JPS58184158A - 静電像現像方法 - 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】 像方法の改良、詳しく社、磁性キャリヤ粒子とトナー粒
子とが混合し九現像剤を現像剤搬送担体面に供給して、
該現像剤搬送担体上に現像剤の穂を形成させ、その穂で
像担持体面を摺擦するととＫよって像担持体面の静電像
を現像する方法、即ち二成分系の現像剤を用いた磁気ブ
ラシ現像方法の改良に関する。

二成分現像剤を用いた磁気ブラシ現像方法は、トナー粒
子の摩擦帯電制御が比較的容易で、トナー粒子の凝集が
起りＫくく、磁気ブラシの穂立ちがよくて、像担持体面
の摺擦性に優れ、クリーニングとの兼用においても十分
なりリーニング効果が発揮される郷の特長を有すること
から、キャリヤ粒子に対するトナー粒子の量の管理を必
要とするにも拘らず、多く用いられている。そして、こ
の現像方法には、従来一般に平均粒径が数十〜数百μｍ
の磁性キャリヤ粒子と平均粒径が十数声ｌの非磁性トナ
ー粒子とから表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
丸めに、繊細な線や点あるいは濃淡差勢を再現する高画
質画像が得られにくいと云った問題がある。即ち、この
現像方法において高画質画像を得る九め一１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いるが、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。したがって、高画質画像を得るために
は、少くともトナー粒子をできるだけ微粒子とすること
が必要であると考えられる。しかし、シナ−粒子を平均
粒径が７０μｍ以下の微粒子とすると、■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か１９
が生ずるようＫｔ本現像剤搬送担体へのバイアス電圧印
加によってもかぶりを防ぐことが困■となる、■トナー
粒子の摩擦帯電制御が■しくなって、凝集が起り易くな
る、■したがって、キャリヤ粒子に樹脂コーティングを
行ってキャリヤ粒子の抵抗変化が少なくなるようにして
も、それでは現像剤搬送担体にバイアス電圧を印加した
場合の電界がトナー粒子に十分な影響を与えな：、：１
゜ くなることの方が目立１って、鮮明な画像を得ることが
できなくなると云った問題が生じ、そのために、このよ
うな微粒子トナーは実際には用いられなかつ九。

本発明は、平均粒径がｉｏｐｗｔ以下のトナー粒子を用
いて、しかも上述の如き問題の生ずることのない二成分
系現像剤による磁気ブラシ現像方法を提供するものであ
り、本発明の現像方法は、磁性キャリヤ粒子に平均粒径
がＳＮＸμ■のものを用い、トナー粒子に平均粒径が／
　−！　１０μ■のものを用いると共に、現像剤搬送担
体上に現像剤の１１１を形成させるために現像剤搬送担
体内に設けた磁石体また祉現像剤搬送担体へのバイアス
電圧印加手段により前記現像剤の穂に振動を与えるよう
にしたことを巷徽として・いる。

即ち、本発明は、磁性キャリヤ粒子に平均粒径が従来の
キャリヤ粒子よりも細かいＳ　−Ｘμ−のものを用いた
ことＫよって、平均粒径が／　−１０声■のトナー粒子
の摩擦帯電制御を容易にして、凝集を起りにくくすると
共に、現像剤搬送担体と像担持体の表面間隙を狭めるこ
とを可能にしておや、それによって好ムしくはその表面
間隙を数１０〜ＳＯＯμ朧に設定することによ染、現像
副搬゛送担体にバイアス電圧を印加したときの電界の彫
物がトナー粒子に強く働いてかぶ９の発生を防止し、１
だ磁気ブラシの摺擦作用が高くなって高濃度のトナー現
像を可能にするし、そし゛てまた、磁石体またはバイア
ス電圧印加手段により磁気プラ゛シの槍に振動を与える
ようにしたことによって、磁気ブラシの摺擦作用を一層
高めると共に、磁気ブラシが現像剤搬送担体と像担持体
との表面間隙を通過し易くしている。したがって、本発
明の方法゛によれば、安定して高画質−億の再現を可能
にすると云う優れた効果が播られるのである。

