬送され、感光層14
上に静電潜像をトナー19で可視像を形成する。
本発明によれば、現像剤、現像剤搬送量、現像時間及び
現像域体積を組合せたとき、前記式(1)を満足するよ
うに設定する。この設定は以下の記述に拘束されないが
例えば次の通りである。
星像側 現像剤の比容(V/M)は前述した範囲、すなわち、l
。5XlO”乃至3.75x 10” +yua’ /
 g 、特に2、I XIO”乃至3.30x 10”
 mm3/ gの範囲とするのがよい。
磁性キャリヤとしては、トナー濃度Aにも依存するが、
一般に密度ρ。が3.50乃至6.50g/叩3、特に
4.00乃至5.50g/mm3のものが好ましく、特
にフェライト系の磁性キャリヤが使用される。
フェライトとして従来、例えば酸化鉄亜鉛(ZnFe2
0J 、酸化鉄イツトリウム(YsFesO+i )、
酸化鉄カドミウム(capeaoJ 、酸化鉄ガドリニ
ウム(Gd5FesO+g ) 、酸化鉄鋼(CuFe
a04) 、酸化鉄錯(PbFe+20+* l 、酸
化鉄ニッケル(NiFe2O41−酸化鉄ネオジウム(
NdFe0. )、酸化鉄バリウム(l1aFe+aO
+eL酸化鉄マグネシウムflJgFe20J、酸化鉄
マンガン(MnFe2O41、酸化鉄ランタン(LaF
e0+ 1等の1種或いは2種以上から成る組成の焼結
フェライト粒子が使用されており、特にCu、Zn、M
g、Mn及びNiから成る群より選ばれた金属成分の少
なくと61種、好適には2種以上含有するソフトフェラ
イト、例えば、銅−亜鉛−マグネシウムフェライ1−が
使用されているが、これらのフェライトの内、前記条件
を満足するものを用いる。
キャリヤの飽和磁化は40乃至65 emu/g 、特
に45乃至56 emu/gの範囲にあるのが望ましい
、1ifi性キヤリヤは、上記条件を満足するフェライ
トキャリヤ、特に球状のフェライトキャリヤが好適なも
のであり、その粒径は20乃至140μm、特に50乃
至100μmの範囲にあることが望ましい。
フェライトキャリヤの電気抵抗は、その化学的組成によ
って変動するのは勿論であるが、その粒子構造や製造方
法或いはコーティングの種類や厚みによっても変動する
。一般に、その体積固有抵抗は、lXl0”乃至5X1
0”Ω・cm、特に4x l Q I G乃至lXl0
”Ω・CII+]範囲にあるのがよい。
トナーとしては、磁性キャリヤの密度やトナー濃度にも
依存するが、一般に密度ρTが1.00乃至1.40g
/mta” 、特に1.10乃至1.20g/m1のも
のが使用される。
本発明に用いるトナーは、定着用樹脂媒体中に着色剤及
び電荷制御剤或いは更にそれ自体周知のトナー用配合剤
を配合したものである0本発明に用いるトナーはまた、
後に詳述する方法で測定してI X I O’乃至3X
IO’Ω−cat、特に2×108乃至8X10gΩ・
cmの体積固有抵抗を有するのが好ましく、またその誘
電率は2.5乃至4.5、特に3゜O乃至4.0の範囲
にあるのが望ましい。
トナー用の定着用樹脂媒質1着色剤、電荷制御剤及びそ
の他のトナー用配合剤は上記特性が得られるように選択
し組合せるのがよい、先ず定着用樹脂媒体としては、ス
チレン系樹脂、アクリル系樹脂或いはスチレン−アクリ
ル系共重合体樹脂が一般に使用される。
これらの樹脂に用いる、スチレン系単量体としては、下
記式 式中、R1は水素原子、低級(炭素数4以下の)アルキ
ル基、或いはハロゲン原子であり、R2は低級アルキル
基、ハロゲン原子等の置換基であり、nはゼロを含む2
以下の整数である、 で表わされる単量体、例えば、スチレン、ビニルトルエ
ン、αメチルスチレン、α−クロルスチレン、ビニルキ
シレン等やビニルナフタレン等を挙げることができる。
この中でも、スチレンが好適である。
