JPH07319277A

JPH07319277A - 画像形成方法

Info

Publication number: JPH07319277A
Application number: JP12976794A
Authority: JP
Inventors: Masahisa Ochiai; 正久落合; Toshihiko Noshiro; 敏彦野代; Masumi Asanae; 益実朝苗
Original assignee: Hitachi Metals Ltd
Current assignee: Proterial Ltd
Priority date: 1994-05-19
Filing date: 1994-05-19
Publication date: 1995-12-08

Abstract

(57)【要約】【目的】低コストの装置構成の下、磁性現像剤の搬送
力と画像品質とを共に向上さることが可能な画像形成方
法を提供する。【構成】現像ロール２としてスリーブレスロールを使
用し、磁性現像剤５として二成分系現像剤を使用し、か
つ現像ギャップ（Ｄ_s ）とドクターギャップ（Ｄ_g ）と
の差（Ｄ_s −Ｄ_g ）を０．１±０．１（ｍｍ）の条件に
設定した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、磁性現像剤を磁性ロー
ルの表面に吸着し、現像領域に搬送して静電潜像を可視
化する画像形成方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、静電潜像を表面に有する像担
持体（感光体や誘電体等）と、像担持体に対向して配置
された現像剤搬送部材（現像ロール等）と、磁性現像剤
の厚みを規制するドクターブレードとを有する画像形成
装置が知られている。このような装置構成の下、磁性現
像剤を表面に保持した状態で現像剤搬送部材を回転させ
ることにより、磁性現像剤を現像領域に搬送して静電潜
像を可視化する。従来の現像ロールとしては、非磁性金
属材料で形成されたスリーブの内部に、複数個の磁極を
有するマグネット部材を配置して構成するものや、スリ
ーブを用いないマグネット部材により構成するもの（例
えば、特開昭６３−２２３６７５号）などが知られてい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術の内、非
磁性金属材料で形成されたスリーブの内部に、複数個の
磁極を有するマグネット部材を配置するタイプでは、通
常、感光体と現像ロールとを非接触の状態にしておく。
このような状態で、例えば、スリーブを回転させること
により、スリーブ表面に磁力により保持された磁性現像
剤を現像領域に搬送する。このスリーブを有するタイプ
では、通常、磁性現像剤の搬送力と帯電付与能力を向上
させるために、砥粒、鋼球あるいはガラスビーズ等を用
いてブラスト処理を施すことなどによりスリーブの表面
を粗くしている。しかし、スリーブを長時間回転させる
と、磁性現像剤との摩擦によりスリーブ表面が摩耗し、
磁性現像剤の搬送力及び帯電付与能力が低下してしま
う。これは、画像のカブリの原因になる。一方、スリー
ブを用いないタイプ（スリーブレスタイプ）では、通
常、感光体と現像ロールとを接触状態にしておく場合が
多い。このような状態で、マグネット部材を回転させる
ことにより、マグネット部材の表面に磁力により保持さ
れた磁性現像剤を現像領域に搬送する。しかし、このス
リーブレスタイプでは、搬送力は向上するが、現像領域
において磁性現像剤が現像ロールの表面に固着しやす
い。これは、白筋等の発生を招き画質低下につながる。
このスリーブレスのタイプの一つに、マグネットロール
の表面にトナー吸引用に微小電極を設けるものもある
（フィード方式）。このタイプでは、感光体と現像ロー
ルとを接触状態にすると共に、現像ロールとドクターブ
レードも接触状態に保持する。しかし、このタイプで
は、ドクターブレードに対するトナーの付着、トナーの
流動性の変化等により、白筋等の発生を招き画質低下に
つながる。

