JPH081534B2

JPH081534B2 - 現像装置

Info

Publication number: JPH081534B2
Application number: JP60217561A
Authority: JP
Inventors: 細井　　敦; 初雄田嶋; 敬斉藤
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1985-09-30
Filing date: 1985-09-30
Publication date: 1996-01-10
Anticipated expiration: 2011-01-10
Also published as: JPS6275687A

Description

【発明の詳細な説明】技術分野本発明は電子写真法あるいは静電記録法などによって
形成された潜像を現像する現像装置を関する。

背景技術出願人は、現像剤の薄層を現像剤担持体上に形成し、
該薄層の現像剤を潜像に接近させ、この接近部分に交互
電界を印加して現像を行なう現像装置を提案した（特公
昭58−32375号、同58−32377号明細書）。

この装置は現像効率（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）が高く、小型化など
の面で非常に有用であるが、この装置において使用され
る現像剤は一成分磁性トナーであるために、トナーは磁
性材を含有することが必須であり、このため現像像の定
着性が悪いこと、またカラー画像の再現性が悪いこと、
などの欠点を有する。

この欠点を補う装置として出願人は、非磁性トナーを
使用し、非磁性トナーのみの薄層を現像剤担持部材上に
形成する方法および装置を開発し、非磁性トナーのみの
薄層を潜像に対面させて交互電界を印加して現像を行な
う現像方法および装置を提案した（特開昭58−143360
号、同59−101680号明細書）。

これは、前記の磁性トナーを使用する現像装置の利点
を保ちつつ、トナーが磁性材料を含有することによる欠
点を解消したので有用であるが、現像像の濃度が比較的
低いことおよび後述の負性特性（画像濃度が潜像電位の
上昇とともに低下すること）を示す場合があるなどの現
像特性の欠点が見出された。

また、いわゆる２成分磁気ブラシ現像法として知られ
ているもの（例えば、特開昭53−93841号明細書）は、
非磁性現像剤を使用できるが、現像部における磁気ブラ
シ中の消費可能なトナーの割合が少ないので現像効率が
低い、ブラシによる摺擦の跡が帰目のように現像像に発
生するなどの欠点がある。

発明の目的したがって、本発明は現像効率が高く、高画像濃度の現
像像を形成することができ、しかも負性特性がない現像
装置を提供することを目的とする。

発明の概要本発明によれば、トナー粒子と磁性粒子とを有する２
成分現像剤を収容する現像剤容器と、静電像担持体と対
向して現像部を形成し、かつ、現像剤を担持して移動す
る現像部担持部材と、この現像剤担持部材上の現像剤量
を規制する規制部材と、静電像担持部材と現像剤担持部
材間に交番電界を形成する手段と、を有する現像装置に
おいて、上記磁性粒子は実質的に球形であり、現像部の
磁性粒子が占める体積が1.5乃至30％であり、規制部材
下流における現像剤担持部材上の現像剤塗布量が0.5〜
5.0×10^-2g/cm²であることを特徴とする現像装置が提供
され、これによれば、現像部にはトナー粒子に加えて磁
性粒子がわずかに存在する（1.5〜30％の体積を占め
る）ので、これが磁力の影響下で、粗（密でなく）の状
態、すなわち疎らな状態の穂を形成し、その作用によっ
て現像特性が改善される。

実施例第１図は本発明の実施例による現像装置の断面図であ
る。

本図において、１は像されるべき静電潜像を担持する
静電潜像担持体であり、具体的には無端移動可能な感光
ドラムあるいはベルトもしくは誘電体ドラムあるいベル
トなどである。この上に静電潜像を形成する方法は本発
明の要旨ではなく、公知の方法でよい。本実施例では静
電潜像担持体は電子写真法によって静電潜像が形成され
る感光ドラムであり、矢印ａの方向に回転可能である。

本実施例の装置は現像剤容器21、現像剤保持部材であ
る現像スリーブ22（以下単にスリーブと呼ぶ）、磁界発
生手段である磁石23、スリーブ22上で現像部に搬送され
る現像剤の量を制御する規制ブレード24（以下単にブレ
ードと呼ぶ）、交互電界形成手段である電源34などを有
する。以下それぞれの構成を説明する。

