JPH0664394B2 - Development method using two-component developer - Google Patents
Development method using two-component developerInfo
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- JPH0664394B2 JPH0664394B2 JP61134322A JP13432286A JPH0664394B2 JP H0664394 B2 JPH0664394 B2 JP H0664394B2 JP 61134322 A JP61134322 A JP 61134322A JP 13432286 A JP13432286 A JP 13432286A JP H0664394 B2 JPH0664394 B2 JP H0664394B2
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- image forming
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- Magnetic Brush Developing In Electrophotography (AREA)
- Developing For Electrophotography (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は電子写真複写機等に供される像形成体上に形成
された静電潜像を現像する現像装置に関し、特に二成分
現像剤を用いた非接触現像方法による現像装置の改良に
関する。The present invention relates to a developing device for developing an electrostatic latent image formed on an image forming body used in an electrophotographic copying machine or the like, and more particularly to a two-component developer. The present invention relates to an improvement of a developing device by a non-contact developing method using the.
像形成体上の静電潜像を現像により可視化して最終画像
とする電子写真方式においては、現在一成分系の現像剤
を用いた現像方法と、磁性キャリアと非磁性トナーとか
らなる二成分系現像剤を用いた現像方法に大別される。In an electrophotographic system in which an electrostatic latent image on an image forming body is visualized by development to form a final image, a developing method using a one-component type developer and a two-component type composed of a magnetic carrier and a non-magnetic toner are currently used. It is roughly classified into a developing method using a system developer.
しかし、一成分系の現像剤を用いた現像方法にあって
も、一成分非磁性現像剤を用いた現像方法は、現像剤担
持体に、現像剤を担持する力が現像剤の持つ電荷による
クーロン力とファン・デル・ワールス力だけであり、安
定にかつ均一な現像剤層を形成するのが困難である。ま
た一成分磁性現像剤を用いた現像方法では一般に黒色の
マグネタイト粉である磁性体をトナー中に含むこととな
るので、黒以外の色について鮮やかな色のトナーを得る
ことは困難である。一方、二成分現像剤を用いた現像法
は他の現像法に比べ、安定した現像剤層を形成し、鮮や
かな色トナーを用いることができるという長所がある。However, even in the developing method using a one-component developer, in the developing method using a one-component non-magnetic developer, the force for carrying the developer on the developer carrier depends on the charge of the developer. Only Coulomb force and van der Waals force make it difficult to form a stable and uniform developer layer. Further, in a developing method using a one-component magnetic developer, a magnetic material which is generally black magnetite powder is included in the toner, so that it is difficult to obtain a toner having a vivid color other than black. On the other hand, the developing method using a two-component developer has an advantage that a stable developer layer can be formed and vivid color toner can be used as compared with other developing methods.
一般に像形成体(感光体)上の潜像を、現像剤担持体上
に保持・搬送された現像剤により現像する際、得られる
画像のコントラストを大きくするためには像形成体と現
像剤担持体の距離を小さくすることによって、画質を向
上させることができる。像形成体と現像剤担持体との間
隙を小さくすれば、像形成体と現像剤層を接触させて現
像を行なう接触式現像法においては像形成体と現像剤担
持体との間で現像剤が押し固められたり、その圧力で、
潜像や現像した画像を破壊したりせぬように、現像剤担
持体上に保持・搬送される現像剤量も小さくして適性な
範囲におさめる必要がある。なおここでいう「現像剤
量」とは、現像剤担持体表面に保持されている単位面積
あたりの現像剤重量である。Generally, when a latent image on an image forming body (photoreceptor) is developed by a developer held and conveyed on a developer carrier, in order to increase the contrast of the obtained image, the image forming body and the developer carrier are carried. The image quality can be improved by reducing the body distance. In the contact type developing method in which the gap between the image forming body and the developer carrying body is made small, in the contact developing method in which the image forming body and the developer layer are brought into contact with each other to develop, the developer is formed between the image forming body and the developer carrying body. Is compacted, or with that pressure,
In order not to destroy the latent image or the developed image, it is necessary to reduce the amount of the developer held / conveyed on the developer carrier to keep it within an appropriate range. The "developer amount" here is the weight of the developer per unit area held on the surface of the developer carrier.
また像形成体と現像剤層とを非接触の状態に保って、現
像を行なう非接触現像法においても、像形成体と現像剤
担持体の間隙を小さくしたときには、像形成体と現像剤
層が接触しないように、現像剤担持体上の現像剤量を小
さくして、適正な範囲におさめる必要がある。Even in a non-contact development method in which development is performed while keeping the image forming body and the developer layer in a non-contact state, when the gap between the image forming body and the developer carrying body is reduced, the image forming body and the developer layer are Therefore, it is necessary to reduce the amount of the developer on the developer carrier so as not to come into contact with each other and keep it within an appropriate range.
従来の二成分現像剤を用いた現像法では例えば、次のよ
うな構成の現像器によって現像を行なってきた。第8図
は従来の現像装置の部分構成図である。In the conventional developing method using a two-component developer, for example, development has been performed by a developing device having the following configuration. FIG. 8 is a partial configuration diagram of a conventional developing device.
図において、現像ロールは、等磁力で等磁角にN極、S
極を交互に着磁された磁気ロール104と、非磁性の円筒
状をなす現像剤担持体(スリーブ)103とから成ってい
た。そして磁気ロール104と現像剤担持体103とは相対的
に回転可能となっている。この現像ロール上にキャリア
とトナー等を含む二成分現像剤を供給し、これを磁気ロ
ール104及びスリーブ103の相対回転により、像形成体10
1、例えば感光体ドラムと対向する現像域まで搬送す
る。In the figure, the developing roll is a magnetic pole with an equal magnetic force and an N pole, S
It was composed of a magnetic roll 104 whose poles were alternately magnetized and a non-magnetic cylindrical developer carrier (sleeve) 103. The magnetic roll 104 and the developer carrier 103 are relatively rotatable. A two-component developer containing a carrier, toner and the like is supplied onto the developing roll, and the image forming member 10 is rotated by relative rotation of the magnetic roll 104 and the sleeve 103.
