JPS61160764A - 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】 〔技術分野〕 本発明は静電潜像を現像するビクトリアル−カラーにも
適要可能な非接触現像方法に関する亀のである。

〔従来技術〕

従来、非接触現像方法の一つとして絶縁性磁性トナー又
は非磁性トナーを現像剤担持体表面上に薄く塗布し、現
像部においてこの薄層化された現像剤の表面と潜像保持
体表面との間に空隙を形成し、との現像部に交互電界を
印加して現像剤担持体上よシトナーを飛翔させて潜像保
持体上の静電潜像を現像する方法が特開昭５５−１８６
５６号公報に開示されている。

しかしながら、この様な現像方法には次のような問題が
あった。すまわち、現像剤担持体表面上のトナー粒子を
それぞれ確実に目的の極性に帯電しようとすると、どう
しても現像剤担持体表面上のトナ一層の厚みは薄くなっ
てしまい、ベタ黒部分の現像濃度は充分高い値が得られ
ない。さらに詳細に述べれば、文字状の潜像を現像した
時には、この潜像に対向する現像剤担持体表面上の部分
のトナーだけで々く、周辺のトナーも交互電界によって
この文字潜倫部に寄り集まるので、充分高い濃度の現ｇ
Ｉ偉が得られる。

、これに対して、ベタ黒部分又は太い線を有する静電潜
像を現像した時には、現像剤担持体表面上の薄層トナー
は高い濃度を得るには不充分になりやすく、潜像のエツ
ジ部にトナーが集まり、ペタ黒部のトナーが不足した画
質しか得られなかった。

このベタ黒部のトナー濃度不足は、トナーとして樹脂と
磁性体より形成された磁性トナーを使って現像した時よ
りも、主に樹脂から形成された非磁性トナーを使って現
像した時の方がよ）顕著である。したがって、白黒現像
よりもカラー現像を行なう時により深刻な問題となった
。

特にビクトリアルカラーをねらった高画質現像のために
はエツジ効果や、ベタ黒部の濃度不足は重大な問題とな
る。

そこで、現像剤担持体表面上のトナ一層の厚みを厚くす
ると、それぞれのトナーは目的の極性かつ帯電量に帯電
されにくくなる。このため、非画像部にも余分なトナー
が付着するばかりでなく、得られるトナー倫も貧弱な悪
質な画質となった。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、上述の欠点をことごとく除去し、エツ
ジ効果の少ないかつペタ黒濃度も充分なビクトリアルカ
ラーにも適用可能な高画質が得られる現像方法を提供す
ることにある。

〔発明の概要〕

本発明は潜像保持体と、背面に磁界発生手段を有する現
像剤担持体表面に、磁性粉を４Ｑｗｔ％以上含有する磁
性粒子と、主に樹脂からなる非磁性粒子とが混合された
現像剤層を担持し、現像部において該現像剤担持体背面
の磁界発生手段の磁極間を潜像保持体に対向せしめ、現
像剤担持体表面上の接線方向の磁界の強さを２００ガウ
ス以上に設定し、かつ上記現像剤層の厚みよシも大きな
現像開胸を保持し、上記現像間隙に交互電界を形成して
、磁性粒子を現像剤担持体表面に拘束しつつ、該現像剤
担持体上の現像剤層から潜像保持体へ画像領域、非画偉
領域共に非磁性粒子を飛翔させる工程と、余分な非磁性
粒子を現像剤担持体に戻す工程とを交互に繰り返えして
現像を行う現像方法である。

したがって１本発明によれば、エツジ効果が少なく、か
つペタ黒濃度も充分で、均一なビクトリアル・カラー用
の現像にも適用可能な高画質な現像部が得られる。また
、交互電界を現像部に印加してもキャリアである磁性粒
子社潜倫保持体に転移せず、常に安定した鮮明な色の画
質が得られる利点がある。

〔実施例〕

以下１本発明を実施例を用いて詳細に説明する。

第１図は本発明の現像法を示す適用した現像装置の概略
図である。図中、ｌは静電潜像保持体で、１１は背面電
極、１２はこの上の静電潜像保持層であシ絶縁体層であ
っても電子写真感光体層であってもよい。ここでは感光
ドラム１として示す。２は現像剤担持体であり、ここで
は非磁性体からなり矢印Ａ方向に回転する導電性スリー
ブである。３はこのスリーブの内側に固定されて設けら
れた磁界発生手段で、この例では４極の磁極を有するマ
グネットローラである。４は樹脂中に磁性粉を含有する
磁性粒子と、これよプ平均粒径が小さくて主に樹脂から
なる非磁性粒子（トナー）とが混合された現情剤である
。矢印Ｂ方向に回転する感光ドラムｌの背面電極１１と
スリーブ２との間には、直流電源５及び交流電源６によ
り現俊パ、イアスが印加されている。７は弾性部材、８
はトナー補給ローラで、９は現像剤層厚規制部材であり
、ここではドクターブレードを示している。

