JPH04352182A - 現像装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電子写真装置における現
像装置に関する。

【０００２】さらに詳しくは、磁性トナーを有する一成
分系現像方式における現像装置に関する。

【０００３】

【従来の技術】従来、電子写真法の乾式現像法として現
像剤に磁性トナーを有する一成分系現像剤を用いる方法
とキヤリアとトナーを有する二成分系現像剤を用いる方
法とが一般によく用いられている。上記現像剤を用いた
２つの現像方式は、それぞれ次のような利点、すなわち
一成分系現像方式は現像装置構成を小型化でき、二成分
系現像方式はトナーへの電荷付与を十分に行える為、設
計許容範囲が広いという利点を有している。

【０００４】しかし、上記利点は、お互いの方式の短所
を補う方向であることからわかるように、一成分方式は
現像剤への電荷付与プロセスが十分でないために現像剤
及び現像システムの設計許容範囲が狭く、二成分方式は
トナーとキヤリアの混合濃度を一定値に制御しなければ
ならない為に装置構成が複雑になるという短所を有して
いる。

【０００５】また、それぞれの方式による複写画像は、
一成分系現像方式では現像時に現像剤が鎖状（一般には
「穂」と呼ばれている）になりながら現像されるために
、画像横方向の解像度が縦方向に比べて悪くなり易い傾
向があり、二成分系現像方式では磁性ブラシの掃き目跡
が出易い傾向がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、上記
一成分系現像方式の短所は、１つは電荷付与プロセスが
不十分であることであり、そしてもう１つは磁性トナー
が磁性体を含有していることに起因する画像再現性不良
ということの２点である。

【０００７】画像再現性不良を解決する方法として、磁
性トナー中の磁性体量の割合を減少させる方法が容易に
想像できるが、一般的に、現在の現像システムは現像剤
に含まれる磁性トナーの比電荷の絶対値に依存している
ために、含有磁性体量を減少させた磁性トナーを含む一
成分系現像剤は、以下の理由により現像することが困難
になる。

【０００８】すなわち、磁性トナー１個の半径をｒ、帯
電料をＱ、密度をρ、磁性トナーの重量をＭとおくと、
磁性トナーの比電荷Ｑ／Ｍは、下記式で表すことができ
る。 Ｑ／Ｍ＝３Ｑ／４πρｒ３ 一般的な一成分系現像剤に含有される磁性トナー中の磁
性体の密度は、結着樹脂の密度に比べるとその値は数倍
大きい。従って、磁性トナー密度ρは、磁性トナー中の
磁性体量を減少させるとそれに伴ない減少し、比電荷は
逆に増加する。よく知られているように、比電荷の上昇
は画像濃度薄を引き起しやすい。特に、上式から明らか
なように、磁性トナー粒径を小粒径化するにつれその傾
向は顕著となる。

【０００９】また、一成分系現像方式では、現像剤の搬
送システムは、現像剤の流動性に大きく左右される。一
成分系現像剤の流動性は、現像剤に含まれている磁性ト
ナー中の含有磁性体量を減少させると悪化するというこ
とはよく知られている事実である。又、現像剤の流動性
の悪化はコーテイング不良、現像剤への電荷付与プロセ
スの悪化等をひきおこすということも、一般的によく知
られている事実である。

【００１０】従って、従来は、体積平均粒径Ｒμｍの磁
性トナーの磁場１Ｋエルステツドにおける飽和磁化σｓ
ｅｍｕ／ｇが３６．８−１．８５Ｒの磁性トナーを含む
現像剤を用いることによって、画像再現性と、現像剤へ
の電荷付与プロセスとのバランスを取っているのが一般
的である。経験的に知られている事実として画像再現性
不良を解決するために、磁性トナー中の磁性体量の割合
を減少させようとして、体積平均粒径Ｒμｍの磁性トナ
ーの磁場１Ｋエルステツドにおける飽和磁化σｓｅｍｕ
／ｇが下記条件 σｓ＜３６．８−１．８５Ｒ を満足するようにすると、該磁性トナーを有する一成分
系現像剤を用いた現像方式においては、画像再現性と磁
性トナーへの電荷付与プロセスとの両立が難しく、設計
許容範囲が非常に狭いという問題があった。

