JPH0820811B2 - キヤリヤ引きを防止した現像方法及びその装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （発明の利用分野） 本発明は複写機やプリンターなどの現像装置及びこの
ような現像装置に用いられる現像方法に関するものであ
り、より詳細には、トナーとキャリヤとから成る二成分
系現像剤を用いた現像装置及び現像方法に関する。

（従来技術） 電子写真法の分野において、二成分系磁性現像剤は静
電潜像を現像する為の手段として広く使用されている。
二成分系現像剤は、通常着色剤を含んだトナー粒子と磁
性キャリヤ粒子とからなり、現像の際に攪拌される。ト
ナーとキャリヤは攪拌により摩擦帯電を受け、トナーは
帯電によりキャリヤ表面に吸着される。このような状態
の現像剤は内部に磁石を備えた現像スリーブ上に供給さ
れ、内部磁石の吸引によって磁気ブラシ状態に形成され
る。現像剤はこの状態でスリーブによって搬送され、静
電潜像を有した感光体へと送られる。

現像剤は磁気ブラシとして感光体面に摺擦し、帯電し
たトナーは静電潜像面との電位差に基づくクーロン力に
よって、静電潜像面に移行してトナー像を形成する。一
方、磁性キャリヤはスリーブ内の磁石により吸引されて
スリーブ上にそのまま残ることになる。静電潜像面のト
ナー像は後段の転写紙等に転写、定着され画像形成が行
われる。

第５図は、一般的な現像装置の説明図であり、第５図
に示すように現像装置２には現像剤供給機構４が設けら
れ、その上方から現像剤６が供給される。現像剤６はフ
ィーダー付き供給口８を介して下方の現像器10内に供給
され、現像器10内の攪拌器12、12によって攪拌される。
二成分系現像剤の場合、キャリヤとトナーは摩擦により
停電され、相互に結合する。

現像器10内には多数の磁極を備えた現像スリーブ16が
記せられ、現像スリーブ16には摩擦帯電を得た後の現像
剤14が供給され、更にスリーブ表面には現像剤によって
磁気ブラシが形成される。磁気ブラシはドクターブレー
ド20によって穂立ち長さが調整され、電子写真感光体ド
ラム22の感光層24のニップ位置まで搬送される。感光体
ドラム22は現像スリーブ16からの距離DD-Sを置いて記せ
られ、現像スリーブ16及び感光体ドラム22は機枠（図示
せず）に回転可能に支持されてニップ位置における移動
方向（矢印）が同方向（または逆方向）となるように駆
動される。

感光体ドラム22の周囲には、可変高電圧電源25に接続
されたコロナチャージャー26及び露光用光学系28が前記
現像器10の上流側に記せられて所定の表面電位の静電潜
像を形成し得るようになっている。また、感光体ドラム
22と現像スリーブ12との間には、電圧調整機構30を備え
たバイアス電源33が接続され、感光層24上の表面電位と
同極でしかも該表面電位よりも低い任意の値（バイアス
電位）が印加できる様になっている。更に、感光層24の
周囲で現像部の下流にはトナー像27を複写紙に転写する
ための転写機構34が設けられている。

このような構成において、現像剤14は現像スリーブ18
上で磁気ブラシ18を形成し、ドクターブレード20によっ
て規制を受けた後、ニップ位置で感光層24の静電潜像と
反応して感光層24上にトナー像27を形成する。

（発明が解決しようとする課題） 通常、現像に於ける画像濃度を高めるために、現像ス
リーブと感光体間の電界強度を大きくすることが考えら
れ、現像スリーブと感光体間に印加する電圧を大きくし
たり、現像スリーブと感光体間の距離を接近させること
が考えられる。しかしながら、このような過大な電圧印
加は、キャリヤ粒子が感光体面に移行する虞がありいわ
ゆるキャリヤ引きを生じ易くする。また、高画質化のた
めに低飽和磁化のキャリヤを用いて磁気ブラシの磁気的
拘束力を強めると、キャリヤ引きは一層発生しやすくな
る。

従来このようなキャリヤ引きを防止するためには、現
像スリーブ面の磁力を強力にすることや、現像スリーブ
内の交互に記されるN,S極と、現像域との位置関係を変
えたもの、例えば、主磁石の磁束中心位置を感光体対向
位置より上流へ２度乃至15度傾けたもの（特開昭62-177
75号公報）、現像域に入る時の磁力と出る時の磁力を変
えたもの（特開昭59-228681号公報）が提案されてい
る。

しかしながら、これらの方法はある程度キャリヤ引き
を防止するものの、現像域での現像剤磁気ブラシが強力
な磁気により硬くなり、感光体の潜像部にキャリヤ粒子
が悪影響を与え良好な画質が得られない。