容器21は磁性粒子27とトナー粒子28とを混合物として
有する現像剤を収容する。トナー粒子は本実施例では、
例えばカーボン10部、ポリスチレン90部を主体として形
成された粒径７〜20μｍの非磁性トナー粒子である。ト
ナー粒子と磁性粒子とは本実施例では、スリーブ22近傍
で磁性粒子の濃度が高く、スリーブ22から離れたところ
では低いように収容されているが、均等な混合物として
容器21内に収容してもよい。容器21は第１図左下部に開
口を有する。

スリーブ22は、例えばアルミニウムなどの非磁性材料
製であり、容器21の上記開口部に設けられ、その表面の
一部を露出させ、他の面を容器21内に突入させている。
スリーブ22は図面に直角な軸の回りに回転可能に軸支さ
れ、矢印ｂで示す方向に回転駆動される。本実施例では
スリーブ22は円筒状のスリーブであるが、これは無端ベ
ルトでもよい。

スリーブ22は感光ドラム１に対して微小間隙をもって
対向して現像部を構成する。この現像部にはトナーおよ
び磁性粒子がスリーブ22によって搬送され、ここには体
積比率で（1.5〜30％）の磁性粒子が存在する。この点
については後述する。

磁石23はスリーブ22内部に静止的に固定され、スリー
ブ22の回転時も不動である。磁石23は後述のブレード24
と協働してスリーブ22上への現像剤塗布量を制御するＮ
磁極23a、現像磁極であるＳ磁極23b、現像部通過後の現
像剤を容器21内に搬送するＮ磁極23cおよびＳ磁極23dを
有する。Ｓ極とＮ極は逆でもよい。この磁石は本実施例
では永久磁石であるが、これに代えて電磁石を使用して
もよい。

ブレード24は本実施例では、少なくともその先端が例
えばアルミニウムなどの非磁性材料製であり、容器21の
開口の上部近傍でスリーブ22の長手方向に延在し、その
基部は容器21に固定され、先端側はスリーブ22の表面に
間隙をもって対向している。ブレード24の先端とスリー
ブ22の表面との間隙は50〜500μｍ、好ましくは100〜35
0μｍであり、本実施例では250μｍである。この間隙が
50μｍより小さいと、磁性粒子がこの間隙部に詰まり易
く、500μｍを越えると、磁性粒子およびトナーが多量
に間隙を通過し、スリーブ22上に適当な厚さの現像剤層
が形成できない。現像剤層の厚さは後述の現像部におけ
る感光ドラム１とスリーブ22との間隙よりも小さい（た
だしこのとき現像部の厚さとは磁力が働いていない状態
でのスリーブ22上での厚さである）。このような厚さの
現像剤量を作るためには、ブレード先端とスリーブ面と
の間隙は、スリーブ面との感光ドラム面の間隙と同等ま
たは小さいことが好ましいが、それ以上にしても可能で
ある。

ブレード24の容器21内部側には、磁性粒子循環限定部
材26が設けられ、これは後述の磁性粒子の容器21内での
循環域を制限する。

電源34は感光ドラム１とスリーブ22との間に電圧を印
加して、それらの間の空隙に交互電界を形成させ、スリ
ーブ22上の現像剤からトナーを感光ドラム１に転移させ
る。電源34による電圧は正側と負側のピーク電圧が同じ
である対称型交互電圧でも、このような交互電圧に直流
電圧を重畳した形の非対称交互電圧でもよい。具体的な
電圧値としては、例えば暗部電位−600V、明部電位−20
0Vの静電潜像に対して、一例として、直流電圧−300Vを
重畳してピーク・ピーク電圧を300〜2000Vpp、周波数20
0〜3000Hz交互電圧をスリーブ22側に印加し、感光ドラ
ム１を接地電位に保持する。

容器21の下部は感光ドラム１の方向に延びて延長部を
構成し、現像剤（特にトナー粒子）が外部に漏めること
を防止している。また、このような漏出の防止をさらに
確実ならしめるために、前記延長部の上面に、漏出現像
剤を受取ってこれを拘束する部材29を設けている。さら
に、前記延長部の先端にはスリーブ22の長手方向に沿っ
て飛散防止部材30が図示のごとく固定されている。この
部材30にはトナー粒子と同極性の電圧を印加してもよ
い。これによって現像領域から飛散したトナーを電界に
よって感光ドラム３の方向へ押しつけ、トナーの飛散を
防止することができる。