【０００４】そこで、本発明は、前記従来技術の問題点
に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、低
コストの装置構成の下、磁性現像剤の搬送力と画像品質
とを共に向上さることが可能な画像形成方法を提供する
ことにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、静電潜像を表面に有する像担持体とこの
像担持体に対向して配置された現像剤搬送部材との間に
現像領域を形成し、磁性現像剤を表面に保持した状態で
現像剤搬送部材を回転させることにより、ドクターブレ
ードにより厚みを規制された磁性現像剤を現像領域に搬
送して静電潜像を可視化する画像形成方法において、上
記現像剤搬送部材は、表面に複数個の磁極を有する円筒
状磁石からなる現像ロールであり、上記磁性現像剤はト
ナーと磁性キャリアから成る二成分系の磁性現像剤であ
り、かつ上記像担持体と現像ロールとの間の現像ギャッ
プ（Ｄ_s ）と、現像ロールと上記ドクターブレードとの
間のドクターギャップ（Ｄ_g ）との差（Ｄ_s −Ｄ_g ）を
０．１±０．１（ｍｍ）の範囲に設定した。前記ドクタ
ーギャップ（Ｄ_g ）は、０．１〜０．４（ｍｍ）の範囲
に設定するのが好ましい。また、前記現像ロールは、円
柱状のシャフトと、このシャフトの周囲に設けられたゴ
ムと磁性粉と導電粒子を含有する導電性の弾性層とで形
成されており、かつこのシャフトを介して直流バイアス
電圧を印加するようにした。また、前記現像ロールは、
少なくとも樹脂と磁性粉とで形成された絶縁体であり、
かつ前記ドクターブレードを介して直流バイアス電圧を
印加するようにした。

【０００６】

【作用】本発明では、現像剤搬送部材として、スリーブ
を有さない現像ロールを使用したので、装置のコストを
低下させることが可能である。さらに、スリーブを有さ
ないため、磁性現像剤は、マグネット部材の表面に磁力
により直接付着し搬送力が向上する。しかし、スリーブ
による帯電付与が行われないので、磁性現像剤の帯電量
が不足してしまう可能性がある。そこで、磁性現像剤と
して、キャリアとトナーからなる二成分系現像剤を使用
して、キャリアとトナーの摩擦帯電によりトナーの帯電
量を確保する。また、本発明では、像担持体と現像ロー
ルとを非接触の状態にすると共に、現像ギャップ（Ｄ
_s ）とドクターギャップ（Ｄ_g ）との差（Ｄ_s −Ｄ_g ）
を０．１±０．１（ｍｍ）の範囲に設定した。ここで、
ドクターギャップ（Ｄ_g ）は０．１〜０．４（ｍｍ）の
範囲に設定するのが好ましい。このようなギャップ条件
を設定したのは、現像ギャップ（Ｄ_s ）とドクターギャ
ップ（Ｄ_g ）との間には高画質を得るための最適条件が
あるはずである、との認識の下に実験（詳細は後述）を
行ったところ、上記条件の時に高画質が得られることが
確認されたからである。現像ギャップ（Ｄ_s ）とドクタ
ーギャップ（Ｄ_g ）との間の関係が、最適条件からずれ
てしまうと、現像領域において磁性現像剤が現像ロール
に固着してしまったり、磁気ブラシの立上り時にトナー
が飛散してしまったりして、白筋の発生等を招き画質が
低下してしまうのである。また、ドクターギャップ（Ｄ
_g ）が最適条件からずれてしまうと、磁性現像剤がドク
ターブレードに固着してしまったり、帯電付与能力が低
下すると共にトナーの厚み規制も不十分になってしまう
のである。このような理由で、本発明では、（Ｄ_s −Ｄ
_g ）あるいは（Ｄ_g ）を上記範囲に設定したのである。
また、現像ロールとしては、シャフトの周囲に導電性の
弾性層を設けたものを使用してもよいし、絶縁性の樹脂
磁石で形成されたものを使用してもよい。ここで、静電
潜像を反転現像する、あるいは地カブリを防止するため
には現像ロールに直流電圧を印加する必要がある。そこ
で、前者の場合はシャフトを介して直流バイアス電圧を
印加し、後者の場合には、ドクターブレードを介して直
流バイアス電圧を印加するようにした。後者の場合に
は、現像ロールは絶縁性なのでシャフトから直流バイア
ス電圧を印加できないので、ドクターブレードから印加
するようにした。また、現像ロールを弾性層で形成する
ことにより、トナーに対するストレスが小さくなりトナ
ーの固着が減少するので長寿命化を図れる。

