JPS63113480A - 静電潜像の現像方式 - 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】 〈産業上の利用分野〉 この発明は、電子写真法、静電印刷法、静電記録法等に
おいて、感光体に形成された静電潜像を粉体トナーとキ
ャリアとからなる二成分系現像剤で現像する静電潜像の
現像方式に関する。

〈従来の技術〉 従来、電子写真法を利用した複写機等において、感光体
に形成された静電荷像を、粉体トナーとキャリアとから
なる現像剤により可視化する乾式現像法、中でも階調再
現性、画質等に優れる磁気ブラシ現像法が広く利用され
ている。

この磁気ブラシ現像法は、帯電、露光により感光体に形
成された静電潜像を、現像器内に収容したトナーと磁性
キャリアとからなる現像剤で現像することにより行なわ
れる。より詳細には、上記感光体と対向しかつ所定間隔
離れて、現像剤を磁気ブラシとして担持する回転可能な
現像剤担持体が配設されており、現像剤を現像剤担持体
上に所定層厚に形成すると共に、現像剤担持体の回転に
伴い、前記現像剤を現像領域へ搬送し、感光体に形成さ
れた静電潜像を現像している。なお、通常、現像剤のト
ナー濃度を所定範囲に制御するため、トナー濃度を検出
する磁気センサが前記現像器内に取付られている。そし
て、上記現像領域での現像は、前記感光体と現像剤担持
体との距離が小さい程、文字等のキレや解像力、画像の
階調性がよく、鮮明な複写画像が得られることから、前
記現像剤担持体上に磁気ブラシとして形成された現像剤
をブレードにより所定長さに穂切りし、現像剤の層厚を
小さくしている。

一方、前記キャリアとしては、前記現像剤の層厚を薄く
するため、例えば、平均粒径３０μｍ程度の小粒径キャ
リアを用いることが提案されている。

しかしながら、上記小粒径キャリアを用いると、現像剤
の流動性が悪くなり、補給用トナーとの混合性、トナー
の摩擦帯電性が悪く、前記磁気センサによりトナー濃度
を正確に検出し、トナー濃度をコントロールすることが
困難となる。また、感光体と現像剤担持体との距離を小
さくするために前記現像剤担持体とブレードとの間隙を
小さくすると、現像時にごみや紙粉等が混入したとき、
現像剤担持体上の現像剤に白スジが生じ、均一な複写画
像が得られない。

そこで、磁性キャリアとしては、現像剤の流動性、トナ
ーの摩擦帯電性に優れ、トナー濃度の制御が容易な平均
粒径１００μｍ程度のものが広く使用されている。

〈発明が解決しようとする問題点〉 しかしながら、上記従来の磁性キャリアを使用すると、
キャリアの粒径が大きいため、現像剤が通過する、現像
剤担持体とブレード間の間隙が上記キャリアの粒径に支
配され、前記ブレードにより磁気ブラシを穂切りしても
、現像剤担持体上に磁気ブラシとして形成された現像剤
の層厚を所定値以下に薄くすることができない。また、
現像剤の層厚を所定値以下にすると、キャリアが上記ブ
レード部に詰り、現像剤担持体に磁気ブラシが形成され
ないすし状の部分が生じ、画像が白抜けとなる。従って
、文字等のキレ、解像力や画像の階調性が劣り、鮮明な
複写画像が得難いという問題があった。

く目　的〉 この発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、キ
ャリアとして大粒径キャリアを用いても感光体と現像剤
担持体との距離を小さくすることができ、文字等のキレ
、解像力や画像の階調性に優れた鮮明な複写画像が得る
ことのできる静電潜像の現像方式を提供することを目的
とする。