【００１１】本発明者らは、上記問題を解決するために
、磁性体を含有する体積平均粒径Ｒの磁性トナーと、該
磁性トナーを含む一成分系現像剤を表面に担持する現像
剤担持体と、該現像剤担持体上の現像剤の塗布を規制す
る規制部材とを有する現像装置において、該磁性トナー
に含有される磁性体、或は、金属酸化物の、磁場１Ｋエ
ルステツドにおけるσｓを調整し、かつ、該規制部材を
弾性体規制部材としたことにより、該磁性トナーの、磁
場１Ｋエルステツドにおけるσｓが（３６．８−１．８
５Ｒ）ｅｍｕ／ｇ未満とした場合においても、一成分系
現像剤の設計許容範囲を広くすることの出来る現像装置
を先に提案した。

【００１２】上記現像装置は、画像再現性を一成分系現
像剤への電荷付与プロセスが両立できて良好な結果が得
られるものであるが、該磁石の磁力が弱い時には、上記
電荷付与プロセスが不安定になることがあり、さらなる
改良が望まれている。

【００１３】従って、本発明は、上記問題点を解決する
ことを目的とする。

【００１４】すなわち、本発明は、磁性トナーを有する
一成分系現像剤を用いた現像装置に関し、画像再現性の
良化と、現像剤への電荷付与プロセスの悪化が発生しな
いという相反する２つの要求を両立することができる現
像装置を提供することを目的とする。

【００１５】また、本発明は、磁性トナーを有する一成
分系現像剤を用いた現像装置に関し、体積平均粒径Ｒμ
ｍの磁性トナーの磁場１Ｋエルステツドにおける飽和磁
化σｓｅｍｕ／ｇを下記条件 σｓ＜３６．８−１．８５Ｒ を満足するようにして画像再現性不良を解決した場合に
おいても、現像剤への電荷付与プロセスの悪化が生じず
設計許容範囲を拡大できる現像装置を提供することを目
的とする。

【００１６】さらに、本発明は、現像剤担持体が内部に
有する磁石の磁力が弱い場合においても、現像剤への電
荷付与プロセスの安定した現像装置を提供することを目
的とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明の現像装置によれ
ば、磁性体を含有する体積平均粒径Ｒμｍの磁性トナー
と、該磁性トナーを含む一成分系現像剤を表面に担持す
る内部に磁石を有する現像剤担持体と、該現像剤担持体
上の現像剤の塗布を規制する規制部材とを有する現像装
置において、該磁性トナーの磁場１Ｋエルステツドにお
ける飽和磁化σｓ（ｅｍｕ／ｇ）が下記条件σｓ＜３６
．８−１．８５Ｒ を満足し、かつ該規制部材を弾性体規制部材とし、該弾
性体規制部材の近傍に磁性部材を配したことにより、前
記目的を達成するものである。

【００１８】本発明の現像装置は、体積平均粒径Ｒμｍ
の磁性トナーの１Ｋエルステツドにおける飽和磁化σｓ
ｅｍｕ／ｇが下記条件 σｓ＜３６．８−１．８５Ｒ を満足することにより、画像再現性不良が解決され、さ
らに現像剤担持体上の現像剤の塗布を規制する規制部材
を弾性体規制部材としたことにより、一成分系現像剤は
弾性体の弾性力で現像剤担持体上に押し付けられるので
、帯電量は低下せず、従って現像剤への電荷付与プロセ
スの悪化が生じることもない。さらに、該現像剤担持体
上の現像剤の塗布を規制する規制部材の近傍に磁性部材
を配することにより、該現像スリーブ内に配設された磁
石の磁力が弱いときにおいても、現像剤担持体が内部に
有する磁石と、該磁性部材の作用により、該現像剤への
電荷付与プロセスが安定する。