なお、キャリヤ粒子の平均粒径がＳμｌより細かくなる
と、′キャリヤ粒子がトナー粒子と共に像担持体面に付
着するようになった９、飛散し易くなったりするし、Ｘ
μ−より粗くなると、先に述べたようなキャリヤ粒子を
細゛かくしたことの効果が失われる。また、現像剤搬送
担体と像担持体の表面間隙が数１０−μｌよりも゛狭ぐ
ガり程ぎると、たとえ磁気ブラシの穂に振動を与えるよ
うにしても、磁気ブラシの穂が一通過・しなくなって安
定した現像が行われなくなるし、表面間−がＳＯＯμｍ
を太き〈超すようｋなると、磁気ブラシの摺擦作用が低
下して十分な現像濃度が得られないようになり、エツジ
効果も大きくなる。そして、磁気ブラシの穂に振動を与
えないような磁気ブラシ形成手段またはバイアス電圧印
加手段では、現像の安定性が崩れ易いし、トナー粒子の
平均粒径が／　＃１ｍより細かいと、かぶりの発生を防
ぐ仁とが困難になって、飛′散も増すようになり、ｔａ
ｓｍを超すと高画質画像を得ることができなくなる。

本発明にお叶るキャリヤ粒子として杜、平均粒径を別に
して、従来の磁性キャリヤ粒子と変らないものを用いる
ことができる。即ち、鉄、クロム、ニッケル、コバルト
等の金属、あるいはそれらの化合物や合金、例えば、四
三酸化鉄、ｒ−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、と云った強磁性
体乃至社常磁性体の粒子、又はそれらの粒子ね表面をス
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、ｌ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バルジチン酸、ステア
リン酸等の脂肪酸ワックスで被覆したような絶縁性の粒
子を用いることができる。

しかしその中でも、抵抗率が１０”Ω１以上の絶縁性の
磁性粒子が特に好ましい。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、像担持体面にキャリヤ粒子が付着し
易くなると云う問題が生ずる。

なお、抵抗率は、粒子をＱｊＱｃｘ２の断面積を有する
容器に入れてタッピングし死後、詰められた粒子上に／
峙１０ＩＩ２の荷重を掛け、荷重と底面電極との間に１
０００　Ｖ／ｍ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る。また、絶縁性
粒子は、磁性体粒子の表面に樹脂等の被覆層を投砂たも
のに限らず、１１ｔＶＭ中に磁性体粒子が分散している
ようなもので屯よい。

以上述べたよりな一ヤリャ粒子は、従来のキャリヤ粒子
と同様ＫＩｌｌ造され、従来公知の平均粒径選別手段に
よって平均粒径を選別されて、本発明に用いられる。

本発明におけるトナー粒子についても、従来の非磁性ま
た祉磁性ドナー粒子奢平均粒径選別手段によって選別し
九ようなトナー粒子を用いることができる。そして、ト
ナー粒子が磁性体微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３Ｄｖｔ％を超
克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、９トナ一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
気ブラシの摺擦性が一層向上して、しかも、かぶりの発
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。

以上述べたようなトナー粒子は、キャリヤ粒子について
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。

本発明における現像剤は、以上述べたようなキャリヤ粒
子とトナー粒子とが従来の二成分系現像剤におけると同
様の割合で混合したものであるが、それには必要に応じ
て粒子の流動浸染をよくするための流動化剤や像担持体
面、の清浄化に役立つクリーニング剤尋が混合される。

流動化剤としては、コロイダルシリカ、シリコンフェス
、金属石鹸ある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
基置換シリコンあるい社弗素勢表面活性剤等を用いるこ
とができる。

４以上のような現像剤を用いる本発明の現像方法は第７
図、第２図に例示したような装置によって実施される。

第１図、第２図において、ｌ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Ｓｓ等の感光体よりなるドラム状の像担持体、コはア
ル１ニウム等の非磁性材料からなるスリーブ、３はスリ
ーブコの内部に設けられて表面に複数のＮ、Ｓ磁極を周
方向に交互に有する磁石体で、このスリーブコと磁石体
３とで現像剤搬送担体を構成している。そして、スリー
ブコと磁石体３とは相対回転可能であり、図はスリーブ
コが矢印方向に回転するものであることを示している。

