JPH059790B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はエレクトログラフイ式の現像方法（す
なわち、共働する現像剤と塗布器との組合わせ）
に係り、更に詳細にいえば、磁性の磁性担体と電
気的絶縁トナーとを含むエレクトログラフイ現像
剤を使用して現像するそのような改良に係るもの
である。

従来の技術 特公平４−3868号公報には、硬性の磁性担体を
含む２成分乾式エレクトログラフイ現像剤組成物
とそれを使用する方法とが記載されている。一般
に、この広告公報に記載したシステムは非磁性の
シエル内で回転する磁気コアから成る磁気ブラシ
式塗布器と共に、電気的絶縁性のトナー粒子と硬
性の磁性担体粒子（磁気的に飽和されると最小レ
ベルが高い飽和保磁力を示す）とから成る現像剤
混合物を用いる。トナーと担体との粒子は混合に
よる相互の作用により反対極性に摩擦帯電する。
この塗布器と現像剤とのシステムは、たとえば、
現像速度の増大、現像された像への引つ掻きの減
少、および磁界パターンの欠点により現像されて
しまう像パターンを減少することにおいて重要な
エレクトログラフイ現像の改善を行う。

発明が解決しようとする課題 そのような現像剤−塗布器システムはいくつか
の問題を内在させている。たとえば、ある場合に
は、他のソリツド像部分に影響されて背景に好ま
しくない密度の変異を生じる。またある用途で
は、 １ ソリツド部分の縁部を完全に現像すること、 ２ 像を均一になめらかに現像するということを
合わせ考えた見地から問題がある。更にまた、
前記したシステムのある具体例では、現像した
像に好ましくない量の取り上げた担体粒子が存
在する。

本発明の目的は、上述のように硬生の磁性担体
粒子を用いた現像剤により現像を行う場合に、現
像された像の鮮明度をより向上させることにあ
る。

課題を解決するための手段 本発明は、このような鮮明度が、磁気的に飽和
させられたとき少なくとも500ガウスの飽和保磁
力を有する磁性担体を用いて現像剤の大きな攪拌
を行い、かつ現像剤の速度を形像部材のそれに対
し同じ方向で±７％の範囲とすることにより、十
分良好なものが得られることを確認し、これに基
づき磁性担体として上記特性を有するものを選定
し、また現像剤塗布器におけるシエル内の磁気コ
アを上述のような現像剤の速度を得るごとき速度
で回転させる構成とした。また上述のように現像
剤の大きな攪拌が生じる条件下においても磁性担
体が形像部材によつてもち去られる可能性を極め
て小さくするため、磁性担体としては1000ガウス
の印加磁界にあるとき少なくとも10EMU／gmの
誘導磁気モーメントを呈するものを用い、シエル
表面から離れる方向に抵抗する十分な磁気的吸引
力を与えたものである。また、磁性担体の誘導磁
気モーメントがあまり小さすぎると飽和保持力が
上述のように大きくても攪拌が不十分となる可能
性があるが、上気した誘導磁気モーメントの値は
本発明において意図している大きな攪拌を得る上
で十分な値である。

実施例 第１図には本発明を実施する１つの例示的エレ
クトログラフイ装置１０が示してある。この具体
例では、装置１０は１次電荷部所（コロナ放電装
置１１で表わしてある）と、露光部所１２と、現
像部所１３と、転写部所１４と清掃部所１５とを
通る作用通路をまわり可動な無端状のエレクトロ
グラフイ形像部材１８を備えている。作動時、装
置１０は形像部材１８の一部分を均一に静電帯電
させ、この形像部材は次いで露光部所１２で光像
にさらされ（静電潜像を形成するため）次に現像
部所１３で現像される。次いでトナー像を転写部
所１４で転写用荷電器により複写シート（シート
供給源１６からの）に転写し、トナーを支持した
複写シートを融解ローラ１７を通し送給して転写
したトナー像を焼き付ける。次いでこの形像部材
の部分を清掃部所１５で清掃して再使用できるよ
うにする。現像部所を除いて第１図に示した種々
の部所と装置とは従来のものであり他の種々の形
式で良い。

本発明に係る現像システム、構造およびモード
の具体例を説明する以前に、硬生の磁性担体を有
する現像剤と回転する磁気コアを有する塗布器と
から成る種類の現像システムに関係することが明
らかとなつた物理的現像のいくつかを簡単に説明
すると理解に役立つと思う。従つて、第３図には
例示的現像システムが略図で示してあり、このシ
ステムでは現像剤Ｄは前記した公告公報に記載し
た種類の電気的絶縁トナー粒子と硬性の磁性担体
粒子とから成る乾式の混合物から成り、塗布器１
はコアの周囲に交互に配列した極部分（Ｎ，Ｓ）
を有する複数の磁石から成る回転する磁気コア２
を含んでいる。

コア２は中心軸線を中心として反時計方向に回
転し（第３図の矢印Ｃ参照）、正に帯電した電気
的絶縁性のトナー粒子と負帯電された硬性の磁性
担体粒子とから成る現像剤Ｄは運動する磁気コア
２が形成した回転する磁界により塗布器１の固定
の非磁性シエル３のまわりを時計方向に移送され
る。シエル３は導電性で後記するように背景が現
像されるという好ましくない事態を防止するため
選択した負電位にバイアスされている。

支持体７に支持されかつ接地されている導電層
６をおおう光導電絶縁層５を含む光導電形像部材
８が塗布器１により運ばれた現像剤との現像界面
を横切り移動せしめられる。形像部材８には正帯
電されたトナー粒子の吸引により現像される像パ
ターンを形成する負の静電帯電が存在し、さらに
現像されるべきでないある負帯電も存在する。
（第３図において、２重の帯電符号は現像される
べき静電像パターンを表わし単一の負帯電記号は
現像されるべきでない背景を表わす）。この簡略
したモデルでは、シエル３の電気的バイアスは負
であり、その大きさは正のトナー粒子が単一の負
帯電部分を現像することは防止するが２重の負帯
電部分はそれが現像されるようにトナー粒子を吸
引するように選択する。