【０００７】

【実施例】本発明の実施例を図１により説明する。ま
ず、本発明の画像形成方法に使用される装置の構成を図
１に示す。感光体１は矢印Ａ方向に回転し、その表面に
は帯電及び露光により静電荷像（図示せず）が形成され
る。この感光体１と対向して、現像ロール２が回転自在
に配置され、感光体１と現像ロール２との間に現像領域
Ｃが形成される。現像ロール２は、感光体１に非接触の
状態で配置されている。そして、磁性現像剤５は、現像
剤槽７に収容されている。現像剤槽７の出口には、ドク
ターブレード６が配置されている。磁性現像剤５は、ド
クターブレード６によって厚みが規制されると共に摩擦
帯電されて、現像ロール２により現像領域Ｃに搬送され
る。

【０００８】現像ロール２は、円柱状のシャフト３と、
シャフト３の周囲に設けられたマグネット部材４とから
構成される。マグネット部材４の表面には、隣接する磁
極が相互に異なるように多数の磁極が着磁されている。
このマグネット部材４は、等方性の永久磁石で、導電性
の弾性体で形成してもよいし、絶縁性の樹脂磁石で形成
してもよい。

【０００９】マグネット部材４を導電性（体積抵抗が１
０⁹ Ω・ｃｍ以下が好ましく、より好ましくは１０⁵ Ω
・ｃｍ以下）の弾性層で形成する場合には、ゴム材料
（ウレタンゴム、シリコーンゴム、ブチルゴム等）に磁
性粉（フェライト粉末や希土類磁石粉末等）とカーボン
ブラックや炭素繊維などの導電剤が充填される。磁性粉
の含有量は、５０〜９０ｗｔ％程度が好ましい。作成方
法としては、上記材料にイオウと加硫促進剤を加えたも
のを原料とし、原料を混練しついで流し込み成形後に加
硫し、外研、着磁すればよい。

【００１０】また、感光体１に形成される静電潜像を反
転現像する、あるいは地カブリを防止するためには、磁
性現像剤５が付着している現像ロール２の表面に直流電
圧を印加する必要がある。マグネット部材４を導電性の
弾性層で形成する場合、この直流電圧は、図２に示すよ
うに、バイアス電源２０からシャフト３を介して現像ロ
ール２に印加される。このように、シャフト３から現像
ロール２に直流電圧を印加できるようにするために、マ
グネット部材４を導電性にしたのである。

【００１１】また、マグネット部材４を樹脂磁石で形成
する場合には、現像ロール２は絶縁性になるので、図２
に示すようにシャフト３から直流電圧を印加できない。
そこで、この場合には、図３に示すように、ドクターブ
レード６を介してバイアス電源３０から直流電圧を印加
する。この場合、ドクターブレード６は非磁性導電体
（アルミニウム合金、真鍮等）で形成すればよい。上記
の樹脂磁石は、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ポ
リウレタンゴム、ポリアミド、エチレンエチルアクリレ
ート共重合体などの熱可塑性ゴム又は熱可塑性樹脂と上
述した磁性粉とを主体とする（磁性粉５０〜９０ｗｔ％
が好ましい）混練物を射出成形又は押出成形の手法によ
り円筒状に成形すればよい。プラスチックでもよいが、
弾性を有している方がトナーに与えるストレスが小さい
ので好ましい。

【００１２】磁性現像剤５としては、非磁性トナーと磁
性キャリアとからなる二成分系現像剤、または、磁性ト
ナーと非磁性キャリアとからなる二成分系現像剤のいず
れも使用可能である。本発明で使用するトナーは、磁性
トナー又は非磁性トナーのいずれでもよいが（平均粒径
が５〜１０μｍの粒子がよい）転写性の点から絶縁性を
有するもの（体積抵抗が１０¹³Ω・ｃｍ以上）が好まし
く、又、ドクターブレードあるいはキャリアなどとの接
触に摩擦帯電し易いもの（摩擦帯電量は絶対値で５μｃ
／ｇ以上が望ましい）が好ましい。

