JPH0685095B2

JPH0685095B2 - 現像方法

Info

Publication number: JPH0685095B2
Application number: JP58240063A
Authority: JP
Inventors: 哲羽根田; 尚史庄司; 誠一郎平塚
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 1983-12-20
Filing date: 1983-12-20
Publication date: 1994-10-26
Anticipated expiration: 2009-10-26
Also published as: JPS60131546A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、電子写真複写装置等における静電潜像或いは
磁気潜像の現像方法の改良に関し、詳しくは、キャリヤ
粒子とトナー粒子とが混合した混像剤を現像剤搬送担体
面上に供給して、該現像剤搬送担体上に現像剤層を形成
させ、その現像剤層によって像担持体面上の静電像或い
は磁気像を現像する方法の改良に関する。

〔従来技術〕

電子写真複写装置等における潜像の現像方法としては、
現像剤搬送担体面に磁力によって現像剤を吸着せしめて
形成した磁気ブラシを用いて像担持体面にトナーを付着
せしめるいわゆる磁気ブラシ法が広く実用されている。
磁気ブラシを用いた現像法はさらに磁性トナー粒子から
成る一成分現像剤を用いるものと、磁気キャリヤ粒子と
トナー粒子の混合物から成る二成分現像剤を用いるもの
に分かたれるが、二成分現像法はトナー粒子の摩擦制御
が比較的容易である、トナー粒子の凝集が起りにくい、
磁気ブラシの穂立ちがよい等多くの長所を有している。

磁気ブラシから像担持体面にトナーを付着せしめるには
磁気ブラシで直接像担持体面を摺擦する接触方式とトナ
ー層と像担持体面とを近接して対置し、振動電界をかけ
て現像剤を振動させる等の手段によりトナーを像担持体
側に飛翔せしめるジャンピング法等と呼ばれる非接触方
式があり、後者は現像条件等に難しい面がある反面、現
像された画像面に掃目がつかない、同一画面を反復現像
することができ多色画像の形成に適する、等の利点があ
る。

二成分現像法には、従来一般に平均粒径が数十〜数百μ
ｍの磁性キャリヤ粒子と平均粒径が十数μｍの非磁性ト
ナー粒子とからなる現像剤が用いられており、そのよう
な現像剤では、トナー粒子やさらにはキャリヤ粒子が粗
いために、微細な線や点或いは濃淡差等を再現する高画
質画像が得られにくいといった問題がある。この現像方
法において高画質画像を得るために、従来例えば、キャ
リヤ粒子の樹脂コーティングとか、現像剤搬送担体にお
ける磁石体の改良とか、現像剤搬送担体へのバイアス電
圧の検討とか、多くの努力が払われてきたが、それでも
未だ安定して十分に満足し得る画像が得られないのが実
情である。従って、高画質画像を得るためには、トナー
粒子及びキャリヤ粒子をより微粒子にすることが必要で
あると考えられる。しかし、トナー粒子を平均粒径が20
μｍ以下、特に、10μｍ以下の微粒子にすると、現像
時のクーロン力に対してファンデルワールス力の影響が
現われて、像背景の地部分にもトナー粒子が付着する所
謂カブリが生ずるようになり、現像剤搬送担体への直流
バイアス電圧の印加によってもカブリを防ぐことが困難
となる、トナー粒子の摩擦帯電制御が難しくなって、
凝集が起り易くなる。また、キャリヤ粒子を微粒子化し
ていくと、キャリヤ粒子も像担持体の静電像部分に付
着するようになる。この原因としては、磁気バイアスの
力が低下して、キャリヤ粒子がトナー粒子と共に像担持
体側に付着したためと考えられる。尚、バイアス電圧が
大きくなると、像背景の地部分にもキャリヤ粒子が付着
するようになる。このようなトナー粒子、キャリヤ粒子
の像背景部への付着は現像を振動電界の存在下で行なう
ことによりある程度改善することが出来るが完全に防止
することはできなかった。このためトナー粒子及びキャ
リア粒子の微細化には限度があり、それ以上の微粒子化
は実用上困難であった。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、微粒子化したトナー粒子及びキャリヤ
粒子から成る現像剤を用い且つ前記によるトラブルに
甚く画質劣化のない鮮明且つ再現忠実度の高い画像を得
ることのできる現像方法を提供することにある。

〔発明の構成〕

前記の目的はキャリヤ粒子とトナー粒子を主体とする現
像剤を現像剤搬送担体面上に供給して現像剤層を形成さ
せ、該現像剤搬送担体面上の現像剤層を振動電界下に置
き、もって像担持体面の潜像を現像する方法において、
前記トナー粒子は平均粒径１乃至20μｍで、前記キャリ
ヤ粒子は小粒径の粒子が平均粒径10乃至50μｍで、大粒
径の粒子が平均粒径30乃至100μｍである平均粒径を異
にした絶縁性粒子の混合物であることを特徴とする現像
方法によって達成された。

即ち、本発明の方法は二成分現像剤のキャリヤ粒子に比
較的粒径の大なるキャリヤ粒子と微粒子化したキャリヤ
粒子を混合使用することによってトラブルがなく微粒子
化した磁性キャリヤ粒子やトナー粒子の使用を可能にし
たものである。