本発明の目的は、現像の際にキャリヤ引きなどが生じ
ない、しかも高濃度で高画質な画像が得られる現像装置
及び現像方法を提供することにある。

また、近年、複数個の現像装置を必要とするフルカラ
ー現像システムの開発の上で、現像装置の小型化が望ま
れており、スリーブ径を小型化した、特に径が20ミリ以
下のものを使用したキャリヤ引きの生じない現像装置の
開発が急がれている。

よって、本発明の目的はまた、スリーブを小型化した
現像装置及び現像方法を提供することにある。

（課題を解決するための手段） 本発明によれば、現像スリーブ面に磁気的吸引力によ
って形成された現像剤層を感光体ドラム面と摺擦して、
感光体ドラム面の静電潜像に現像剤を移行する現像方法
であって、該現像剤層が感光体ドラム面と摺擦を終了す
る位置で、前記スリーブ面の接線方向の磁力Ｘを430ガ
ウス以上とするか、または接線方向の磁力Ｘを430ガウ
ス未満で法線方向の磁力ＹをＹ≧−Ｘ＋800（ガウス）
とすることを特徴とするキャリヤ引きを防止した現像方
法が提供される。

本発明によればまた、現像スリーブと感光体ドラムと
が近接して設けられ、磁気的に形成された現像スリーブ
面の現像剤層を感光体ドラム面と摺擦して、感光体ドラ
ム面の静電潜像を現像する現像装置において、前記現像
剤スリーブは、現像剤層が感光体ドラム面と摺擦を終了
する位置で、その接線方向の磁力Ｘが430ガウス以上、
またはその接線方向の磁力が430ガウスに満たない場合
に、法線方向の磁力ＹがＹ≧−Ｘ＋800（ガウス）の範
囲を有することを特徴とする現像装置が提供される。

本発明は、前記現像スリーブの径が20mm以下であるこ
とを特徴とすることができる。

尚、法線方向とはスリーブの半径方向であり、法線方
向の磁力とは、磁力をベクトル分解したときの法線方向
の値をいう。また、接線方向は現像剤が摺擦を終了する
位置のスリーブ円周面で接線を引いたときの、その接線
の方向をいい、接線方向の磁力とは磁力をベクトル分解
した時の接線方向の値をいう。

（作用） 本発明は、現像剤が感光体と摺擦を終了する現像スリ
ーブ面の位置に於ける磁力及びその磁力の方向を特定の
範囲に設定したことにより、現像に際してキャリヤ引き
が十分に防止されること、特にキャリヤ引きによるベタ
画像部後端部欠陥などが防止されるという知見に基づく
ものである。

本発明は、現像スリーブ面と感光体面とを対向させ、
現像層をその対向面の間に搬送して感光体面と摺擦させ
たときの現像スリーブ面に現れる磁気の状態が重要であ
り、現像剤が感光体面との摺擦終了位置での接線方向の
磁力Ｘを430ガウス以上とすることが重要である。接線
方向とは前述したように磁力線の方向がスリーブ面に対
して、平行あるいはねかせた状態の方向をとることであ
る。これは現像スリーブ内に交互に設けられるN,S極の
磁極の強度と距離、及びスリーブ径の総体的な関係によ
って設定することができる。接線方向の磁力Ｘが前記範
囲を満たす場合には、感光体から離れる位置で現像剤層
のブラシが感光体面に対して十分に屈曲された状態とな
る。このようなブラシ状態は、摺擦部においても大きく
作用することが理解され、スリーブの径等が小さくて、
摺擦部での主極の強度が十分に確保できない場合でもキ
ャリヤ引きのない、または画像後端欠けのない画像が得
られる。また、このような状態においては、主極の強度
を低くして飽和磁化の低いキャリヤの使用が可能で、ソ
フトな現像剤の磁気ブラシを形成して鮮明な現像をする
ことができる。更に、摺擦部では現像剤の磁気ブラシは
スリーブ表面に張り付くように束縛されており、この部
分でのキャリヤ飛散が防止され、従来と異なり主極から
は外れた摺擦部でのキャリヤ飛散が防止される。

また、接線方向の磁力Ｘが430ガウス未満では、摺擦
部終了位置の法線方向の磁力Ｙを規制することが重要で
あり、法線方向の磁力ＹをＹ≧−Ｘ＋800（ガウス）と
することが重要である。法線方向とはスリーブ面に対し
て垂直に延びる方向であり、現像剤の磁気ブラシが穂立
ちする状態を意味する。後述する実施例の表１及び第４
図からも明らかなように、前記関係を満たす装置におい
ては、キャリヤ引きが生じず、Ｘ≧430ガウスの場合と
同様に摺擦部のスリーブ面で、現像剤は張り付いた状態
となり前記作用を十分に発揮する。