スリーブ22の長手方向両端部には、現像剤阻止部材25
が設けられ、スリーブ22両端部での現像剤の塗布を阻止
している。

つぎに本実施例の現像装置の作動について説明する。
まず、容器21に磁性粒子27を投入する。投入された磁性
粒子は磁極23aおよび23dによってスリーブ22上に保持さ
れ、容器21内に面するスリーブ22の表面全体に渡って付
着し、磁性粒子層を構成する。この磁性粒子層の磁極23
aおよび磁極23dに近い部分では磁性粒子27は磁気ブラシ
を構成する。その後、トナー28を容器21内に投入し、前
記磁性粒子層の外側にトナー層を形成する。前記の最初
に投入する磁性粒子27は磁性粒子に対して、もともと２
〜70％（重量）トナーを含むことが好ましいが、磁性粒
子のみとしてもよい。磁性粒子27は一旦スリーブ22表面
上に磁性粒子層として吸着保持されれば、装置の振動や
かなり大きな傾きによっても実質的な流動あるいは傾斜
は発生せず、スリーブ22の表面を覆った状態が維持され
る。

つぎに、スリーブ22を矢印方向に回転すると、磁性粒
子は容器21の下部からスリーブ22の表面に沿った方向に
上昇し、ブレード24の近傍に至る。そこで、磁性粒子の
一部はトナーとともにブレード24の先端とスリーブ22の
表面との間隙を通過し、他部は部材26に衝突した後、反
転して磁性粒子の上昇経路の外側を重力によって下降し
て容器21の下部に至り、再びスリーブ22の近傍の上昇し
て上記動作を繰返す。なお、容器21の下部からブレード
24に向って上昇する磁性粒子27のなかにはブレード24の
近傍に至る前に反転して落下するものもある。これは特
にスリーブ22の表面から遠い磁性粒子に顕著に見られ
る。

このようにして、ブレード24の近傍あるいはそのの手
前で反転して落下する磁性粒子はその外側のトナー層か
らトナー粒子を取込んで行く。

スリーブ22の回転とともにこのように循環することに
よって、トナー28は磁性粒子27およびスリーブ22表面と
の摩擦によって帯電する。

ブレード24の手前近傍では、スリーブ22の表面に近い
磁性粒子27は磁極23aによってスリーブ22表面に引付け
られ、スリーブ22の回転とともにブレード24の下方を抜
けて容器21外に出る。このさい磁性粒子27はその表面に
付着したトナーを一緒に運び出す。また帯電したトナー
粒子28の一部はスリーブ22表面に鏡映力によって付着し
たままスリーブ22上を容器外に出る。ブレード24はスリ
ーブ22上に塗布される現像剤量を規制する。

このようにしてスリーブ22の表面上に形成された現像
剤層（磁性粒子27とトナー28との混合体）はスリーブ22
の回転とともに感光ドラム１と対面する現像部に至る。
ここでは、感光ドラム１とスリーブ22との間に印加され
る交互電界によってトナーがスリーブ22の表面および磁
性粒子の表面から潜像上に転移し、該潜像を現像する。
現像部における磁性粒子の体積比率は1.5〜30％であ
る。この点にについては詳述する。

ひきつづくスリーブ22の回転によって、現像に消費さ
れなかったトナー粒子および磁性粒子は容器21内に回収
され、容器21内で前述の循環作用によって再びスリーブ
22上に塗布される工程を繰返す。この再度の循環時に磁
性粒子は容器21上部のトナー層からトナーを取込んで、
現像に消費された分のトナーの供給を受る。

第２図は現像部における挙動を説明するための拡大断
面図である。感光ドラム１は潜像を構成する電荷を担持
し、本実施例においては静電潜像を構成する電荷は負極
性であり、トナーは正極性に帯電している。また、この
実施例においては感光ドラム１とスリーブ22とは同一周
方向移動となるように矢印のごとく回転する。これらの
間の空間には電源34によって前述の交互電圧が印加され
る、交互電界が形成される。一方、感光ドラム１とスリ
ーブ22との最近接部に対応してスリーブ22の内部には磁
石23の磁極23bがある。

この空間には、前述のごとくスリーブ22の回転によっ
て搬送されてきた磁性粒子27とトナー28との混合物であ
る現像剤である。ここに磁性粒子27が存在する点におい
て前記のいわゆる一成分非磁性現像剤薄層による現像方
法の場合（特開昭58−143360号および同59−101680号明
細書）とは本質的に異なっている。また、この部分にお
ける磁性粒子の体積比率（後述）の関係から、存在する
磁性粒子の量は通常のいわゆる磁気ブラシ現像方法を比
較して、はるかに少なく、この点において磁気ブラシ現
像方法とも本質的に異なる。この少ない磁性粒子27が磁
極23aの作用で、鎖状に連なった穂51を粗の状態、すな
わち疎らな状態で形成する。