キャリヤの粒状は磁気ブラシの形状のみならず、現像剤
の撹拌，搬送特性にも大きな影響を及ぼすものであっ
て、一般に磁性キャリヤ粒子の平均粒径が大きいと、イ
現像剤搬送担体上に形成される磁気ブラシの穂の状態が
荒いために、電界により振動を与えながら静電像を現像
しても、トナー像にムラが現われ易く、ロ穂におけるト
ナー濃度が低くなるので高濃度の現像が行われない、等
の問題が起る。このイの問題を解消するには、キャリヤ
粒子の平均粒径を小さくすればよく、実験の結果、平均
粒径（重量平均）50μｍ以下でその効果が現われ初め、
特に30μｍ以下になると、実質的にイの問題が生じなく
なることが判明した。また、ロの問題も、イの問題に対
する磁性キャリの微粒子化によって、穂のトナー濃度が
高くなり、高濃度の現像が行われるようになって解消す
る。しかし、キャリヤ粒子が細か過ぎると、ハトナー粒
子と共に像担持体面に付着するようになったり、ニ飛散
し易くなったり、ホ或いは現像剤の撹拌，搬送がしにく
くなる等の問題が生じてくる。

本発明者等は種々検討を重ねた結果、これらキャリヤの
微粒子化に伴なう欠点は、キャリヤ粒子を平均粒径を異
にした絶縁性粒子の混合物とすることにより除去しうる
ことを見出した。この時の現像メカニズムは以下のよう
に考えられる。

二種類の平均粒径の異なる磁性キャリヤ粒子を磁界下に
置くと、磁力線に沿って、模式図として示す第６図のよ
うな磁気ブラシが形成される。大粒径キャリヤ粒子Ｌが
チェインを作り、小粒径キャリヤ粒子Ｓは大粒径キャリ
ヤ粒子Ｌの先端や、大粒径キャリヤ粒子Ｌ間の接合部に
集中して存在する。すなわち、二種類の平均粒径の異な
る磁性キャリヤ粒子は、磁気ブラシを形成した状態にお
いては単純混合をしているのではなく、それぞれが磁気
ブラシ中の特定の部分に分布することになる。また、ト
ナー粒子Ｔは大粒径キャリヤ粒子Ｌが小粒径キャリヤ粒
子Ｓに付着しているが、実質的にはトナー粒子Ｔの多く
は小粒径キャリヤ粒子Ｓの部分に存在している。しか
し、このままでは、下層の小粒径キャリヤ粒子Ｓに付着
している多くのトナー粒子Ｔが現像に寄与する可能性は
小さい。しかし、現像剤搬送担体２の像担持体１との間
に振動電界を生じさせることにより、下層の小粒径キャ
リヤ粒子Ｓに付着しているトナー粒子Ｔも現像に寄与さ
せることが可能となる。

キャリヤ粒子は、絶縁性であることが好ましい。キャリ
ヤ粒子の抵抗率が低いと、現像剤搬送担体にバイアス電
圧に印加した場合に、キャリヤ粒子に電荷が注入され
て、現像剤層全体に電界が形成されないことから、下層
の小粒径キャリヤ粒子に付着しているトナー粒子を現像
に寄与させることができないだけでなく、像担持体面に
キャリヤ粒子が付着し易くなったり、或いはバイアス電
圧のブレークダウンが起り易くなったりする。それ故、
キャリヤ粒子は絶縁性である必要がある。

そして、混合するキャリヤ粒子としては、平均粒径10乃
至50μｍの小粒径キャリヤ粒子と平均粒径30乃至100μ
ｍの大粒径キャリヤ粒子を混合して用いることにより前
記ハ乃至ホの問題を大幅に軽減することができた。

大粒径キャリヤ粒子が、凝集し易い微細粒子を離間し現
像剤を撹拌し、搬送し易くするものと推定される。また
小粒径キャリヤ粒子が大粒径キャリヤ粒子を囲むように
多く存在するため大粒径キャリヤ粒子に起因する前記イ
ロの問題も顕在化することはない。画像ムラがなく高濃
度の現像を可能にするためには、大粒径キャリヤ粒子の
粒径は100μｍ以下とすることが好ましく、前記ハ乃至
ホの問題を解決するためには、30μｍ以上とするのが好
ましい。よって、大粒径キャリヤ粒子の粒径は30乃至10
0μｍとする必要がある。一方、画像ムラがなく高濃度
の現像を可能にするためには、小粒径キャリヤ粒子の粒
径は50μｍ以下であることが好ましい。しかし、粒径が
あまり小さすぎると、画像ムラがなく高濃度の現像は可
能となるが、前記ニ乃至ホが顕著になって好ましくな
い。これらの現象は小粒径キャリヤ粒子に作用する磁界
の強さ、それによる小粒径キャリヤ粒子の磁化の強さに
も関係するが、一般的には小粒径キャリヤ粒子の平均粒
径20μｍ以下になると次第に傾向が出初め、10μｍ以下
で顕著に現われるようになる。従って、小粒径キャリヤ
粒子の好ましい粒径は10乃至50μｍである。

また両者の混合重量比は20:80乃至80:20の範囲とするこ
とが好ましい。この混合比からはずれると、混合割合の
多い方のキャリヤ粒子の特性が顕著になり前記イロある
いはハ乃至ホの問題が生じ、好ましい結果が得られな
い。また、混合した際に粒径分布が２山となるのがよ
い。また３山以上でもよい。

また組み合わせて使用する小粒径キャリヤ粒子と大粒径
キャリヤ粒子の粒径比は２倍以上とするのが好ましい。
粒径比を大きくすることにより、小粒径キャリヤ粒子に
よる比表面積の増加が可能となり、キャリヤ粒子表面の
トナー粒子濃度を実質的に高くすることができる。ま
た、第６図に示すように大粒径キャリヤ粒子の周囲にト
ナー粒子濃度の高い小粒径キャリヤ粒子を局所配置させ
た磁気ブラシを形成することができるので、振動電界の
効果を有効に発揮できる。