1, for example, it is conveyed to the developing area facing the photosensitive drum.
従来は、現像剤担持体面上に保持された現像剤層を所望
の現像剤量や現像剤層厚にするために、第8図に示した
ような金属や樹脂などでつくった層厚規制板105を現像
剤担持体103面に近接して配設し、現像剤dは現像剤担
持体103面に保持されて移動してきて、層厚規制板105と
現像剤担持体103面の間隙をすり抜けて現像領域へと運
ばれるよう構成されていた。Conventionally, a layer thickness regulating plate made of metal or resin as shown in FIG. 8 is used in order to obtain a desired amount of developer and a desired developer layer thickness of the developer layer held on the surface of the developer carrier. 105 is disposed in the vicinity of the surface of the developer carrying member 103, and the developer d is moved while being held by the surface of the developer carrying member 103 and slips through the gap between the layer thickness regulating plate 105 and the surface of the developer carrying member 103. It was configured to be carried to the development area.
現像剤担持面上の現像剤のうち磁性キャリアは、現像剤
担持面の反対側に配置された磁気ロール104のマグネッ
トの磁界から力を受け、マグネットの磁力とキャリアの
磁性に応じて、穂と成って立ち上がり、キャリアは現像
剤担持面に保持される。非磁性のトナーは、現像剤容器
102の中で攪拌を受けることによって、磁性キャリアと
摩擦帯電され、非磁性トナーと磁性キャリアは反対極性
の電荷を持つこととなり、クーロン力によって互いに束
縛される。磁性キャリアはマグネットの磁界よって現像
剤担持面に保持されているため、非磁性トナーも、磁性
キャリアといっしょに現像剤担持面上に保持されること
になり、現像剤担持面上に磁性キャリアと非磁性トナー
からなる現像剤層が形成される。この現像剤層は現像剤
担持面上に保持・搬送され、像形成体101上の潜像を現
像する。Among the developers on the developer carrying surface, the magnetic carrier receives a force from the magnetic field of the magnet of the magnetic roll 104 arranged on the opposite side of the developer carrying surface, and the magnetic carrier of the magnet and the magnetism of the carrier cause the magnetic ears to come out. After being formed and rising, the carrier is held on the developer carrying surface. Non-magnetic toner is a developer container
By being stirred in 102, the magnetic carrier is triboelectrically charged, and the non-magnetic toner and the magnetic carrier have charges of opposite polarities and are bound to each other by the Coulomb force. Since the magnetic carrier is held on the developer carrying surface by the magnetic field of the magnet, the non-magnetic toner is also held on the developer carrying surface together with the magnetic carrier, and the magnetic carrier is held on the developer carrying surface. A developer layer made of non-magnetic toner is formed. This developer layer is held and conveyed on the developer carrying surface to develop the latent image on the image forming body 101.
この現像剤層は前述したように、像形成体101と現像剤
担持体102との間隙で押し固められたり、非接触に保た
れるべき像形成体101と現像剤層が接触したりしないと
いう最低限の条件は満たさなければならない。さらに 画像部以外の像形成体面上にトナーが付着する「かぶ
り」の現象が発生しない。As described above, this developer layer is not compacted in the gap between the image forming body 101 and the developer carrying body 102, or the image forming body 101 and the developer layer which should be kept in non-contact are not in contact with each other. The minimum requirements must be met. Further, the phenomenon of "fogging" in which toner adheres to the surface of the image forming body other than the image portion does not occur.
像形成体面上にキャリアが付着する「キャリア付着」
の現象が発生しない。"Carrier adhesion" in which carriers adhere to the surface of the image forming body
Does not occur.
十分な画像濃度が得られるだけのトナーが潜像部分に
付着する。Toner sufficient to obtain a sufficient image density adheres to the latent image portion.
潜像の持つ階調を再現できるだけの階調性を付着した
トナー像が持つ。The toner image has a gradation that is sufficient to reproduce the gradation of the latent image.
などの条件を満たすような現像剤層でなければならな
い。The developer layer must satisfy the above conditions.
これらの条件を満たすためには、現像剤そのものの物性
やその攪拌方法、潜像担持体の物性や像形成体と現像剤
層の相対速度、潜像担持体に潜像を形成する手段、像形
成体と現像剤担持体の間にかけられる電気的バイアス、
マグネットの磁力や磁界の形状なども適正な範囲にしな
ければならない。そのような条件のなかには、現像剤担
持体面上の現像剤量や現像剤層厚もあり、前述した最低
限の条件よりも、適正範囲はさらに小さい。To meet these conditions, the physical properties of the developer itself and the stirring method thereof, the physical properties of the latent image bearing member, the relative speed of the image forming member and the developer layer, the means for forming a latent image on the latent image bearing member, the image An electrical bias applied between the former and the developer carrier,
The magnetic force of the magnet and the shape of the magnetic field must be within the proper range. Among such conditions, there is the amount of developer on the surface of the developer carrying member and the thickness of the developer layer, and the appropriate range is smaller than the minimum conditions described above.
上述の如く、キャリアとトナーからなる二成分現像剤を
用いて、これらを磁気的に現像スリーブ上に保持し、現
像領域の狭隘な空間に搬送し、像形成体上の静電潜像を
現像する現像方法においては、 ○DCおよびAC電圧バイアス印加、 ○スリーブ上の現像剤層が像形成体表面に接触しない、 ○キャリア粒径が10〜50μmの微小粒径であること、 ○反転現像に用いられる、 等の特徴を有する現像方法があり、最近注目されてきて
いる。特に、上記現像方法はカラー画像形成には有効な
方法である。As described above, using a two-component developer consisting of a carrier and toner, these are magnetically held on the developing sleeve and conveyed to a narrow space in the developing area to develop the electrostatic latent image on the image forming body. In the developing method, a DC and AC voltage bias is applied, the developer layer on the sleeve does not come into contact with the surface of the image forming body, the carrier particle size is a minute particle size of 10 to 50 μm, and the reversal development is performed. There is a developing method which has characteristics such as being used, and has recently been drawing attention. In particular, the developing method described above is an effective method for forming a color image.