【００１３】トナーの組成は、結着樹脂（スチレン−ア
クリル系共重合体、ポリエステル樹脂等）、着色剤（カ
ーボンブラック、ローズベンガル、アニリンブルー等、
但し磁性粉としてマグネタイトに代表される黒色のもの
を使用する時は不要）を必須成分として、任意成分とし
て、磁性粉（マグネタイト、ソフトフェライト等）、荷
電制御剤（ニグロシン系染料、アゾ系染料等）、離型剤
（ポリオレフィン等）、流動化剤（疎水性シリカ等）な
どを含有したものでよい。磁性トナーとする場合には、
磁性粉を２０〜６０ｗｔ％含有し、更に流動化剤を少量
（１ｗｔ％以下）外添させたものが好ましい。

【００１４】磁性キャリアとしては、平均粒径が５〜１
００μｍで、１０００Ｏｅの磁界中で測定した時の磁化
が、５０ｅｍｕ／ｇ以上の磁性粒子（ソフトフェライ
ト、マグネタイト、鉄粉等）を用いることが好ましい。
キャリアの平均粒径は、１０〜５０μｍの範囲がより好
ましい。即ち、平均粒径が５０μｍ以下であるが、トナ
ーに十分な摩擦帯電電荷を付与することができ、１０μ
ｍ以上では磁石体から飛散しにくくなる。トナー濃度
（Ｔ／Ｃ）は、１０〜５０ｗｔ％程度にするのが好まし
い。特に、小粒径の偏平鉄粉キャリアを使用すること
が、高画質が得られるという点で望ましい。

【００１５】本発明において、磁化の測定には、振動試
料型磁力計（東英工業社製ＶＳＭ−３型）を用い、ト
ナーの体積平均粒径の測定には、粒度分析計（コールタ
ーエレクトロニクス社製コールターカウンターモデルＴ
Ａ−II）を使用した。トナーの抵抗は、内径３．０５ｍ
ｍのテフロン（商品名）製シリンダー中に試料を１０数
ｍｇ充てんし、１００ｇ・ｔの荷重を印加し、４ＫＶ／
ｍの直流電場を印加して測定した値であり、摩擦帯電量
は市販の摩擦帯電量測定器（東芝ケミカル社製ＴＢ−２
００型）により、トナー濃度５ｗｔ％（標準キャリアと
してフェライトキャリア（日立金属製ＫＢＮ−１０
０））にて測定した値である。

【００１６】現像ロール２の表面に磁力により吸着され
た磁性現像剤５は、現像ロール２を適当な駆動手段（図
示せず）により矢印Ｂ方向に回転させることにより、そ
れと同方向に搬送される。ドクターブレード６により厚
さが規制されて帯電した磁性現像剤５が現像領域Ｃに至
ると、そこで形成された磁気ブラシが感光体１の表面を
摺擦して静電荷像の現像が行われる。

【００１７】本発明では、感光体１と現像ロール２とを
接触の状態にすると共に、現像ギャップ（Ｄ_s ）とドク
ターギャップ（Ｄ_g ）との差（Ｄ_s −Ｄ_g ）を０．１±
０．１（ｍｍ）の範囲に設定した。ここで、現像ギャッ
プ（Ｄ_s ）とは、現像ロール２と感光体１との間に形成
された間隔のことであり、ドクターギャップ（Ｄ_g ）と
は、現像ロール２とドクターギャップ６との間に形成さ
れた間隔のことである。また、ドクターギャップ（Ｄ
_g ）は０．１〜０．４（ｍｍ）の条件に設定するのが好
ましい。このようなギャップ条件を設定したのは、現像
ギャップ（Ｄ_s ）とドクターギャップ（Ｄ_g ）との間に
は高画質を得るための最適条件があるはずであるとの認
識の下に実験（後述）を行ったところ、上記条件の時に
高画質が得られることが確認されたからである。