以上の説明により、現像剤と形像部材の現像界
面（第３図にＬで示した帯域）内では、(1)正のト
ナー粒子を光導電形像部材の（２重の負）帯電が
存在する部分に向かわせ(2)背景（単一の負）帯電
が存在する部分から遠ざかるように吸引する変動
電界があることが判る。正帯電されたトナーを負
にバイアスされたシエルに向ける吸引は光導電形
像部材に背景帯電がない場合（たとえば、負帯電
のない光導電形像部材の部分が通過する時）によ
り強力となる。

現像した像にある無視できない欠陥を認めた
後、本発明者はこのような欠陥が電気的にバイア
スされたシエルの「トナープレートアウト（plat
−out）」と称している現像に関連して光導電形像
部材のそのような低い（またはゼロ）荷電状態の
部分に生じるようである点を認めた。（第３図に
はそのようなプレートアウトが光導電形像部材の
非帯電部分に向かい合つているシエル３上の正帯
電したトナーで表してある）。通常の現像作業中、
そのようなシエルに吸引されたすなわち「プレー
トアウト」されたトナーは最後に順次に通過する
光導電体領域における像帯電部分によりシエルか
ら遠ざかるように吸引される。しかしながら、そ
のようなトナープレートアウトにより、現像後の
像に少くとも１つの非常に好ましくない欠陥が生
じ得る。このような欠陥がどのようにして生じる
かを以下に示す例示的現像シーケンスで説明す
る。光導電体すなわち形像部材の非電荷のこま、
または電荷電位の低い（白の部分に対応して露光
された）可成りの部分に関係した現像シーケンス
を先づ考察する。第４Ａ図に示しまた前記した如
く、その結果シエル３のＺで示した（十字形のハ
ツチング）部分が可成りプレートアウトすること
になる。トナーが電気的絶縁性であるので（正に
帯電している）、シエル３の部分におけるトナー
の可成りのプレートアウトによりそのようなシエ
ル部分の有効バイアスレベルを下げる。

次に大きなソリツド面積の帯電パターンVb（黒
い像の個所）と横方向に隣接しまた後続する背景
の帯電部分Vw部分（白い像の個所）（第４Ｂ図）
を有する光導電体部分８の現像帯域を通るその後
の運動を次に考察する。第４Ａ図の状態において
塗布器により現像した後、第４Ｂ図に示した電荷
パターンを有する光導電体部分は第４Ｃ図に示し
たトナー密度レベルを示した（密度D₆は高い密
度で、密度D₂は比較的低い密度でD₁は０か密度
レベルD₂よりいちじるしく低いトナー密度であ
る）。

本発明者が検討したところ第４Ｃ図に示した好
ましくなく現像された像の欠陥（D₁とD₂との間
の密度差がいちじるしい）は第４Ｂ図の高い帯電
個所がシエル３の向かい合う部分からプレートア
ウトしたトナーを吸引するが横方向に隣接した低
い帯電部分Vwがトナーを吸引しないことによる
ものと判つた。従つて、低い密度部分D₁はシエ
ルのプレートアウトされない部分における高い有
効なバイアスにより生じるシエルの幅にわたりプ
レートアウトが再び等しくされるまでは密度D₁
−D₂間に差が存在する。

この分析に基いて本発明者は第４Ｃ図に示した
像の欠陥の解決策は現像帯域と相対的にシエルを
現像に影響を及ぼすプレートアウトを避ける速度
で回転させることであろうかと思いついた。第４
Ｃ図に示したものに似た情況を考察して本発明者
はプレートアウトが現像にいちじるしい影響を及
ぼす時間が終了する以前にシエルの周囲の１箇所
を現像帯域（ほぼ寸法Ｌ）の有効磁界を通り移動
させるようにしてシエルを回転させることが望ま
しいと思いついた。本発明者はこの時間を先づ現
像した光導電体によつて判断できるプレートアウ
トの開始（第４Ｃ図にＰ１で示した位置、すなわ
ちD₆の直後ではプレートアウトは０である）と
プレートアウトの効果が光導電体で判断して明ら
かに認められるようになる点（第４Ｃ図に位置Ｐ
２で示してある位置）との間の距離ｄを測定する
ことにより定めた。次に、本発明者はプレートア
ウト時間tp（すなわち、シエルのトナープレート
アウトが平衡状態に達するまでの時間）を光導電
体を距離ｄ（P₁とP₂との間）にわたり作用速度
Vel.mで移動させるに必要な時間として計算し
た、すなわち、tp＝ｄ／Vel.mとなる。

たとえば、光導電体の作用速度が38.1cm／秒
（15インチ／秒）で測定距離ｄが7.6cm（３イン
チ）であると、プレートアウト時間tpは0.2秒と
なる。約0.64cm（0.25インチ）の典型的な現像帯
域の長さＬに対しては、シエルの速度は3.18cm／
秒（1.25インチ／秒）より少くとも３倍高いこと
が望ましく、また約１けた程度高い、すなわち、
好ましくは31.8cm／秒（12.5インチ／秒）または
それ以上であることが好ましい。このシエルの回
転運動のこのような過程の検討から、第４Ｃ図に
示した如き像の欠点をなくすと判つた。

この事実を一般化して表わすと、現像システム
の「ｄ」の値を前記した如く測定した場合シエル
の好ましい最小の直線速度に対する数学的表現を
導くことができる。従つて、 tp＝ｄ／Vel.m 上式において、tpはプレートアウトの平衡が生
じる時間、Vel.mは光導電部材の線速でｄはP₁と
P₂との間の測定距離（第４Ｃ図）。