しかしながら、上述の如き従来の現像方法においては、
微小粒径のキャリアを用い、像形成体と非接触状態にお
いて現像を行なう際に、現像性を向上させるために、AC
バイアスを印加することから、像形成体の潜像形成面に
キャリア付着を生じやすくなる欠点があった。特に、反
転現像においては、バックグランドにあたる部分の電位
が高く、また、画像形成体の特性によっては、変動が大
きく、この部分へのキャリア付着が発生しやすいという
問題があった。However, in the conventional developing method as described above,
AC is used to improve the developability when developing in a non-contact state with the image forming body using a carrier with a fine particle size.
Since a bias is applied, there is a drawback that carrier adhesion is likely to occur on the latent image forming surface of the image forming body. Particularly, in the case of reversal development, there is a problem that the potential of the portion corresponding to the background is high, and there is a large variation depending on the characteristics of the image forming body, and carrier adhesion to this portion easily occurs.
(発明の目的) 本発明は、上記のキャリア付着の軽減を目的に研究した
結果得られたものである。(Object of the Invention) The present invention was obtained as a result of research aimed at reducing the above carrier adhesion.
即ち、本発明は鮮明なカラートナーが使用可能で、安定
した現像剤層を形成できる磁性キャリアと非磁性トナー
を含む二成分現像剤を用いた非接触現像方式において、
十分なトナーの現像性を得ることができるとともに、キ
ャリア付着が発生しないACバイアス条件を見出すことを
目的とするものである。特に上記非接触二成分現像法を
用いて、高画質の多色画像形成のための現像方法を達成
する手段を提供することを目的とするものである。That is, the present invention is a non-contact development method using a two-component developer containing a magnetic carrier capable of forming a stable developer layer and a non-magnetic toner capable of using a clear color toner,
The purpose of the present invention is to find an AC bias condition in which sufficient toner developability can be obtained and carrier adhesion does not occur. In particular, it is an object of the present invention to provide a means for achieving a developing method for forming a high quality multicolor image by using the non-contact two-component developing method.
(発明の構成) 上記目的は、現像剤担持体上に磁界下で画像形成体に接
しないように層を形成し、二成分現像剤を用い現像剤担
持体と画像形成体間に交流バイアス電圧印加の下に画像
形成体上の潜像を可視像化する現像装置において、前記
交流バイアス電圧の周波数fを下記の如くしたことを特
徴とする二成分現像剤を用いた現像方法により達成され
る。(Structure of the Invention) The above-mentioned object is to form a layer on a developer carrying member so as not to contact the image forming member under a magnetic field, and use a two-component developer to apply an AC bias voltage between the developer carrying member and the image forming member. In a developing device that visualizes a latent image on an image forming body under application, a frequency of the AC bias voltage f is set as follows, which is achieved by a developing method using a two-component developer. It
式中 qc;キャリアの電荷量、mc;キャリアの質量 qt;トナーの電荷量、mt;トナーの質量 E;現像空間における印加電界 l;現像ギャップ Fm;磁気力 ここで、 但し、Vc;キャリアの体積 M;キャリアの磁化(emu/g) H;磁場の強さ r;キャリアの粒径 単位はM.K.S単位系 本発明の現像方法においては、現像剤が後記するように
粒径50μm以下、好ましくは15μm以下のトナー及び該
トナーの粒径と余り変わらない小粒径のキャリアから構
成され、現像領域において、300μm以下好ましくは200
μm以下という二成分現像剤としては従来になく薄い現
像剤層により非接触で現像するようにしている。 In the formula, qc: charge amount of carrier, mc; mass of carrier qt; charge amount of toner, mt; mass of toner E; applied electric field in developing space l; developing gap Fm, magnetic force, where: However, Vc; carrier volume M; carrier magnetization (emu / g) H; magnetic field strength r; carrier particle size Unit is MKS unit system In the developing method of the present invention, the developer is a particle as described below. It is composed of a toner having a diameter of 50 μm or less, preferably 15 μm or less, and a carrier having a small particle diameter which is not much different from the particle diameter of the toner, and 300 μm or less, preferably 200
A two-component developer having a thickness of μm or less has never been used before, and a thin developer layer is used for non-contact development.
トナー粒径としては1〜20μm、キャリア径としては10
〜50μmが好ましく、これらを用いると現像性がより向
上する。The toner particle size is 1 to 20 μm, and the carrier size is 10
.About.50 .mu.m is preferable, and when these are used, the developability is further improved.
第1図には本発明の現像方法を行う上で好適な現像装置
の断面図が示される。図中1は像形成体、2はハウジン
グ、3はスリーブ、4はN,S8極を有する磁気ロー
ル、5は薄層形成部材、6は該部材の固定部材、7は第
1攪拌部材、8は第2攪拌部材である。9及び10は前記
攪拌部材7及び8の回転軸、11は現像剤溜り、12は補給
トナー容器、13はトナー補給ローラ、14は現像バイアス
電源、15は現像領域すなわちスリーブ上のトナーが静電
的な力を受けて像形成体上に移行しうる領域、tは補給
用のトナー、dは現像剤を表す。FIG. 1 shows a sectional view of a developing device suitable for carrying out the developing method of the present invention. In the figure, 1 is an image forming body, 2 is a housing, 3 is a sleeve, 4 is a magnetic roll having N and S8 poles, 5 is a thin layer forming member, 6 is a fixing member for the member, 7 is a first stirring member, 8 Is a second stirring member. Reference numerals 9 and 10 denote rotating shafts of the stirring members 7 and 8, 11 is a developer reservoir, 12 is a replenishing toner container, 13 is a toner replenishing roller, 14 is a developing bias power source, and 15 is a developing area, that is, toner on the sleeve is electrostatic. Area that can be transferred onto the image forming body under the influence of a repulsive force, t is a replenishment toner, and d is a developer.
