JPS5930268B2 - Developing method of magnetic toner developing device - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は電子写真あるいは静電記録装置に適用される現
像装置の現像方法に係り、特に高抵抗磁性トナーを用い
て良好な画像が得られる現像方法に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a developing method for a developing device applied to an electrophotographic or electrostatic recording device, and more particularly to a developing method capable of obtaining good images using high-resistance magnetic toner.

一成分磁性トナー現像法は内部に磁性体の微粉末を分散
させたトナー（磁性トナー）を使用し、トナーの寿命が
長く、保守性に優れているため複写機等の記録装置にお
いて増々その需要は増えつつある。The one-component magnetic toner development method uses toner with fine magnetic powder dispersed inside (magnetic toner), and because the toner has a long life and is easy to maintain, it is increasingly in demand in recording devices such as copying machines. is increasing.

従来の現像方法は比較的導電性の磁性トナーを用い、第
１図に示す様に現像を行う。なお、図中１は磁性トナー
、２は磁気ローラ、３はスリーブ、４は例えば感光ドラ
ム等の記録体、５は記録体４上に形成された電荷潜像で
ある。即ち、磁性トナー１は本来、電荷をもたないが、
潜像５はトナー１の穂が接近した際に静電誘導により、
スリーブ３から潜像と逆極性の電荷が注入され、この電
荷がトナー１のつながりを伝わつて穂先に達し、穂先の
トナーが帯電することによつて記録体４上の電荷潜像５
に吸着されて現像が行なわれる。このため、従来、磁性
トナーはある程度の導電性をもつ必要があつた。一方、
トナーを記録紙に静電的に転写する工程を考えると、導
電性をもつトナーは、第２図に示す様に、転写用コロト
ロンＴにより記録紙６へ与えられた電荷と中和してしま
い、その結果、静電力のみで記録紙６側にトナー１を転
写することはできない。従つて、従来、この種の磁性ト
ナーを用いた電子写真あるいは静電記録装置にあつては
静電記録紙あるいは酸化亜鉛紙等の特殊紙に直接トナー
像を形成して排紙する。Conventional developing methods use relatively conductive magnetic toner and develop as shown in FIG. In the figure, 1 is a magnetic toner, 2 is a magnetic roller, 3 is a sleeve, 4 is a recording medium such as a photosensitive drum, and 5 is a charge latent image formed on the recording medium 4. That is, although the magnetic toner 1 originally has no electric charge,
The latent image 5 is formed by electrostatic induction when the spikes of toner 1 approach.
An electric charge having a polarity opposite to that of the latent image is injected from the sleeve 3, and this electric charge travels along the toner 1 to reach the tip of the tip.The toner at the tip of the tip is charged, thereby creating a charge latent image 5 on the recording medium 4.
It is adsorbed to the surface and developed. For this reason, conventionally, magnetic toner has been required to have a certain degree of conductivity. on the other hand,
Considering the process of electrostatically transferring toner to recording paper, the electrically conductive toner neutralizes the charge applied to recording paper 6 by the transfer corotron T, as shown in Figure 2. As a result, the toner 1 cannot be transferred to the recording paper 6 side only by electrostatic force. Therefore, conventionally, in electrophotographic or electrostatic recording devices using this type of magnetic toner, a toner image is directly formed on electrostatic recording paper or special paper such as zinc oxide paper, and then the paper is discharged.

転写をしない方式が主であつた。また、転写工程を取入
れた装置にあつても・ 上記トナー電荷の中和を防止す
るため記録紙に絶縁処理を施した特殊紙を用いる必要が
あり、記録紙のコストが高い、あるいは用紙の制限があ
る等の欠点があり、経済的に、あるいは使い易さの点で
問題があつた。本発明の目的は静電記録紙、酸化亜鉛紙
あるいは絶縁性処理を施した紙などの特殊紙を用いず、
転写工程により、通常手にする普通紙に記録を得る方法
を提供せんとするものである。The main method was one that did not require transcription. In addition, even if the device incorporates a transfer process, it is necessary to use special paper with insulation treatment applied to the recording paper to prevent the neutralization of the toner charge, resulting in high cost of recording paper or paper limitations. However, there were some disadvantages, such as the presence of a large amount of space, and there were problems in terms of economy and ease of use. The purpose of the present invention is to eliminate the use of special paper such as electrostatic recording paper, zinc oxide paper, or paper treated with insulation.
The purpose is to provide a method for obtaining records on commonly available plain paper through a transfer process.

