JPH0664396B2

JPH0664396B2 - 現像装置

Info

Publication number: JPH0664396B2
Application number: JP61207013A
Authority: JP
Inventors: 初雄田嶋; 細井　　敦; 敬斉藤
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1986-09-02
Filing date: 1986-09-02
Publication date: 1994-08-22
Anticipated expiration: 2009-08-22
Also published as: JPS6361275A

Description

【発明の詳細な説明】〈産業上の利用分野〉本発明は現像装置、特に電子写真等に用いられる静電潜
像に乾式現像剤で現像する現像装置に関する。

〈従来技術〉従来現像方式としては、各種方法が提案され又実用化さ
れている。

例えば従来の２成分系現像剤を用いた現像方法では現像
ローラ上に比較的厚く塗布された該現像剤によって潜像
の画像部を現像する場合、現像剤中のトナーは現像ロー
ラ上に塗布された現像剤の内、数パーセント以下しか使
用していない。このことは現像装置として見た場合非常
に効率の悪いものである。なぜならば所望の現像濃度を
得るためには多量の現像剤を現像領域へ搬送する必要が
あり、現像剤を現像ローラの回転毎に現像ローラ上に一
定量かつトナー濃度を均一にして塗布する必要があり又
現像ローラ上の現像剤の搬送速度を感光体より速めたり
複数の現像ローラを設定したりする必要があるためであ
り。従って現像器構成は大型化、複雑化していった。も
ちろんこの種の現像装置においても現像効率の向上は試
みられた。

例えば本出願人は、特開昭55−32060，55−133058，56
−70560を提案し、かつＮＰ−8500（キヤノン製複写
機）に於いて実用化されている。これによれば現像濃度
をあげることができ、現像効率を上昇することができ
た。しかしこの種の現像方式では未だに画像部において
ほぼ100％に近い現像効率を達成するには至っていな
い。

現像効率の向上という点では一成分現像方法の方が２成
分現像方法よりも優れている。その中でも特に本出願人
が先に出願した特開昭54−43037では現像ローラ上の100
μｍ以下のトナー薄層を形成し現像スリーブ上に塗布し
たトナーを画像部に於いてほぼ100％に近い現像効率で
現像している。このため現像装置を小型化、簡略化して
実用化することができた。

しかし、磁性トナーの薄層形成に関するものであった。
磁性トナーは磁性を持たせるためのトナー内に磁性体を
内添しなければならず、これは転写紙に転写した現像像
を熱定着する際の定着性の悪さ、現像剤自身に磁性体を
内添するため（磁性体は通常黒色である）そのカラー再
現の際の色彩の悪さ等の問題点がある。

本出願人は上述の従来方法と全く異なる現像装置とし
て、非磁性トナーと磁性粒子を用い、トナー担持部材に
対向して磁性粒子拘束部材を設け、該保持部材表面の移
動方向に関し、磁性粒子拘束部材の上流に磁界発生手段
の磁気力によって磁性粒子の磁気ブラシを形成し、磁性
粒子拘束部材によって磁気ブラシを拘束し、非磁性トナ
ーの薄層をトナー保持部材に形成する方法を既に提案し
た（特開昭58−143360）。

この方法により現像スリーブ上に形成した非磁性トナー
薄層を現像部において潜像保持体と現像スリーブとの間
隙をトナー層厚よりも広く設定し、交番電界を印加する
ことによって潜像保持体表面にトナー現像画像を得る方
法を実用化した。これにより現像効率が極めてたかく小
型、簡素なカラー現像装置を得ることができた。特に２
成分磁気ブラシ摺擦現像時にベタ黒画像部に発生する摺
擦跡が無く、良質のベタ画像が得られる。しかしなが
ら、さらに現像画質の改善例えば階調性をさらに良くす
る現像方式の開発が望まれていた。

そこで本件出願人らは現像効率が極めて高くかつ従来現
像方式に優るとも劣らない現像画質を得ることができる
新規な現像方法として以下の方法を提案した。

潜像を保持する潜像保持体と、表面に非磁性トナーと少
量の非磁性トナーを伴った磁性粒子がブラシ状に連なっ
て設けられた現像スリーブとを現像部において対向さ
せ、上記現像スリーブと潜像保持体との間に交番電界を
与え、現像領域においてブラシ状の磁性粒子は潜像保持
体と現像スリーブとの間隙長よりも長く形成されるか、
もしくは現像部に電界により伸張し、あるいは現像部の
交番電界により現像スリーブと潜像保持体との間で往復
運動することにより潜像保持体と摺接し、トナーは現像
部における交番電界の力により現像スリーブと潜像保持
体との間もしくは磁性粒子ブラシと潜像保持体との間で
往復運動を発生することによって潜像保持体上にトナー
像を形成する現像方法である。

これにより交番電界中において、ほぼ100％に近い現像
効率が達成され、かつ階調性良好な、かつ地カブリの無
い良好な画質を得ることが可能となった。

また従来の２成分現像装置に於いてはトナーに充分なト
リボを与え、良好な画質を維持するためにトナーとキヤ
リアの混合比の厳密な管理、現像剤の充分な混合攪拌が
必須であり従って現像装置としては大型化複雑化は避け
られないものであった。

〈目的〉本発明の目的は前述の現像方法すなわち現像スリーブ上
にトナーと磁性粒子を共に塗布し潜像担持体との間で交
番電界を印加することにより高効率の現像を行なう方法
にも適用可能な現像装置であり、またATR等の複雑な機
構を持たず簡易な構成により現像剤の薄層を現像スリー
ブ上に長期にわたって安定的に形成しかつ現像剤の飛散
を防止して良好なコピー画像の得られる現像装置の提供
を目的とする。