本発明はまた、主極あるいはスリーブ内の交互に置か
れる極、即ちスリーブ面に現れる最大磁力が1500ガウス
以下、特に1200ガウス以下であることが重要である。前
記主極の磁力が大きすぎると、スリーブの径にもよるが
ソフトな磁気ブラシが形成できなくなり、鮮明な画像が
得られない。

（発明の実施態様） 以下、本発明に係る好ましい実施態様を添付図面に従
って詳説する。また、第１図及び第２図は本発明に係る
現像装置の要部説明図であり、その他の部分については
第５図の全体を示した装置とほぼ同様な構造を有するの
で、その詳しい説明は省略する。

第１図に示すように現像スリーブ全体16は、多数の磁
極N,Sを備えたマグネットロール52がアルミの如く非磁
性材料から成るスリーブ51内に収容され、このマグネッ
トロール52は固定され、スリーブ51は矢印方向、即ち反
時計方向に駆動回転されるように設けられている。この
スリーブ51の外周面には二成分系現像剤層18である磁気
ブラシが形成され、磁気ブラシ18は、スリーブ51の回転
に伴なって、スリーブ回転方向と同方向に移動する。

対向する感光体22の感光体層24に形成される静電潜像
には、現像域、即ち磁気ブラシとの摺擦部（第１図のＡ
部）でトナーのみが転写され、これによって潜像部が現
像される。また、スリーブ面51の第１図に示す点Ｐは現
像剤の摺擦が終了する位置に対応しており、感光体層24
上の摺擦部終了位置とスリーブ中心とを結ぶ直線とスリ
ーブ面の交点である。

本発明においては、第２図に示すように点Ｐにおいて
内部のマグネットロール52から所定の磁力が作用してお
り、その磁力を法線方向Ｙ（スリーブ面に垂直）と接線
方向Ｘとにベクトル分解してそのスカラー量を測定し、
その値を一定の範囲に設定している。第３図（Ａ）はス
リーブ面に生じている法線方向に作用する磁力のチャー
トを示したものである。また、第３図（Ｂ）はスリーブ
面に生じる接線方向に作用する磁力のチャートを示した
ものである。スリーブ51の等距離基準円は磁力のスカラ
ー量（ガウス）を示すもので、スリーブ面での法線方向
及び接線方向の磁界の強度を示すものである。

本発明においては、前記摺擦が終了するスリーブ面点
Ｐにおける接線方向Ｘの磁力がＸ≧430ガウスであり、
このような磁力の形成はスリーブ51内マグネットロール
52のN,S極の位置関係、及び距離をスリーブの半径に応
じて調節することによって行われる。また、接線方向Ｘ
の磁力が430ガウスに満たない場合には、法線方向Ｙの
値が制限され、Ｙ≧−Ｘ＋800ガウスとなるように設定
される。

更に本発明ではN,S極の持つ最大磁力が1500ガウス以
下、特に1200ガウス以下であることが望ましい。このよ
うな範囲に設定されたスリーブ上では磁気ブラシの穂が
ソフトに維持される傾向にある。

また、本発明における現像スリーブ16の径は15乃至50
の範囲での使用が可能であり、現像機構部における現像
スリーブ16の占有面積が小さくなる。磁気ブラシの穂切
り長さは0.5乃至2.0mm、特に0.7乃至1.0mm、また感光体
−現像スリーブの距離（Ｄ−Ｓ間距離）は、0.5乃至2.0
mm、特に0.5乃至1.0mmの範囲にあることが望ましい。

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100乃
至1000V/mm、特に125乃至500V/nnの範囲となるようなも
のが好ましい。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全て使
用される。他の現像条件として、感光体周速vD、現像ス
リーブの周速vSとの比（vS/vD）は一般に１乃至５、特
に1.5乃至３の範囲にあることが好ましい。

本発明の装置に用いる二成分現像剤としては、トナー
と磁性キャリヤとから成るそれ自体公知の現像剤が使用
される。

トナーとしては、定着用樹脂媒質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。

本発明に用いるトナーは、１×10⁷乃至３×10¹⁰Ω・c
m、特に２×10⁷乃至８×10¹⁰Ω・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2.0乃至4.5、特に
2.5乃至4.2の範囲にあるのが望ましい。

トナー用の定着用樹脂媒質、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。先ず定着用樹脂媒質としては、
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、ポリエステル、エポキシ樹脂が一
般に使用される。