第３図は本発明者等が測定した磁性トナーの抵抗が現像
及び転写特性に及ぼす影響を示すグラフである。FIG. 3 is a graph showing the influence of the resistance of magnetic toner on development and transfer characteristics as measured by the present inventors.

図において、横軸はトナー抵抗〔Ω・傭〕、右縦軸は現
像光学濃度、左縦軸は転写効率〔％〕を示し、記録体に
形成される電荷潜像強度を８００〔Ｖ〕としたときの実
験結果をプロツトしたものである。In the figure, the horizontal axis shows the toner resistance [Ω・min], the right vertical axis shows the developed optical density, and the left vertical axis shows the transfer efficiency [%]. This is a plot of the experimental results when

同図から判るように、磁性トナーの抵抗値が高くなるに
従い、○印で示す転写効率（転写されるトナー量／転写
されるトナー量＋残留トナー量）は向上するが、●印で
示す現像光学濃度（現像後の記録濃度）は悪くなる。即
ち、第２図の説明からせ理解できるようにトナー転写が
容易な高抵抗磁性トナーは、現像部においてトナーのつ
ながりを通わつて電荷潜像より静電誘導された電荷が穂
先に達しにくいので現像されにくい。本発明は、この困
難を解決するため、高抵抗磁性トナーを用いても、現像
部の穂先のトナーに電荷が達する様にし、現像特性を改
良し、普通紙への記録を可能にすることを目的とする。
本発明の目的は、複数の磁極を有する回転可能に支持さ
れた磁気ローラと、該磁気ローラを包囲する非磁性体よ
りなるスリーブと、少なくとも１０８Ω・儂以上の抵抗
値を有し、該磁気ローラに吸引されて該スリーブ上に付
着する一成分磁性トナーとより構成される電子写真、も
しくは静電記録装置に用いられる磁性トナー現像装置の
現像方法であつて、（但し、Ａは磁気ローラの磁極数、
Ｎは磁気ローラの回転数（Ｒｐｌ）、Ｖｓは記録体移動
速度（ＣＴＬ／ｓ）である。As can be seen from the figure, as the resistance value of the magnetic toner increases, the transfer efficiency (amount of transferred toner/amount of transferred toner + amount of residual toner) indicated by a circle improves, but the development indicated by a The optical density (recording density after development) deteriorates. That is, as can be understood from the explanation of FIG. 2, high-resistance magnetic toner, which is easy to transfer, is difficult to develop because the charge electrostatically induced from the charge latent image through the toner connections in the developing section does not reach the tip. Hard to get. In order to solve this difficulty, the present invention aims to improve the development characteristics by allowing the charge to reach the toner at the tip of the developing section even when using high-resistance magnetic toner, thereby making it possible to record on plain paper. purpose.
An object of the present invention is to provide a rotatably supported magnetic roller having a plurality of magnetic poles, a sleeve made of a non-magnetic material surrounding the magnetic roller, and a sleeve having a resistance value of at least 10 8 Ω·I or more. A developing method for a magnetic toner developing device used in an electrophotographic or electrostatic recording device consisting of a one-component magnetic toner that is attracted to the sleeve and adheres to the sleeve (where A is the magnetic pole of the magnetic roller). number,
N is the rotational speed of the magnetic roller (Rpl), and Vs is the recording body moving speed (CTL/s).

）に設定したことにより達成することができる。) can be achieved by setting.

以下本発明を図面を用いて説明する。第４図は本発明に
かかる現像方法を説明するための原理図である。The present invention will be explained below using the drawings. FIG. 4 is a principle diagram for explaining the developing method according to the present invention.