表面に静電潜像を保有し、矢印Ｂ方向に回転する感光ド
ラム１に対向して、スリーブ２を２００〜８００μｍ、
好ましくは３００〜６００μｍの間隙で設置する。

表面に複数の凹部を有するトナー補給ローラ８は、感光
ドラム１の駆動ギアにかみ合ったスリーブ２の駆動ギア
の回動に伴ってゆっくり回転し。

ホッパ一部９内にある非磁性粒子（トナー）Ｔを弾性部
材７により少しずつ下の現像室内に落とし、トナーＴを
供給する。

現像室に供給されたトナーＴは、内部にマグネットロー
ラ３を有するスリーブ２０表面近くに存在する磁性粒子
Ｍ（樹脂中に磁性粉が含有された粒子）と混合される。

スリーブ２が矢印Ａ方向に回動するととによって、スリ
ーブ表面の現便剤４は矢印Ｃのように動き、この動きに
よって供給されたトナーは徐々にこの現像剤４の内部に
入ることによって混合される。

混合された現像剤４は、磁極Ｎｌと８３との磁極間に対
向してスリーブ２表面から約１００〜５５Ｑ、４ｍ、好
ましくは１５０〜４５０μｍ離して固定された非磁性体
により形成されたドクターブレード１０によって適宜な
厚さ、例えば１００〜６００μｍ、好ましくは１５０〜
５００μｍｋ規制され、スリーブ２の表面に塗布される
。この現像剤層厚は現像領域におけるドラム・スリーブ
間隙より小さく、従って現像剤層とドラム表面とけ静止
状態で非接触である。

塗布された現便剤４中の非磁性粒子（トナー）Ｔは磁性
粒子Ｍとの摩擦やスリーブ２との摩擦で摩擦帯電され、
この状態で、矢印入方向に回転するスリーブ２との間の
静電気力による付着及び、磁性粒子との間の静電気力に
よる付着により、磁性粒子と共にスリーブ２０回転に伴
なってスリーブ２に付着したまま現像領域まで運ばれる
。

現像領域では、感光ドラムＩＫ対してスリーブ２内部の
マグネットローラ３の磁極Ｎ１と磁極Ｓ１との磁極間が
対向して配置されている。このため、スリーブ２表面の
現像剤は、現像領域で穂立ちすることなく、均一な層厚
となっている。

従って、感光ドラム表面２とスリーブ２との間は、現像
剤層とドラム表面とを非接触に保ったｔ″＆で、例えば
約１ｍｍ以上も離す必要はない。

よって、スリーブとドラムは現像領域において近接させ
ることができるから、現像電極効果の効いた鮮明な画質
が得られる。この現像間隙距離を１ｍｍ程度以上離すと
、ぼけた不鮮明な画像になってしまうことが確められた
。

現像時には現像領域に交互電界を形成するため、スリー
ブ２と感光ドラム１の背面電極１１との間に交互電圧を
印加して現像を行なう。このとき直流電源５による直流
電圧と、交流電源６による交流電圧を重畳して現像を行
なう。またバイアス電圧を用いるのが最適である。また
交流電圧のみをバイアスとして用いてもよい。

交Ｒ電圧は必ずしも正弦波である必要はなく。

矩形波であってもよい。用いる交流のピーク対ヒー／値
ハＶｐ−ｐ＝２００〜４ＫＶ、　Ｉｔｌ　ｔｌ数１ｄ　
ｆ　＝Ｚｏｏ〜４ＫＨｚがよい。

実施例１ 溜部［位ＶＤカ＋　６００　Ｖ、　背景１１位ＶＬカ０
■の時、現像バイアス電圧としてピーク対ピーク値１８
００Ｖｐｐ１周、波数１．６ＫＨｚの交流電圧に＋１５
０Ｖの直流電圧を重畳して現像を行なった。

用いた非磁性粒子は熱可塑性樹脂（ポリスチレン）を主
成分とした個数平均粒径約８μｍのトナーであり、磁性
粒子に対して負極性に帯電する粒子である。正極性のト
ナーを用い、直流電圧を適宜選べば、反転現像も行なえ
る。磁性粒子はスチレン・アクリル・アミノアクリル共
重合体樹脂を主成分とした樹脂中にマグネタイト（Ｆｅ
ａｓｔ）の磁性粉を７５重量に混線し、粉砕して作った
個数平均粒径５０μｍの粒子を用いた。