磁性キャリヤとしては、飽和磁化が40乃至65emu/g、
特に45乃至56emu/gの範囲にあるのが望ましい。磁性キ
ャリヤは、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５×10⁸乃至５×10¹¹
Ω・cm、特に１×10⁹乃至１×10¹¹Ω・cmの範囲にある
のがよい。

トナーと磁性キャリヤとの混合比率は、トナー及び磁
性キャリヤの物性によっても相違するが重量比で一般に
1:99乃至10:90、特に2:98乃至5:95の範囲内にあること
が望ましい。また、現像剤全体としての電気抵抗は、５
×10⁸乃至５×10¹¹Ω・cm、特に１×10⁹乃至４×10¹¹Ω
・cmの範囲にあることが本発明の目的に好ましい。

（実施例） 本発明の実施例は以下に示す測定条件により行なっ
た。

スリーブ径 20 mm スリーブ周速 175 mm/sec 法線方向Ｙの磁力420 ガウス 接線方向Ｘの磁力460 ガウス （法線方向の磁力と接線方向の磁力の関係は第４図に
示した。） 感光体ドラム径 60 mm 感光体ドラム周速 70 mm/sec スリーブ径／感光体径 ３ スリーブドラム周速比 2.5 ドラム−スリーブ間ギャップ0.7 mm 穂切りギャップ 0.8 mm 感光体ドラム 負帯電有機感光体 初期表面電位 −700V バイアス電圧 −400V 抵抗が10⁹Ωcmオーダーで、平均粒径90μｍのフェラ
イトキャリヤと平均粒径が12μｍのトナーからなる２成
分フェライト 現像剤上記の測定条件及びスリーブのもとに三田工業
（株）製のレーザープリンタLPX−１改良機を用いて原
稿に対する 複写画像を得、画像評価を行なった。結果を以下の第１
表及び第４図に示す。なお、その他に法線方向及び接線
方向を変えた実施例及び比較例も示す。

（発明の効果） 以上、説明したように本発明によれば、現像スリーブ
面に生じる磁気、特に現像剤層が摺擦を終了する点での
接線方向の磁力を特定の範囲とすることによって、或い
は接線方向と法線方向の磁力を特定の範囲とすることに
よって、現像の際にキャリヤ引きを少なくすることがで
きる。しかも、現像スリーブ内の磁力を低くして飽和磁
化の低いキャリヤを使用してソフトな現像剤層を形成す
ることが可能であり、現像スリーブの径を小さくして現
像装置全体の小型化を図ることが可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明に係る現像方法及びその装置
の要部説明図、第３図（Ａ）及び（Ｂ）は点Ｐに於ける
磁力分布を示す分布チャート図、第４図は法線方向と接
線方向の磁力の大きさの関係を示す図、第５図は通常か
ら使用される現像装置の原理説明図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 渡辺 昭宏 大阪府大阪市中央区玉造１丁目２番28号 三田工業株式会社内 (72)発明者 蔵前 善久 大阪府大阪市中央区玉造１丁目２番28号 三田工業株式会社内 (56)参考文献 特開 平２−110484（ＪＰ，Ａ)

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】現像スリーブ面に磁気的吸引力によって形
   成された現像剤層を感光体ドラム面と摺擦して、感光体
   ドラム面の静電潜像に現像剤を移行する現像方法であっ
   て、 該現像剤層が感光体ドラム面と摺擦を終了する位置で、
   前記スリーブ面の接線方向の磁力Ｘを430ガウス以上と
   するか、または接線方向の磁力Ｘを430ガウス未満で法
   線方向の磁力ＹをＹ≧−Ｘ＋800（ガウス）とすること
   を特徴とするキャリヤ引きを防止した現像方法。
2. 【請求項２】前記スリーブ面での最大磁力を1500ガウス
   以下にすることを特徴とする請求項第１項記載の現像方
   法。
3. 【請求項３】現像スリーブと感光体ドラムとが近接して
   設けられ、磁気的に形成された現像スリーブ面の現像剤
   層を感光体ドラム面と摺擦して、感光体ドラム面の静電
   潜像を現像する現像装置において、 前記現像剤スリーブは、現像剤層が感光体ドラム面と摺
   擦を終了する位置で、その接線方向の磁力Ｘが430ガウ
   ス以上、またはその接線方向の磁力が430ガウスに満た
   ない場合に、法線方向の磁力ＹがＹ≧−Ｘ＋800（ガウ
   ス）の範囲を有することを特徴とする現像装置。
4. 【請求項４】前記スリーブ面での最大磁力が1500ガウス
   以下であることを特徴とする請求項第３項記載の現像装
   置。
5. 【請求項５】前記現像スリーブの径が20mm以下であるこ
   とを特徴とする請求項第３項記載の現像装置。