図中１′は少なくとも１０８Ω・傭以上の抵抗を有する
磁性トナー、２は磁気ローラ、３は非磁性体からなるス
リーブ、４は導電基体上に光導電体層が形成された記録
体、５は図示されざる電荷潜像形成手段により記録体４
上に形成された電荷潜像である。なお、図では簡単のた
めに磁気ローラ２およびスリーブ３はその一部のみを示
し、またスリーブ土に付着するトナーの穂１本のみを示
している。現像は次のようにして行なわれる。先ず、同
図ａに示すように記録体４上の電荷潜像５に対して磁性
トナー相互の磁力により連鎖状にスリーブ３より延びる
トナーの穂が最も接近した時点、即ち電界強度が最大と
なる時点でスリーブ３に最も近いトナー１′に、電荷潜
像５とは逆極性の電荷が注入される。In the figure, 1' is a magnetic toner having a resistance of at least 108 Ω·min, 2 is a magnetic roller, 3 is a sleeve made of a non-magnetic material, 4 is a recording body in which a photoconductor layer is formed on a conductive substrate, and 5 is a recording body having a photoconductor layer formed on a conductive substrate. A recording medium 4 is formed by a charge latent image forming means (not shown).
A latent charge image formed on the image. In the figure, for the sake of simplicity, only a portion of the magnetic roller 2 and the sleeve 3 are shown, and only one spike of toner adhering to the sleeve soil is shown. Development is carried out as follows. First, as shown in Figure a, the point when the toner ears extending from the sleeve 3 in a chain due to the mutual magnetic force of the magnetic toners comes closest to the charge latent image 5 on the recording medium 4, that is, the electric field strength reaches its maximum. The toner 1' that is closest to the sleeve 3 at this point in time is injected with a charge of opposite polarity to the latent charge image 5.

この電荷の注入は接地導体であるスリーブ３よりトナー
１′への電荷の移動で行なわれるため、高抵抗の磁性ト
ナーを用いても可能である。注入された電荷は磁性トナ
ーの抵抗値が高いため磁性トナーでの電荷授受は困難で
あり、注入電荷はスリーブ３に接する磁性トナーのみに
留まる。次に同図ｂに示す如く磁気ローラ２が移動する
と磁気ローラ２の移動に伴つてトナーの穂がスリーブ３
上を転動する。Since this charge injection is performed by moving the charge from the sleeve 3, which is a ground conductor, to the toner 1', it is possible to use high-resistance magnetic toner. Since the injected charge has a high resistance value, it is difficult for the magnetic toner to transfer and receive the charge, and the injected charge remains only in the magnetic toner that is in contact with the sleeve 3. Next, when the magnetic roller 2 moves as shown in FIG.
roll on top.

さらに同図ｃに示す如く磁気ローラ２が移動して電荷の
注入されていないトナ一の穂先が次極に吸引される一方
、電荷の注入されたトナーが該トナーの電荷と逆極性の
記録体４上の電荷潜像の静電吸引力により吸引され、該
穂は極を中心に再び転動され該先端の荷電されたトナー
が記録体４上の電荷潜像領域に吸着される。同図ｄは、
穂先の荷電トナーが記録体４上に付着し穂から切離され
た状態を示している。このように本発明の現像原理は、
荷電トナー自身が転動運動により穂先に移動することで
現像を行なうため、従来法と異なり、高抵抗値を有する
磁性トナーを用いても十分現像を行なうことが可能であ
る。Furthermore, as shown in FIG. The spikes are attracted by the electrostatic attraction force of the latent charge image on the recording medium 4, and the spikes roll again around the pole, and the charged toner at the tip is attracted to the latent charge image area on the recording medium 4. Figure d is
This shows a state in which the charged toner on the tip of the spike adheres to the recording medium 4 and is separated from the tip. In this way, the development principle of the present invention is
Development is performed by the charged toner itself moving to the tip of the head through rolling motion, and therefore, unlike conventional methods, sufficient development can be achieved even when magnetic toner having a high resistance value is used.

第５図は本発明を適用した電子写真装置の全体構成図で
ある。FIG. 5 is an overall configuration diagram of an electrophotographic apparatus to which the present invention is applied.