一方、アクリル系単量体としては、 3 CH、=C C−0−R,・・−(11) 1 式中、R3は水素原子または低級アルキル基であり、R
4は水素原子または炭素fi18までのアルキル基であ
る、 で表わされる単量体、例えば、エチルアクリレート、メ
チルメタクリレート、ブチルアクリレート、ブチルメタ
クリレート、2−エチルへキシルアクリレート、2−エ
チルへキシルメタクリレート、アクリル酸、メククリル
酸等である。アクリル系単量体としては、上述したもの
の他に他のエチレン系不飽和カルボン酸乃至その無水物
、例えば、無水マレイン酸、フマル酸、マレイン酸、ク
ロトン酸、イタコン酸等を用いることもできる。
スチレン−アクリル系共重合体樹脂は、樹脂媒質として
好適なものの一つであり、スチレン系単量体(A)とア
クリル系単量体(Bl とは、A:B=50:50乃至
90:10.特に60 : 40乃至85:15の範囲
とするのがよい、また、用いる樹脂は、一般にO乃至2
5の酸価を有するのが好ましい、また、定着性の見地か
ら50乃至65℃のガラス転移温度(Tg)を有するの
がよい。
樹脂中に含有させる着色剤としては、次に示す無機また
は有機の顔料や染料等が単独または2種以上の組合せで
使用される。ファーネスブラック、チャンネルブラック
等のカーボンブラック:四三酸化鉄等の鉄黒ニルチル型
またはアナターゼ型等の二酸化チタン:フタロシアニン
ブルー:フタロシアニングリーン:カドミウムイエロー
;モリブレンオレンジ:ピラゾロンレッド:ファストバ
イオレットB等。
電荷制御剤としては、それ自体公知の任意の電荷制御剤
、例えば、ニグロシンベース(CI50415 ) 、
オイルブラック(CI  26150 ) 、スビロン
ブラック等の油溶性染料や、l:l型或いは2:l型金
属錯塩染料、ナフテン酸金属塩、脂肪酸や石鹸、樹脂酸
石鹸等が使用される。
トナー粒子の粒径は、コールタ−カウンターで測定した
粒径は体積基準メジアン系で8乃至14μm、特にlO
乃至I2umの範囲にあるのがよく、また粒子形状は溶
融混線・粉砕法で製造された不定形のものでも、また分
散乃至懸濁重合法で製造された球状のものでもよい。
現像剤中のトナー重量分率Aは一般に0.03乃至0.
06、特に0.035乃至0.055の範囲内とするの
がよい。
また、現像剤全体としてほの電気抵抗は、5x10”乃
至5XlO”Ω’CI+、特にlXl0”乃至4X10
”Ω・CI+の範囲にあることが本発明の目的に好まし
い。
他□JJL東住 現像剤の搬送fiLxは、前述した40.00乃至25
0、 DOg / sec 、特に85乃至220g/
seeの範囲内とするのがよく、このために、現像スリ
ーブの磁極としては、−Bに500乃至1000ガウス
、特に650乃至850ガウスのものを用いるのがよく
、現像スリーブの周速は60乃至800 cm/ se
e 、特に90乃至450 cm/ secとし、穂切
長は磁束密度にも依存するが、0.6乃至1.6 mm
、特に0.8乃至1.4 mmの範囲が適当である。
現像時間Tは前述した0、 025乃至0.28 se
c、特に0.05乃至0.20 secの範囲が適当で
あり、これは感光体ドラムの周速を変化させ、或いは現
像剤とのニップ幅を変化させることにより調節される。
感光体ドラムの周速は60乃至200 cm/ sec
 。
特に90乃至150 cya/ secの範囲から、一
方、ニップ幅は5乃至17c+g+、特に8乃至12c
mの範囲から選ぶようにする。
現像域体積Vは、前述した1、 15X 10”乃至2
8.00 X 10” mm3.特に2.00 X 1
0”乃至15.00 X1G2+nm”の範囲内にある
のがよく、これはニップ幅やドラム−スリーブ間距離(
D−3)によって調節される。D−Sは0.6乃至1.