く問題点を解決するための手段および作用〉上記目的を
達成するため、この発明の静電潜像の現像方式は、トナ
ーとキャリアとからなる現像剤を、現像剤担持体上に所
定の層厚で形成して現像領域へ搬送し、感光体に形成さ
れた静電潜像を現像する現像方式において、前記キャリ
アとして平均粒径の小さな小粒径キャリアと平均粒径の
大きな大粒径キャリアとを用いると共に、前記現像領域
への現像剤の搬送に先立ち、前記現像剤担持体上の現像
剤のうち大粒径キャリアの通過をブレードにより抑制し
、現像剤を所定の層厚に調整することを特徴とするもの
である。

上記の構成の静電潜像の現像方式によれば、キャリアと
して、平均粒径の小さな小粒径キャリアと平均粒径の大
きな大粒径キャリアとを用いるので、小粒径キャリアを
用いているにも拘らず、現像剤の流動性、トナーの摩擦
帯電性などが低下しない。また、前記現像領域へ現像剤
を搬送する前に、前記現像剤担持体上の現像剤のうち大
粒径キャリアの通過をブレードにより抑制するので、ブ
レードにより前記大粒径キャリアが現像領域へ侵入する
のを阻止できると共に、大粒径キャリアを搬送前の現像
剤に戻すことにより、現像剤の流動性を維持できる。そ
して、上記のように、現像剤は小粒径キャリアと大粒径
キャリアとを含有しており、流動性がよいので、現像剤
担持体と前記ブレードとの間隙を小さくしても、現像剤
は、上記間隙をスムースに通過する。従って、現像剤担
持体と前記ブレードとの間隙を調整することにより、現
像剤担持体上に形成された現像剤を所定の層厚に調整す
ることができ、感光体と現像剤担持体間の距離を小さく
することができる。

〈実施例〉 以下に、添付図面に基づき、この発明の詳細な説明する
。

第１図は、磁気ブラシ現像法による静電潜像の現像方式
の一実施例を示す概略図であり、トナーと磁性キャリア
とからなる現像剤（１）は、現像器（２）内に収容され
ており、この現像器（２）内には、上記現像剤（１］を
均一化するため、回転可能な攪拌部材（３）が配設され
ている。また、上記現像器（２）内には、現像剤（１）
を磁気ブラシとして担持する現像剤担持体（４）が回転
可能に配されている。すなわち、上記現像剤担持体（４
）は、現像剤を担持する回転可能な非磁性の現像スリー
ブ（５）と、この現像スリーブ（５）内に固定された複
数の磁石からなる磁気ロール（６）とで構成されており
、摩擦帯電によりトナーが付着した状態で前記磁性キャ
リアを磁気的に吸着し、現像スリーブ（５）上に穂立ち
した磁気ブラシを形成している。なお、この例では、上
記現像スリーブ（９は反時計方向へ回転駆動されている
。また、上記現像剤担持体［４］は、現像スリーブ（５
）、磁気ロール（６）の少なくとも一方が回転可能であ
ればよい。

そして、上記現像スリーブ［５）の回転と共に前記現像
剤（１）を、ドラム基体口と、このドラム基体（′７）
に形成された感光層（８）とからなり、時計方向へ回転
駆動される感光体（９）の表面に接触または近接させる
ことにより、前記感光体（９）の感光層（８）に形成さ
れた静電潜像を現像する現像領域へ搬送している。

また、上記静電潜像を現像するにつれて現像剤（１）の
トナー濃度が低下するので、現像剤（１）のトナー濃度
を所定の範囲に制御し、均質な複写画像を長期に亘り形
成するため、前記現像器（２）内の所定箇所に設けられ
た部材（１７）には、磁気センサ（１０）が取付けられ
ている。この磁気センサ（１０）は、単位体積当りの現
像剤（１）中に占める磁性キャリアの割合および単位時
間当りの現像剤（１）の通過量に比例して透磁率が変化
することを利用して、ピックアップコイルのインダクタ
ンス変化を直流電圧の変化として出力するものである。