像に影響を及ぼすプレートアウトを有効に減少
するため、シエル速度Vel.sは、シエル上の一点
をtpより短かい時間tsで現像帯域（距離Ｌ）にわ
たり移動させる如きものとする必要がある。従つ
て、 ts＝Ｌ／Vel.s＜tp＝ｄ／Vel.m；または Vel.s＞Vel.m.L／ｄ；または約３Vel.m.L／ｄ 最も好ましいのは Vel.s＞＞Vel.m.L／ｄ；たとえば 10・Vel.m.L／ｄ にほぼ等しいかほぼそれより大である。

本発明の現像システムでは、「ｄ」の値（イン
チで）はシエルが約1.0Vel.m.Lより大である周
（線）速Vel.s.で回転せしめられると有効になる
程度で、ここでVel.mは毎秒インチの単位であり
Ｌはインチで表わす。（すなわち、上記の1.0Vel.
m.Lの式にはｄインチで割つた係数が組み込んで
ある）。「ｄ」と「Ｌ」とがcmでVel.mがcm／秒で
あるメートル法ではシエルの対応する望ましい最
小速度Vel.sはcm／秒で約0.4Vel.m.Lである。シ
エルの速度Vel.s（インチ／秒）は少くとも３×
Vel.m×Ｌ（Ｌはインチで表わしVel.mがイン
チ／秒）が好ましくすなわちメートル法ではVel.
s（cm／秒）が少くとも約1.2Vel.m.Lが最も好まし
い。前記した分析と本発明者による実験とでは第
４Ａ図ないし第４Ｃ図に関して説明した像の欠点
は、もしシエルをこれまで説明したものと一致す
る速度でいづれの方向にでも回転させること回避
できるか可成り減少できる。

シエルをプレートアウトに関連した欠陥を回避
するよう回転させる具体例では、本発明者はシエ
ルを一方向にその周囲部分が光導電体の運動方向
と一致する方向に現像帯域を通過するような方向
に回転すると非常に好ましいことを確認した。シ
エルのこの好ましい方向は本発明者による好まし
い現像剤流れ方向と磁気コアの好ましい回転方向
との決定により左右される。

この好ましい共通方向に回転させる１つの理由
を更に良く理解するには第３図に示したものと似
ている（回転するコア２と固定のシエル３）とを
有する磁気ブラシを略図で示す第５Ａ図と第５Ｂ
図とを参照のこと。矢印で示した如く、第５Ａ図
のコア２は反時計方向に回転して現像剤を時計方
向に現像帯域を通り光導電体と並流方向に流れさ
せる。コアと現像剤との方向は第５Ｂ図の塗布器
では反対で現像帯域にわたり現像剤を対流させる
（光導電体に対し）。対流する現像剤の流れモード
である第５Ｂ図において現像剤集積帯域Ｘが第５
Ａ図の現像剤の共通する流れモードの現像剤集積
帯域Ｙより可成り大でまた第５Ｂ図のモードがい
くつかの問題を提起すると判つた。

第１に、第５Ｂ図のモードの大きい集積帯域Ｘ
は現像剤混合物中の担体をコア２の磁石の束縛磁
界から離れるように移動させる。この大きい移動
距離は光導電体が担体を取り上げる可能性を増
す。対照的に、第５Ａ図のモード（現像剤が光導
電体と共通方向に流れる）の集積帯域Ｙは担体が
コアの磁界から逸出する可能性を減少すると判つ
た。更にまた、第５Ａ図のモードでは光導電体に
より取り上げられる帯域Ｙのどの担体も光導電体
の現像帯域を離れる以前にコア２０の磁石の磁界
に必ず戻る。従つて、像個所での担体の取上げは
第５Ａ図のモードでは現像剤塗布器により有効に
取除かれこのことは第５Ｂ図の作用モードでは行
われない。担体の取上げを極めて小さくするほか
に、第５Ａ図の同方向の現像剤の流れモードでは
現像した像は一層信頼できまたなめらかである。
更にまた、詳細に後記するが、現像剤が共通する
方向に流れるようにし現像剤の速度対光導電体の
速度を適当に選択することにより非常に重要な利
点が得られる。

好ましい共通する方向の現像剤の流れに基いて
（前記した理由ならびに後記する理由により）、シ
エルをプレートアウトに関する欠点を避けるため
に回転させる具体例においては、シエルを現像剤
と同方向に回転させまたコアを反対方向に回転さ
せることが好ましいと判つた。更に詳細にいえ
ば、現像剤を可成り速い速度で現像帯域に供給し
（完全に現像するため）、またシエルとコアとの回
転が現像剤の結果的移動速度に寄与するよう相対
速度成分を加えこれら速度成分を控除（もしシエ
ルの回転方向が現像剤の好ましい流れ方向と反対
の場合におけるように）することがないことが非
常に望ましいと判つた。

以上の説明から判るように、(1)現像剤を光導電
体と同じ方向に移動させること、(2)磁気コアを光
導電体と逆の回転方向にすること、(3)シエルを回
転させる場合シエルを光導電体と同じ方向に回転
させること、(4)シエルをプレートアウトの欠点を
回避するため回転させる場合好ましい最低速度は
Vel.s＞3.0Vel.m.Lの関係に従うということ、が
好ましいシステムパラメータであることを確認し
た。現像システムのその他の重要なパラメータに
は(a)シエルの望ましい最大回転速度、(b)磁気コア
の望ましい回転速度および(c)シエルとコアとの好
ましい回転速度が含まれる。