〈発明の概要〉本発明は、トナー粒子と磁性粒子の混合された現像剤を
収容する現像剤容器と、この現像容器から上記現像剤を
搬出して静電潜像を現像する現像部に搬送する回転現像
剤担持部材と、この現像剤保持部材が現像部に搬送する
上記現像剤の層厚を規制する現像剤規制部材と、この規
制部材による現像剤規制部域に向って、現像剤担持部材
の回転方向の上流側から徐々に現像剤担持部材との間隙
を小さくする現像剤案内面を有する現像剤循環限定部材
と、上記現像剤担持部材の内部に固定配置された磁石で
あって、互いに隣り合った第１と第２の磁極を有し、第
１の磁極は現像剤担持部材回転方向に関し現像剤規制部
材の下流側、かつ現像部の上流側に位置し、第２の磁極
は現像剤規制部材の上流側に位置し、かつこの第２の磁
極の最大磁束密度発生部は前記現像剤循環限定部材の現
像剤案内面に対向している磁石と、を備えた現像装置で
ある。

〈実施例〉第３図は本発明の現像装置を適用可能な電子写真複写装
置の説明図であり、現像装置を具備させたカートリツジ
式小型電子複写機（パーソナルタイプ）の複写機本体の
縦断正面図を示している。本例の複写機は本機外装筐２
の上面板上に配設した往復同型原稿台のプランテンガラ
ス19上の所定位置に複写すべき画像面を下向きにして原
稿を載置し、その上から原稿圧板20をかぶせる。次いで
複写開始釦（不図示）を押すと、感光ドラム１の矢示方
向への回転駆動、原稿照射ランプ４の点灯、原稿台の移
動、その他のプロセス機器の駆動・通電等が関係的に開
始されて複写が実行される。即ち、回転を開始した感光
ドラム１はコロナ放電器５により所定極性に帯電され、
次いで移動原稿台２と単焦点光学素子アレイ６により原
稿像のスリツト露光を順次に受けることによりその周面
に原稿像の静電潜像が順次に形成される。その潜像は次
いで現像装置７によりトナー像として現像され、転写コ
ロナ放電器８部へ至る。

一方、給紙がカセツト９から給紙ローラ10により転写紙
Ｐが１枚宛繰り出され、レジストローラ対11でドラム１
の回転と同期どりされてガイド部材12によりドラム１と
転写コロナ放電器８との間に給送され、該放電器部にて
感光ドラム１面側の現像像の順次転写を受ける。転写材
は次いでドラム１面から分離されて、シートパス13を通
って定着装置14へ導入され、像定着を受け排出ローラ対
15により機外のコピートレイ16に排出される。像転写後
の感光ドラム３面はクリーニング装置17にてクリーニン
グされ、繰り返し像形成に使用される。

感光ドラム１・コロナ放電器５・現像装置７・クリーニ
ング装置17は全体が一体のカートリツジ体Ａとして共通
のフレーム18に予め所定の位置関係をもって組付けられ
ていて、該カートリツジ体Ａは複写機本機内へ複写機前
面扉（不図示）を開けて挿入装着することができ、逆に
複写機本機内から引き出して外すことができる。カート
リツジ体Ａを複写機本機内へ十分に挿入したときは、カ
ートリツジ体Ａ側の機器類が本機側と機械的に、又電気
的に接続して本機側の駆動機構や給電回路でカートリツ
ジ体Ａ側の機器類の機械的駆動や給電が可能状態とな
る。

而してカートリツジ体Ａは組込んだ感光ドラム１の実用
寿命、現像装置７内に収容した現像剤量等で定められた
所定の複写総枚数分（例えば2000枚分等）の使用がなさ
れた後は、新しいカートリツジ体Ａを複写機内に交換装
着して使用する。又、現像装置７内の収容現像剤の色を
種々異ならせた数種のカートリツジ体Ａを用意してお
き、所要色の現像剤の収容されたカートリツジ体Ａを複
写機本機に対して交換装着して使用することができる。

さて、本出願人は先に現像剤供給容器内に先ず磁性粒子
を投入して、回転域は回転駆動される現像スリーブの現
像剤供給容器の内方側の面部分に磁性粒子層（第１層）
として吸着保持させ、次いでトナーを投入して上記磁性
粒子層の外側に貯溜（第２層）させて現像スリーブ上に
現像剤の薄層をコーテイング形成させ、その現像剤のコ
ーテイング薄層で潜像保持体面上の潜像の現像を行なう
のを提案した。

第２図は以上のような方式を適用した本発明の一実施例
の現像装置の断面図、第１図はその要部拡大説明図、第
４図は第１図のキヤリアの分布状態を示すものである。
潜像担持体１は静電記録用絶縁ドラムあるいはα−Se，
Cds，ZnO₂，OPC，α−Siの様な光導電絶縁物質層を持つ
感光ドラムもしくは感光ベルトである。潜像担持体１は
図示しない駆動装置によって矢印ａ方向に回転される。
22は潜像担持体１に近接もしくは接触されている現像ス
リーブであり、例えばアルミニウム、SUS316等の非磁性
材料で構成されている。現像スリーブ22は現像容器36の
左下方壁に容器長手方向に形成した横長開口に右略半周
面を容器36内へ突入させ、左略半周周面を容器外へ露出
させて回転自在に軸受けさせて横設してあり、矢印ｂ方
向に回転駆動される。