そして、上記磁気センサ（１０）によるトナー濃度検出
値が所定値以下であるとき、上記磁気センサ（１０）の
検出信号に基づいて、現像器（１）上部のホッパ（１１
）に収容された補給用トナー（１２）を、上記ホッパ（
１１）下部の開口部に回転可能に設けられた補給ローラ
（１３）により、前記現像器（２）の現像剤（１］中に
補給するようにしている。なお、上記磁気センサ（１０
）のセンサ部は現像器（２）の現像剤（１）方向に向け
て取付られている。

そして、現像剤（１）の流動性、補給用トナーとの混合
性およびトナーの摩擦帯電特性をよくすると共に、前記
磁気センサ（ｌＯ）によるトナー濃度の検出およびトナ
ー濃度の制御を精度よく行なうため、前記磁性キャリア
として、平均粒径の小さな小粒径キャリアと、平均粒径
の大きな大粒径キャリアとの混合物を用いる。

上記小粒径キャリアと大粒径キャリアの平均粒径は、大
粒径キャリアの平均粒径が小粒径キャリアの平均粒径よ
りも２〜５倍大きいものが好ましい。大粒径キャリアの
平均粒径が上記範囲を外れると、現像剤の流動性、摩擦
帯電性等が十分でなくなる。特に、上記小粒径キャリア
は、平均粒径２０〜４０μｍを有し、大粒径キャリアは
、平均粒径４０〜３００卯、特に７０〜２００μ囚を有
するものが好ましい。小粒径キャリアの平均粒径が、２
０μｍ未満であるとトナーとの摩擦帯電性が十分でない
ばかりか、現像時に感光体側に転移し易くキャリアの消
費量が多くなり、平均粒径が４０μ口を越えると文字の
キレ等が悪くなり画像品質が低下する。また、大粒径キ
ャリアの平均粒径が、４０μの未満であると現像剤の流
動性が低下し、トナー濃度を精度よく制御することが困
難となり、３００μｍを越えるとトナーとの摩擦帯電性
が低下する。

なお、上記小粒径キャリアと大粒径キャリアは、粒度分
布的に互いに重複する部分を有していてもよく、粒度分
布的に互いに異なるピークを有していればよい。また、
上記小粒径キャリアと大粒径キャリアとの混合割合は、
所望する現像剤の流動性等に応じて適宜のものとするこ
とができるが、現像剤の流動性等をよくするため、小粒
径キャリア二大粒径キャリアー１５〜８５１５〜１５（
重量部）、特に、３０〜７０ニア０〜３０（重量部）が
好ましい。小粒径キャリアが１５重量部未満であると、
現像剤担持体【４）上の現像剤の層厚を薄くすることが
できないばかりか、感光層（８］と現像スリーブ（５）
との距離を小さくすることができず、高品質の画像を形
成することが困難となる。また、８５重量部を越えると
、現像剤の流動性、トナーの摩擦帯電性およびトナー濃
度を精度よく制御することが困難となる。

また、上記現像剤（１）中の大粒径キャリアが現像領域
へ搬送されるのを阻止し、現像剤担持体（４）上に磁気
ブラシとして形成された状態で現像領域へ搬送される現
像剤の層厚を薄くし、小粒径キャリアとトナーとからな
る現像剤で、文字等のキレ、解像力や画像の階調性に優
れた鮮明な複写画像を形成するため、前記現像剤担持体
（４）の現像スリーブ（５）と所定間隙Ｊ隔てて対向し
てブレード（１４）が配設されている。上記ブレード（
１４）により、現像剤担持体（４）上に形成された磁気
ブラシを所定厚みに穂切りし、前記現像剤担持体（４）
の回転に伴ない搬送される現像剤（１］のうち前記大粒
径キャリアが上記現像スリーブ（５）とブレード（１４
）との間隙」を通過するのを抑制している。従って、上
記現像スリーブ【Ｓとブレード（１４）との間１１１ｊ
ｌＪを調整することにより、現像スリーブ（５）上に磁
気ブラシとして形成された小粒径キャリアとトナーとか
らなる現像剤〔１）の層厚を薄くした状態で、現像剤を
現像領域へ搬送することができ、現像剤担持体（４）の
現像スリーブ（５）と感光体（９）の感光層（８）との
距離を小さくすることができる。上記現像スリーブ（５
］とブレード（１４）との間隙Ｊは、前記大粒径キャリ
アの粒径に応じて適宜のものとすることができるが、上
記大粒径キャリアの通過を確実に抑制するため、大粒径
キャリアの平均粒径の６倍以下とするのが好ましい。ま
た、現像スリーブ（Ｓと感光層（８）との距離を小さく
し、高品質の画像を得るため、上記間隙Ｊは０．２〜０
．８ｍｍとするのが好ましい。