前記したパラメータを決める際に、第１に本発
明者が現像剤の累積移送速度（CDT速度）と呼
称するすなわちシエルによる現像剤の移送速度＋
磁気コアによる現像剤の移送速度の有用で好まし
い値を考慮することが非常に望ましいと判つた。
そのようなCDT速度の選択は現像帯域を通る形
像部材の運動の線速度に主として左右されると判
つた。従つて、本発明の別の重要な面によれば、
形像部材と共通方向に現像帯域を通ることと
CDT速度（従つて、現像帯域を通る現像剤の線
速度）が形像部材の線速度にほぼ等しく（すなわ
ち、約±15％）であることが非常に望ましいと判
つた。CDT速度と光導電部材の速度とをこのよ
うに一致させると多くの像に対して非常に有用な
結果を生じる。しかしながら、本発明のこの面に
よれば、一層好ましいCDT速度は現像剤の線速
度を光導電部材の線速度の約±７％の範囲内にす
るものである。この好ましい速度は像の微細な線
の中間調ドツトパターンに対しすぐれた現像を行
うのに非常に望ましい。現像剤の速度をそれより
遅くすると像の先縁の現像を不良にしそれにより
速くすると後端部の現像を不良にすることにな
る。光導電体と現像剤との速度はほぼ等しくして
先後端と、微細線部分と中間調ドツトパターンと
の現像をすぐれたものにすることが好ましい。こ
の点につき、高速度写真により、光導電体に対し
CDT速度を近づけるに従いソリツド個所の縁部
と微細線と中間調ドツトパターンとがそれに応じ
より完全に現像されることを確認した。シエルを
好ましい正味の現像剤流れ方向（すなわち、光導
電体に共通の方向）とは反対の方向（すなわち、
光導電体と対流して）に回転させることが望まし
い場合には、CDT速度を前記した如くするに十
分な程度コアを回転させることが非常に好まし
い。プレートアウトの欠点を回避するのにシエル
を回転させることが重要でない具体例では、
CDT速度を前記した如くするのにコアの回転の
みを利用することにより前記した如く像の現像を
いちじるしく改善する。

本発明において、鮮明な現像が得られ、特に上
述したように像の先縁及び後縁が不鮮明にならな
い理由として、次のことが考えられる。

本発明では硬性の磁性担体粒子を用いて現像す
る方法を対象にしており、この硬性の磁性担体粒
子は高い保磁力を有しまた絶縁性のトナー粒子と
組み合わせて用いられる。このような現像剤は普
通の磁気プラシで用いるものに比較しトナーの濃
度を高いものとできる。この結果、現像剤は集合
体としては導電性が良くないものとなる。この結
果本発明の発明者が「空間帯電」と名付けている
現像が生じる。

現像剤は交互に変わる磁極を有した磁気コアを
高い速度で回転させることによつて移送される。
コアの回転は現像剤における速い極の遷移を生ぜ
しめ、この結果硬性の磁性担体粒子はコアの回転
の方向とは逆の方向に連続的に転動する。担体粒
子はシエルから突き出す非常に短い柔らかな針状
の粒子のように見え、極が通過するたびに立ち上
がりまた倒れるように振る舞う。これらの転動の
方向は極の移動方向の逆である。

現像剤の集合体の導電性が良くないので、トナ
ー粒子が担体を離れると、この担体と残つたトナ
ーの組み合わせはその帯電状態を変えることにな
る。例として、負に帯電した担体粒子が３つの正
に帯電したトナー粒子と平衡状態にあるとする。
シエルと静電像との間の強い電界により、トナー
粒子の１つが像に引き付けられたとすると、担体
粒子と残りの２つのトナーとの組み合わせはもは
や平衡状態にはない。帯電状態を変えられていな
い担体粒子には２つの正に帯電したトナーが残つ
た状態になる。導電性のシステムでは電荷が他の
担体を介しシエルに移動することにより担体とト
ナーはすぐに平衡状態になる。しかしこのような
電荷の移動は本発明のシステムでは生じない。こ
のようにして生じた平衡でない状態を発明者は
「空間帯電」と名付けている。

この空間帯電は現像作用にとつて望ましくな
い。即ち、担体とトナーが平衡である時に比べ担
体がトナーを強く引き付けることになるからであ
る。同じ担体にあつた第２番目のトナーは担体を
離れるには第１番目のものより強い電界を必要と
する。

この空間帯電は電気的には中性化されないので
機械的に中性化する必要がある。即ち、磁極の遷
移の度に担体粒子に力が加えられ、性質的には針
状であるため各々の粒子がひつくり返る態様の転
動を行う。この転動は集合体の外側の担体をシエ
ルに向けて運びそこでシエルに接してそれらの空
間帯電を中性化できるようにする。しかし残念な
がらこの中性化は電気的になされるものに比べ遅
い。

従つて、トナーを失うことにより起こるこの空
間帯電の問題を考慮することが重要である。この
問題は文書の文字の先縁及び後縁における不良現
像として表れる。他の場合にも表れるが顕著なの
はかなり近接した線が前後に続く場合である。こ
のような場合、像が現像界面において現像剤より
早く運動すると、像の先縁は、先行する像の後縁
を現像したばかりでシエルまで戻り空間帯電を中
性化していない現像剤により現像されることにな
る。空間帯電は現像をある程度阻害し先縁の不良
現像を生じる。

現像剤が像よりかなり早く運動すると、像の先
縁を現像したばかりの現像剤がそれに先行する像
の後縁を現像することになる。この場合にも空間
帯電は中性化されるまでには移動を受けておら
ず、現像を阻害し後縁の不良現像を生じる。

本発明では現像剤の速度を形像部材のそれの±
７％以内とすることで上述の不都合が解消されて
いる。

次に、磁気コアの有用で好ましい回転速度を考
察すると、前記広告公報には約1000−3000RPM
のガイドラインが記載されている。この公告公報
には特定のコア回転速度に対しては回転する磁気
コアの交互に配列した磁極の数が増すに従い現像
剤の移送速度が増すと記載されている。本発明の
別の重要な面によれば、磁気コアとその回転手段
とを、上記の現像区域を経る光導電体の各部分を
活性状態の現像の作用点内（すなわち、第３図に
おける距離Ｌ）内において少くとも５つの極性の
遷移にさらす如きものとすることが（前記した種
類の現像剤により好ましいコントラストを得ると
いう見地から）非常に望ましいことが判つた。そ
れぞれ公称の光導電部材速度Vel.mと現像帯域長
さＬとを与えると、以下の関係に従いこの好まし
い特徴に従いコアの特定構造と回転速度とを選択
できることは当業者には理解できよう、すなわ
ち、 Pt.L／Vel.m＝Pd＞５ 上式において、Ptは１秒毎の極遷移数であり
（コアの極数×１秒毎のコアの回転数である）ま
たPdは速度Vel.mで運動している形像部材の各
部分が長さＬの能動現像帯域内で受ける極の遷移
数である。この極遷移速度にすると吸引したトナ
ーを効率的に利用するため現像帯域において担体
を適当に反転する。このことに関連して、磁気コ
アはその周囲に近接して間隔をあけた複数の磁石
から成りこの磁石の数が非常に高いコア回転速度
を使用せずに現像挟持部内で光導電体の各部分を
この所望の５より大きい極遷移を受けさせるに十
分にすることが非常に好ましい。