【００１８】以下、その実験の詳細について説明する。（実験例１）現像ロール２としては、磁性粉（平均粒径
１μｍのＢａフェライト粉末）８０重量部とウレタンゴ
ム１５重量部とカーボンブラック５重量部を含むゴムロ
ール（直径２０ｍｍ）を１６極に着磁したものを使用し
た。この時のロールの表面磁束密度は２５０（ガウス）
であり、又ロールの体積抵抗は１０³ Ω・ｃｍであっ
た。二成分現像剤５として、磁性トナーと鉄粉キャリア
からなり、トナー濃度（Ｔ／Ｃ）が５０ｗｔ％のものを
使用した。ここで、磁性トナーは、体積平均粒径が９μ
ｍで、体積抵抗が１０¹⁴Ω・ｃｍ、摩擦帯電量が−２
５．５μｃ／ｇのものを使用した。鉄粉キャリアの粒径
は１０〜４０μｍであった。このゴムロールは、カーボ
ンブラックが添加され導電性を有しているため、シャフ
ト３からバイアス電圧を印加した（図２参照）。このよ
うな条件の下に行った実験結果を表１に示す。尚、現像
トナー像は、普通紙にコロナ転写後、熱ロール定着（定
着温度１８０℃、線圧１ｋｇ／ｃｍ）を行って最終画像
を得た。表１において、Ｔ／Ｃは、トナー濃度のことで
ある。

【００１９】なお、磁性トナーは、スチレン−ｎブチル
メタクリレート共重合体（Ｍｗ約２１万、Ｍｎ約１万６
千）５５重量部、マグネタイト（戸田工業社製ＥＰＴ
−５００）３０重量部、ポリプロピレン（三洋化成社製
ＴＰ−３２）３重量部、荷電制御剤（オリエント化学
社製ボントロンＳ３４）２重量部をミキサーで乾式混
合し、加熱混練後冷却固化し、粉砕後分級し疎水性シリ
カ（日本アエロジル社製アエロジルＲ９７２）を０．５
重量部添加・混合して作成した。

【００２０】

【表１】表１から、本発明によれば、初期及び連続印字とも高品
質の画像が得られることがわかる。

【００２１】（実験例２）現像ロール２としては、磁性
粉（平均粒径１．０μｍのＳｒフェライト粉末）とエチ
レン・エチル・アクリレート共重合体とを９０：１０の
重量比で配合したコンパウンドを用いて射出成形にて作
成した樹脂磁石を（直径２０ｍｍ）を対称１６極に着磁
したものを使用した。この時の現像ロールの表面磁束密
度は３５０（ガウス）であった。二成分現像剤５として
は、非磁性トナー（体積平均粒径９μｍ、体積抵抗１×
１０¹⁵Ω・ｃｍ、摩擦帯電量が−１５μｃ／ｇ）と上記
と同様の鉄粉キャリアからなるものを使用した。この場
合、現像ロール２は絶縁性になるので、ドクターブレー
ド６からバイアス電圧を印加した（図３参照）。このよ
うな条件の下に行った実験結果を表２に示す。

【００２２】なお、トナーは、スチレン−ｎブチルメタ
クリレート共重合体（Ｍｗ約２１万、Ｍｎ約１万６千）
８５重量部、ポリプロピレン（三洋化成社製ＴＰ−３
２）３重量部、荷電制御剤（オリエント化学社製ボン
トロンＳ３４）２重量部及びカーボンブラック（三菱化
成社製＃４４）１０重量部をミキサーで乾式混合し、
加熱混練後冷却固化し、粉砕後分級し疎水性シリカ（日
本アエロジル社製アエロジルＲ９７２）を０．５重量部
添加・混合して作成した。

【００２３】

【表２】表２から、本発明によれば、初期及び連続印字とも高品
質の画像が得られることがわかる。

【００２４】次に、比較例について説明する。図４に示
すように、現像ロール２として、直径２０ｍｍの樹脂磁
石（平均粒径１．０μｍのＳｒフェライト粉末とナイロ
ン−１２とを９０：１０の重量比で配合したコンパウン
ドを用いて射出成形にて作成）を対称２４極に着磁し表
面磁束密度が２００（ガウス）ものを使用した。この
際、現像ギャップ（Ｄ_s ）＝０、ドクターギャップ（Ｄ
_g ）＝０に設定した。このような条件の下、上述の実験
と同様な方法で最終画像を得たところ、初期画像濃度は
１．４０だが、５０００枚の連続印字で白筋が発生し画
質が低下してしまった。