図において、１′，１２は磁性トナ、４は潜像形成のた
めの感光ドラム、６は普通紙、７は転写部に設置される
転写コロトロン、８は初期帯電部に設置される帯電コロ
トロン、９は帯電コロトロンに接続された電源、１０は
潜像形成のために、例えばレーザ光源より発せられるレ
ーザ光、１１は杢発明にかかる現像装置、１２は転写コ
ロトロンに接続された電源、１３は除電コロトロン、１
４は除電ランプ、１５はクリーナである。記録原理は、
従来既知のカールソン法を用いた篭子写真装置と同一な
ので、ここではその説明を省略する。In the figure, 1' and 12 are magnetic toners, 4 is a photosensitive drum for forming a latent image, 6 is plain paper, 7 is a transfer corotron installed in the transfer section, 8 is a charging corotron installed in the initial charging section, 9 is a power supply connected to the charging corotron; 10 is a laser beam emitted from, for example, a laser light source for forming a latent image; 11 is a developing device according to the invention; 12 is a power supply connected to the transfer corotron; 13 is static elimination. Corotron, 1
4 is a static elimination lamp, and 15 is a cleaner. The recording principle is
Since this is the same as a conventional cage photographic device using the Carlson method, its explanation will be omitted here.

第６図は第５図に示す現像装置の一実施例を示している
。FIG. 6 shows an embodiment of the developing device shown in FIG.

図中、１６はドクターブレードでありその他の番号は上
記各図の番号を援用している。前述の如く現像ローラは
複数の磁極を有する回転可能に支持された磁気ローラ２
と、磁気ローラ２を包囲する非磁性体からなるスリーブ
３とから構成される。図示の磁気ローラ２は磁極数１２
とした場合の例を示す。磁気ローラ２を時計方向に回転
させると、第４図にて説明した原理によりスリーブ３上
のトナーの穂は磁気ローラ２の回転方向とは逆方向の反
時計方向に転動を繰り返しながら移動する。In the figure, 16 is a doctor blade, and the other numbers refer to the numbers in each of the figures above. As mentioned above, the developing roller is a rotatably supported magnetic roller 2 having a plurality of magnetic poles.
and a sleeve 3 made of a non-magnetic material surrounding the magnetic roller 2. The illustrated magnetic roller 2 has 12 magnetic poles.
An example is shown below. When the magnetic roller 2 is rotated clockwise, the ears of toner on the sleeve 3 move while repeating rolling in the counterclockwise direction, which is the opposite direction to the rotation direction of the magnetic roller 2, according to the principle explained in FIG. .

トナーの穂は現像ローラの近傍に所定間隔ｇをおいて設
けられたドクターブレード１６により所高の高さに切り
揃えられた後、所定の間隔ｄをおいて設置された感光ド
ラム４側に供給される。第７図は第６図に示す磁気ロー
ラ回転数と現像光学濃度の関係を示すグラフである。The ears of toner are trimmed to a predetermined height by a doctor blade 16 installed near the developing roller at a predetermined interval g, and then supplied to the photosensitive drum 4 installed at a predetermined interval d. be done. FIG. 7 is a graph showing the relationship between the rotational speed of the magnetic roller shown in FIG. 6 and the developed optical density.

図において横軸は磁気ローラ回転数〔ＲｐＯを、また縦
軸は感光ドラム上に形成された現像（可視像）の現像光
学濃度〔０．Ｄ］をそれぞれ示す。この実験データは、
抵抗値３Ｘ１０１３〔Ω・ｃ〕の磁性トナーを使用し、
感光ドラム上に形成された電荷潜像の潜像電 を８００
〕としたときの実測値をプロツトしたものである。この
グラフからも明らかなように磁気ローラ２の回転数を増
すに従い、現像光学濃度は向土する。In the figure, the horizontal axis represents the rotational speed of the magnetic roller [RpO], and the vertical axis represents the optical density of the developed image (visible image) formed on the photosensitive drum [0. D] respectively. This experimental data is
Using magnetic toner with a resistance value of 3 x 1013 [Ω・c],
The latent image charge of the charge latent image formed on the photosensitive drum is 800
) is a plot of the actual measured values. As is clear from this graph, as the number of rotations of the magnetic roller 2 increases, the developed optical density decreases.