この最少の極遷移速度とシエルの直径とに基い
て、望ましい最小の磁石による移送速度を線速度
にして計算できる（または実験的に測定した、た
とえば、高速度写真、固定のシエルおよび最少の
極遷移速度で回転するコアにより）。磁石により
現像剤を移送する好ましい速度もまた好ましい
CDT速度に関連して前記したシステムのパラメ
ータに左右される。

前述のように選択した最大の累算現像剤移送速
度CDT（最大）と磁石による最小の現像剤移送速
度MDT（最小）により、シエルの望まし最大の
現像剤移送速度SDT（最大）従つて、最大のシエ
ル回転速度は以下の関係によりシエルの回転を行
う具体例に対して定めることができる。すなわ
ち、 SDT速度（最大）＝CDT速度（最大）−MDT
速度（最小） 同様に、そのような具体例に対しては、シエル
による望ましい現像剤移送速度、従つて、シエル
の好ましい回転速度は以下の関係により定めるこ
とができる。すなわち、 SDT速度（好ましい）＝CDT速度（好ましい）
−MDT速度（好ましい） 前にも述べたように、現在のところ好ましい
CDT速度は現像される光導電部材に接触する現
像剤を、現像される光導電部材の直線速度とほぼ
同じ直線速度にするものである。好ましいMDT
速度は光導電体の形像部材が現像帯域を通過中こ
の部材の各部分に５またはそれ以上の数の極遷移
を受けさせるものであり現像システムの望ましい
コントラスト特性に左右される。

本発明の以上の一般原理と手順とを念頭に入れ
て、１つの好ましい現像システムが例示してある
第１図と第２図とを再び参照する。現像剤供給源
Ｄが現像剤だめに位置決めした混合手段２１を有
するハウジング２０内に収容されている。第２図
に示す如く、非磁性のシエル部分２１（たとえ
ば、ステンレス鋼、アルミニウム、導電性材料で
被覆されたプラスチツクかフアイバガラスまたは
カーボンを満たしたプレキシガラスで作つた）が
ハウジング２０内に位置決めされ軸受２２により
中心軸線を中心として回転するよう装着されてい
る。駆動手段２３がシエルを第１図から見て反時
計方向に回転させるようにしてありシエル２１は
基準電位線２５に接続してある。シエル２１内に
は磁気コアが軸受２２，２７に回転するよう装着
され駆動手段２４がコアを第１図から見て時計方
向に回転させるようにしてある。コアは当業界に
知られている種々の形式を有することができるが
図示した具体例では周方向に交互に磁性が変わる
ように磁石ストリツプ２８が複数位置決めされて
いる鉄製コア２６から成る（第１図）。塗布器の
磁石ストリツプは種々の良く知られた永久磁石材
のいづれか１種またはそれ以上の種類から作るこ
とができる。代表的磁性材には1977年８月16日付
でエル・オー・ジヨーンズに許可された米国特許
第4042518号に記載したガンマ酸化第２鉄および
「硬性」フエライトが含まれる。コアの磁界強さ
は広範囲に変ることができるがホール効果プロー
ブでコアの表面で測定して少くとも450ガウスで
あるのが好ましく約800ないし1600ガウスの強度
が最も好ましい。ある用途では、電磁石が好まし
い。コア用の好ましい磁石材は鉄または磁気鋼で
ある。

一般に、コアの寸法は使用する磁石の寸法によ
り決まり、磁石の寸法は所望の磁界強さにより選
択する。前にも述べたように、２インチのコア直
径に有用な磁極の数は８ないし24個で好ましいの
は12ないし20個であるがこのパラメータはコアの
寸法と回転速度とに左右される。一層重要なパラ
メータは極の遷移速度でありこの遷移速度は前記
した如くである。いくつかの特定の例として、２
インチ（5.1cm）の直径のローラには約10ないし
25インチ／秒（25.4ないし63.5cm／秒）の範囲の
光導電体速度で現像するには12個の極が有用であ
ると判つた。20個の極を有する２インチ（5.1cm）
直径のコアが35インチ／秒（88.9／秒）までの光
導体速度で現像するのに有用であると判つた。同
様に、16個の磁石を有する2.75インチ（6.99cm）
直径のコアで光導電体の速度を30インチ／秒
（76.2／秒）にしてすぐれた現像を行えることが
判つた。シエルと光導電体との間の間隔は比較的
に狭く、約0.01インチ（1.025cm）ないし0.03
（0.076cm）の範囲である。へら状薄片２７が光導
電体１８用の現像帯域に送給された現像剤を調整
するよう位置決めされシエルから光導電体とシエ
ルとの間隔に等しい距離間隔をあけることが好ま
しい。

本発明に特に有用な乾式の現像剤組成物は前述
した特公平４−3868号公報に記載されている組成
物に類似したものである。一般に、そのような現
像剤は帯電したトナー粒子と、磁気的に飽和され
ると所定の高い最少レベルの保磁力を示す磁性材
を含んでいる反対極性に帯電された担体粒子とか
ら成る。担体粒子はバインダなしの担体（すなわ
ちバインダまたは母材を含まない担体粒子）か複
合担体（すなわちバインダ内に複数の種類の磁性
材が分散されている担体粒子）のいづれでも良
い。100ガウスの最少飽和保磁性を有するバイン
ダなしおよび複合担体粒子は「硬性」磁性担体粒
子と呼称することができるが、本発明においては
この内少くとも500ガウスの飽和保磁力を有する
ものを用いる。