23は現像スリーブ22内に挿入し図示の位置姿勢に位置決
め保持した固定磁界発生手段としての固定の永久磁石
（マグネツト）であり、現像スリーブ22が回転駆動され
てもこの磁石23は図示の位置・姿勢にそのまま固定保持
される。この磁石23はＮ極の磁極23a，Ｓ極の磁極23b，
Ｎ極の磁極23c，Ｓ極の磁極23dの４磁極を有する。磁石
23は永久磁石に代えて電極石を配設してもよい。

24は現像スリーブ２を配設した現像剤供給器開口の上縁
側に、基部を容器側壁に固定し、先端側は開口上縁位置
よりも容器11の外側へ突出させて開口上縁長手に沿って
配設した現像剤規制部材としての非磁性ブレードで、例
えばSuS316を横断面路への字形に曲げ加工したものであ
る。

26は非磁性ブレード24の下面側に上面を接触させ前端面
を現像剤等内面261とした磁性粒子循環限定部材であ
る。

27は磁性粒子であり粒径が30〜100μｍ、好ましくは40
〜80μｍで抵抗値が10⁷Ωcm以上、好ましくは10⁸Ωcm以
上にフエライト粒子（最大磁化60emu／ｇ）へ樹脂コー
テイングしたものが用いられ得る。

37は非磁性現像剤トナーである。

31は現像スリーブ22を配設した現像容器36下部からの磁
性粒子27ないしは非磁性トナー粒子37の漏出を防止する
ために現像容器下部内面に現像スリーブ22に対向して配
設された磁性体であり、例えば鉄板にメツキを施したも
のである。磁性体31とＳ極性の磁極23dとの間の磁界で
シール効果が得られる。

39は現像スリーブ22内の固定磁極23により形成された磁
性粒子のブラシ部分へトナーを供給するトナー供給部材
であり回転自在に軸受した板金にゴムシートを貼り付け
現像容器下面を掃くが如くトナーを搬送する。トナー供
給部材39には、不図示のトナー貯蔵容器38中のトナー搬
送部材によってトナー供給される。

38，35はそれぞれトナー貯蔵容器、磁性粒子貯蔵容器で
ある。

40は現像容器36下部部分に溜るトナーを封止するシール
部材で弾性を有しスリーブ22の回転方向に向って曲がっ
ており、スリーブ22表面側に弾性的に押圧している。

このシール部材40は、現像剤の容器内部側への進入を許
可するように、スリーブとの接触域でスリーブ回転方向
下流側に端部を有している。

30は現像工程で発生した浮遊現像剤を現像剤と同極性の
電圧を印加して感光体側に付着させ飛散を防止する飛散
防止電極板である。

次に、現像剤循環限定部材26の現像剤案内面261と、こ
れに対向する磁極23aとが形成する現像剤容器の出口側
構成について第１図と第５図を用いて説明する。

第１図は現像装置を複写機本体に装着した際の要部説明
図で、ｌが現像スリーブの中心Ｏｓを通る水平面、Ｑが
現像スリーブの中心Ｏｓを通る鉛直面であり、第１象限
100、第２象限101、第３象限102、第４象限103とに画成
してある。図中241は規制部材24の規制端部で、現像ス
リーブ22表面における対向部242に対して最近接距離ｄ₂
をもって固定配置されている。現像剤案内面261は規制
部材側端263に向ってスリーブ回転方向ｂに関して上流
側端262から斜面を形成し、徐々にスリーブ22表面との
間隔を減少しつつ、規制部材24に向っている。案内面の
端263は、規制部材と密着しており、ここで現像剤は規
制部材24の端部241による規制を受ける。端263はスリー
ブ表面に対して距離（ｄ₁＋ｄ₂）を介して位置する。ｄ
₁は端263と端部241との距離であり、ｄ₁＞０である。こ
こでスリーブ上の対向部242における接面Ｐに対して平
行で、端263を通る面Ｐ′を想定する。案内面261が面
Ｐ′に対する角度ρは、案内面の現像剤案内効果と現像
剤循環を規定するパラメータとして重要である。Ｌ₁は
磁極23aの最大磁束密度を与える部分とスリーブ中心Ｏ
ｓを通る直線、Ｌ₂は規制部材端部241とスリーブ中心Ｏ
ｓを通る直線で、角度Ｑは直線Ｌ₁と直線Ｌ₂とのなす角
度である。この角度Ｑも現像剤規制領域における重要な
パラメータである。Ｌ₃は案内面261の端262を通り、ス
リーブ中心Ｏｓを通る直線で、直線Ｌ₁との間に角度β
（＞０）を形成する。尚、鉛直面Ｑと直線Ｌ₂とのなす
角度をδとする。以下の例では規制部材24を非磁性ブレ
ードとし、トナーに非磁性トナー粒子、キヤリアにフエ
ライトを樹脂被覆した抵抗10⁷Ω・cm以上の磁性粒子を
使用した。

点241位置に於ける非磁性ブレード24の端部241と現像ス
リーブ22面との前記距離ｄ₂は50〜600μｍ、好ましくは
150〜500μｍである。この距離ｄ₂が50μｍより小さい
と後述する磁性粒子がこの間に詰まり現像剤層にムラを
生じやすいと共に良好な現像を行なうのに必要な現像剤
を塗布することが出来ず濃度の薄いムラの多い現像画像
しか得られない欠点がある。また600μｍよりきいと現
像スリーブ22上へ塗布される現像剤量が増加し所定の現
像剤層厚の規制が行えず、潜像担持体への磁性粒子付着
が多くなると共に後述する現像剤の循環、現像剤循環限
定部材26による現像規制が弱まりトナーのトリボが不足
したカブリやすくなる欠点がある。