【００１９】また、磁性トナーに含有される磁性体は金
属体は金属酸化物を有し、かつ該磁性体の磁場１Ｋエル
ステツドにおける飽和磁化σｓが、１０〜４０ｅｍｕ／
ｇであり、水平方向フエレ径が０．０５〜０．５μｍで
あることが好ましい。

【００２０】さらに磁性トナーは、磁性体として１種の
金属酸化物単独で或は、磁場１Ｋエルステツドにおいて
飽和磁化σｓが異なる金属酸化物を２種以上含有させて
、磁場１Ｋエルステツドにおける飽和磁化σｓ（ｅｍｕ
／ｇ）を下記条件 σｓ＜３６．８−１．８５Ｒ を満足するようにすることが出来る。

【００２１】また、本発明において一成分系現像剤とは
、磁性トナー粒子をそのまま用いても良いが、シリカ微
粉末の如き流動性向上剤、チタン酸ストロンチウムの如
き研磨剤、及び減摩性固体潤滑剤等の外添剤を必要に応
じて適宜組み合わせたものであっても良い。

【００２２】

【実施例】

＜実施例１＞以下図面に基ずいて本発明に係る一実施例
について説明する。

【００２３】図１は、本発明の一実施例である現像装置
の断面図である。図中１は矢印ａ方向に回転する像担持
体（以下例として感光ドラムを示す）であり、２ａは１
に対向し矢印ｂ方向に回転する現像剤担持体（以下例と
して非磁性金属の現像スリーブを示す）である。３は本
発明の特徴の一つである現像剤担持体上の現像剤量を規
制する弾性体規制部剤として用いた弾性体ブレードであ
り、本発明では図１に示す如く、現像スリーブ２ａの回
転方向に対して、その下流側に傾けて、即ちカウンター
方向に弾性体ブレード３を当接させている。２ｂは永久
磁石であり、図１に示す如く、現像スリーブ２ａ内に配
設されている。現像スリーブ２ａと感光ドラム１の間隔
は約２５０μｍで、該スリーブ２ａの導電部にはトナー
を現像スリーブ２ａから感光ドラム１へ移行させる現像
バイアスが電源５により印加されている。弾性体ブレー
ド３は、適切な弾性率を有するゴム、プラスチツク等の
ブレードであって、当接点での圧力は図１に示す如くブ
レードを設定変位させ、当接母線領域に均等に圧をかけ
る方法や、図２に示す如く回転軸６を中心に荷重７によ
り一定圧を加える方法、或は現像器枠に固定されたいわ
ゆるイコライズ均一荷重法でかけても良い。４は本発明
の特徴の１つである、磁場１Ｋエルステツドにおける飽
和磁化σｓ（ｅｍｕ／ｇ）が下記条件 σｓ＜３６．８−１．８５Ｒ を満足するようにした磁性トナーを含む一成分系現像剤
である。

【００２４】該磁性トナー中に含有される磁性体として
は、鉄、コバルト、ニツケル、銅、マグネシウム、マン
ガン、アルミニウム、珪素などの元素を含む金属酸化物
などがある。

【００２５】本発明の磁性トナーの実施例に用いられた
磁性体は、下に示すような合成法により得られたスピネ
ル型酸化鉄である。

【００２６】＜合成例＞反応器として、内容量１８０ｌ
の気泡酸化型反応塔を用いた。工業用硫酸鉄を水に溶解
し、第一鉄濃度１３５ｇ／ｌの溶液４０ｌを用意する。 別に苛性ソーダ濃度１８３ｇ／ｌの溶液４０ｌを用意し
、これに上記硫酸鉄溶液を撹拌しながら加え中和を行い
、残留苛性ソーダが５ｇ／ｌとなるようにした。これに
工業用水酸化亜鉛溶液ｐＨ１１．３、亜鉛濃度４０ｇ／
ｌのものを５０ｌ加え、第一鉄濃度４０ｇ／ｌの反応液
を準備した。上記反応液の温度を８０℃に維持しながら
酸化用空気を１０ｌ／ｍｍの割合で吹き込み、酸化反応
を行った。反応は約７時間で終了した。ついで、このス
ラリーを洗浄乾燥して、スピネル型酸化鉄を得た。