本発明に使用する複合担体粒子においては、磁
性材の個々の小片は比較的に寸法が均一で複合担
体粒子全体の寸法より小さくなければならずその
ようにすることが好ましい。磁性材の平均直径は
担体粒子の平均直径の約20％以下であるのが望ま
しい。最大５ミクロンから最小0.05ミクロン程度
の磁性粉末を使用してすぐれた結果が得られる。
細分しても磁気特性に好ましくない程の変化を生
じない場合でかつ選択したバインダの量と特性と
が担体粉末における他の望ましい機械的特性と共
に望ましい強度を与える場合には、さらに細かい
粉末も使用できる。磁性材の濃度は広範囲に変え
ることができる。微細に砕いた磁性材の比率は複
合担体粒子の重量約90％まで使用できる。

微細に粉砕した磁性材と併用する母材は所望の
機械的および電気的特性を生じるよう選択する。
母材は(1)磁性材に良く接着し、(2)丈夫でなめらか
な表面の形成を促進し、(3)トナーと担体とを混合
する際に両者間に適当な極性と程度とで帯電を与
えるよう、使用するトナー粒子とは十分異なる摩
擦帯電特性を有することが好ましい。

母材はガラス、金属、珪素樹脂等の如き有機ま
たは無機母材で構成できる。適当な機械的および
摩擦帯電特性を有する天然または合成重合樹脂ま
たはそのような樹脂の混合物を使用することが好
ましい。適当な単量体（この用途の樹脂を作るた
めに使用できるもの）は、たとえば、アルキルア
クリレートおよびメタクリレートの如きビニール
単量体、スチレンおよび置換スチレンおよび塩化
ビニリデンの如き塩基性単量体を含んでいる。こ
れらおよび、たとえば、アクリル酸またはメタク
リル酸である酸性単量体の如き他のビニール単量
体で作つた共重合体を使用できる。そのような共
重合体はジビニルベンゼン、メタクリル酸グリコ
ール、くえん酸トリアリル等の如き多官能単量体
を少量含んでいると好ましい。ポリエステル、ポ
リアミドまたはポリカーボネートの如き凝縮重合
体もまた使用できる。

そのような複合担体粒子は熱可塑性物質を軟化
させるか熱硬化性物質を硬化するためそれに熱を
かけ、液体の支持媒体を取り除くためこの物質を
蒸発乾燥し、鋳造および押出し等または担体粒子
を作形するための切断または剪断等の処理時に圧
力または熱と圧力とを共に使用し、たとえば、ボ
ールミルで砕いて担体物質を適当な粒子寸法に小
さくし、粒子を分類するためふるいにかける。

１つの準備技術によれば、粉末状にした磁性材
をバインダ樹脂のドープまたは溶液に分散する。
次いで、溶媒を蒸発させその結果による中実の塊
を破砕により細分してスクリーンにかけ適当な寸
法の担体粒子を生じる。

別の技術によれば、乳化または懸濁重合を使用
してなめらかさがすぐれ耐用寿命の長い均一な担
体粒子を生じる。

磁性材（バインダなしまたは複合担体端子）に
対し本発明で使用した飽和保磁力という用語は、
磁性材を外部の磁界中に不動に置いて磁性材を磁
気的に飽和した後（あるいは磁性材を恒久的に磁
化して後）、その磁性材の残留磁気をゼロに減少
するに必要な外部磁界を（後記するようにガウス
単位で測定して）意味する。特に、担体粒子の磁
性材の飽和保磁力を測定するため、磁性材の試料
（重合体母材に固定した）をニユージヤージイ州
プリンセトン所在のプリンセトン・アプライド・
リサーチ・コーポレイシヨンが販売しているプリ
ンセトン・アプライド・モデル155振動試料磁力
計の試料ホルダーに入れて外部の磁界の磁気ヒス
テリシスループ（ガウス単位）対誘導磁気
（EMU／gm）をプロツトすることができる。

第６図には磁気的に飽和された時の典型的な
「硬性」磁性担体のヒステリシスループを示す。
担体物質が徐々に強度が増す磁界内で磁気的に飽
和されかつ不動に置かれると、最大すなわち飽和
した磁気的モーメントBsatが磁性材に誘導され
る。もし印加した磁界がゼロを経て漸次に減少さ
れ印加した極性を逆にされ次いで逆極性で磁界が
増大せしめられると、担体物質の誘起したモーメ
ントは最終的にはゼロとなり従つて誘起した極性
は逆転を開始する。残留磁気Brをゼロにまで減
少するに必要な印加磁界Ｈの値（前記した磁力計
で測定した）は磁性材の飽和保持力Hcと称する。
本発明に使用する現像剤の担体は複合担体である
かバインダを含まないものかに関係なく磁気的に
飽和した時少くとも500ガウスの飽和保磁力を有
することが必要であり、1000ガウス以上の飽和保
磁力を示せばより望ましい。

また塗布器と担体粒子間に十分な磁気的吸引が
存在しててコアの回転中塗布器のシエルに担体粒
子を保持してそれにより担体が像に移される量を
減少することが重要である。従つて、回転するコ
アの磁界Ｈにより担体の磁性材に誘導した磁気的
モーメントＢは少くとも5EMU／gmであること
が好ましい。また一般的数値で示せば、本発明で
は1000ガウスの印加磁界にあるとき少くとも
10EMU／gmの誘導磁気モーメントを呈すること
が必要で、1000ガウスの印加磁界に対して
25EMU／gm以上の誘導磁気モーメントを呈すれ
ばより好ましい。この点に関して、1000ガウスに
おいて40ないし100EMU／gmの誘導磁気モーメ
ントを呈する担体粒子が特に有用であると判つ
た。