非磁性ブレード端部242と案内面端263との距離ｄ₁は0.5
〜5.0mm、好ましくは1.5〜4.0mmである。この距離ｄ₁が
0.5mmより狭い場合は現像剤循環限定部材26による現像
剤の現像スリーブへの押しつけ圧が高まり現像剤の摩擦
帯電電位が異常に上昇し所定の現像特性が得られず、又
圧力定着トナー等を用いる場合には現像スリーブ22へト
ナーが融着する恐れもある。またこの距離ｄ₁が5.0mmよ
り大きい場合には現像スリーブ22への現像剤の押しつけ
圧が弱くトナーに充分なトリボを附与することができな
い。もちろん一般の２成分現像器のように自動トナー補
給機構を持ち、事前にキヤリアとトナーとの間で充分な
摩擦帯電が行なわれているような場合には距離ｄ₁を5.0
mm以上に設定することは可能である。又（ｄ₁＋ｄ₂）は
5.6mm以下、好ましくは５ｍｍ以下が良い。

前記角度ρは面Ｐ′より上向きをプラス方向とすると０
＜ρ≦45、好ましくは０＜ρ≦30である。ρ＜０℃の場
合、現像スリーブ22と非磁性ブレード24の端部241と案
内面261が形成する空間が鋭い楔状になり現像剤が詰め
こまれ圧力が高まり摩擦帯電電位が異常な上昇、トナー
融着等の恐れがある。ρ＞45°の場合、現像剤循環限定
部材26により現像剤の現像スリーブ22への押しつけ力が
働かず現像剤循環限定部材26の実効力がなくなる。

前記角度Ｑは０〜35°、好ましくは５〜25°である。

θ＜０の場合、現像剤に働く磁気力，鏡像力，凝集力等
により形成される現像剤薄層がまばらでムラの多いもの
になり、θ＞35°を越えると非磁性ブレードでは現像剤
塗布量が増え、所定の現像剤塗布量を得ることが難し
い。

非磁性ブレード24の設定角度δは現像剤の循環等の関係
より鉛直線Ｑから時計回りにプラスすると−60°＜δ＜
120°位が好ましい。

ここで第１図を第１〜第４象限として見ると、上記現像剤循環限定部材26は、現像時の上記現像剤担持
部材22の回転中心を通る水平面ｌより上方に位置し、こ
の回転中心Ｏｓを通る鉛直面Ｑに関して上記現像剤案内
面261が左側（第２象限101）と右側（第１象限100）の
両方にわたって存在している。これは、現像剤を現像剤
規制領域に対して安定供給できるという案内面261の作
用に加えて動によって現像剤をより一層この規制領域に
供給できるものである。

上記現像剤規制部材24は、現像剤担持部材の回転中心を
通る水平面ｌと鉛直面Ｑとで画成される第１象限101に
位置し、現像剤担持部材22表面から離間している規制端
部241を有している。これは規制端部が鉛直面Ｑに対し
て回転方向ｂに関して下流側にあることで、規制端部24
1付近での容器内空間に密集し、しかも安定した磁性粒
子占有状態を形成するための好ましい構成である。

第１図で後述する第５図の現像領域としての第３象限10
2と、シール領域としての第４象限103とを備え、d₁＝1.
5mm，d₂＝250μｍ，Ｑ＝18°，δ＝15°，ρ＝20°と設
定した時に、スリーブ表面に磁性粒子層を担持させ、磁
性粒子層上層にトナー粒子層を形成して現像を行った。

この磁性粒子層は第４図で見られるように、スリーブ22
が矢印ｂ方向に回転駆動されても磁気力，重力に基づく
拘束力とスリーブ２の移動方向への搬送力との釣合によ
ってスリーブ表面から離れるに従って動きが遅くなり、
磁性粒子層の上部では多少は動き得るが殆ど不動の静止
層を形成する。もちろん重力の影響により落下するもの
もある。

従って磁極23a，23dの配設位置と磁性粒子27の流動性及
び磁気特性を適宜選択する事により磁気粒子層はスリー
ブに近い程磁極23a方向に搬送し移動層を形成する。こ
の磁性粒子の移動により極性粒子層（第１層）はトナー
層（第２層）からトナーを取り込み、磁性粒子あるいは
スリーブとの摺擦によりトナーは摩擦帯電を受けスリー
ブ２の回転に伴なって現像領域へ搬送され現像に供され
る。

磁性粒子層の移動は現像剤の流動性・磁気力よって決定
され磁性粒子中のトナーコンテンツが低い場合、上記静
止層が小さくなり、大部分の磁性粒子層は速く移動し、
トナー層からトナーを取り込む。又、トナーコンテンツ
が高い場合は上記静止層が大きくなり、磁性粒子層の移
動層はこの静止層に覆われたトナー層と接触することが
できなくなり、ほとんどトナーを取り込まなくなる。従
って、自然にある程度のトナーコンテンツは維持され
る。

次に現像剤塗布量規制部材である非磁性ブレード24の近
傍部及び循環限定部材26の近傍部の磁性粒子層について
説明する。循環限定部材は現像剤規制部への補給トナー
の不要な進入を機械的に防ぐだけでない。前述したよう
に、上記部材26をスリーブに囲まれた規制領域において
は磁極Ｎ₁極によってスリーブの回転とともに搬送され
た磁性粒子が循環限定部材26の案内面261に沿って詰め
込まれて密度がたかくなる。この領域では、搬送されて
進入してくる磁性粒子とブレードから流出していく磁性
粒子との入れ替りが動的に発生しているため磁性粒子同
士がお互いに衝突してかくらん状態になっているものの
実質的なパツキング状態になっている。このため磁性粒
子ないしはスリーブ上からトナーへのトリボ賦与が行な
われ、又磁性粒子ないしはスリーブ上に弱い力で付着し
て搬送されてきたトリボ賦与の小さいトナーは磁性粒子
ないしはスリーブ上から離脱する。つまり、トナーの選
別や、帯電改良が行われる。従って、トリボ賦与が十分
与えられたトナーを現像に供することができる。又、磁
性粒子の搬送時の不均一状態も該空間において均平化さ
れ、磁性粒子層の塗布の均一化・安定化も達成される。
従って循環限定部材26は上記案内面261が必須であり、
該斜面の傾き及び空間の容積は該空間での磁性粒子のパ
ツキング状態に大きな影響を与える。