しかしながら前記の如き組成のキャリヤ粒子を用いた場
合においても若干の小粒径キャリヤ粒子が現像に際して
像担持体面に付着することは免がれない。像担持体面に
付着した小粒径キャリヤ粒子は、一部はトナーと共に記
録紙上に移行し、残部はブレードやファーブラシ等によ
るクリーニング装置によって残留トナーと共に像担持体
面から除かれることになるが、従来の磁性体のみから成
るキャリヤ粒子では、ホ記録紙上に移行したキャリヤ粒
子が、それ自体では記録紙に定着されないので、脱落し
易いという問題があり、またヘ像担持体面に残ったキャ
リヤ粒子がクリーニング装置によって除かれる際に、感
光体から成る像担持体面を傷付け易いという問題があ
る。このホ，ヘの問題は、小粒径磁性キャリヤ粒子を樹
脂等記録紙に定着し得る物質と共に形成することによっ
て解消し得る。即ち、磁性キャリヤ粒子が記録紙に定着
し得る物質によって磁性体粒子を被覆することにより、
或いは磁性体粉を分散含有した記録紙に定着し得る物質
によって形成されていることで、記録紙に付着したキャ
リヤ粒子も熱や圧力で定着されるようになり、また、ク
リーニング装置によって像担持体面からキャリヤ粒子が
除かれる際にも像担持体面を傷付けたりすることが無く
なる。このような小粒径磁性キャリヤ粒子では、キャリ
ヤ粒子を平均20μｍ以下の粒径にして、たとえキャリヤ
粒子が像担持体面や記録紙に移行するようなことがあっ
ても前記ハの問題は実際上殆んどトラブルを生ぜしめな
い。尚、前記ハのようなキャリヤ付着が起る場合は、リ
サイクル機構を設けることが有効である。

混合するキャリヤは二種類に限定されないが、二種類の
キャリヤを用いる場合は、一方の大きいキャリヤの粒径
は平均粒径が30〜100μｍ、一方の小さいキャリヤの粒
径は平均粒径が10〜50μｍが好ましい。また小粒径磁性
キャリヤ粒子が記録紙に定着し得る物質も含むものであ
ることが好ましい。

このような各種の磁性キャリヤ粒子は、磁性体として従
来の磁性キャリヤ粒子におけると同様の、鉄，クロム，
ニッケル，コバルト等の金属或いはそれらの化合物や合
金、例えば四三酸化鉄，γ‐酸化第二鉄，二酸化クロ
ム，酸化マンガン，フェライト，マンガン‐銅系合金、
といった強磁性体乃至は常磁性体の粒子、又はそれら磁
性体粒子の表面をスチレン系樹脂，ビニル系樹脂，エチ
ル系樹脂，ロジン変性樹脂，アクリル系樹脂，ポリアミ
ド樹脂，エポキシ樹脂，ポリエステル樹脂等の樹脂やパ
ルミチン酸，ステアリン酸等の脂肪酸ワックスで被覆す
るか、或いは、磁性体微粒子を分散して含有した樹脂や
脂肪酸ワックスの粒子を作るかして得られた粒子を従来
公知の平均粒径別手段で粒径選別することによって得ら
れる。

本発明の方法に用いられる粒径を異にしたキャリヤ粒子
を構成する磁性体の種類，形状，樹脂の種類等はそれぞ
れ同一であってもよく、また異っていてもよい。

また前記のキャリヤ粒子は公知の方法によって球形化す
ることも可能である。球形化されたキャリヤは磁化の方
向性がなく現像剤層が均一に形成される。キャリヤ粒子
にエッジ部が無くなり、エッジ部への電界の集中が起ら
ないため現像剤搬送担体に高いバイアス電圧を印加して
も放電による像の乱れ、バイアス電圧のブレークダウン
が発生し難い、等の利点を有する。この高いバイアス電
圧を印加できるということは、混合したキャリヤ粒子の
場合に、下層の小粒径キャリヤ粒子に付着しているトナ
ー粒子も現像に寄与させることが可能となり、振動する
バイアス電圧の印加の効果を十分に発揮させることがで
きると言うことである。このため本発明に用いられるキ
ャリヤの少くとも１種は球形化されていることが好まし
い。

前記のような効果を奏するキャリヤ粒子には前述のよう
にワックスも用いられるが、しかし、キャリヤの耐久性
等からすると、前述のような樹脂を用いたものが好まし
い。さらに、キャリヤ粒子は抵抗率が10⁸Ω・cm、特に1
0¹³Ω・cm以上であるように絶縁性の磁性粒子を形成し
たものが好ましい。この抵抗率は、粒子を0.50cm³の断
面積を有する容器に入れてタッピングした後、詰められ
た粒子上に1kg/cm³の荷重を掛け、荷重と底面電極との
間に1000V/cmの電界が生ずる電圧を印加したときの電流
値を読み取ることで得られる値であり、この抵抗率が低
いと、現像剤搬送担体にバイアス電圧を印加した場合
に、キャリヤ粒子に電荷が注入されて、現像剤層全体に
電界が形成されないことから、下層の小粒径キャリヤ粒
子に付着しているトナー粒子を現像に寄与させることが
できないだけでなく、像担持体面にキャリヤ粒子が付着
し易くなったり、或いはバイアス電圧のブレークダウン
が起り易くなったりする。