なお、前記現像スリーブ（口とブレード（１４）との間
隙Ｊを通過した現像剤中には、現像領域での現像に悪影
響を及ぼさない範囲で少量の大粒径キャ　′リアが混入
していてもよい。

また、符号（１６）は、前記ブレード（１４）により通
過が抑制された大粒径キャリアを前記現像器（２）内に
案内する案内部材である。

上記のようにして、現像領域へ搬送される現像剤は、小
粒径キャリアとトナーからなるため、キャリアの粒径が
小さくなればなるほど、現像工程で、トナーと共に小粒
径キャリアが感光体（９）に移行し、消費される場合が
ある。従って、現像剤の組成を一定に保つため、補給用
トナーとして、小粒径キャリアを０〜１５重２％含有す
るトナーを用いるのが好ましい。

上記実施例の静電潜像の現像方式によれば、キャリアと
して大粒径キャリアを用いても、前記ブレード（１４）
により、大粒径キャリアが現像領域へ搬送されるのを抑
制することができると共に、現像スリーブ〔Ｓ上に形成
された小粒径キャリアとトナーとからなる現像剤の層厚
を調整することができるので、感光層（８）と現像スリ
ーブ（Ｓとの距離を小さくすることができる。また、大
粒径キャリアは、上記案内部材（１６）により案内され
て現像器（２）内に戻るので、現像器（２）内の現像剤
（１）の流動特性、トナーの帯電特性等が良好であり、
現像剤［１）のトナー濃度を前記磁気センサ（１０）に
より精度よく検出でき、ホッパ（１１）内の補給用トナ
ー（１２）を補給ローラ（１３）により補給することに
よりトナー濃度を正確に制御することができる。従って
、トナー濃度が正確に管理されることと、感光層〔８１
と現像剤担持体（４）との距離を小さくすることができ
ることとが相まって、文字等のキレ、解像力や画像の階
調性に優れた鮮明な複写画像が形成される。

なお、前記感光体］９）は、図示したドラム状のものに
限らず、無端ベルト状であってもよい。

上記粉体トナーは、平均粒径１〜３０μｍ１好ましくは
５〜２５μｍを有しており、熱定着性トナー、圧力定着
性トナーのいずれであってもよい。また、上記キャリア
としては、ガラスピーズ等であってもよいが、酸化また
は未酸化の鉄粉等の無被覆キャリア、または鉄、ニッケ
ル、コバルト、フェライト等の磁性体をアクリル系重合
体、フッ素系重合体、ポリエステル等の重合体で被覆し
た被覆キャリアが好ましい。また、上記現像剤は、通常
、トナー濃度２〜１５重量％のものが用いられる。

また、この発明の静電潜像の現像方式は、上記磁気ブラ
シ現像法に限らず、従来公知の現像方法、例えば、カス
ケード現像法等にも適用することができる。

く実験例〉 以下に、実験例に基づき、この発明をより詳細に説明す
る。

粉体トナーとして平均粒径ｌｏμｍの熱定着性トナーを
用い、キャリアとして平均粒径３０卯の小粒径磁性キャ
リア、平均粒径１２０μｍの大粒径磁性キャリアを用い
た。また、以下のキャリア組成からなるトナー濃度１０
重量％の現像剤を作製した。