現像部における磁性粒子27の挙動は自由度が増加して
いるので、特殊なものとなっている。

つまり、このまばらな磁性粒子の穂は均一な分布を磁
力線方向に形成すると共に、スリーブ表面と磁性粒子表
面の両方の開放することができるため、磁性粒子表面の
付着トナーを穂に阻害されることなく感光ドラムへ供給
でき、スリーブ表面の均一な開放表面の形成によって、
スリーブ表面に付着したスリーブが交番電界でスリーブ
表面から感光ドラム表面へ飛翔できる。

ここで磁性粒子の挙動及びトナー粒子の飛翔について
説明する。

第２図に示されるように、本実施例においては静電潜
像は負電荷（画像暗部）によって構成されているので、
静電潜像による電界は矢印ａで示す方向である。交互電
界による電界の方向は交互に変化するが、スリーブ22側
に正成分が印加されている位相では、これによる電界の
方向は潜像による電界の方向と一致している。この時に
電界によって穂51に注入される電荷の量は最大となり、
したがって、穂51は図示のごとく最大起立状態となっ
て、長い穂は感光ドラム１表面に伸びる。

一方、スリーブ22および磁性粒子27の表面上のトナー
28は前述のごとく正極性に帯電しているので、この空間
に形成されている電界によって感光ドラム１に転移す
る。このときに穂51は粗の状態で起立しているので、ス
リーブ22表面は露出しており、トナー28はスリーブ22表
面および穂51の表面の両方から離脱する。加えて、穂51
にはトナー28と同極性の電荷が存在するため、穂51表面
上のトナー28は電気的反発力によってさらに移動し易
い。

交互電圧成分の負の成分がスリーブ22に印加される位
相では、交互電圧による電界（矢印ｂ）は静電潜像によ
る電界（矢印ａ）と逆方向である。したがってこの空間
部での電界は逆方向に強くなり、電荷の注入量は相対的
に少なくなり、穂51は電荷注入量に応じて縮んだ接触状
態となる。

一方、感光ドラム１上のトナー28は前述のごとく正極
性に帯電しているので、この空間に形成されている電界
によってスリーブ22あるいは磁性粒子27に逆転移する。
このようにしてトナー28は感光ドラム１とスリーブ22表
面あるいはトナー28表面との間を往復運動し、感光ドラ
ム１およびスリーブ22の回転によって、これらの間の空
間が広がるにつれて、電界が弱くなるとともに現像作用
が完了する。

穂51にはトナー28との摩擦帯電電荷もしくは鏡映電
荷、感光ドラム１の静電潜像電荷および感光ドラム１と
スリーブ22との間の交互電界によって注入される電荷が
存在するが、その状態は磁性粒子27の材質その他によっ
て決定される電荷の充放電時定数によって変化する。

以上のごとく、磁性粒子27の穂51は上述の交互電界に
よって微小なしかし激しい振動状態となる。

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
〜30％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
下等）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、スリーブ22表
面上に穂51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51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場
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帰目む
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51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51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51は感光ドラム１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51を使用する場合
は、交互電圧の周波数と穂51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51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51の高さ
方向の抵抗が10¹⁵〜10⁶Ωcmの程度が好ましく、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40〜8
0μ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像あるいはスリーブの回転ごと
に現像濃度が低下する現像として現れる）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600〜900G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ャリアを用いること
ができる。

各磁性粒子は磁性材料のみから成るものでも、磁性材
料と非磁性材料との結合体でも良いし、磁性粒子全体と
しては二種類以上の磁性粒子の混合物でも良い。

つぎに、本発明による装置の潜像表面電位に対する現
像画像濃度の関係、すなわち、いわゆるＶ−Ｄカーブ特
性について説明する。

第３図は本実施例装置におけるＶ−ＤカーブをＸで示
す。縦軸はマクベス反射濃度計による光学的反射濃度
値、横軸はスリーブ面を０電位とみなした時の感光ドラ
ムとの相対的な電位差である。この特性は、低電位部で
かぶりがなく、中間電位部で適切な傾斜（いわゆる
「γ」）を有し、高電位部では十分な画像濃度が得られ
る点で、優れた特性であることが理解される。本発明に
よらない現像装置の一例として、本願同様にスリーブ上
に供給された非磁性トナーによって交互電界の存在下で
現像を行なういわゆる一成分非磁性現像剤薄層現像法
（特開昭58−143360号明細書）を使用した場合のＶ−Ｄ
カーブをＹで示した。この現像方法はある電位以上の部
分では電位の増加とともに画像濃度が低下するという負
性特性を示し、高電位部について画像濃度が不足する傾
向がある。これに比較して本発明のものは、低電位部に
おいてかぶりがなく、中間電位部においてγの傾斜が緩
やかであるので、過剰なエッジ効果が生ずることがな
く、中間電位部から高電位部にかけても負性特性を示す
ことがなく、高電位部においても十分な画像濃度が得ら
れる。