この現象は第４図で説明したトナーの穂の転動運動が磁
気ローラ２の回転数の増加に従つて活発になり穂先に荷
電されたトナーが増大することから容易に理解できる。
すなわち、第４図の原理図を参照して判るようにトナー
の穂は、磁気ローラの磁極が１回通過するごとに半回転
する。This phenomenon can be easily understood from the fact that the rolling motion of the toner spikes explained in FIG. 4 becomes more active as the rotational speed of the magnetic roller 2 increases, and the amount of toner charged at the tip of the spikes increases.
That is, as can be seen with reference to the principle diagram of FIG. 4, the toner spike rotates half a revolution each time the magnetic pole of the magnetic roller passes once.

このため磁気ローラの回転数が大きいほど、また磁気ロ
ーラの磁極数が多いほどトナーの穂の転動運動は活発に
なり、現像特性は向上する。また記録体の移動速度が速
くなると、相対的にこのトナーの回転運動も活発にして
やる必要がある。以上の結果を総合して、本発明者等は
現像特性は、大略、次の値で評価される事を見い出した
。Therefore, the higher the rotational speed of the magnetic roller and the greater the number of magnetic poles of the magnetic roller, the more active the rolling motion of the toner ears becomes, and the better the developing characteristics are. Furthermore, as the moving speed of the recording medium increases, it is necessary to relatively increase the rotational movement of the toner. Combining the above results, the present inventors have found that the development characteristics can be roughly evaluated by the following values.

（但し、ここでＡは磁気ローラの磁極数〔個〕、Ｎは磁
気ローラの回転数〔ＲｐＯＶｓは記録体移動速度〔儂／
ｓ］である。）第８図は上記式に基づくＰの値と現像光
学濃度〔０．Ｄ〕との関係を示すグラフである。(Here, A is the number of magnetic poles of the magnetic roller, N is the number of rotations of the magnetic roller, and RpOVs is the recording body moving speed [my/
s]. ) Figure 8 shows the value of P based on the above formula and the developed optical density [0. D].

図において、横軸はＰの値を示し、縦軸は現像光学濃度
〔０．Ｄ〕を示しており、３×１０１３〔Ω・？〕の高
抵抗磁性トナーを使用して１２極磁気ローラを使用した
場合のデータを●印で、また８極磁気ローラを使用した
場合のデータを○印で示す。このグラフから明らかなよ
うにＰの値を増加させることで現像光学濃度を増加させ
ることができる。使用する磁性トナーは、転写効率が５
００１）以上は必要と考えると、第３図から少なくとも
１０８〔Ω・傭〕以上の抵抗値が必要とされる。また、
例えば新聞等の印刷物の印字濃度は現像光学濃度〔０．
Ｄ〕値で約０．７であるので必要現像光学濃度を〔０．
Ｄ〕値０．７と考えると、第８図からＰの値は５００以
上が必要となる。以上より、次の条件で第５図に示す構
成で記録を行い、良好な記録を得た。In the figure, the horizontal axis shows the value of P, and the vertical axis shows the developed optical density [0. D] and 3×1013 [Ω・? The data when a 12-pole magnetic roller was used with the high-resistance magnetic toner of ] is shown by a circle, and the data when an 8-pole magnetic roller was used is shown by a circle. As is clear from this graph, the developed optical density can be increased by increasing the value of P. The magnetic toner used has a transfer efficiency of 5
001) or more is considered necessary, as shown in FIG. 3, a resistance value of at least 108 [Ω·min] or more is required. Also,
For example, the print density of printed materials such as newspapers is determined by the development optical density [0.
D] is approximately 0.7, so the required development optical density is set to [0.7].
D] value is 0.7, the value of P must be 500 or more from FIG. 8. From the above, recording was performed with the configuration shown in FIG. 5 under the following conditions, and good recording was obtained.

記録 ドラ ムリセレンドラム 磁性トナー抵抗：３×１０１３〔Ω・傭〕測定条件（印
加電圧１０００紬 加重 ３３０９／Ｍ２ 磁気ローラ極数：１２極 磁気ローラ表面磁． ５５０〔Ｇａｕｓｓ） 束密度 ゜ 磁気ローラ回転数：１９００Ｃｒ．ｐ．ｍＪ潜像電位：
８００〔Ｖ〕記録体移動速度：１５〔？／ｓ〕 この実施例の場合、Ｐの値は約１５００である。Recording drum magnetic toner resistance: 3 x 1013 [Ω・meter] Measurement conditions (applied voltage 1000 Tsumugi load 3309/M2 Magnetic roller number of poles: 12 poles Magnetic roller surface magnetism. 550 [Gauss] Flux density ゜Magnetic roller rotation Number: 1900Cr. p. mJ latent image potential:
800 [V] Recording body movement speed: 15 [? /s] In this example, the value of P is approximately 1500.