【００２７】得られた磁性体は、水平方向フエレ径０．
２７μｍ、ＢＥＴ比表面積８．８ｍ２／ｇ、飽和磁化σ
ｓ３０．３ｅｍｕ／ｇ、保磁力Ｈｃ１７４エルステツド
、残留磁化σｒ５．１ｅｍｕ／ｇであった。

【００２８】本発明者らの検討によると、結着樹脂１０
０重量部中に上記磁性体を８０重量部入れた体積平均粒
径８μの磁性トナー（磁場１Ｋエルステツドにおける飽
和磁化σｓが約１３．５ｅｍｕ／ｇの磁性トナー）と、
結着樹脂１００重量部中に磁場１Ｋエルステツドにおけ
る飽和磁化σｓが約６０ｅｍｕ／ｇのマグネタイト（Ｆ
ｅＯ・Ｆｅ２Ｏ３）を８０重量部入れた体積平均粒径８
μの磁性トナー（磁場１Ｋエルステツドにおける飽和磁
化σｓが約２７ｅｍｕ／ｇの磁性トナー）との２つの磁
性トナーを作り（以下、前者をσｓ１／２トナー、後者
を従来トナーと称す）、両者の流動性を測定したところ
その値は、ほぼ同等の値を示すことが分かった。又、上
記２つのトナーをそれぞれ鉄粉キヤリア（パウダーテツ
ク社製２００／３００）と混ぜブローオフ法により磁性
トナーの比電荷を測定したところ両者の値は、電子写真
の現像システムの範囲内でほぼ同等と判断できる値であ
った。また、上記のσｓ１／２トナーと、従来トナーと
にそれぞれシリカ微粉末を添加し、一成分系現像剤をそ
れぞれ調整し、同様に流動性及び比電荷を測定したとこ
ろ両者の値は、磁性トナーの場合と同様ほぼ同等と判断
できる値であった。

【００２９】即ち、本出願人は、上記磁性体を用いるこ
とにより磁場１Ｋエルステツドにおける飽和磁化σｓｅ
ｍｕ／ｇが下記条件 σｓ＜３６．８−ｌ．８５Ｒ を満足するようにした磁性トナーを合する一成分系現像
剤において、従来の一成分系現像剤と流動性、帯電料が
ほぼ同等のものを得ることができた。従って、上記σｓ
１／２トナーは、σｓが小さいために、該磁性トナーを
含む一成分系現像剤を図４に示す磁性部材を有さない現
像器に入れた場合では、磁石２ｂによる磁気吸着力の減
少の影響を大きく受け易く現像剤への電荷付与プロセス
が不十分になり、その結果、比電荷の値が小さくなると
考えられる。

【００３０】そこで本出願人は、図１に示す如く現像ス
リーブ２ａの回転方向に対してその下流側に傾けて、即
ちカウンター方向に弾性体ブレード３を当接させ、また
、弾性体ブレードの当接点は磁石２ｂの１つの極と対向
する位置とし、さらに、該弾性体ブレードの近傍に磁性
部材１０ａを配することにより、磁石２ｂの磁力が弱い
ときでも、上記σｓ１／２トナーを含む一成分系現像剤
を現像スリーブに強く押しつける構成をとった。その結
果、上記σｓ１／２トナーを含む一成分系現像剤の比電
荷は、磁石２ｂの磁力が弱いときでも常に安定した値を
示すようになった。

【００３１】上記構成により、現像スリーブ内の磁石２
ｂの磁力が弱いときでも、画像再現性の良化と現像剤へ
の電荷付与プロセスの設計許容範囲の拡大という相反す
る２つの両立を行うことができるようになった。