これに対して、この領域に対して固定配置された磁極23
aは、上記パツキング状態の磁性粒子を磁力線に沿って
再配置する。該空間でのパツキング状態はトリボ賦与に
対しては不安定なところがあり、安定化させるためには
常に一定のパツキング状態を必要とする。これはスリー
ブ上をほぼ接線方向に搬送されてきた磁性粒子を該方向
と直向する力で磁気ブラシを形成するため、磁性粒子へ
の攪拌効果はもちろんのこと、ほぐし効果も働き、上記
トナーへのトリボ賦与及び磁性粒子層の塗布の均一化・
安定化がさらに促進される。この時、周辺の構成によっ
て集中せしめられた現像剤が多大な圧力を受けたままで
あると現像剤がつまり過ぎる問題があるが、磁極23aの
最大磁力を発生する部分が案内面261に対向することに
よって、規制領域中における過大な圧力集中を防止し、
現像剤の集中と安定した高密度の磁性粒子存在割合を維
持できるものと考えられる。従って磁極23aは該空間に
磁性粒子がパツキングされ易い条件、たとえば第１図に
示したδがδ＜０の場合、特に有効的に働く。

上記の規制領域によって、現像スリーブ表面には、安定
した量の磁性粒子と十分に帯電したトナー粒子とが現像
剤薄層として形成できる。従って現像領域102での現像
効果は安定したものとなる。そして前述した現像部に搬
送された現像剤の内少なくとも前記現像担持部材表面に
担持されたトナー粒子を静電潜像担持体に転移させる交
互電界を前記現像部に形成する交互電界形成手段を有
し、前記現像部において、前記静電潜像担持体と前記現
像剤担持部材とで画成される空間の容積に対して、該現
像部に搬送された現像剤の磁性粒子が占める体積比率が
1.5％乃至30％である現像方法及び装置に対して多大な
効果を与えることが確認できた。

次に、第５図について説明する。

第５図は現像剤循環限定部材26の非磁性ブレード側に磁
性体50を設置した場合を示す。該磁性体50は磁極23aに
対向する位置に設けるのは好ましくない。なぜならば対
向していると、磁極23aとの間に強い集中磁界が発生
し、上記磁極23aによる磁性粒子のかくはん及びほぐし
効果が低減するからである。しかし、規制部に磁性体を
設けスリーブ内部磁石23との間で磁性粒子の磁気的規制
を行なうことは規制部材のスリーブとの間隙公差の拡大
になり、有効的である。又、磁性粒子ないしはスリーブ
上に付着したトナーを比較すると、スリーブ上に付着し
たトナーの帯電電荷量は磁性粒子に付着したものよりも
小さい。この理由はスリーブの移動と共に、磁性粒子も
搬送されるためスリーブ上のトナーが磁性粒子によって
摺擦される機会が少なくなっているためである。このス
リーブ上のトナーを所定に値にまで持ち上げるために
は、スリーブ上のトナーを積極的に摺擦してやる必要が
ある。即ち、スリーブ表面近傍でスリーブの移動に反し
て相対速度のずれを生じさせる磁性粒子の存在が必要と
なる。

しかし、単純に磁性粒子の搬送性を低下させることは前
述のトナーの取り込み作用等を考慮すると、不可能であ
る。又、規制部で上述の様にスリーブ内磁極23aに対向
して磁性体を設置し、集中磁界を発生させ磁性粒子のス
リーブ上への摺擦力を向上することも上述の如く、現像
剤循環規制部材26のつくる空間に磁極の最大磁石発生部
を設置する効果を低減させる。

そこで本実施例においては磁極23aよりもスリーブ回転
方向に関して下流側に該磁性体50を設け、磁極23aのブ
レード側の磁力線がほぼスリーブ表面の接線方向に集中
する如く構成した。これによりスリーブ表面近傍のみの
磁性粒子がスリーブ表面に沿って、磁気ブラシを形成
し、スリーブ上のトナーを摺擦し、スリーブ上のトナー
のトリボ賦与を高めることができた。

上記案内面261は、端263と端262との間の長さが、直線
（平面）のとき回転方向に関して５mm以上15mm以下が好
ましい。５mmより下であると、現像剤案内効果が半減
し、磁性粒子が部材26の上方にもり上がる場合が生じる
ので好ましくなく、15mmを越えることは装置小型化の観
点から好ましくない。又、前述した直線Ｌ₁，Ｌ₃のなす
角度βは、好ましくは５°以上が良い。これは、磁界発
生手段としての磁極23a角度（θ＋β）で画成された規
制領域に対して磁界の効果を規制部材24や部材261（磁
性体50を含んだものも加えて）との作用関係を満たす上
で安定して発揮するために重要である。

尚、磁極23aの磁束密度は600G以上、好ましくは700G以
上が好ましい。これは磁性粒子層のトナーコンテンツ変
化に対して現像剤の塗布状態がカツト磁極の磁束密度が
高い程安定する傾向にあるからである。特にトナーコン
テンツ維持のために自動トナー補給装置を持たない本発
明の現像装置に於ては800G以上の磁束密度であることが
好ましい。