なおこの二成分の混合現像剤の中に帯電系列から見て２
つの粒子の帯電系列の間に位置するシリカ粒子を１重量
Ｘ以下混入して用いると、よ〕良い画質が得られる。

上記現像バイアス電圧を印加すると、ス＋７−プの電位
が負極性の電圧位相で閾値を越えると、負極性に帯電し
ている非磁性粒子は、少なくともドラム１とスリーブ２
との最近接部では画像領域でも非画債領域（画便背景部
）でもスリーブ２上の現像剤層から感光ドラム１へ飛翔
する。

しかし、上記とは逆極性の位相では、少なくとも余分な
非磁性粒子は逆転移してスリーブへ戻る。この工程を複
数回繰り返した後、ドラムとスリーブの間隙が広がって
交互電界が弱まって飛翔がなくなり、現像が終了する。

交互電界を弱めるためには印加する電圧を弱めるように
してもよい。

ここで大切なことは、磁性粒子をスリーブ２の上の現像
剤層から感光ドラム１へ飛翔し転移させないことである
。磁性粒子が転移すると、現像装置内の磁性粒子が徐々
に無くなってしまい、現像剤中の磁性粒子の数と非磁性
粒子の数の比が著しくくずれてしまうからである。この
比（トナー／磁性数子）が著しくくずれると、背景カプ
リの原因となる。そこで、磁性粒子を磁力によってスリ
ーブ表面上に拘束することが重要である。

さらに大切なことは、感光ドラムｌとスリーブ２との距
離を離しすぎてぼけた画質にしないことである。境部領
域でドラムに磁極が対向していると、ブラシが穂立つの
でドラム・スリーブ間の距離を小さくすることが難しい
。

このため、ドラム・スリーブ間の距離を２００〜８００
μｍ１好ましくは３００〜６００μｍに設定できるよう
、境部領域ではドラムに対してマグネットロー２３の磁
極間（Ｎｌと８１との間）を対向させることが重要であ
る。

第２図はマグネットロール３の磁界分布図であり、一般
にスリーブ表面上の磁界の強さを表わすのに使われてい
る垂直磁界成分（磁極の強さ）を表わしたものである。

図ではドラムとスリーブの中心を結んだ水平線を横軸と
してドラム対向部を００としている。この垂直成分とは
スリーブ２０表面に垂直な方向の磁界成分を示し、第２
図はこの分布をスリーブ周囲にわたって示した。この図
から磁極Ｎ１と８１との磁極間ではθガウスになってい
ることがわかる。実験によれば、磁極間でも磁性粒子は
スリーブ上に磁気的に拘束され、ドラム１には実質的に
転移されなかった。この結果は第２図からでは容易には
理解し難い。

このことは、次の第３図によって容易に理解できる。第
３図は第２図の角度座標軸は固定し、現像剤担持体２で
あるスリーブ表面上の水平方向の磁界成分を表わした磁
界分布図である。第３図の実施例では磁極Ｎ１．Ｓ、の
磁極間での水平磁界成分は６００ガウスであった。多く
の実験によれば、この水平磁界成分の強さを少なくとも
２００ガウス以上、好ましくは３００ガウス以上に設定
すると良質の画像の得られることが確められた。これは
２００ガウス以上であると磁性粒子のドラムへの付着が
殆んど生じないからである。逆にこれ以下であると磁性
粒子の付着が生じ易くなり、従って磁性粒子の粒径を大
きくしなければならず、トナー・磁性粒子の濃度が下が
り、濃度コントロールが難しい。また、現像剤層が厚く
なりドラム・スリーブ間の距離が広くなり、画像にボケ
が生じる。

このように磁極間をドラムに対向させると、磁性粒子を
ドラムＩＫ実質的に転移させないようにすることができ
、かつ現像剤の穂立を避けるために感光ドラムとスリー
ブを離さねばならず、その結果ぼけた画像になるような
ことを防ぐことができる。従って１本発明においては上
記の条件が重要となる。

さらに１カブリのない画質を安定的に得る条件として、
磁性粒子の必要な条件について第１表にまとめて示した
。

表　　ｌ 第１表の縦覧には磁性粒子の個数平均粒径を、横覧には
磁性粒子中に含まれる磁性粉含有率を重量にで示してい
る。表中Ｘ印は不可を、○印は実用上使用可能な結果が
得られた組合せを、◎印は更に好ましい結果の得られた
ことを示している。個数平均粒径が３０μｍ未満では感
光ドラム１に磁性粒子が転移してしまい、実用上不可で
あった。また個数平均粒径が８０〜１００μｍまでは磁
性粉含有率を４０重量に以上にすれば可能であるが、１
００μｍを越えると非磁性粒子の現像剤中の好ましい含
有率が１０重量ＸＫ近づき、従来の二成分境部剤を用い
た混合比と余り差がなくなシ、混合比の厳しい制御が必
要となって利点がなくなる。