【００２５】また、他の比較例について説明する。図５
に示すように、現像ロール２として、円筒状フェライト
磁石（日立金属製ＹＢＭ−３）を固定して外径２０ｍｍ
のスリーブ５０（アルミ合金製）を８０ｒ．ｐ．ｍで回
転させるスリーブ回転式（４極非対称着磁、現像磁極の
スリーブ上表面磁束密度８００Ｇ）のものを使用した。
このような条件の下、上述の実験と同様な方法で最終画
像を得たところ、初期画像濃度は１．３７であり、５０
００枚の連続印字でスリーブ５０の表面が摩耗しカブリ
が生じてしまった（カブリ濃度≧０．２）。これは、鉄
粉キャリアとの摩擦によりスリーブ５０が摩耗していま
い、帯電付与能力及び搬送力が低下したことが原因と思
われる。

【００２６】上述の実験結果を総合すると、現像ロール
２としてスリーブレスタイプのものを使用し、磁性現像
剤５としてトナーとキャリアから成る二成分系の磁性現
像剤を使用し、かつ感光体１と現像ロール２とを非接触
の状態にすると共に、現像ギャップ（Ｄ_s ）とドクター
ギャップ（Ｄ_g ）との差（Ｄ_s −Ｄ_g ）を０．１±０．
１（ｍｍ）の条件に設定したときに、５０００枚の連続
印字でカブリも生ぜず高画質の画像が得られることがわ
かる。

【００２７】

【発明の効果】本発明によれば、低コストの装置構成の
下、磁性現像剤の搬送力と画像品質とを共に向上さるこ
とが可能な画像形成方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の画像形成方法に使用される装置の構成
を示す図である。

【図２】直流バイアスの印加の仕方を示す図である。

【図３】他の直流バイアスの印加の仕方を示す図であ
る。

【図４】比較例の装置の構成を示す図である。

【図５】他の比較例の装置構成を示す図である。

【符号の説明】

１感光体２現像ロール３シャフト４マグネット部材５磁性現像剤６ドクターブレード

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｇ０３Ｇ 21/10

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】静電潜像を表面に有する像担持体とこの像
担持体に対向して配置された現像剤搬送部材との間に現
像領域を形成し、磁性現像剤を表面に保持した状態で現
像剤搬送部材を回転させることにより、ドクターブレー
ドにより厚みを規制された磁性現像剤を現像領域に搬送
して静電潜像を可視化する画像形成方法において、上記
現像剤搬送部材は、表面に複数個の磁極を有する円筒状
磁石からなる現像ロールであり、上記磁性現像剤はトナ
ーと磁性キャリアから成る二成分系の磁性現像剤であ
り、かつ上記像担持体と現像ロールとの間の現像ギャッ
プ（Ｄ_s ）と、現像ロールと上記ドクターブレードとの
間のドクターギャップ（Ｄ_g）との差（Ｄ_s −Ｄ_g ）を
０．１±０．１（ｍｍ）の範囲に設定したことを特徴と
する画像形成方法。
【請求項２】前記ドクターギャップ（Ｄ_g ）を０．１〜
０．４（ｍｍ）の範囲に設定したことを特徴とする請求
項１に記載の画像形成方法。
【請求項３】前記現像ロールは、円柱状のシャフトと、
このシャフトの周囲に設けられたゴムと磁性粉と導電粒
子を含有する導電性の弾性層とで形成されており、かつ
このシャフトを介して直流バイアス電圧を印加するよう
にしたことを特徴とする請求項１に記載の画像形成方
法。
【請求項４】前記現像ロールは、少なくとも樹脂と磁性
粉とで形成された絶縁体であり、かつ前記ドクターブレ
ードを介して直流バイアス電圧を印加するようにしたこ
とを特徴とする請求項１に記載の画像形成方法。