以上を総合すると、本発明の方法に用いられる磁性キャ
リヤ粒子の少くとも１種は長軸と短軸の比が３倍以下で
あるように球形化されており、針状部やエッジ部等の突
起が無く、全ての磁性キャリヤ粒子は抵抗率が10⁸Ω・c
m以上であることが好ましく、10¹³Ω・cm以上であるこ
とが特に好ましい。このような磁性キャリヤ粒子は、で
きるだけ球形に近い粒子からなる磁性体粉を選んで樹脂
の被覆処理を行なうか、或いは微細な磁性体粉を樹脂中
に分散させて固化し、粉砕球形化するか、又はスプレド
ライ法を用いることによって製造することができる。

次にトナーについて述べると、一般にトナー粒子の平均
粒径が小さくなると、定性的に粒径の二乗に比例して帯
電量が減少し、相対的にファンデルワールス力のような
付着力が大きくなって、トナー粒子がキャリヤ粒子から
離れにくくなったり、またトナー粒子が一旦像担持体面
の非画像部に付着すると、それが従来の磁気ブラシによ
る摺擦では容易に除去されずにカブリを生ぜしめるよう
になる。従来の磁気ブラシ現像方法では、トナー粒子の
平均粒径が10μｍ以下になると、このような問題が顕著
になった。この点を本発明の現像方法は、現像剤層、所
謂磁気ブラシによる現像を振動電界下で行うようにした
ことで解消するようにしている。即ち、現像剤層に付着
しているトナー粒子は、電気的に与えられる振動によっ
て現像剤層から離れて像担持体面の画像部及び非画像部
に移行し易く、且つ、離れ易くなる。そして、現像剤層
で像担持体面を摺擦するようにした場合は、像担持体の
非画像部に付着したトナー粒子は容易に除去乃至画像部
に移動させられるようになるし、現像剤層厚を像担持体
面と現像剤搬送担体面の間隙よりも薄く形成した場合
は、帯電量の低いトナー粒子が画像部や非画像部に移行
することが殆んどなくなり、また、像担持体面と擦られ
ることがないために摩擦帯電により像担持体に付着する
こともなくなって、１μｍ程度のトナー粒径のものまで
用いられるようになる。従って、静電潜像を忠実に現像
した再現性のよい鮮明なトナー像を得ることができる。
さらに、振動電界はトナー粒子とキャリヤ粒子の結合を
弱めるので、トナー粒子に伴なうキャリヤ粒子の像担持
体面への付着も減少する。特に、現像剤層の厚さを像担
持体面と現像剤搬送担体面の間隙よりも薄くした場合
は、画像部及び非画像部領域において、大きな帯電量を
持つトナー粒子が振動電界下で振動し、電界の強さによ
ってはキャリヤ粒子も振動することにより、トナー粒子
が選択的に像担持体面の画像部に移行するようになるか
ら、キャリヤ粒子の像担持体面への付着は大幅に軽減さ
れる。電界により、非画像部領域へのトナー粒子は非画
像部に到達する場合も、到達しない場合もある。キャリ
ヤについても同様である。

一方、トナーの平均粒径が大きくなると、先にも述べた
ように画像の荒れが目立つようになる。通常、10本/mm
程度のピッチで並んだ細線の解像力ある現像には、平均
粒径20μｍ程度のトナーでも実用上は問題ないが、しか
し、平均粒径10μｍ以下の微粒子化したトナーを用いる
と、解像力は格段に向上して、濃淡差等も忠実に再現し
た鮮明な高画質画像を与えるようになる。以上の理由か
らトナーの粒径は平均粒径が１μｍ以上20μｍ以下、好
ましくは１μｍ以上10μｍ以下が適正条件である。ま
た、トナー粒子が電界に追随するために、トナー粒子の
平均帯電量が１〜３μC/gより大きいこと（好ましくは
３〜300μC/g）が望ましい。特に粒径の小さい場合は高
い帯電量が必要である。

そして、このようなトナーは、従来のトナーと同様の方
法で得られる。即ち、従来のトナーにおける球形や不定
形の非磁性または磁性のトナー粒子を平均粒径選別手段
によって選別したようなトナーを用いることができる。
中でも、トナー粒子が磁性体粒子を含有した磁性粒子で
あることは好ましく、特に磁性体微粒子の量が60重量％
を超えないものが好ましい。トナー粒子が磁性粒子を含
有したものである場合は、トナー粒子が現像剤搬送担体
に含まれる磁石の磁力の影響を受けるようになるから、
磁気ブラシの均一形成性が一層向上して、しかも、カブ
リの発生が防止され、さらにトナー粒子の飛散も起りに
くくなる。しかし、含有する磁性体の量を多くし過ぎる
と、キャリヤ粒子との間の磁気力が大きくなり過ぎて、
十分な現像濃度を得ることができなくなるし、また、磁
性体微粒子がトナー粒子の表面に現われるようにもなっ
て、摩擦帯電制御が難しくなったり、トナー粒子が破損
し易くなったり、キャリヤ粒子との間で凝集し易くなっ
たりする。特にカラートナーを用いる場合、磁性体粒子
は30重量％以下にしないと鮮明な色が得られない。

以上をまとめると、本発明の現像方法において好ましい
トナーは、キャリヤについて述べたような樹脂及びさら
には磁性体の微粒子を用い、それにカーボン等の着色成
分や必要に応じて帯電制御剤等を加えて、従来公知のト
ナー粒子製造方法と同様の方法によって作ることができ
る平均粒径が１μｍ以上20μｍ以下、特に好ましくは１
μｍ以上10μｍ以下の粒子から成るものである。さらに
トナーの球形化は流動性の向上、現像剤の撹拌，搬送，
帯電に好ましい結果をもたらす。