まえ、磁石体３０Ｍ、Ｓ磁極は通常１００−　／１００
ガウスの磁束密度に磁化されており、その磁力によって
スリーブコの表面に先に述べ九ような現像剤りの穂即ち
、磁気ブラシを形成する。

ダは磁気ブラシの高さ、量を規制する規制ブレード、ｊ
は現像域ムを通過した磁気ブラシをスリーブコ上から除
去するクリーニングブレードで６る。

スリーブコの表面は現像剤溜り４において現像剤りと接
触するからそれによって現像剤りの供給が行われること
になり、７は現像剤溜りｔの現像剤りを攪拌して成分を
均一にする攪拌スクリューである。現像剤溜り≦の現像
剤りは現像が行われるとその中のトナー粒子のみが消耗
されるようになるから、ｌは先に述ぺたようなトナー粒
子Ｔを袖給するためのトナーホッパー、ｔは現像剤溜り
乙にトナー粒子〒を落す表面に凹部を有する供給ローラ
である。１０は保霞抵抗１／を介してスリーブコにバイ
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図と第一図の装置の相違は、第１図の装
置においては、スリーブコが矢印方向に回転し、磁石体
Ｊがそれと反対の矢印方向に同転して、七のＮ、Ｓ磁極
の磁束密度が略勢しいものであるのに対して、第２図の
装置においては、スリーブコは矢印方向Ｋｉｔ転するが
、磁石体Ｊは固定であって、そのＮ、８磁極の磁束密度
は同じではなく、像担持体／に対向し九Ｎ磁極の磁束密
度が他のＮ、８磁極の磁束密度よりも大であることであ
る。な、お図で−Ｎ磁極を対向させているが、それはＳ
磁極でもよいこと線勿論である。

以上のような装置において、スリーブコを像担持体ｌに
対して表面間隙が歎１０〜１００　ｆｉ鳳の範囲にある
ように設定して、像担持体ｌの静電像の現像を行うと、
スリーブコの表面に形成され九磁気ブラシは、スリーブ
コ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コの回転と同方向に移動すること
になり、それによって像担持体ｌとの間−を安定して円
滑に通過し、ま九像担持体Ｉの表面に優れた摺擦作用を
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。その際、かぶりの発生を防ぐために１スリ
ーブλには、像担持体ｌの静電像の非画像背景部分にト
ナー粒子が付着しないように１バイアス電源１０ＪＩＣ
よってバイアス電圧が印加されるが、そのバイアス電圧
を非画像背景部分にトナー粒子を付着させないための直
流電圧とそれに重畳した交流電圧とからなる電圧にする
のが好ましい。そのようＫすると、直流電圧成分がかぶ
りの発生を防止し、交流電圧成分が磁気ブラシに振動を
与えて、磁束密度変化による振動と同様の効果を与える
。したがって、スリーブコに交流電圧成分を有するバイ
アス電圧を印加するようＫした場合には、例えばスリー
ブコと磁石体３との回転が同方向等連で、そのために磁
気ブラシに磁束密度変化による振動が与えられなくても
、交流電圧成分による振動が与えられるので、本発明の
効果を奏し得る。なお、通常、直流電圧成分にはｙ〜３
００ｖの電圧が用いちれ、交流電圧成分にはｉｏ。

Ｈｚ−１０ｋＨｚ　％好ましく　１１．　／　〜ｊ　ｋ
Ｈｚの周波数が用いられる。そして、交流電圧成分の電
圧値は、周波［関係するが、高い程磁気ブラシを振動さ
せるようＫなってそれだけ効果が増す訳ではあるが、そ
の反面高い程かぶりが生じ易くなり、落雷現象のような
絶縁破壊も起り易くなる。また、周波数が増すと現像の
鮮鋭度が低下して画質が低下する傾向が見られる。