かかる現像装置において、現像剤溜り13内の現像剤dは
矢印方向に回転する第一攪拌部材7と、これと反対方向
で互いに重複するように回転する第2攪拌部材8とによ
り充分攪拌混合させ、矢印方向に回転するスリーブ3と
これと反対方向に回転する磁気ロール4の搬送力によ
り、前記スリーブ3の表面に付着搬送される。前記スリ
ーブ3表面にはハウジング2から延びる固定部材6によ
り保持された層形成部材5が端部に近い面の部分で圧接
されていて、搬送される現像剤dの層厚を規制し、10μ
m〜300μm、好ましくは50μm〜200μmの範囲の薄い
現像剤層を形成するようになる。ここで10μm未満の場
合は現像濃度が低下し、250μmを超えるとキャリア及
びトナーの飛散が生ずるようになる。この現像剤層は現
像領域15において矢印方向に回転する像形成体1上の潜
像を間隔をへだてて非接触で現像し、トナー像を形成す
る。この非接触現像時には電源14から交流成分を含む現
像バイアスが前記スリーブ3に印加され、その結果スリ
ーブ3上の現像剤中のトナーのみが選択的に前記潜像の
面に移行して付着される。なお、現像剤の層厚は以下の
ようにして測定する。すなわち、日本光学(株)製ニコ
ンプロフィールプロジェクターを用い、スリーブのスク
リーンの投影像と、スリーブに薄層を形成した状態の投
影像との位置の比較により層厚が求められる。In such a developing device, the developer d in the developer reservoir 13 is sufficiently agitated and mixed by the first stirring member 7 rotating in the direction of the arrow and the second stirring member 8 rotating so as to overlap each other in the opposite direction. By the conveying force of the sleeve 3 rotating in the direction of the arrow and the magnetic roll 4 rotating in the opposite direction, it is attached and conveyed to the surface of the sleeve 3. A layer forming member 5 held by a fixing member 6 extending from the housing 2 is pressed against the surface of the sleeve 3 at a surface close to the end, and regulates the layer thickness of the developer d to be conveyed.
A thin developer layer having a thickness of m to 300 μm, preferably 50 to 200 μm is formed. If the thickness is less than 10 μm, the developing density is lowered, and if it exceeds 250 μm, the carrier and toner are scattered. This developer layer develops the latent image on the image forming body 1 which rotates in the direction of the arrow in the developing area 15 in a non-contact manner at intervals to form a toner image. During this non-contact development, a developing bias containing an AC component is applied from the power source 14 to the sleeve 3, and as a result, only the toner in the developer on the sleeve 3 is selectively transferred to the surface of the latent image and attached. . The layer thickness of the developer is measured as follows. That is, the layer thickness is obtained by comparing the positions of the projected image of the screen of the sleeve and the projected image of the state in which a thin layer is formed on the sleeve using a Nikon profile projector manufactured by Nihon Kogaku Co., Ltd.
前記層形成部材5は、固定部材6により一端が固定され
て弾性が付与された、例えば磁性又は非磁性の金属、金
属化合物、プラスチック、ゴム等から成る極めて均一に
形成された薄板であり、その厚さ50〜500μmとされ
る。The layer forming member 5 is an extremely uniformly formed thin plate made of, for example, a magnetic or non-magnetic metal, a metal compound, plastic, rubber or the like, one end of which is fixed by a fixing member 6 and which is given elasticity. The thickness is 50 to 500 μm.
前記のように一端が固定された薄層形成部材の他端に近
い部分でスリーブ3を弾性的にわずかに押圧するように
され、該押圧により、スリーブ3と薄板の接触位置にお
いてキャリア及びトナー粒子の薄層のみが通過すること
ができ、現像剤d中の不純物やキャリア及び/又はトナ
ーの凝集物などを通過させないようにしている。従って
現像領域15に到る現像剤が常に薄層にして均一かつ安定
したものが得られる。As described above, the sleeve 3 is elastically slightly pressed at a portion close to the other end of the thin layer forming member having one end fixed, and the pressing causes the carrier and the toner particles at the contact position between the sleeve 3 and the thin plate. Of the developer d, and impurities and carriers in the developer d and / or aggregates of toner are prevented from passing therethrough. Therefore, the developer reaching the developing area 15 is always thin and uniform and stable.
なお現像領域15に到る現像剤の厚さは、前記薄層形成部
材5のスリーブ3に対する押接力や接触角を変えること
により制御される。The thickness of the developer reaching the developing area 15 is controlled by changing the pressing force and the contact angle of the thin layer forming member 5 with respect to the sleeve 3.