第10図に於て磁極23cは現像磁極であるが、この現像磁
極は、ほぼ現像部に位置し、磁性粒子の潜像への付着を
防止する為、800G以上の磁束密度であるとよい。

本発明は、上述した各構成の任意の組合せを含むことは
言うまでもない。

いずれにしても本発明は、従来現像方法、装置では得ら
れなかった高画質を提供できるものであり、現像装置を
使い捨てタイプの小型なものにできたという優れた効果
を奏するものである。

トナー供給部材９は現像容器36内にあって磁性粒子粒子
層に近接或いは接触して矢印ｄ方向に回転駆動してトナ
ー37を磁性粒子層へ供給する。

現像容器36の概略水平方向に隣接してトナーを貯蔵して
おくトナー貯蔵容器38を配設し、該トナー貯蔵容器内に
は現像容器36内へトナーを送るトナー搬送部材10が設け
られている。

Ｓ磁極23bはカツト磁極23aと現像磁極23cの間隔が離れ
ているために非磁性ブレード４部で均一に塗布された現
像剤層が乱れるのを防止するために設けられた搬送磁極
である。Ｓ磁極23bは現像剤層を乱さぬために磁極の強
さとしては概略現像磁極23cと同等かやや低目が良い。
現像スリーブとして20のものを用いた場合、カツト磁
極と現像磁極の間隔がスリーブ中心角で100°以内であ
ればスリーブ上の現像剤層の乱れは少ないが、100°を
越えた場合、現像剤層の乱れが大きく中間に搬送極を設
けた方が好ましい。

Ｓ磁極23dは現像後の現像剤を回収する回収磁極であ
り、磁性シール先端部よりも現像スリーブ移動方向上流
側に配置される。磁極23dが磁性シール先端部より下流
側に配置された場合、現像容器下部のトナー取り込み口
付近に磁極23dによる磁性粒子の穂立ち部分が生じ、ト
ナーを極めて取り込み易くなり摩擦帯電が十分に行なわ
れずカブリ等の原因になりやすい。

ここで、現像部における磁性粒子の体積比率について説
明する。「現像部」とはスリーブ22から感光ドラム１へ
のトナーが転移あるいは供給される部分である。「体積
比率」とはこの現像部の容積に対するその中に存在する
磁性粒子の占める体積の百分率である。本件発明者は種
々の実験および考察の結果、上記現像装置においてはこ
の体積比率が重要な影響を有すること、およびこれを1.
5〜30％、特に2.6〜26％とすることが極めて好ましいこ
とを見出した。

1.5％未満では、現像像濃度の低下が認められること、
スリーブゴーストが発生すること、穂51が存在する部分
としない部分との間で顕著な濃度差が発生すること、ス
リーブ22表面上に形成される現像剤層の厚さが全体的に
不均一となること、などの点で好ましくない。

30％を越えると、スリーブ面を閉鎖する度合が増大し、
かぶりが発生すること、などの点で好ましくない。

特に、本発明は体積比率の増加あるいは減少にしたがっ
て画質が単調に劣化または増加するのではなく、1.5〜3
0％の範囲で十分な画像濃度が得られ、1.5未満でも30％
を越えても、画質低下が発生し、しかもこの画質が十分
な上記数値の範囲ではスリーブゴーストもかぶりも発生
しないという発明者が見出した事実に基づくものであ
る。前者の画質低下は負性特性によるものと思われ、後
者は磁性粒子の存在量が大きくなってスリーブ22表面を
開放できなくなりスリーブ22表面からのトナー供給量が
大幅に減少することから生ずると考えられる。

又、1.5％未満では、線画像の再現性に劣り、画質濃度
の低下が顕著である。逆に30％を越えた場合は磁性粒子
が感光ドラム面を傷つける問題、画像の一部として付着
して行くために生じる転写、定着の問題がある。

そして、磁性粒子の存在が1.5％に近い場合は、大面積
の一様高濃度画像（ベタ黒）の再現時に、「あらび」と
称せられる部分的現像ムラが発生する場合（特別環境
等）があるので、これらが発生しにくい体積比率とする
ことが好ましい。この数値は現像部に対して磁性粒子の
体積比率が2.6％以上であることで、この範囲はより好
ましい範囲となる。又、磁性粒子の存在が30％に近い場
合は、磁性粒子の穂が接する部分の周辺にスリーブ面か
らのトナー補給が遅れる場合（現像速度大の時等）があ
り、ベタ黒再現時にうろこ状の濃度ムラを生じる可能性
がある。これを防止する確実な範囲としては、磁性粒子
の上記体積比率が26％以下がより好ましいものとなる。

体積比率が1.5〜30％の範囲であれば（実施例では４％
に設定した）スリーブ22表面上に穂が好ましい程度に疎
らな状態で形成され、スリーブ22および穂上の両方のト
ナーが感光ドラム１に対して十分に開放され、スリーブ
上のトナーも交互電界で飛翔転移するので、ほとんどす
べてのトナーが現像に消費可能な状態となることから高
い現像効率（現像部に存在するトナーのうち現像に消費
され得るトナーの割合）および高画像濃度が得られる。
好ましくは、微小なしかし激しい穂の振動を生じさせ、
これによって磁性粒子およびスリーブ22に付着している
トナーがほぐされる。いずれにせよ磁気ブラシの場合な
どのような掃目むらやゴースト像の発生を防止できる。
さらに、穂の振動によって、磁性粒子27とトナー28との
摩擦接触が活発になるのでトナー28への摩擦帯電を向上
させ、かぶり発生を防止できる。なお、現像効率が高い
ことは現像装置の小型化に適する。