現像剤Ｉ：：粒径キャリア 現像剤■：：粒径キャリア 現像剤■：小小粒径キク９フ５０ ャリア５０Ｔｔ１部とからなるキャリア現像スリーブ上
の現像剤の層厚 そして、上記第１図に示される現像装置を用い、現像ス
リーブとブレードとの間隙Ｊを調整することにより、現
像スリーブ上に現像剤を均一な磁気ブラシとて形成する
最少穂切寸法を調べたところ、最少穂切寸法は、第２−
１図に示すように、上記現像剤Ｉでは０．２ｍｍ５上記
現像剤■では０．８ｍｍであった。また、上記現像剤Ｉ
Ｓｎは、それぞれ上記間隙ｌが０．４　ｍｍｓ　１．１
　ｍｍのとき現像剤の層厚、すなわち、磁気ブラシの層
厚と、穂切寸法、すなわち現像スリーブとブレードとの
間隙ノとが等しくなった。

これに対して、現像剤■では、第２−２図に示すように
、大粒径キャリアが多いにも拘らず、最少穂切寸法は現
像剤Ｉよりも若干大きい０．２５ｍｍであり、磁気ブラ
シの層厚と穂切寸法とは、上記現像剤Ｉと同じく間隙ｌ
が０．４ｍｍのとき等しくなった。また、上記間隙Ｊを
約０．７ｍｍに設定したとき、前記ブレードを通過した
現像剤中に大粒径キャリアが少量混入したことから、大
粒径キャリアの混入を防止するには、上記現像スリーブ
とブレードとの間隙ノを０．２５〜０．７ｍｍに設定す
ればよいことが判明した。

上記のように、大粒径キャリアを用いるにも拘らず、小
粒径キャリアと大粒径キャリアとを混合することにより
、最少穂切寸法および磁気ブラシの層厚は、小粒径キャ
リアの場合と略等しく、現像スリーブに形成された磁気
ブラシの層厚、ひいては現像スリーブと感光層との距離
を小さくすることができた。

なお、上記磁気ブラシの層厚は、現像スリーブ上に形成
された磁気ブラシのうち山部の層厚と谷部の層厚との平
均値を示す。

トナー濃度の制御 上記実施例の磁気センサを備えた現像装置を用いトナー
濃度とセンサ出力電圧との関係を調べたところ、第３図
に示す結果を得た。すなわち、トナー濃度とセンサ出力
電圧とは逆比例関係にある。

なお、第３図においては、キャリアのみからなる現像剤
が示すセンサ出力電圧を１００として示している。

また、上記現像剤のトナー濃度を変化させると共に、キ
ャリアのみからなる現像剤のセンサ出力電圧を１３Ｖに
設定して、センサ出力電圧の変化を調べたところ、第４
図に示す結果を得た。すなわち、小粒径キャリアを用い
た現像剤Ａでは、センサ出力電圧が小さく、トナー濃度
１０重量％の上記現像剤Ｉで１ｖ以下の値を示した。ま
た、大粒・径キャリアを用いた現像剤Ｂては、センサ出
力電圧が高く、トナー濃度１０重Ｑ％の上記現像剤■で
５〜６Ｖを示した。これに対して、小粒径キャリア５０
重一部と大粒径キャリア５０重口部とを用いた現像剤Ｃ
では、小粒径キャリアが多いにも拘らず、センサ出力電
圧は、大粒径キャリアを用いた上記現像剤Ｂのセンサ出
力電圧に近く、トナー濃度１０重量％の上記現像剤■で
約５Ｖを示した。

なお、上記現像剤の流動性を安息角により調べたところ
、上記現像剤Ｉは流動性が悪いのに対して、現像剤■は
流動性が良好であった。また、上記現像剤■は、上記現
像剤Ｈに近い流動性を示すことが判明した。