したがって、磁性粒子の個数平均粒径は３０μｍ以上、
好ましくは４０μｍ以上で１００μｍ以下、さらに好ま
しくは４０μｍ以上で８０μｍ以下が良い。また、磁性
粒子の磁性粉含有率は４ＯｉｔｉｔＸ以上が好ましい。

磁性粒子全体が磁性体で形成されているものも使用でき
る。また磁性体を核として、その周囲に樹脂を被覆した
ものは、球形の粒子とし易く、かつトリボ帯電電荷が均
一に付与できる。また磁性粒子を構成している樹脂に顔
料や染料等の荷電制御剤を混入して、非磁性粒子（トナ
ー）を目的の極性かつ帯電量に帯電できるようｋすると
、よシ良い高画質の現像が可能となる。

更に、トナーと磁性粒子の混合比が１５ｗｔ％〜４５ｗ
ｔ％の非常に広い範囲で地力ブリのない、現像濃度の高
い画像を得ることができた。したがって、トナー濃度の
制御が容品になる利点がある。混合比が１５ｗｔＸ以下
になると現像濃度が薄くなり、また４　５　ｗ　ｔ　％
以上になると地力プリが生じて好ましい結果が得られな
かった。

なお、第１図の説明ではスリーブ２を矢印入方向に回転
させたが、矢印人とは逆方向に回転させても良好な画質
が得られた。むしろ、スリーブをＡとは逆方向に回転し
た方が、高速境部の際の現像濃度を高める効果があった
。

磁性粒子の磁気拘束に関係する、現像部における磁極間
のスリース２表面上の水平方向の磁界成分の大きさと、
これを挾む二つの磁極（Ｎ１゜８１）位置のスリーブ表
面上の垂直磁界成分の大きさとの関係は、二つの磁極の
スリーブ表面上の垂直磁界成分の大きさが大きければ、
これに挾まれる磁極間の水平方向の磁界成分の大きさが
必ずしも大きくなるとは限らない。現像部を挾む２つの
磁極が離れすぎると、磁極間におけるスリーブ表面上の
水平方向の磁界成分の大きさも小さくなってしまう。ま
た逆に１この２つの磁極が近づきすぎても磁極間は狭く
なり、適正境部領域も狭くなるばかりでなく、スリーブ
表面上の水平方向の磁界成分の大きさもそれ程高められ
なくなる。

このため、マグネットローラ３の中心０（スリーブ２の
中心）から見た磁極Ｎ１，８１間の中心角度ｅｕ、４５
°≦６≦１３５°に設定することが好ましい。

なお、安定して高画質の画像を得るために１非磁性粒子
（トナー）の個数平均粒径の大きさＤＴは、磁性粒子の
個数平均粒径の大きさＤｃに対して、 ＤＴ≦ＤＣ≦１５ＤＴ の範囲から選ぶと良い。磁性粒子の粒径の割合に比して
非磁性粒子の粒径が大きいと、非磁性粒子のトリボ帯電
が不充分になり、逆に小さすぎて本貧弱な画質になる。

本発明の更なる実施例について、比較例と共に以下に示
す。

】１且ユ 感光ドラムｌとスリーブ２との距離を５００μｍ１ｌｃ
設定し、現像剤層の厚さを感光ドラムに最も接近する位
置に＄−いて４００μｍとなるようにドクターブレード
で規制した。現像剤には平均粒径８μｍの非磁性粒子と
磁性粒子を混合したものを用い、非磁性粒子の濃度比は
３０ｗｔＸＫした。なお、磁性粒子中の磁性粉の含有率
Ｆｉ７０ｗｔににし、平均粒径５ｏμｍの粒子を用いた
。更に１磁極の配置は第１図のように磁極間がドラムに
対向した位置とし、磁極Ｎ１と８゜の磁界の強さを垂直
方向の磁界成分が７００ガウスとなるように設定した。