前記したように現像剤を構成するキャリア及びトナーが
小粒径の方が画質の解像力及び階調再現性の点から有利
とされ、例えば現像剤層のキャリアを30μm以下の小粒
径とした場合でも前記した薄層形成部材5のような手段
を用いることにより現像剤中の不純物や粒塊等を自動的
に排除して均一な薄層を形成することができる。しかも
前記キャリアがトナーと同程度の小粒径とされた場合で
も同様不純物の混入が排除されて均一な薄層形成が可能
とされる。前記現像装置に組み込まれる前記2つの攪拌
部材7及び8は、攪拌羽根が互い衝突することなく互い
にオーバーラップするように構成されているため、左右
方向(第1図)の攪拌が十分に行なわれると共に、攪拌
板の傾斜のため前後方向(第1図)の攪拌も十分に行な
われる。As described above, it is advantageous that the carrier and toner constituting the developer have a small particle size from the viewpoint of the resolution of image quality and the reproducibility of gradation. For example, when the carrier of the developer layer has a small particle size of 30 μm or less. However, by using a means such as the thin layer forming member 5 described above, it is possible to automatically remove impurities, agglomerates and the like in the developer to form a uniform thin layer. Moreover, even when the carrier has a particle size as small as that of the toner, the mixture of impurities is eliminated and a uniform thin layer can be formed. Since the two stirring members 7 and 8 incorporated in the developing device are configured so that the stirring blades overlap each other without colliding with each other, the stirring in the left-right direction (FIG. 1) is sufficiently performed. At the same time, due to the inclination of the stirring plate, the stirring in the front-back direction (FIG. 1) is sufficiently performed.
又、補給ローラ12を介してホッパ11から補給されたトナ
ーTも短時間で現像剤d中に均一混合される。Further, the toner T replenished from the hopper 11 via the replenishing roller 12 is also uniformly mixed in the developer d in a short time.
以上のように十分に攪拌され望ましい摩擦帯電が付与さ
れた現像剤dは、スリーブ3上に付着搬送される過程で
前記薄層形成部材5により、規制され極めて薄くかつ均
一な現像剤層が形成される。この現像剤層はスリーブ3
の回転により一方向に搬送されると共に、磁気ロール4
の反対方向への回転により振動成分を有する磁気バイア
スが生じ、前記スリーブ3上で例えばローリング等の複
雑な運動をするので現像領域15に達して像形成体1の潜
像を非接触で現像するとき、該潜像面に向けてトナーを
効果的に供給するようになる。前記現像剤層は前記した
ように極めて薄層(10μm〜250μm)なものとされる
ので、像形成体1とスリーブ3とのギャップ、即ち現像
ギャップを200μm付近まで狭くして非接触現像が可能
となる。このように現像ギャップを狭くすると現像領域
15の電界が大きくなるので、スリーブ3に印加する現像
バイアスが小さくても十分な現像が達成され、現像バイ
アスのリーク放電等も軽減される利点がある。さらには
現像して得られる画像の解像力その他画質が全般的に向
上する。As described above, the developer d, which has been sufficiently stirred and given the desired triboelectrification, is regulated by the thin layer forming member 5 in the process of being attached and conveyed onto the sleeve 3 to form an extremely thin and uniform developer layer. To be done. This developer layer is sleeve 3
Is conveyed in one direction by rotation of the magnetic roll 4
Rotation in the opposite direction causes a magnetic bias having an oscillating component, which causes complicated movement such as rolling on the sleeve 3 to reach the developing area 15 and develop the latent image of the image forming body 1 in a non-contact manner. At this time, the toner is effectively supplied toward the latent image surface. Since the developer layer is extremely thin (10 μm to 250 μm) as described above, non-contact development is possible by narrowing the gap between the image forming body 1 and the sleeve 3, that is, the developing gap to around 200 μm. Becomes When the development gap is narrowed in this way, the development area
Since the electric field of 15 becomes large, there is an advantage that sufficient development is achieved even if the developing bias applied to the sleeve 3 is small, and leak discharge of the developing bias is reduced. Further, the resolution and other image quality of the image obtained by development are generally improved.
本発明は、上記現像方法において、現像バイアス中の交
流成分、特に周波数成分に着目して研究した成果であ
る。The present invention is the result of research in the above-described developing method, focusing on the AC component, particularly the frequency component, in the developing bias.
即ち、本発明の現像方法は、スリーブ3に交流電界を印
加することにより、スリーブ3上の現像剤dを振動させ
て、トナーとキャリアを分離し、トナーのみを潜像電界
に沿って移動させ、像形成体1上に像に付着させようと
いうものである。That is, in the developing method of the present invention, by applying an AC electric field to the sleeve 3, the developer d on the sleeve 3 is vibrated to separate the toner and the carrier, and only the toner is moved along the latent image electric field. , Is to be attached to the image on the image forming body 1.
従って交流電界中におけるトナー及びキャリアの分離移
動には、この電界に対するそれぞれの運動レスポンスが
重要な因子となる。そして、このレスポンスにより、現
像性が変化する。Therefore, in the separation and movement of the toner and the carrier in the AC electric field, the respective kinetic responses to the electric field are important factors. Then, this response changes the developability.
本発明は、二成分現像剤を用いて非接触現像する現像方
法の欠点の一つである、キャリア付着が起りやすいとい
う問題点について、トナーとキャリアの交流電界に対す
るレスポンスの違いを利用して解決するものである。The present invention solves one of the drawbacks of the developing method of non-contact development using a two-component developer, that is, the problem that carrier adhesion is likely to occur, by utilizing the difference in response between the toner and the carrier with respect to an alternating electric field. To do.
以下に実験結果を第2図ないし第4図に示して説明す
る。The experimental results will be described below with reference to FIGS. 2 to 4.
第2図はACバイアスと周波数との関係を示すグラフであ
る。ここでは代表的な一例を示す。この現像方法による
作像条件を第1表に示す。なお現像器のDCバイアス電位
は−500Vとし、反転現像を行なっている。また、現像
に使用したトナー、キャリアより成る二成分現像剤の処
方は第2表のようになっている。ここで、トナーの平均
粒径は11μm、キャリアの平均粒径は30μmのものを用
いた。FIG. 2 is a graph showing the relationship between AC bias and frequency. Here, a typical example is shown. Table 1 shows the image forming conditions according to this developing method. The DC bias potential of the developing device was set to -500 V, and reversal development was performed. Table 2 shows the prescription of a two-component developer including toner and carrier used for development. Here, a toner having an average particle diameter of 11 μm and a carrier having an average particle diameter of 30 μm was used.