第３図及び第参図は、それぞれ第１図及び第２図の装置
にお臂て、スリーブλに印加するバイアス電圧の適正な
交流電圧成分の範囲を示すグラフであり、横線で陰を付
し九範囲がかぶりの発生の見られる範囲、縦線で陰を付
した範囲が絶縁破壊の生ずる範囲、斜線で陰を付した範
囲が画質低下の生ずる範囲、陰を施してない部分が適正
範囲である。このような適正範囲の交流電圧成分は波形
が正弦波に限らず、矩形波や三角減勢であってもよい。

交流電圧成分の有効性は磁束密度変化がどちらかと云え
ば交流電圧成分に近い振動の影響を与えることからも了
解されよう。なお、第３図。

第参図において、散点状の陰を施した低周波領域は磁気
ブラシが磁束密度の変化によって振動を与えられない場
合Ｋかぶりの発生が見られるＩｉ！囲である。

次に本発明を具体的実施例によって説明する。、実施例
ｔ キャリヤ粒子に平均粒径が３９１１１　ｍｌ　ｓ抵抗率
が７０１０Ω傷の絶縁性にした球状フェライト粒子を用
い、トナー粒子にスチレン、アクリル樹脂（三洋化成製
へイマーｕｐ　／１０　）　１００重量部、カーギンブ
ラック（三菱化成製Ｖ五−７００’　）”’　１０重１
１＝グロシン！重量部からなる平均粒径が≦μ墓の非磁
性粒子を用いて、第１図に示し九装置により現像剤溜り
乙における現像剤りの）ナー粒子比率がキャリヤ粒子に
対してｌρｖｔ％になる条件で現像を行つ九。

この場合、像担持体／　ＦｉＯ（１８感光体、その周速
はｉｒｏ　ｍ　／　ｓｅａ　、像担持体／に形成された
静電像の最高電位−５ｏｏ　ｖ　、スリーブλの外径ｘ
謔、その回転数１００丁ｐｍ１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１ｏｏｏ　ｒｐ
ｍ　ｓ規制ブレード参とスリーブコとの間隙Ｏ，コ謔、
スリーブコと像担持体ｌとの間ｇ　ｏ、、ｉ　ｍ即ち３
００μｍ１スリーブコに印加するバイアス電圧線直流電
圧成分−ｕＶ、交流電圧成分／、ｊ　ｋＨｚ　％λＯＯ
Ｖとした。

以上の条件で視像を行って、それを普通紙に転写し、表
面温ｆ／参〇℃の熱ローラ定着装置に通して定着し九結
果、得られ丸記録紙の画像はエツジ効果やかぶりのない
、そして濃度が高いきわめて鮮明なものであり、引続い
て３万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。

それに対して、スリーブＪ［印加するバイアス電圧を直
流電圧成分のみとした以外は上述の条件と同じ条件で記
録紙を得た結果は、磁気ブラシの現像域通過性に基づく
画像不鮮明の発生が見られたものの一応良好な画像が得
られた。また、スリーブコと像担持体Ｉとの間隙を／、
０■即ち７０００μｍとし、規制ブレード参とスリーブ
コとの間−を０．７１１Ｉ１１とした以外は先の条件と
同じ条件で記録紙を得た結果は、画像にエツジ効果が見
られて濃度の低いものであった。

実施例２ キャリヤ粒子に平均粒径が１０１１１％抵抗−が１０１
４Ω傷の絶縁性球状フェライト粒子を用い、トナー粒子
に平均粒径が３μ重の非磁性粒子を用いて、第２図に示
した装置により現像剤溜り４における現像剤りのトナー
粒子比率がキャリヤ粒子に対してｔｖｔ％になる条件で
現像を行った。