本発明の現像方法においては、以上述べたような平均粒
径の異なるキャリヤ粒子とトナー粒子とが従来の二成分
現像剤におけると同様の場合で混合した現像剤が好まし
く用いられるが、より高いトナー濃度にも適用しうる。
これにはまた、必要に応じて粒子の流動滑りをよくする
ための流動化剤や像担持体面の清潜化に役立つクリーニ
ング剤等が混合される。流動化剤としては、コロイダル
シリカ、シリコンワニス、金属石鹸或いは非イオン表面
活性剤等を用いることができ、クリーニング剤として
は、脂肪酸金属塩、有機基置換シリコン或いは弗素系表
面活性剤等を用いることができる。

また本発明の方法に用いられる粒径の異るキャリヤは、
抵抗，形状のみならずキャリヤの磁化、トナーへの電荷
付与性についても同一であることに限定されるものでは
ない。

小粒径キャリヤの磁化は大粒径のキャリヤの磁化にくら
べて大なることが好ましく、磁化の大きい磁性体からな
るもの、或いは多量の磁性体粉と樹脂から成るものを用
いることが望ましい。

またトナーへの荷電付与性は同一でもよいが、小粒径キ
ャリヤの荷電付与性が大粒径のものにくらべ大きい方が
好ましい。かくすることによりトナーの多くは小粒径キ
ャリヤに付着し、トナー濃度を高く出来る、荒い穂から
の像担持体面へのトナーの移動が抑制され画像の荒れが
少くなる等の利点を生ずる。好ましい平均帯電量は小粒
径キャリヤの場合５乃至50μC/g、大粒径キャリヤの場
合０乃至30μC/gである。

現像剤搬送担体には、バイアス電圧を印加し得る従来の
現像方法におけると同様の現像剤搬送担体が用いられる
が、特に、表面に現像剤層が形成されるスリーブの内部
に複数の磁極を有する回転磁石体が設けられている構造
のものが好ましく用いられる。このような現像剤搬送担
体においては、回転磁石体の回転によって、スリーブの
表面に形成される現像剤層が波状に起伏して移動するよ
うになるから、新しい現像剤が次々と供給され、スリー
ブ表面の現像剤層に多少の層厚の不均一があっても、そ
の影響は上記波状の起伏によって実際上問題とならない
ように十分カバーされる。そして、回転磁石体の回転或
いはさらにスリーブの回転による現像剤の搬送速度は、
像担持体の移動速度て殆んど同じか、それよりも早いこ
とが好ましい。また、回転磁石体の回転とスリーブの回
転による搬送方向は、同方向が好ましい。同方向の方が
反対方向の場合よりも画像再現性に優れている。しか
し、それらに限定されるものではない。

また、現像剤搬送担体上に形成する現像剤層の厚さは、
付着した現像剤が厚さの規制ブレードによって十分に掻
き落されて均一な層となる厚さであることが好ましく、
そして、現像剤搬送担体と像担持体との間隙は数10〜20
00μｍが好ましい。現像剤搬送担体と像担持体の表面間
隙が数10μｍよりも狭くなり過ぎると、それに対して均
一に現像作用する磁気ブラシの穂を形成するのが困難と
なり、また、十分なトナー粒子を現像部に供給すること
もできなくなって、安定した現像が行われなくなるし、
間隙が2000μｍを大きく超すようになると、対向電極効
果が低下して十分な現像濃度が得られないようになる。
このように、現像剤搬送担体と像担持体の間隙が極端に
なると、それに対して現像剤搬送担体上の現像剤層の厚
さを適当にすることができなくなるが、間隙が数10μｍ
〜2000μｍの範囲では、それに対して現像剤層を厚さを
適当に形成することができる。ここで間隙と現像剤層の
厚さを振動電界を与えていない状態の下で磁気ブラシの
穂が像担持体の表面に接触せず、しかもできるだけ近接
するような条件に設定することが特に好ましい。それ
は、潜像のトナー現像に磁気ブラシの摺擦による掃き目
が生じたり、またカブリが生じたりすることが防止され
るからである。

さらに、振動電界下での現像は、現像剤搬送担体のスリ
ーブに振動するバイアス電圧を印加することによるのが
好ましい。また、バイアス電圧には非画像部分へのトナ
ー粒子の付着を防止する直流電圧とトナー粒子をキャリ
ヤ粒子から離れ易くするための交流電圧との重畳した電
圧を用いることが好ましい。しかし本発明は、スリーブ
への振動電圧の印加による方法や直流と交流の重畳電圧
印加による方法に限られるものではない。

以上述べたような本発明の現像方法は、第１図乃至第３
図に例示したような装置によって実施される。

第１図乃至第３図において、１は矢印方向に回転し、図
示せざる帯電露光装置によって表面に静電像を形成され
るSe,ZnO,CdS,無定形シリコン，有機光導電体等の感光
体よりなるドラム状の像担持体、２はアルミニウム等の
非磁性材料からなるスリーブ、３はスリーブ２の内部に
設けられて表面に複数のN,S磁極を周方向に有する磁石
体で、このスリーブ２と磁石体３とで現像剤搬送担体を
構成している。そして、スリーブ２と磁石体３とは相対
回転可能であり、図はスリーブ２が矢印方向に回転する
ものであることを示している。また、磁石体３のN,S磁
極は通常500〜1500ガウスの磁束密度に磁化されてお
り、その磁力によってスリーブ２の表面に先に述べたよ
うな現像剤Ｄの層即ち、磁気ブラシを形成する。４は磁
気ブラシの高さ，量を規制する磁性や非磁性体からなる
規制ブレード、５は現像或Ａを通過した磁気ブラシをス
リーブ２上から除去するクリーニングブレードである。
スリーブ２の表面は現像剤溜り６において現像剤Ｄと接
触するからそれによって現像剤Ｄの供給が行われること
になり、７は現像剤溜り６の現像剤Ｄを撹拌して成分を
均一にする撹拌スクリューである。現像剤溜り６の現像
剤Ｄは現像が行われるとその中のトナー粒子が消耗され
るようになるから、８は先に述べたようなトナー粒子Ｔ
を補給するためのトナーホッパー、９は現像剤溜り６に
トナー粒子Ｔを落す表面に凹部を有する供給ローラであ
る。10は保護抵抗11を介してスリーブ２にバイアス電圧
を印加するバイアス電源である。