上記現像部に存在する磁性粒子27の体積比率は（Ｍ／
ｈ）×（１／ρ）×［（Ｃ／（Ｔ＋Ｃ）］で求めること
ができる。ここでＭはスリーブの単位面積当りの現像剤
（混合物…非穂立時）の塗布量（ｇ／cm²）、ｈは現像
部空間の高さ（cm）、ρは磁性粒子の真密度ｇ／cm³、
Ｃ／（Ｔ＋Ｃ）はスリーブ上の現像剤中の磁性粒子の重
量割合である。

なお、上記定義の現像部において磁性粒子に対するトナ
ーの割合は４〜40重量％が好ましい。上記実施例のよう
に交番電界が強い（変化率が大きいまたはVppが大き
い）場合、穂がスリーブ22からあるいはその基部から離
脱し、離脱した磁性粒子27はスリーブ22と感光ドラム１
との間の空間で往復運動する。この往復運動のエネルギ
ーは大きいので、上述の振動による効果がさらに促進さ
れる。

以上の挙動は高速度カメラ（日立製作所製）で8000コマ
／秒の撮影を行なって確認された。感光ドラム１表面と
スリーブ22表面との間隙を小さくして、感光ドラム１と
穂との接触圧力を高め、振動を小さくした場合でも、現
像部の入口側および出口側では空隙は大きいので、十分
な振動が起り、上述の効果が奏される。

逆に、感光ドラム１とスリーブ22との間隙を大きくし
て、磁界を印加しない状態で穂は感光ドラム２に接触し
ないが、印加した場合は接触するような距離とすること
が好ましい。

なお、前記の比較的低い抵抗値の磁性粒子27を使用する
場合、感光ドラム１とスリーブ22との間に印加する交互
電圧は、そのピーク値の際に潜像の暗部、明部のいずれ
においても間隙放電が発生しないように設定する必要が
ある。一方、比較的高い抵抗値の穂を使用する場合は、
交互電圧の周波数と穂の充放電時定数を適切に選択する
ことによって、間隙電圧が放電開始電圧に到達しないよ
うにすることが好ましい。

これらを考慮した場合、穂全体の抵抗としては、感光ド
ラム１に磁性粒子の穂が接触した状態で穂の高さ方向の
抵抗が10¹⁵〜10⁶Ωcm程度が好ましく、現像電極効果を
期待する場合は10¹²〜10⁶Ωcm程度が好ましい。

磁性粒子27は平均粒径が30〜100μ、好ましくは40〜80
μである。一般的に平均粒径の小さいもの程、スリーブ
22上でのトナーの摩擦帯電特性が優れ、スリーブゴース
ト（ベタ黒原稿を現像した直後のスリーブ回転による現
像で濃度が低くなる現象あるいはスリーブの回転ごとに
現像濃度が低下する現象として現れる）が発生しなくな
る。しかし粒径が小さい場合は、静電保持体への磁性粒
子の付着を発生する傾向がある。この付着位置は磁性粒
子の抵抗値によって異なり、例えば比較的低抵抗なもの
では画像部に付着し、高抵抗なものでは非画像部に付着
する。これは一般的傾向で、実際には磁性粒子の磁気的
特性、表面形状、表面処理材（樹脂コートを含む）も多
少影響する。

現像部のスリーブ上の磁界が600〜1000Ｇの商業的電子
写真現像装置においては、粒径が30μ以下では磁性粒子
の付着が増大する。又100μ以上ではスリーブゴースト
が目立つ。したがって上記範囲が好ましい。

本現像装置においては従来用いられていた２成分系の50
〜100μ程度の比較的高抵抗のキヤリアを用いることが
できる。

第１図の現像装置において感光体１として30φのOPCド
ラムを用い、現像スリーブとしてはアルミニウム製の20
φのスリーブ表面を＃400のアランダム砥粒により不定
型サンドブラスト処理したものを用い、感光体１との間
隙を400μｍに設定し、磁極23aの位置が第１図でθ＝18
°で用いた。この時各磁極のスリーブ表面磁束密度の最
大値が磁極23aを850ガウス、磁極23bを800ガウス，磁極
23cを850ガウス，磁極23dを800ガウスとした。

非磁性ブレードとしてはSVS316を用い現像スリーブ２と
の間隙を350μｍに設定し磁性シール31と現像スリーブ2
2との間隙を2.0mmに設定し、現像剤は磁性粒子として平
均粒径54μｍのフエライト粒子にSi樹脂をコーテイング
したもの55ｇにスチレン／アクリル共重合体系樹脂100
部に銅フタロシアニン系顔料５部からなる平均粒径12μ
ｍのトナー粉体にシリカを1.0％外添したものを6g混合
したものを磁性粒子層（基層）とし、上前のトナーをト
ナー貯蔵庫に150ｇ入れ感光体の周速を110mm／sec、現
像スリーブの周速を同じく110mm／sec、トナー供給部材
の回転数を約9rpm、トナー搬送部材の回転数を約4rpmに
設定したところ、現像スリーブ上には単位面積当り20×10^-2ｇ／cm²の現
像剤薄層が得られ、これを表面電位V_D＝−600Ｖ，V_L＝
−180Ｖの感光体に現像バイアスとして1.8KHz,1.3KV_DD
の矩型交番電界に直流分−280Ｖを重畳したものを印加
したところカブリのない良好なブルー画像が得られ2000
枚の耐久後も良好な画像が得られ、かつ機内へのトナー
飛散も極めて少ないものであった。この現像方式に於て
は現像効率が極めて高い為に現像スリーブ上に多量の現
像剤を必要とせず薄層で済むということ及び現像スリー
ブの周速を感光体の周速とほぼ等速に設定できるので一
般に二成分現像法で生じやすい、はきよせ等が全く発生
せず良好な画像を得ることが出来る。