第2図の曲線Aに示す如く、キャリア付着の条件とし
て、適正条件の下限を与える周波数が、ACバイアス電
圧の平方根にほぼ比例していることがわかる。As shown by the curve A in FIG. 2, it is understood that the frequency that gives the lower limit of the proper condition as the condition of carrier adhesion is almost proportional to the square root of the AC bias voltage.
次に第3図は、キャリアの磁化と周波数との関係を示す
図である。ここでACバイアス電圧は、2KVp-pに設定し
た。図の曲線Bに示す如く、キャリア付着の条件とし
て、適正条件の上限を与える周波数が、磁化Mの平方
根と相関があることがわかる。即ち、スリーブ側へのキ
ャリア吸引力が強まるに従って、低周波数に対してもレ
スポンスが低下していることが明らかである。Next, FIG. 3 is a diagram showing the relationship between carrier magnetization and frequency. Here, the AC bias voltage was set to 2 KV pp . As shown by the curve B in the figure, it is understood that the frequency that gives the upper limit of the proper condition as the condition of carrier adhesion has a correlation with the square root of the magnetization M. That is, it is clear that as the carrier suction force to the sleeve side becomes stronger, the response is lowered even at low frequencies.
更に、第4図は、キャリアの質量mと周波数の関係を
示す図である。これはキャリア付着容易域の上限を示す
曲線Cがキャリアの質量mの平方根に反比例しているこ
とを示している。また、トナーの付着量適正上限の値に
ついても、上記と同様にトナーの質量の平方根に反比例
していることがわかっている。Furthermore, FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the mass m of the carrier and the frequency. This indicates that the curve C indicating the upper limit of the carrier attachment easy region is inversely proportional to the square root of the mass m of the carrier. Further, it is known that the upper limit of the proper amount of adhered toner is also inversely proportional to the square root of the mass of toner, as described above.
上記第2図ないし第4図に示されるこれらの現像は、次
の方程式によって記述される運動を基本としてなされる
ことに起因しているからである。This is because these developments shown in FIGS. 2 to 4 are based on the motion described by the following equation.
m;質量q;電荷量r;粒子半径η;粒性抵抗k;定数
項(磁気力,ファンデルワールス力etc.) 種々の実験から、この微分方程式の解により、この現象
を説明できることが判った。 m; mass q; charge amount r; particle radius η; grain resistance k; constant term (magnetic force, van der Waals force etc.) From various experiments, it was found that this phenomenon can be explained by the solution of this differential equation. It was
即ち、キャリアの電場交番に対するレスポンスは、 で表わされる値を急に変化する。これに伴なって、実験
上もキャリア付着発生限界が変化していることがわか
る。That is, the response to the carrier's electric field police box is The value represented by changes suddenly. Along with this, it can be seen that the carrier adhesion generation limit also changed experimentally.
なお、上記(1)式において、 qc;キャリアの電荷量、mc;キャリアの質量 E;現像空間における印加電界 l;現像ギャップ Fm;磁気力 ここで、 但し、Vc;キャリアの体積 M;キャリアの磁化(emu/g) H;磁場の強さ r;キャリアの粒子半径 トナーについても同様のことが言え、 を境にトナー付着量が大きく変化したことが判ってい
る。In the above formula (1), qc: carrier charge amount, mc: carrier mass E: applied electric field in developing space l: developing gap Fm, magnetic force, where: However, Vc; carrier volume M; carrier magnetization (emu / g) H; magnetic field strength r; carrier particle radius The same applies to toner, It is known that the toner adhesion amount greatly changes at the boundary.
なお、上記(2)式において、 qt;トナーの電荷量、mt;トナーの質量従って、非接触
二成分現像法において、AC電圧を用いて現像する場合
は、正規・反転現像にかかわらず、AC電圧の周波数
は、上記(1)、(2)式から、 の範囲内に入っていることが必要条件となる。In the above formula (2), qt is the charge amount of toner, mt is the mass of toner, and therefore, in the non-contact two-component developing method, when developing using an AC voltage, the AC The frequency of the voltage is calculated from the equations (1) and (2) above. It is necessary to be within the range of.
ここでトナー及びキャリアの電荷量は、一般的に使用さ
れる。ブローoff法によった。また磁力については、ガ
ウスメーターを用いて を求めた。また、計算によっても求められる。粒径はコ
ールターカウンタで測定する。キャリアの磁化は、ヒス
テリシスカーブトレーサで測定した。Here, the charge amounts of the toner and the carrier are generally used. The blow off method was used. For magnetic force, use a Gauss meter I asked. It can also be calculated. The particle size is measured with a Coulter counter. The magnetization of the carrier was measured with a hysteresis curve tracer.
なお、上記第1表の有機感光層は、トリアゾ顔料を含む
キャリア発生層を下層として、芳香族アミノ化合物を含
むキャリア輸送層を上層とする機能分離型感光層から成
り、現像方法は非接触現像法であって、かつ反転現像方
法とされる。 The organic photosensitive layer in Table 1 above is composed of a function-separated photosensitive layer having a carrier generating layer containing a triazo pigment as a lower layer and a carrier transporting layer containing an aromatic amino compound as an upper layer. The developing method is non-contact development. And the reversal development method.
〔実施例〕 以下に実施例を挙げて本発明を具体的に説明する。 [Examples] The present invention will be specifically described below with reference to Examples.
第5図は使用する像形成装置の構造を示す。画像入力部
INは、照明光源1、ミラー22、レンズ23、一次元カラー
CCD撮像素子24が一体となってユニット化されていて、
画像入力部INが図示しない駆動装置によって矢印X方向
に移動し、CCD撮像素子24が原稿を読取る。画像入力部I
Nを固定し、原稿台を移動させることによって原稿25が
移動するようにしても良い。FIG. 5 shows the structure of the image forming apparatus used. Image input section
IN is the illumination light source 1, mirror 22, lens 23, one-dimensional color
CCD image sensor 24 is integrated into a unit,
The image input unit IN is moved in the direction of arrow X by a driving device (not shown), and the CCD image pickup device 24 reads the original. Image input section I
The document 25 may be moved by fixing N and moving the document table.