このような第１図乃至第３図の装置の相違は、第１図の
装置においては、スリーブ２が矢印方向に回転し、磁石
体３がそれと反対の矢印方向に回転して、そのN,S磁極
の磁束密度が略等しいものであるのに対して、第２図の
装置においては、スリーブ２は矢印方向に回転するが、
磁石体３は固定であり、第３図の装置においては、固定
の磁石体３のN,S磁極の磁束密度が同じではなく、像担
持体１に対向したＮ磁極の磁束密度が他のN,S磁極の磁
束密度よりも大であることである。尚、像担持体１に対
向した極としては、第３図示のようにＮ磁極を並べて対
向させてもよいし、N,S磁極を並べて対向させてもよい
ことは勿論である。このように複数個の磁極を対向させ
ることによって、単極を対向させた場合よりも現像が安
定するという効果が得られる。

以上のような装置において、スリーブ２を像担持体１に
対して表面間隙が数10〜2000μｍの範囲にあるように設
定して、像担持体１の静電像の現像を行うと、スリーブ
２の表面に形成された磁気ブラシは、スリーブ２或いは
磁石体３の回転に伴ってその表面の磁束密度が変化する
から、振動しながらスリーブ２上を移動するようにな
り、それによって像担持体１との間隙を安定して円滑に
通過し、その際像担持体１の表面に対し、均一な現像効
果を与えることになって、安定して高いトナー濃度の現
像を可能にする。それには、カブリの発生を防ぐため及
び現像効果を向上させるために、スリーブ２にバイアス
電源10によって振動する交流成分を有したバイアス電圧
が接地した像担持体１の基体1aとの間に印加されてい
る。このバイアス電圧には、先にも述べたように、好ま
しい直流電圧と交流電圧の重畳電圧が用いられ、直流成
分がカブリの発生を防止し、交流成分が磁気ブラシに振
動を与えて現像効果を向上する。尚、通常直流電圧成分
には非画像部電位と略等しいか、それよりも高い50〜60
0Vの電圧が用いられ、交流電圧成分には100Hz〜10KHz、
好ましくは１〜5KHzの周波数が用いられる。また、交流
電圧成分の波形は正弦波に限らず短形波や三角波であっ
てもよい。尚、直流電圧成分は、トナー粒子が磁性体を
含有している場合は、非画像部電位よりも低くてもよ
い。交流電圧成分の周波数が低過ぎると、振動を与える
効果が得られなくなり、高過ぎても電界の振動に現像剤
が追従できなくなって、現像濃度が低下し、鮮明に高画
質画像が得られなくなるという傾向が現われる。また、
交流電圧成分の電圧値は、周波数も関係するが、高い程
磁性ブラシを振動させるようになってそれだけ効果を増
すことになるが、その反面高い程カブリを生じ易く、落
雷現象のような絶縁破壊も起り易くする。しかし、現像
剤Ｄのキャリヤ粒子が樹脂等によって絶縁化さらに球形
化されていることが絶縁破壊を防止するし、カブリの発
生も直流電圧成分で防止し得る。尚、この交流電圧を印
加するスリーブ２を表面を樹脂や酸化被膜によって絶縁
乃至は半絶縁被覆するようにしてもよい。

以上、第１図乃至第３図は現像剤搬送担体に振動するバ
イアス電圧を印加する例を示しているが、本発明の現像
方法はそれに限らず、例えば現像剤搬送担体と像担持体
間の現像領域周辺に電極ワイヤを数本張設して、それに
振電する電圧を印加するようにしても磁気ブラシに振動
を与えて現像効果を向上させることはできる。その場合
も、現像剤搬送担体には直流バイアス電圧を印加し、あ
るいは、異なった振動数の振動電圧を印加するようにし
てもよい。また、本発明の方法は反転現像などにも同様
に適用できる。その場合、直流電圧成分は像担持体の非
画像背景部における受容電位と略等しい電圧に設定され
る。さらに、本発明の方法は絶縁層を有する感光体の現
像や磁気潜像の現像にも同様に適用することができ、ま
た本件出願人が先に出願した特願昭58−184381号、特願
昭58−183152号、特願昭58−187000号、特願昭58−1870
01号において記載したような像担持体を繰返し現像し複
数のトナー像を像担持体上に重ね合わせるカラー像を形
成する方式にも適用することができる。

以下、実施例によって具体的に説明する。

実施例１平均粒径約30μｍの球形フェライトに対し、1kg当りス
チレンアクリル樹脂40gをメチルエチルケトン1000mlに
溶解した溶液を温度50℃に設定した流動化ヘッドを用い
てスプレー塗布して樹脂コーティングを行ない、キャリ
ヤ試料Ｉを得た。

また平均粒径約80μｍの球形フェライトに対し、1kg当
り前記と同じスチレンアクリル樹脂20gをメチルエチル
ケトン500mlに溶解して前記と同一の方法でコーティン
グしキャリヤ試料IIを得た。