また、上記現像装置を用い、上記ブレードにより現像剤
の層厚を調整すると共に、補給用トナーを補給しながら
、現像したところ、現像剤Ｉを用いたちの４よ、トナー
濃度を精度よく制御するのが困難であったのに対して、
現像剤■および■を用いたものは、トナー濃度を精度よ
く制御できることが判明した。なお、補給用トナーとし
ては、前記現像剤のトナーを用いた。

画像特性 上記のように、現像スリーブとブレードとの設定間隙ｊ
が、使用するキャリアの粒径により制限されることから
、各現像剤を用いて現像するに際し、現像スリーブとブ
レードとの間隙ノを以下のように設定した。

現像剤Ｉ　：　Ｊ　−０，４ｍｍ 現像剤■：ノー１．１ｍｍ 現像剤ｍ　：　Ｊ　−０，４ｍｍ そして上記現像装置を用いて現像したところ、現像剤Ｉ
では、当初文字部のキレ等が良好であったものの、トナ
ー補給時に補給用トナーと現像剤との混合性、現像剤の
流動性が悪く、繰返し現像すると画像に白スジやかぶり
が生じたり、トナー濃度が大きく変化した。また、現像
剤■では、キャリアの粒径が大きく、現像スリーブと感
光層との距離を小さくすることができず、文字部のキレ
、解像力および階調性に劣る画像しか得られなかった。

これに対して、現像剤■では、トナー濃度を精度よく制
御することができると共に、現像スリーブと感光層との
距離を小さくすることができ、文字部のキレ、解像力お
よび階調性に優れた鮮明な画像が得られた。

〈発明の効果〉 以上のように、この発明の静電潜像の現像方式によれば
、平均粒径の小さな小粒径キャリアと平均粒径の大きな
大粒径キャリアとを用いるので、現像剤の流動性、補給
用トナーとの混合性、トナーの摩擦帯電性などが低下し
ない。また、前記現像領域へ現像剤を搬送する前に、ブ
レードにより前記大粒径キャリアが現像領域へ侵入する
のを阻止できると共に、現像剤担持体上に形成された小
粒径キャリアとトナーとからなる現像剤を所定の層厚に
調整できるので、感光体と現像剤担持体間の距離を小さ
くして現像することができる。従って、キャリアとして
大粒径キャリアを用いても感光体と現像剤担持体との距
離を小さくすることができ、文字等のキレ、解像力や画
像の階調性に優れた鮮明な複写画像が得ることができる
という特有の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す概略図、第２−１図
〜第４図はそれぞれ実験結果を示す図である。 ］１〕・・・現像剤、［４〕・・・現像剤担持体、］９
）・・・感光体、（１４）・・・ブレード。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、トナーとキャリアとからなる現像剤を、現像剤担持
   体上に所定の層厚で形成して 現像領域へ搬送し、感光体に形成された 静電潜像を現像する現像方式において、 前記キャリアとして平均粒径の小さな小 粒径キャリアと平均粒径の大きな大粒径 キャリアとを用いると共に、前記現像領 域への現像剤の搬送に先立ち、前記現像 剤担持体上の現像剤のうち大粒径キャリ アの通過をブレードにより抑制し、現像 剤を所定の層厚に調整することを特徴と する静電潜像の現像方式。 ２、現像剤担持体とブレードとの間隙が、 大粒径キャリアの平均粒径の６倍以下で ある上記特許請求の範囲第１項記載の静 電潜像の現像方式。 ３、現像剤担持体とブレードとの間隙が、 ０．２〜０．８ｍｍである上記特許請求の範囲第１項記
   載の静電潜像の現像方式。 ４、小粒径キャリアが平均粒径２０〜４０μｍを有し、
   大粒径キャリアが平均粒径７０〜 ３００μｍを有するものである上記特許請求の範囲第１
   項記載の静電潜像の現像方式。 ５、キャリアが磁性キャリアである上記特 許請求の範囲第１項または第４項記載の 静電潜像の現像方式。