画像入力部INで読取られた画像情報は、画像処理部TRで
記録に適したデータに変換される。The image information read by the image input unit IN is converted into data suitable for recording by the image processing unit TR.
レーザー光学系26は、上記の画像データに基づいて以下
のようにして像形成体20上に潜像を形成し、この潜像が
現像されてトナー像が像形成体20上に形成される。像形
成体20はスコロトロン帯電極27により表面が均一に帯電
される。続いてレーザー光学系26から記録データに従っ
た像露光Lがレンズを介して像形成体20上に照射され
る。このようにして静電潜像が形成される。この静電潜
像はイエロートナーが収容されている現像装置Aにより
現像される。トナー像を形成された像形成体20は、再び
スコロトロン帯電極27により均一に帯電され、別の色成
分の記録データに従った像露光Lを受ける。形成された
静電潜像はマゼンタトナーが収納されている現像装置B
により現像される。この結果、像形成体20上にイエロー
トナーとマゼンタトナーによる2色トナー像が形成され
る。以下同様にしてシアントナー、黒トナーが重ねて現
像され、像形成体20上に4色トナー像が形成される。な
お前記各色トナーを収容する現像装置A,B,C,Dは
いづれも第1図の現像装置と同様の構造を有するものと
される。The laser optical system 26 forms a latent image on the image forming body 20 in the following manner based on the above image data, and the latent image is developed to form a toner image on the image forming body 20. The surface of the image forming body 20 is uniformly charged by the scorotron band electrode 27. Subsequently, the image forming body 20 is irradiated with image exposure L according to the recording data from the laser optical system 26 through the lens. In this way, an electrostatic latent image is formed. This electrostatic latent image is developed by the developing device A containing yellow toner. The image forming body 20 on which the toner image is formed is uniformly charged again by the scorotron band electrode 27 and is subjected to image exposure L according to the recording data of another color component. The formed electrostatic latent image is a developing device B containing magenta toner.
To be developed. As a result, a two-color toner image of yellow toner and magenta toner is formed on the image forming body 20. Similarly, cyan toner and black toner are overlaid and developed to form a four-color toner image on the image forming body 20. Each of the developing devices A, B, C, and D containing the respective color toners has the same structure as the developing device of FIG.
このようにして得られた多色トナー像は、露光ランプ28
により除電されて転写され易くされた後、転写極29によ
り記録紙Pに転写される。記録紙Pは分離極30により像
形成体20から分離され、定着器31で定着される。一方、
像形成体20は除電極32とクリーニング装置33により清掃
される。The multicolor toner image thus obtained is exposed to the exposure lamp 28
Then, the charge is removed to facilitate transfer, and then transferred to the recording paper P by the transfer pole 29. The recording paper P is separated from the image forming body 20 by the separation pole 30 and fixed by the fixing device 31. on the other hand,
The image forming body 20 is cleaned by the removing electrode 32 and the cleaning device 33.
クリーニング装置33はクリーニングブレード34とファー
ブラシ35とを有する。これらは像形成中は像形成体20と
は非接触に保たれていて、像形成体20に多色像が形成さ
れると像形成体20と接触し、転写残トナーを掻き取る。
その後、クリーニングブレード34が像形成体20から離
れ、少し遅れてファーブラシ35が像形成体20から離れ
る。ファーブラシ35はクリーニングブレード34が像形成
体20から離れる際、像形成体20上に残るトナーを除去す
る働きをする。36はブレード34で掻き取られたトナーを
補集するローラである。The cleaning device 33 has a cleaning blade 34 and a fur brush 35. These are kept out of contact with the image forming body 20 during image formation, and when a multicolor image is formed on the image forming body 20, they come into contact with the image forming body 20 and scrape off the transfer residual toner.
Thereafter, the cleaning blade 34 separates from the image forming body 20, and the fur brush 35 separates from the image forming body 20 after a short delay. The fur brush 35 functions to remove the toner remaining on the image forming body 20 when the cleaning blade 34 separates from the image forming body 20. A roller 36 collects the toner scraped by the blade 34.
レーザー光学系26を第6図に示す。図中、37は半導体レ
ーザー発振器、38は回転多面鏡、39はfθレンズであ
る。The laser optical system 26 is shown in FIG. In the figure, 37 is a semiconductor laser oscillator, 38 is a rotating polygon mirror, and 39 is an fθ lens.
また、このような像形成装置では各画像の位置合わせの
ため、感光体上に光学的マークを受け、それを光センサ
ーなどで読み取ることにより、像露光開始のタイミング
をとることが効果的である。Further, in such an image forming apparatus, it is effective to set an image exposure start timing by receiving an optical mark on a photoconductor and reading the mark by an optical sensor or the like in order to align each image. .
第5図の複写装置における前記像形成プロセスは前記第
2表の処方の現像剤を用いて反転現像され、第1表及び
第3表乃至第5表の作像条件及び第7図の動作タイミン
グにより像形成が行なわれる。(第7図においてハイレ
ベルが動作状態を示している。) 又第7図のタイミングチャートにおいて、横軸は作像工
程を表し、縦軸は各作像部門を表す。又A,B,C,D
はイエロートナー現像器、マゼンタトナー現像器、シア
ントナー現像器、黒トナー現像器を表す。In the image forming process in the copying machine shown in FIG. 5, reversal development is performed using the developer having the formulation shown in Table 2, and the image forming conditions shown in Tables 1 and 3 to 5 and the operation timing shown in FIG. To form an image. (In FIG. 7, the high level indicates the operating state.) In the timing chart of FIG. 7, the horizontal axis represents the image forming process and the vertical axis represents each image forming department. Also A, B, C, D
Represents a yellow toner developing device, a magenta toner developing device, a cyan toner developing device, and a black toner developing device.