この時の磁極間の水平方向の磁界の強さは６１０ガウス
であった。

かかる条件下で、画像部の潜偉電位ＶＤが負極性の一６
００Ｖ、背景電位ＶＬがＯｖＯ時、非磁性粒子（トナー
）には正極性に帯電する粒子を用い、現像バイアス電圧
はＶｐ−１）　＝　１ｓｏｏｖ、ｆ＝１、６　ＫＨｚの
交流電圧に直流電圧−１５０Ｖを重畳して現像を行なっ
たところ、画像部（ＶＤ）には非磁性粒子のみが飛翔転
移し、非画像部には非磁性粒子も磁性粒子も付着しない
、地力ブリのない良好な両部が得られた。

比較例 磁性粉の含有率を３０　ｗｔＸとした平均粒径４０μｍ
の磁性粒子を琳いて、実施例２と同様の方法で現像を行
なったところ、非画像部に磁性粒子が付着し、好ましい
結果が得られなかった。

実施例３ 実施例２と同一の条件下で、溜部の明部■Ｌを現像する
反転現像を行なった。この実施例の場合、溜部電位の暗
部ｖＤが一６００Ｖ、明部ｖＬが一５０Ｖの時に、非磁
性粒子として負極性に帯電する粒子を用い、現像バイア
ス電圧として１８００Ｖｐ−ｐ、１．６ＫＨｚＯ交流電
圧に直ｆｉ！圧−４５０Ｖを重畳して現像を行なうと、
ドラムの画像部としての明部には非磁性粒子のみが飛翔
転移し、非画像部としての暗部には磁性粒子も非磁性粒
子も付着していない。良好な現像が行なえた。

なお、溜部電位が正極性の場合にも、非磁性粒子の帯電
極性を正極性とし、直流電圧を＋４５０Ｖにすることで
上記と同様の結果が得られた。

〔発明の効果〕

以上説明し友ように、本発明では背面に磁界発生手段を
有する現像剤担持体表面に、磁性粉を４０重量％以上含
有する磁性粒子と、主に樹脂からなる非磁性粒子とが混
合された現像剤層を担持し、現像部において該現像剤担
持体背面の磁界発生手段の磁極間を溜部保持体に対向せ
しめ、現像剤担持体表面上の接線方向の磁界の強さを２
００ガウス以上、好ましくは３００ガウス以上に設定し
、かつ上記現像剤層の厚みよりも大きな現像間隙を保持
し、上記現像間隙に交互電界を形成して、磁性粒子を現
像剤担持体表面に拘束しつつ、該現像剤担持体上の現像
剤層から溜部保持体へ両部領斌、非両部領域共に非磁性
粒子を飛翔させる工程と、余分な非磁性粒子を現像剤担
持体に戻す工程とを交互に繰り返えして現像することに
より、以下のような多くの効果が得られた。

（１）従来の非接触現像法では得られなかったエツジ効
果のない、充分なペタ黒濃度の現像部が得られた。

Ｃ２）　　ぼけることのない、鮮明な（シャープな）画
質が得られた。

（３）磁性粒子が潜偉保持体に実質的に飛翔転移しない
ので、磁性粒子が画像部に非磁性粒子と共に混入して現
像されることはなく、鮮やかなカラー現像が可能となっ
た。

（４）　　また磁性粒子の消耗を防ぐことができた。

（５）現像部で、ブラシの穂立ち部を用いず。

磁極間を現像部に対向させ九ので、現像剤層の厚みの均
一な領域を使えるので、均一な対極（現像電極）効果が
得られ、画質の均一な現像が可能となった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を適用した現像装置の概略図、第２図は
マグネットローラの垂直方向の磁界分布図。 第３図はマグネットローラの水平方向の磁界分布図であ
る。 図において、１は感光ドラム、２はスリーブ。 ３けマグネットローラ、４は現像剤、５．６は現像バイ
アス電源、１０はドクターブレード、を表わす。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 潜像保持体と、背面に磁界発生手段を有する現像剤担持
   体表面に、磁性粉を４０ｗｔ％以上含有する磁性粒子と
   、主に樹脂からなる非磁性粒子とが混合された現像剤層
   を担持し、現像部において該現像剤担持体背面の磁界発
   生手段の磁極間を潜像保持体に対向せしめ、現像剤担持
   体表面上の接線方向の磁界の強さを２００ガウス以上に
   設定し、かつ上記現像剤層の厚みよりも大きな現像間隙
   を保持し、上記現像間隙に交互電界を形成して、磁性粒
   子を現像剤担持体表面に拘束しつつ、該現像剤担持体上
   の現像剤層から潜像保持体へ、画像領域、非画像領域共
   に非磁性粒子を飛翔させる工程と、余分な非磁性粒子を
   現像剤担持体に戻す工程とを交互に繰り返えして現像を
   行うことを特徴とする現像方法。