第６図には例示のためヒステリシスループが同
じである２種の物質に対する誘導磁気モーメント
が示してある。これら物質は透磁率曲線P₁，P₂
により表わした如く磁界に対する応答が異なる。
図示した如き1000ガウスの印加した磁界に対して
は物質P₂は約5EMU／gmの誘導磁気モーメント
を有し他方物質P₂は約15EMU／gmの誘導磁気モ
ーメントを有する。いづれの物質についてもモー
メントを増大するため当業者は少くとも２つの技
術を選択できる。すなわち、コアにより印加する
磁界を約1000ガウスより増大するか物質をオフラ
インでコアの磁界より高い磁界にさらし次いでこ
の物質をコアの磁界に再び導入する。そのような
オフライン処理においては、物質は磁気的に飽和
することが好ましく、この場合には、第６図に示
した物質のいづれも約40EMU／gmの誘導磁気モ
ーメントＢを示す。

本発明に使用する２成分現像剤がその未使用す
なわち新鮮な状態で磁化する必要のないことは当
業者には理解できよう。このようにして、現像剤
は好ましくない粒子対粒子の吸引もなく現像剤を
オフラインで処理できる。そのような場合に、必
要とする飽和保磁力は別にして、現像剤が可能な
コアまたはあるその他の供給源にさらされると、
担体は塗布器のシエルにまといつくに十分な誘導
磁気モーメントＢを生ずる。１つの具体例におい
ては、未使用の担体磁性材の透磁率が可成り高い
ので、現像剤が塗布器に接触すると、その結果誘
起したモーメントは前記したオフライン処理の必
要もなく担体をシエルに保持するに十分である。

有用な「硬性」磁性材としてフエライト及びガ
ンマ酸化第２鉄がある。担体粒子は大部分を金属
成分として鉄を含む磁性酸化物の化合物であるフ
エライト化合物で構成することが好ましい。たと
えば、Ｍがモノまたは２価金属であり鉄が＋３の
酸化状態にある一般式MFeo₂またはMFe₂O₄を有
する基本的酸化金属で形成した酸化第２鉄の化合
物がフエライトである。

好ましいフエライトはBaFe₁₂O₁₉，SrFe₁₂O₁₉
の如きバイウスまたはストロンチウムもしくはそ
の両方を含むものと、1973年２月13日付でビイ・
テイ・シヤートに許可された米国特許第3716630
号に記載した如くＭがバリウム、ストロンチウム
または鉛である式MO・6Fe₂O₃を有する磁気フエ
ライトである。

本発明に有用な「硬性」磁性担体粒子の寸法は
広範囲に変ることができるが平均粒子寸法は100
ミクロン以下であることが好ましい。担体粒子の
平均寸法は約５ないし45ミクロンであることが好
ましい。現像された像により取り上げられる担体
を極めて少くするという見地から、そのような小
さい担体粒子を磁気的に飽和させることが好まし
く、たとえば1000ガウスのコア磁界において、少
くとも10EMU／gmのモーメントが誘起されるこ
とが必要でまた25EMU／gm以上のモーメントか
誘起されることが好ましい。

本発明によれば、担体粒子は電気絶縁性のトナ
ー粒子と共に２成分系の乾式現像剤を形成する。
使用する際にトナーと磁性担当粒子とは互いに反
対磁性を有し、トナーが現像される静電像とは反
対磁性を有した帯電を示す如きものとする必要が
ある。

トナーと「硬性」の磁性担体とに好ましく摩擦
帯電させるには、トナーと担体との粒子が互いに
混合する際に所望の極性と帯電程度になるよう摩
擦帯電シリーズにおいて位置決めされる物質を選
択することにより行う。もし担体粒子が使用した
トナーで所望通り帯電しない場合には担体を帯電
する物質で被覆する。

本発明の担体とトナーとから成る現像剤混合物
ではトナーの濃度は種々変えることができトナー
の濃度は高いことが望ましい。たとえば、現像剤
は現像剤の総重量を基礎として約70−99重量％の
担体と30ないし１重量％のトナーとを含むことが
でき、そのような濃度の望ましいものは担体が75
ないし92重量％またトナーが約25ないし８重量％
である。

トナー成分は好適には着色されて粉末化した樹
脂で良い。トナーは通常では樹脂に着色剤すなわ
ち染料か顔料およびその他所望の添加剤を化合さ
せて作る。もし不透明度の低い像が所望の場合に
は、着色剤を加える必要はない。しかしながら、
通常では着色剤を加えこの着色剤は原則として
「色の索引」（Colour Index）第１および第２巻
第３判に記載した物質のいづれでも良い。カーボ
ンブラツクが特に有用である。着色剤量は広範囲
に変えることができ、たとえば重合物の３ないし
20重量％で良い。

混合物を加熱し微粉砕して着色剤とその他の添
加剤とを樹脂に分散する。この物質集合体を冷却
し、塊状に砕き最後に粉砕する。その結果による
トナー粒子は直径が0.5ないし25ミクロンで平均
寸法は１ないし16ミクロンである。このことに関
し、本発明の現像剤は平均寸法が比較的に接近し
ているトナー粒子と担体粒子とで調製すると特に
有用である。たとえば、担体対トナーの平均粒子
寸法比は約４：１ないし約１：１の範囲内にする
ことが望ましい。しかしながら、担体対トナーの
平均粒子寸法比は50：１と高くしてもまた使用可
能である。

トナー樹脂は、たとえば、1978年２月28日付で
カスパー等に許可された米国特許第4076857号に
記載した如き天然および合成樹脂ならびに変性し
た天然樹脂の如き広範囲の物質から選択できる。
特に有用なものは1976年２月17日付でジヤドウイ
ン等に許可された米国特許第3938992号及び1976
年３月２日でサダマツ等に許可された米国特許第
3941898号に記載した交差結合重合体である。た
とえば、アクリル酸アルキルまたはメタクル酸ア
ルキルの如きアクリル酸単量体とスチレンまたは
低級アルキルスチレンとの交差結合したか非交差
結合の共重合体が特に有用である。またポリエス
テルの如き縮合重合体もまた有用である。