以上の条件で多色像を形成したところ、解像力が良好で
ドットによる凝似的な中間調の再現性も良好なものが得
られた。又トナー及びキャリアの飛散も最小限に押さえ
ることができた。When a multicolor image was formed under the above conditions, good resolution and good dot-like reproducibility of halftones were obtained. Further, the scattering of toner and carrier could be suppressed to a minimum.
(実施例2) 次のトナーの平均粒径を3μmとし、キャリアの平均粒
径30μmとした。作像条件を第6表乃至第9表の如くし
た他は実施例1と同様にして多色像を形成した。Example 2 The following toner has an average particle size of 3 μm and the carrier has an average particle size of 30 μm. Multicolor images were formed in the same manner as in Example 1 except that the image forming conditions were set as shown in Tables 6 to 9.
以上の条件で多色像を形成したところ、実施例1の場合
と同様トナー及びキャリアの飛散を伴うことなく高解像
力で良好な色調及び階調再現性を有する複写像が得られ
た。 When a multicolor image was formed under the above conditions, a copy image having high resolution and good color tone and gradation reproducibility was obtained without scattering of toner and carrier as in the case of Example 1.
以上の説明から明らかなように本発明の現像方法に開示
した現像条件によれば、キャリア付着がなく、且つトナ
ー付着量の多い現像装置が得られ、実施例に述べたカラ
ー画像形成方法において、良好なカラー画質を得ること
ができるようになった。As is clear from the above description, according to the developing conditions disclosed in the developing method of the present invention, a developing device without carrier adhesion and a large toner adhesion amount can be obtained, and in the color image forming method described in Examples, It has become possible to obtain good color image quality.
更に、キャリアの種類、例えばCLキャリア、樹脂分散型
キャリア、フェライトキャリア等、質量、磁化等が変化
しても本発明による条件式を適用することにより、常に
良好な画質を得ることが可能である。またトナーについ
ても同様に、そのパラメーターが変化しても上記条件式
を適用することにより、安定した高品位画質の記録像形
成が達成されるなどの効果が奏される。Furthermore, even if the type of carrier, such as CL carrier, resin dispersion type carrier, ferrite carrier, etc., changes in mass, magnetization, etc., it is possible to always obtain good image quality by applying the conditional expression according to the present invention. . Similarly, with respect to the toner, by applying the above conditional expression even if the parameter thereof is changed, it is possible to achieve stable formation of a high-quality recorded image.
第1図は本発明による現像方法を適用した現像装置の断
面図、第2図ないし第4図は本発明に係るACバイアス周
波数特性曲線を示す図である。第5図は上記現像装置を
装備した複写装置の一実施例を示す構成断面図、第6図
は該複写装置のレーザー光学系の構成図、第7図は実施
例における像形成タイミングを表す図である。第8図は
従来の現像装置の部分断面図である。 1,20,101……像形成体(感光体) 3,103……現像剤担持体(現像スリーブ) 4,104……磁気ロール 5,105……層厚規制板(穂切り板) 14……現像バイアス電源、15……現像領域 A,B,C,D……現像装置 d……現像剤、t……トナー ……ACバイアス周波数 l……現像ギャップFIG. 1 is a sectional view of a developing device to which a developing method according to the present invention is applied, and FIGS. 2 to 4 are diagrams showing AC bias frequency characteristic curves according to the present invention. FIG. 5 is a sectional view showing the construction of an embodiment of a copying machine equipped with the above developing device, FIG. 6 is a schematic view of the laser optical system of the copying machine, and FIG. 7 is a diagram showing the image forming timing in the embodiment. Is. FIG. 8 is a partial sectional view of a conventional developing device. 1,20,101 …… Image forming body (photoreceptor) 3,103 …… Developer carrier (developing sleeve) 4,104 …… Magnetic roll 5,105 …… Layer thickness regulating plate (ear cutting plate) 14 …… Development bias power supply, 15 …… Development area A, B, C, D ... Development device d ... Developer, t ... Toner ... AC bias frequency l ... Development gap
フロントページの続き (72)発明者 相馬 しのぶ 東京都八王子市石川町2970番地 小西六写 真工業株式会社内 審査官 篁 悟(72) Shinobu Soma Inventor Shinobu Soma 2970 Ishikawacho, Hachioji City, Tokyo Rokusha Konishi Shin Kogyo Co., Ltd.
Claims (1)
接しないように現像剤層を形成し、二成分現像剤を用い
現像剤担持体と画像形成体間に交流バイアス電圧印加の
下に画像形成体上の潜像を可視像化する現像装置におい
て、前記交流バイアス電圧の周波数fを下記の如くした
ことを特徴とする二成分現像剤を用いた現像方法。 1. A developer layer is formed on a developer carrying member so as not to contact the image forming member under a magnetic field, and an AC bias voltage is applied between the developer carrying member and the image forming member using a two-component developer. In the developing device for visualizing the latent image on the image forming body underneath, the developing method using a two-component developer is characterized in that the frequency f of the AC bias voltage is set as follows.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61134322A JPH0664394B2 (en) | 1986-06-09 | 1986-06-09 | Development method using two-component developer |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61134322A JPH0664394B2 (en) | 1986-06-09 | 1986-06-09 | Development method using two-component developer |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62289858A JPS62289858A (en) | 1987-12-16 |
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Family
ID=15125604
Family Applications (1)
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Country Status (1)
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Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JPS60176069A (en) * | 1984-02-23 | 1985-09-10 | Konishiroku Photo Ind Co Ltd | Developing device |
-
1986
- 1986-06-09 JP JP61134322A patent/JPH0664394B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62289858A (en) | 1987-12-16 |
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