【００３２】本発明に用いられた磁性体は、本実施例に
限るものではなく、磁場１Ｋエルステツドにおけるσｓ
が１０〜４０ｅｍｕ／ｇ、水平方向フエレ径が０．０５
〜０．５μｍである磁性体であればよい。

【００３３】本出願人の検討によると、磁場１Ｋエルス
テツドにおけるσｓが１０〜４０ｅｍｕ／ｇ、水平方向
フエレ径が０．０５〜０．５μｍである磁性体を用いた
磁性トナーのかわりに、σｓの非常に小さいヘマタイト
（α−Ｆｅ２Ｏ３）と磁場１Ｋエルステツドにおけるσ
ｓが、約６０ｅｍｕ／ｇのマグネタイト（ＦｅＯ・Ｆｅ
２Ｏ３）を混合し、磁場１Ｋエルステツドにおけるσｓ
を調整した磁性トナーを含む一成分系現像剤についても
上記現像器構成は同様の効果を示した。

【００３４】また、本発明は、上記マグネタイトとヘマ
タイトの組み合わせによるものに限るものではなく、磁
性トナーに磁場１Ｋエルステツドにおいてσｓが異なる
金属酸化物を少なくとも２種以上含有させ、該磁性トナ
ーの、磁場１Ｋエルステツドにおけるσｓを（３６．８
−１．８５Ｒ）ｅｍｕ／ｇ未満とした磁性トナーを含む
一成分系現像剤でも上記構成は、現像剤の比電荷を、磁
石２ｂの磁力が弱いときでも常に安定させることができ
た。

【００３５】＜実施例２＞又、本出願人は現像剤への電
荷付与についても以下の様な検討を行った。

【００３６】即ち、図３に示す如くの現像器、つまり、
現像スリーブ２ａの回転方向に対してその下流側に傾け
て、即ちカウンター方向に弾性体ブレード３を当接させ
て、現像剤を現像スリーブに強く押しつける構成とし、
また、該弾性体ブレードの当接点は磁石２ｂの極間と対
向する位置とし、かつ、該弾性体ブレードの近傍に磁性
部材１０ａを配した現像器に、上記σｓ１／２トナーを
含む一成分系現像剤を入れ現像剤の比電荷を測定した。 また、図４に示す如くの上記現像器から磁性部材１０ａ
を除いた現像器にも上記σｓ１／２トナーを含む一成分
系現像剤を入れ現像剤の比電荷を測定した。

【００３７】その結果、図３に示す如くの現像器では、
上記σｓ１／２トナーを含む一成分系現像剤の比電荷の
値は上記ブローオフ法によって得られた比電荷の値に近
い数値を示したが、図４に示す如くの現像器では、上記
σｓ１／２トナーを含む一成分系現像剤の比電荷の値は
上記ブローオフ法の値より小さくなってしまった。

【００３８】これは、現像器での現像剤への電荷付与は
、磁性トナーを含む一成分系現像剤を現像スリーブに押
しつける力に依存しており、その押し付け力は弾性体ブ
レードの押し付け力以外に磁性トナーを含む一成分系現
像剤と磁石２ｂとの磁気吸着力にも依存している為と考
えられる。

【００３９】本発明は、上記実施例１の構成に限るもの
ではなく、現像剤担持体上の現像剤量を規制する弾性体
規制部材を、図５に示すように弾性体ローラー９とし、
該弾性体ローラーの内部に磁性部材１０ｂを配した構成
とし、該弾性体ローラーを現像スリーブに当接させて用
いても良い。本発明では、該弾性体ローラーとしてウレ
タンを用い、図５に示すように矢印方向に弾性体ローラ
ー９を回転させることにより、実施例１のすべての磁性
トナーを含む一成分系現像剤において、該現像スリーブ
内に配設された磁石の磁力が弱いときにおいても、該一
成分系現像剤への電荷付与プロセスを安定させることが
できた。