転写効率は普通紙を用い８４％が得られ、良好な記録が
普通紙へ得られた。なお、本実施例においては、スリー
ブ固定としたものについて説明したが、本発明はこれに
限定されるものではなく、例えば記録体とスリーブ間の
トナーの詰まりを防止するためにスリーブを低速回転さ
せる方法も可能である。A transfer efficiency of 84% was obtained using plain paper, and good recording was obtained on the plain paper. In this embodiment, the sleeve is fixed, but the present invention is not limited to this. For example, the sleeve may be rotated at a low speed to prevent toner from clogging between the recording medium and the sleeve. method is also possible.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第１図は従来の磁性トナーを用いた現像装置の現像原理
を説明するための図、第２図は従来の磁性トナーを用い
たときの転写工程を説明するための図、第３図は磁性ト
ナーの抵抗値に対する転写効率、現像光学濃度の関係を
示すグラフ、第４図は本発明にかかる現像方法を説明す
るための図、第５図は本発明が適用される電子写真装置
の全体構成図、第６図は第５図に示す現像装置の一実施
例を示す図、第７図は磁気ローラ回転数と現像光学濃度
の関係を示すグラフ、第８図は本発明に基づくＰ値と現
像光学濃度の関係を示すグラフである。 図において、１′は磁性トナー、２は磁気ローラ、３は
スリーブ、４は記録体、５は電荷潜像、６は普通紙であ
る。Figure 1 is a diagram for explaining the developing principle of a developing device using conventional magnetic toner, Figure 2 is a diagram for explaining the transfer process when using conventional magnetic toner, and Figure 3 is a diagram for explaining the development principle of a developing device using conventional magnetic toner. A graph showing the relationship between transfer efficiency and development optical density with respect to toner resistance value, FIG. 4 is a diagram for explaining the developing method according to the present invention, and FIG. 5 is an overall configuration of an electrophotographic apparatus to which the present invention is applied. 6 is a diagram showing an example of the developing device shown in FIG. 5, FIG. 7 is a graph showing the relationship between the rotation speed of the magnetic roller and the developed optical density, and FIG. 8 is a graph showing the relationship between the P value and the developed optical density based on the present invention. It is a graph showing the relationship between development optical density. In the figure, 1' is a magnetic toner, 2 is a magnetic roller, 3 is a sleeve, 4 is a recording medium, 5 is a charged latent image, and 6 is plain paper.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 １ 複数の磁極を有する回転可能に支持された磁気ロー
ラと、該磁気ローラを包囲する非磁性体よりなるスリー
ブと、少なくとも１０＾８Ω・ｃｍ以上の抵抗値を有し
、該磁気ローラに吸引された該スリーブ上に付着する一
成分磁性トナーとより構成される電子写真、若しくは静
電記録装置に用いられる磁性トナー現像装置の現像方法
であつて、Ａ×Ｎ／Ｖｓ＞５００（但し、Ａは磁気ロー
ラの磁極数、Ｎは磁気ローラの回転数〔ｒｐｍ〕、Ｖｓ
は記録体移動速度〔ｃｍ／ｓ〕である。 ）に設定したことを特徴とする磁性トナー現像装置の現
像方法。[Scope of Claims] 1. A rotatably supported magnetic roller having a plurality of magnetic poles, a sleeve made of a non-magnetic material surrounding the magnetic roller, and having a resistance value of at least 10^8 Ω·cm, A developing method for a magnetic toner developing device used in an electrophotographic or electrostatic recording device comprising a one-component magnetic toner that is attracted to the magnetic roller and adheres to the sleeve, wherein A×N/Vs> 500 (However, A is the number of magnetic poles of the magnetic roller, N is the rotation speed [rpm] of the magnetic roller, Vs
is the recording body moving speed [cm/s]. ) A developing method for a magnetic toner developing device.