試料Ｉ及びIIの粒径分布をオムニコンアルファ（ボッシ
ュロム社製）で測定した結果は第４図の通りで各試料の
重量平均粒径はそれぞれ32μｍ及び81μｍであった。ま
たその磁化は各試料とも50emμ、抵抗率はいずれも10¹⁴
Ω・cm以上であった。

トナーにスチレン・アクリル樹脂（三洋化成製ハイマー
up110）100重量部、カーボンブラック（三菱化成製MA−
100）10重量部、ニグロシン５重量部から成る平均粒径
が10μｍの粉砕造粒法によって得られた非磁性粒子から
なるものを使用し、前記試料I,70重量部と試料II,30重
量部の混合物をキャリヤとして用いた現像剤１、試料Ｉ
のみをキャリヤとして用いた現像剤２及び試料IIのみを
キャリヤとして用いた現像剤３を調製し、第１図に示し
た現像装置を備えた静電複写機に装填してそれぞれ多数
枚の連続コピー試験を行った。

この場合、像担持体１は無定形シリコン感光体、その周
速は180mm/sec、像担持体１に形成された静電像の最高
電位−500V、最低電位−100V、スリーブ２の外径30mm、
その回転数100rpm、磁石体３のN,S磁極の磁束密度は900
ガウス、その回転数は1000rpm、現像域Ａでの現像剤層
の厚さ0.6mm、スリーブ２と像担持体１との間隙0.5mm、
スリーブ２に印加するバイアス電圧は直流電圧成分−25
0V、交流電圧成分1.5KHz、500Vとした。即ち、この場合
は、第１図に示したように現像剤層は像担持体１の表面
の接触するようになっている。

現像剤溜り６における現像剤Ｄのトナー粒子比率がキャ
リヤ粒子に対して15重量％になる条件で現像を行った。
現像剤１におけるトナーの平均帯電量は15μC/gであっ
た。現像剤２におけるトナーの平均帯電量は20μC/g、
現像剤３におけるトナーの平均帯電量は５μC/gであっ
た。

テストチャートを被写体として複写を行い、上記の条件
で現像して得られたトナー像を普通紙にコロナ放電転写
器を用いて転写し、表面温度140℃の熱ローラ定着装置
に通して定着し複写物を得、その画質を目視評価した。

本発明の方法に適した混合キャリヤによる現像剤１を用
いた場合、得られた複写物の画像はわずかキャリヤの付
着が見られるものの、エッジ効果やカブリがなく、濃度
が高い極めて鮮明なものであり、引続いて５万枚の記録
紙を得たが最初から最後まで安定して変らない画像を得
ることができた。

これに対し、上記混合キャリヤにおいて、試料Ｉに代え
て平均粒径が10μｍ未満のキャリヤを使用した場合に
は、像担持体及び複写物に対するキャリヤの付着が多く
認められた。上記混合キャリヤにおいて、試料IIに代え
て平均粒径が100μｍをこえるキャリヤを使用した場合
には、現像剤１の場合にくらべ画像が荒れ解像性が低下
し好ましくない効果しか得られなかった。また、微細キ
ャリヤのみを用いた現像剤２を使用した場合、像担持体
及び複写物に対するキャリヤの付着が多くまた現像剤の
凝集，混合不充分による画像濃度の変動、不均一が認め
られた。また大粒径キャリヤのみを用いた現像剤３を使
用した場合には、現像剤１又は２の場合にくらべ画像が
荒れ解像性が低下し好ましくない結果しか得られなかっ
た。

実施例２微粉状フェライト50重量部、スチレン‐アクリル樹脂50
重量部をボールミル中で予備混合したのち、エクストル
ーダにより溶融混練した。混練物を冷却後２分し一半を
ジェット粉砕機で平均粒径約20μｍとなるよう粉砕し更
にスプレードライヤによって熱空気中で処理して球形化
しキャリヤ試料IIIを得た。

また前記混練物の他の一半を平均粒径約50μｍとなるよ
う粉砕し、試料IIIの場合と同様に球形化しキャリヤ試
料IVを得た。

試料III及びIVの粒径分布をコールターカウンタ（コー
ルター社製）で測定した結果は、第５図の通りで各試料
の重量平均粒径はそれぞれ22μｍ及び52μｍであった。
またその磁化はいずれも30emu/g、抵抗率は10¹⁴Ω・cm
以上であった。

トナーに実施例１に使用したものとほぼ同一の組成をも
つ平均粒径約５μｍのものを用い、前記試料III60重量
部、試料IV40重量部の混合物をキャリヤとして用いた現
像剤4,試料IIIのみをキャリヤとして用いた現像剤５、
及びIVのみをキャリヤとした現像剤６を調製し、第３図
に示した現像装置を備え、その他は実施例１で用いたも
のと同様の構成を有する静電複写機に装填して連続コピ
ー試料を行った。

この場合の像担持体１の条件は実施例１と同じ、スリー
ブ２の外径も30mm、但しその回転数は150rpm、磁石体３
の現像域Ａに対向した磁極の磁束密度は1200ガウス、現
像剤層の厚さ0.5mm、スリーブ２と像担持体１との間隙
0.7mm、即ち700μｍ、スリーブ２に印加するバイアス電
圧は直流電圧成分−200V、交流電圧成分2KHz、1000Vと
した。この実施例ではスリーブ２上の現像剤層は像担持
体１の表面に接触してない。

現像剤溜り６における現像剤Ｄのトナー粒子比率がキャ
リヤ粒子に対して20重量％になる条件で現像を行った。
現像剤４におけるトナーの平均帯電量は30μC/gであ
り、現像剤5,6におけるトナーの平均帯電量はそれぞれ4
0及び15μC/gであった。現像後の転写，定着は実施例１
と同一条件とした。