【００４０】＜実施例３＞本発明は、上記実施例の構成
に限るものではなく、現像剤担持体上の現像剤量を規制
する弾性体規制部材を、図６に示すように弾性体ブレー
ド３とし、該弾性体ブレードの近傍に磁石１０ｃを配し
た構成とし、該弾性体ブレードを現像スリーブに当接さ
せて用いても良い。本発明では、該弾性体ブレードとし
て実施例１の部材を用い、図６に示すように該弾性体ブ
レードを現像スリーブの回転方向と順方向に当接させた
構成により、実施例１のすべての磁性トナーを含む一成
分系現像剤において、該現像スリーブ内に配設された磁
石の磁力が弱いときにおいても、該一成分系現像剤への
電荷付与プロセスを安定させることができた。

【００４１】該弾性部材の配置、該磁石の磁極配置等は
上記すべての実施例に限るものではなく現像器構成によ
り配設位置を適宜選択することが好ましい。

【００４２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の構成によ
れば、磁性トナーを含む一成分系現像剤の画像再現性の
良化と該一成分系現像剤への電荷付与プロセスが悪化が
発生しないという相反する、２つの要求を両立すること
ができ、設計許容範囲を拡大することができる。

【００４３】さらに、特に現像剤担持体の有する磁石の
磁力が弱い場合においても磁性トナーを含む一成分系現
像剤への電荷付与プロセスを安定化させることができ、
一成分系現像剤及び現像器の設計許容範囲をより拡大を
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例である現像装置の断面図であ
る。

【図２】図１の弾性体ブレードと現像スリーブの当接圧
調整方法の１実施例の説明図である。

【図３】内部磁石による磁気吸着力が弱い場合を説明す
るための現像装置の断面図である。

【図４】磁性部材を有さない図１の現像装置に相当する
現像装置の断面図である。

【図５】弾性体ローラー中に磁性部材を配した現像装置
の断面図の説明図である。

【図６】弾性体ブレードの近傍に磁石を配した場合の現
像装置の断面図である。

【符号の説明】

１　　感光体ドラム ２ａ　　現像スリーブ ２ｂ　　現像スリーブ内に配設された磁石３　　弾性体
ブレード ４　　磁性１成分トナー ８　　磁性体ブレード ９　　弾性体ローラー １０ａ、１０ｂ　　磁性部材 １０ｃ　　磁石

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　磁性体を含有する体積平均粒径Ｒμｍ
   の磁性トナーと、該磁性トナーを含む一成分系現像剤を
   表面に担持する内部に磁石を有する現像剤担持体と、該
   現像剤担持体上の一成分系現像剤の塗布を規制する規制
   部材とを有する現像装置において、該磁性トナーの磁場
   １Ｋエルステツドにおける飽和磁化σｓ（ｅｍｕ／ｇ）
   が下記条件 σｓ＜３６．８−１．８５Ｒ を満足し、かつ該規制部材を弾性体規制部材とし、該弾
   性体規制部材の近傍に磁性部材を配したことを特徴とす
   る現像装置。
2. 【請求項２】　　上記磁性トナーに含有される磁性体が
   金属酸化物を有し、かつ、該磁性体の磁場１Ｋエルステ
   ツドにおける飽和磁化σｓが、１０〜４０ｅｍｕ／ｇで
   あり、水平方向フエレ径が０．０５μｍ〜０．５μｍで
   あることを特徴とする請求項１記載の現像装置。
3. 【請求項３】　　上記磁性トナーに磁場１Ｋエルステツ
   ドにおいて飽和磁化σｓが異なる金属酸化物を少なくと
   も２種以上を含有させて、該磁性トナーの、磁場１Ｋエ
   ルステツドにおける飽和磁化σｓ（ｅｍｕ／ｇ）が下記
   条件 σｓ＜３６．８−１．８５Ｒ を満足したことを特徴とする請求項１記載の現像装置。