以上本発明は実施例に限定したものだけでなく、特に現
像方式は本実施例以外でも例えば現像剤を感光ドラムに
非接触状態で現像させてもよい。又現像部に磁極を設置
しない構成でもよい。さらに、規制部材は実施例のよう
にスリーブから離間させた非磁性ブレードだけでなく、
弾性ブレードをスリーブに当接した形でもよい。

現像容器構成としては、本実施例の如く、該横型に適用
されるものではなく、補給トナーの供給も重力も利用し
てスリーブ上の磁性粒子層よりも上方から行なう如くに
構成した該縦型現像容器構成でもよい。

以上説明したように、本発明によれば簡単な構成により
磁性粒子を使用する現像装置に於て、磁性粒子の安定か
つ均一な循環性を得ることができた。その結果、多量の
磁性粒子を使用して、均一な層厚と均一で十分な帯電量
を有する現像剤薄層が長期にわたって安定して得られ
た。従って、この現像剤薄層を現像作用に供した時、安
定した現像画像を長期にわたって得ることが可能となっ
た。

また、非磁性現像剤を用いて鮮明なカラー画像を形成す
ることが可能となった。

〈効果〉本発明によれば現像剤に対して画像濃度を効率よく向上
でき、極めて安定した画像形成を可能にした理想的な現
像装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第２図は本発明に係る現像装置の断面図、第１図は第２
図の構成説明図、第３図は本発明に係る現像装置の適用
可能な複写機の概略断面図、第４図は第１図のキヤリア
分布を示す図、第５図は本発明の他の実施例の説明図で
ある。１は潜像担持体 22は現像スリーブ 23は磁界発生手段（23a，23b，23c，23dは磁極） 24は現像剤塗量規制部材 26は現像剤循環限定部材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭59−49568（ＪＰ，Ａ) 特開昭61−86770（ＪＰ，Ａ) 特開昭61−175661（ＪＰ，Ａ)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】トナー粒子と磁性粒子の混合された現像剤
を収容する現像剤容器と、この現像容器から上記現像剤を搬出して静電潜像を現像
する現像部に搬送する回転現像剤担持部材と、この現像剤担持部材が現像部に搬送する上記現像剤の層
厚を規制する現像剤規制部材と、この規制部材による現像剤規制部域に向って、現像剤担
持部材の回転方向の上流側から徐々に現像剤担持部材と
の間隙を小さくする現像剤案内面を有する現像剤循環限
定部材と、上記現像剤担持部材の内部に固定配置された磁石であっ
て、互いに隣り合った第１と第２の磁極を有し、第１の
磁極は現像剤担持部材回転方向に関し現像剤規制部材の
下流側、かつ現像部の上流側に位置し、第２の磁極は現
像剤規制部材の上流側に位置し、かつこの第２の磁極の
最大磁束密度発生部は前記現像剤循環限定部材の現像剤
案内面に対向している磁石と、を備えた現像装置。
【請求項２】上記現像剤規制部材と、上記現像剤循環限
定部材とは一体化されており、上記現像剤案内面の現像
剤担持部材回転方向に関しての長さは５mm以上１５mm以
下である特許請求の範囲第１項記載の現像装置。
【請求項３】上記現像剤循環限定部材は、現像時の上記
現像剤担持部材の回転中心を通る水平面より上方に位置
し、この回転中心を通る鉛直面に関して上記現像剤案内
面が左側と右側の両方にわたって存在している特許請求
の範囲第１項及び第２項記載の現像装置。
【請求項４】上記現像剤規制部材は、現像剤担持部材の
回転中心を通る水平面と鉛直面とで画成される第２象限
に位置し、現像剤担持部材表面から離間している規制端
部を有し、該規制端部が対向する現像剤担持部材表面に
おける接面に対して、上記現像剤案内面が上方になす角
度ρ（度）が０＜ρ≦４５を満たす特許請求の範囲第１
項乃至第３項いずれかに記載の現像装置。
【請求項５】上記第２磁極は、最大磁束密度600ガウス
以上の磁極であり、該磁極の最大磁束密度を形成する部
分が、上記現像剤担持部材の回転中心に関して上記案内
面の上流側端に対してなす角βが５度以上である特許請
求の範囲第１項乃至第４項いずれかに記載の現像装置。
【請求項６】上記現像剤循環限定部材は、上記現像剤担
持部材の表面に離間している上記現像剤規制部材が有す
る端部よりも大きく担持部材表面から離間しており、上
記現像剤規制部材と一体的に設けられている特許請求の
範囲第１項乃至第５項いずれかに記載の現像装置。
【請求項７】上記現像剤規制部材は非磁性ブレードで、
上記現像剤循環限定部材は磁性体を該非磁性ブレード側
に有しており、上記第２磁極は上記磁性体よりも上記回
転方向に関して上流側に位置している特許請求の範囲第
１項乃至第６項いずれかに記載の現像装置。
【請求項８】該現像部に搬送された現像剤の内少なくと
も前記現像担持部材表面に担持されたトナー粒子を静電
潜像担持体に転移させる交互電界を前記現像部に形成す
る交互電界形成手段を有し、前記現像部において、前記静電潜像担持体と前記現像剤
担持部材とで画成される空間の容積に対して、該現像部
に搬送された現像剤の磁性粒子が占める体積比率が1.5
％乃至30％である特許請求の範囲第１項乃至第７項いず
れかに記載の現像装置。