この場合、像担持体ｌの条件は実施例１と同じ、スリー
ブλの外径もＸ■、但しその回転数はｉｓ。

ｒｐｍ、磁石体Ｊの現像域ムに対向した磁極の磁束密度
はｌ−〇〇ガウス、その磁極間の磁束密度は１００ガウ
ス、規制ブレード参とスリーブコとの間隙０．３■、ス
リーブ２と像担持体ｌとの関＠　０．＊■即ち４１００
μ臘、スリーブλに印加するバイアス電圧は直流電圧成
分−１００Ｖ　、交流電圧成分３ｋ）ｉｚ　５４００　
Ｖとした。

以上の条件で現像を行って、それを普通紙に転写し、表
向温度／４１０℃のヒートローラ定着装置に通−して定
着した結果、得られ友記録紙の画像はエツジ効果やかぶ
外のない、そして濃度が高いきわめて鮮明なものであり
、引続いて３分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。

また、スリーブ２に印加するバイアス電圧を直流電圧成
分のみとした以外は上述と同じ条件で記録紙を得たが、
鮮明さにおいて稍劣ったもののそれでも安定して一応良
好な画像が得られた。

それに対して、スリーブコと像担持体ｌとの間隙をｉ、
ｏ■即ち１０００μｍとし、規制ブレード参とスリーブ
コとの間隙を０．７■とした以外は先の条件と同じ条件
で記録紙を得た結果は、画像にエツジ効果が見られて濃
度の低いものであった。

以上述べたように、本発明の方法によれば安定して高画
質の画像を再現することができる。そして本発明は上述
の例に限られるものではなく、例えば、ＮＰ法のように
像担４体の非画像部分に電気的バイアスがかかる場合や
、磁性体を含むトナーの°ように磁気バイアスがかかる
場合には具イアスミ圧に直流成分めない交流電圧を用い
てもｉい。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図はそれぞれ本発明を実施する現像装置
の一例を示す断面図、第３図及び第参図はそれぞれ第１
図及び第一図の装置における現像剤搬送担体に印加する
バイアス電圧の交流電圧成分の適正範囲を示すグラフで
ある。 ｌ・・・像担持体、　　　　コ・・・スリーブ、３・・
・磁石体、　　　　　ダ・・・規制ブレード、！・・・
クリーニングブレード１． ６・・・現像剤溜り、　　　７・・・−拌スクリユー、
ｌ・・・トナーホッパー、　９・・・供給ローラ、１０
・・・バイアス電源、ｌｌ・−・保護抵抗、Ｄ・・・現
像剤、　　　　　　Ｔ・・・トナー粒子。 第１図 明濃数（ＫＨＸ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ｔ　磁性キャリヤ粒子と）ナー粒子とが混合し九現像剤
   を現像剤搬送担体面に供給して１該現像剤搬送担体上に
   現像剤の穂を形成させ、その穂で像担持体面を摺擦する
   ことＫよって像担持体面の静電像を現像する方法におい
   て、前記磁性キャリヤ粒子に平均粒径がｓ　−ｎｓｍの
   ものを用い、トナー粒子に平均粒径がｌ〜／θμ重のも
   のをいると共に１前記現像剤搬送担体内に設けた磁石体
   を丸線現像剤搬送担体へのバイアス電圧印加手段により
   前記現像剤の穂に振動を与えるようＫしたことを特徴と
   する静電像現像方法。 ２、前記現像剤搬送担体と像担持体の表面量線が数１０
   〜ｓｏｏ　ｓｖｈに設定されている特許請求の範囲第１
   項記載の静電像ｍ１１方法。 ＆　前記現像剤の穂の振動が前記磁石体とベイアス電圧
   印加手麟との両者から与えられる特許請求の範囲第１項
   又は第２項記戦の静電像現像方法。 ４、　前記磁石体を現像剤搬送担体中で回転させて前記
   現像剤搬送担体上の現像剤の穂に振動を与えるようにし
   ＊特許請求の範囲第１項乃至第５項記載の静電像現像方
   法。 ４　前記バイアス電圧印穎手段の交流成分を有する電圧
   の印加によって前記現像剤搬送担体上の現像剤の穂に振
   動を与えるようＫした特許請求の範囲第１項乃至第Ｓ項
   記載の静電像現像方法。