トナーの形状は粉砕したトナーの場合は不規則
でも良くまたは球状でも良い。球状粒子は溶媒に
トナー樹脂を入れた溶液をスプレイ乾燥すること
により得られる。あるいは球状粒子は1979年９月
５日付で公告されたジエイ・ウゲルスタツドのヨ
ーロツパ特許第3905号に記載した重合体ビード膨
潤技術により作れる。

トナーはまた帯電制御剤とブロツク化防止剤の
如き成分を少量含むこともできる。特に有用な帯
電制御剤は米国特許第3893935号および英国特許
第1501065号に記載されている。英国ハンプシヤ
ー州所在のインダストリヤル・オポーチユテイ
ズ・リミテツドが1981年10月に発行した「研究発
表」第21030号第210巻に記載した四アンモニウム
塩帯電剤もまた有用である。

本発明による１つの特定の現像システム構成の
以下の例が前記した一般的な好ましいパラメータ
を更に良く理解するに役立つことと思う。この例
の現像システムにおいて、第１図に示した如き電
子写真装置に組み込まれた形像部材は１秒毎に約
11.4インチ（30.0cm／秒）の公称作用速度を有し
ていた。現像システムは独立して回転可能なシエ
ル２１とコア２２とから成る塗布器を備え、これ
ら部分はそれぞれ第２図に示した如く個別の駆動
手段２３，２４を有している。シエルはステンレ
ス鋼製で外径が２インチ（5.1cm）厚味は0.040イ
ンチ（0.10cm）であつた。コアはアルミニウムで
作つたノツチ付きシリンダ部分２６から成り第１
図と第２図とに示してあるように周囲に12個のス
トリツプ磁石が配置されている。コアの外面とシ
エルの外面との間の間隔は約0.05インチ（0.13
cm）±0.003インチ（0.008cm）であつた。磁石は
米国特許第4042518号に記載した如き硬質フエラ
イトで作られシエルの表面に1000ガウスの磁界を
生じた。シエルと光導電体との間の間隔は0.025
インチ（0.64cm）±0.01インチ（0.03cm）で約0.4
インチ（1.0cm）の長さの現像帯域を形成した。
薄片２７が現像帯域から上手側位置に（現像剤の
流れ方向に関し）シエルから0.025インチ（0.064
cm）離して配置された。現像剤は前記した如き硬
性の磁性担体と電気的絶縁性のトナーとで構成さ
れ約−350ボルトの「黒い」露光されなかつた個
所と約−90ボルトの「白い」露光された個所なら
びに中間の像帯電個所とを有する静電潜像は塗布
器のシエルに約−100ボルトのバイアスをかけて
現像した。

磁気コアは光導電体に対流する方向に（第１図
から見て時計方向）1500RPMで回転させシエル
は光導電体と共通する方向に（第１図から見て反
時計方向）約36RPMで回転させた。これらコア
とシエルとの回転速度により１秒毎に約300の極
遷移を生じまた現像剤を現像帯域を通つて光導電
体と共通の方向に１秒毎に約11.4インチ（30.0
cm／秒）の累算流速で移動するようにした。その
結果現像された像はすぐれた最大密度個所と、良
好なコントラスト比と、最少の担体取上げと、欠
点のない先後縁と第４Ａ図ないし第４Ｃ図に関連
して説明した如き種類の欠点もないことを示し
た。

発明の効果 本発明によれば、現像剤と形像部材との間の相
対速度が特定の範囲内であることの長所が、かか
る相対速度が小さいことによる短所、既ちトナー
の供給が不充分になるという短所により相殺され
ず、磁性担体の特定の範囲の飽和保磁力と誘導磁
気モーメントとの作用による現像剤の十分な攪判
によりトナーの十分な供給が得られ、またこの特
定の範囲の誘導磁気モーメントの作用で磁性担体
が形像部材にもち去られる可能性が極めて小さく
なるという効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を実施する１つのエレクトログ
ラフイ装置の略図、第２図は第１図の現像部所の
一部分の断面図、第３図は本発明に関係したある
物理的メカニズムを説明するに有用なエレクトロ
グラフイ現像システムの側面略図、第４Ａ図、第
４Ｂ図および第４Ｃ図は第３図の説明に有用な略
図、第５Ａ図と第５Ｂ図とは本発明に関係した他
の現像を示す第３図に似ている図、第６図は本発
明に有用な担体の磁気特性を示すグラフである。 ２，２６……磁気コア、３，２１……シエル、
８，１８……形像部材、Ｄ……現像剤、Ｌ……現
像帯域。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 静電帯電パターンを支持し現像帯域を通り運
   動するエレクトログラフイ形像部材を現像する方
   法において、現像剤として磁気的に飽和させられ
   たとき少くとも500ガウスの飽和保磁力を有し、
   かつ1000ガウスの印加磁界にあるとき少くとも
   10EMU／gmの誘導磁気モーメントを呈する磁性
   担体粒子と、電気的絶縁性のトナー粒子とから成
   るものを用い、また塗布器としては電気的にバイ
   アスされた非磁性シエルとシエル内に設けられ磁
   極を交互に変化させる磁気コアとを含む磁気ブラ
   シ形塗布器を使用し、現像剤を、形像部材と共通
   する方向にかつ形像部材の直線速度の±７％以内
   の範囲の直線速度で現像帯域を通り移送するよう
   な速度でコアを回転させることを特徴とする方
   法。 ２ 現像剤が現像帯域を形像部材の直線速度にほ
   とんど等しい直線速度で通過するようコアを回転
   させる請求の範囲第１項の方法。 ３ コアの回転速度が前記形像部材が現像帯域を
   通過中該部材の各部分に少くとも５つの極遷移を
   受けさせるに十分である請求の範囲第１項又は第
   ２項のいずれかに記載の方法。