現像剤４を用いた場合得られた複写物の画像はキャリヤ
付着もなくエッジ効果がカブリのない、そして濃度が高
い極めて鮮明なものであり、引続いて５万枚の記録紙を
得たが最初から最後まで安定して変らない画像を得るこ
とができた。これに対し、上記混合キャリヤにおいて、
試料IIIに代えて平均粒径が10μｍ未満のキャリヤを使
用した場合には、像担持体及び複写物に対するキャリヤ
の付着が多く認められた。上記混合キャリヤにおいて、
試料IVに代えて平均粒径が100μｍをこえるキャリヤを
使用した場合には、現像剤４の場合にくらべ画像が荒れ
解像性が低下し好ましくない結果しか得られなかった。
また、現像剤５を使用した場合、像担持体、複写物に対
するキャリヤ付着と現像剤の凝集に起因する画像濃度の
不安定が認められ、現像剤６の場合画像の解像性低下が
認められた。

実施例３前記現像剤4,5,6について、実施例１に用いた第１図の
現像装置を備えた静電複写機によって試験を行った。

この場合の像担持体１の条件は実施例１と同じスリーブ
２の外径も30mm、但しその回転数は100rpm、N,S極の磁
束密度は700ガウス、その回転数は500rpm、現像剤層の
厚さ0.6mm、スリーブ２と像担持体１との間隙0.7mm、ス
リーブ２に印加するバイアス電圧は直流電圧成分−200
V、交流電圧成分2KHz、1000Vとした。現像剤層は像担持
体面に直接接触していない。転写，定着の条件も実施例
１と同一とした。

現像剤層４を用いた場合、得られた複写物の画像はキャ
リヤ付着のないエッジ効果がカブリのない、そして濃度
が高い極めて鮮明なものであり、実施例２での画像よ
り、解像力が高い点、濃度が高い点で優れていた。引続
いて５万枚の記録紙を得たが最初から最後まで安定して
変らない画像を得ることができた。混合キャリヤの一方
に、平均粒径が10μｍ未満の小粒径キャリヤ粒子あるい
は平均粒径が100μｍをこえる大粒径キャリヤ粒子を使
用している現像剤５又は６を用いた場合の結果は実施例
２の場合と類似した好ましくないものであった。

〔発明の効果〕

前記の実施例に見るように、本発明の方法により大粒径
キャリヤを混在せしめることにより平均粒径50μｍ以下
の微細キャリヤを像担持体或いは記録物表面へ付着する
ことなく使用することができ、平均粒径20μｍ以下の微
細トナーとの併用により、高濃度で解像性、鮮明性の高
いカブリのない記録画像を得ることができる。更に本発
明は、小粒径のキャリヤの飛散を防止できるので現像に
より汚れの発生を防止し、又現像剤の攪拌、搬送を極め
て円滑に行うことができる効果がある。本発明の効果は
現像剤層と像担持体が直接接触しない条件下での現像の
場合特に著るしい。

尚、上記実施例には静電複写機の例のみを挙げたが、本
発明の適用される記録装置の用途或いはそれに使用され
る静電潜形成の方法，装置等はこれに限定されるもので
はない。

以上の実施例において、二成分現像剤中のトナーが磁性
を有するものであれば、磁気潜像に対しても同様の現像
条件により可視化できることは勿論である。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第３図はそれぞれ本発明を実施する装置の例
を示す部分概略断面図、第４図及び第５図はそれぞれ本
発明の実施例におけるキャリヤの粒径分布曲線である。
第６図は本発明の磁気ブラシの模式図である。１……像担持体、２……スリーブ３……磁石体、４……規制ブレード５……クリーニングブレード６……現像剤溜り、７……撹拌スクリュー８……トナーホッパー、９……供給ローラ 10……バイアス電源、11……保護抵抗Ａ……現像域、Ｄ……現像剤Ｔ……トナー粒子、N,S……磁極Ｌ……大粒径キャリヤ粒子Ｓ……小粒径キャリヤ粒子

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者平塚誠一郎東京都八王子市石川町2970番地小西六写真工業株式会社内 (56)参考文献特開昭58−184158（ＪＰ，Ａ) 特開昭57−37355（ＪＰ，Ａ)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】キャリヤ粒子とトナー粒子を主体とする現
像剤を現像剤搬送担体面上に供給して現像剤層を形成さ
せ、該現像剤搬送担体面上の現像剤層を振動電界下に置
き、もって像担持体面の潜像を現像する方法において、
前記トナー粒子は平均粒径１乃至20μｍで、前記キャリ
ヤ粒子は小粒径の粒子が平均粒径10乃至50μｍで、大粒
径の粒子が平均粒径30乃至100μｍである平均粒径を異
にした絶縁性粒子の混合物であることを特徴とする現像
方法。
【請求項２】前記キャリヤ粒子の少なくとも１種が球状
粒子である特許請求の範囲第１項記載の現像方法。
【請求項３】前記キャリヤ粒子が、トナー粒子に付与す
る摩擦帯電量においてそれぞれ異なったものである特許
請求の範囲第１項記載の現像方法。
【請求項４】前記現像剤搬送担体面上の現像剤層厚が前
記像担持体面と現像剤搬送担体の間隙よりも薄く形成さ
れる特許請求の範囲第１項乃至第３項のいずれか１項に
記載の現像方法。
【請求項５】前記現像剤を振動電界により振動させる領
域にて、磁界を時間的に変動させる、特許請求の範囲第
１項乃至第４項のいずれか１項に記載の現像方法。