6mm、特に0.8乃至1.4mmの範囲から選択する
のがよい。
感光体としては、従来電子写真法に使用されている感光
体、例えば、セレン感光体、非晶質シリコン感光体、酸
化亜鉛感光体、セレン化カドミウム感光体、硫化カドミ
ウム感光体、各種有機感光体等がすべて使用される。
他の現像条件として、現像スリーブと感光体導電性基体
との間に印加するバイアス電圧は、平均電界強度が10
0乃至1000V/mm、特に125乃至500v/m
mの範囲となるようなものが好ましい。
(発明の効果) 本発明によれば、二成分系現像剤の搬送量、現像時間、
現像域体積、トナー密度、キャリヤ密度、現像剤中のト
ナー重量分率の関連で規定される現像剤置換度をi6.
00乃至33.00%の一定の範囲となるように現像条
件を設定することにより、文字、特に漢字や細線集合体
の再現性に優れ、しかも高濃度、高画質の複写画像を形
成することができる。
(実施例) 以下、実施例を用いて、本発明の効果を一層明確にする
。
第5図に示した現像装置を用いて、以下の条件にて現像
剤置換度と画像との関係を調べた。
現像条件: 感光体(D)    φ781tIIlのSeの感光体
スリーブ(S)          ψ38n+a+D
SrJI距@            1.0mm穂切
りクリアランス       1.0 +u+トナー密
度(p T )     1.i5 (g/cm31キ
ャリヤ密度(ρc )    5.00 (g/clo
3)トナー重量分率(A)       0.045と
し、現像領域における感光体(D)とスリーブ(S)と
の回転方向が同じである順方向現像において、この感光
体(D)とスリーブ(S)との回転速度を変化させ複数
の実験を行った。
かかる実験より、現像剤搬送量(g/5ec)現像時間
T (sec )及び現像域体積V (mm” )求め
、この実験測定値を現像剤置換度R(%)規定する式(
11 に代入して、各実験における現像剤置換度R(%)を算
出した。
先ず、各実験条件においては、画像サンプルを作成し、
上記式により求められた現像剤置換度との関係において
比較評価した。なお、画像の評価はファストコピー物の
1.D、及び線幅偏り度(%)をマイクロデンシトメー
ター(コニカ製PD5)を用いて測定し評価したに の結果を第1表に示す。
第 表 表中 ○印は良好、Δ印は概ね良好、 X印は不良を意味する。
これからID=1.30以上、偏り度90以上。
評価等の条件を満たす現像剤置換度は、16<R<33 好ましくは 文字 18.75≦R<32.05 の範囲あることがわかった。
けや後端欠けを説明するための図、 第2図は、現像剤置換度Rを変化させた場合におけるR
の値と縮幅の偏り(δ)との関係を示すグラフ図、 第3図は、上記Rの値を変化させた場合におけるRの値
と画像濃度(1,D、)との関係を示すグラフ図、 第4図は、トナー重量分率Aとキャリヤ1個のまわりの
トナーの総重量(M)と総容積(V)との比(v/M)
との関係を示すグラフ図、第5図は、本発明の現像方法
を説明するための概略図をそれぞれ示す。
第1図 第2図 現像剤置換度(R) 第3図 現像剤置換度(R) 第4図 トナー重量分率(A)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)磁性キャリヤとトナーとから成る二成分系現像剤
    をスリーブにより搬送し、感光体ドラム上の静電潜像を
    現像することから成る現像方法において、式 ▲数式、化学式、表等があります▼ 式中、xは二成分系現像剤の搬送量(g /sec)を表わし、Tは現像時間(sec)を表わし
    、Vは現像域体積(mm^3)を表わし、ρ_Tはトナ
    ーの密度(g/mm^3)を表わし、ρ_Cはキャリヤ
    の密度(g/ mm^3)を表わし、Aは現像剤中のトナー重量分率を
    表わす、 で定義される現像剤置換度(R)が16.00乃至33
    .00%となるように現像条件を設定することを特徴と
    する現像方法。
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