つぎに、現像部において好ましい状態の穂を形成する
ための条件について検討する。

第４図は現像部における好ましい穂の状態を示す。こ
こでは各穂が一本一本独立してスリーブ22上に均一に形
成されている。

第５図は逆に好ましくない穂の状態を示す。ここでは
磁性粒子27が塊となって存在している。この状態で現像
を行うと鱗状のむらが画像に発生するので好ましくな
い。

発明者はこの磁性粒子27の塊の発生が、ブレード24の
材料およびスリーブ22の中心から見たブレード24先端と
磁極23aとの間の角度θに影響されることを見出した。

まずブレード24の材料については、非磁性材料が好ま
しい。磁性材料を用いた場合は磁力線がブレード24に集
中し、磁性粒子27に対して強い磁気的拘束力が強くな
る。この拘束力に打勝って容器21外に出るためにはある
程度以上のマスが必要となる。そしてこのマスに達する
までは強い磁気的拘束力でブレード24近傍に滞ることに
なる。ある程度以上のマスになったときに初めて容器21
外に出ることになる。したがって、スリーブ22上で現像
部に至ったときは第５図のような状態になると考えられ
る。

ブレード24を非磁性材料製とした場合はブレード24先
端近傍において磁力性の集中が起らないので、前記のご
とき塊は形成されず、均一な状態で現像剤が塗布され、
現像部におちて、粗で均一な穂が形成される。したがっ
てブレード24としては非磁性材料が好ましい。ただし、
弱磁性であれば（例えば、SUS304（JIS）を曲げて磁性
を持たせたもの）、磁性材料でもよい。

つぎに、前記角度θについては図示のごとくブレード
24を磁極23aよりも下流側とするが、θ＜２゜の範囲で
は磁性粒子27の塊が発生、あるいはスリーブ上に現像剤
が均一な層として形成されない。これはブレード24の近
傍で磁力線に沿って磁性粒子が粗の状態で並ぶことにな
り、一定以上の磁性粒子がここに貯ったのちに初めて出
ていくことによると考えられる。一方θ＞40゜では磁性
粒子27の量の規制効果が著しく劣る。したがって２゜≦
θ≦40゜が好ましく、５゜≦θ≦20゜が特に好ましいこ
とが見出された。

なお角度θと現像剤通過量との関係は、θを小さくす
ると通過量は減少し、したがって現像部における体積比
率は減少し、θを大きくすると逆の傾向となる。スリー
ブ22表面上に塗布されるトナーの量はθに影響されずほ
ぼ一定である。

前述のごとく本発明においては、トナーは磁性粒子27
の表面とスリーブ22の表面との両方に保持される。これ
らのトナー量の比、すなわち磁性粒子に保持されるトナ
ーとスリーブに保持されるトナーとの比が1:2〜10:1
（重量比）範囲内の値が良く、特に好ましくは、1:1〜
5:1の範囲である。この比を1:2以下とするとＶ−Ｄカー
ブが第４図のＹに近づき、好ましくない。逆に10:1以上
であると、感光ドラム１に磁性粒子27が過度に接触して
磁性粒子27が感光ドラム１に過度に付着する傾向になり
好ましくない。発明者の種々の実験の結果、上記の比を
1:2〜10:1とすると良好な画像が得られることが確認さ
れた。

この比率はスリーブ表面性、トナーの摩擦帯電特性、
磁性粒子の特性・供給量を変えることによって、制御す
ることができる。この中でも、大きな影響を与える因子
としは磁性粒子の粒径と現像領域へ供給する磁性粒子の
量があげられる。

すなわち、粒径を大きくすると、トナーを付着し得る
磁性粒子の表面積が減少するため（比較のため磁性粒子
の合計体積は一定とする）、現像部まで運ばれる磁性粒
子付着トナー量は減少する。一方この減少量を補償する
がごとくスリーブ付着トナー量は若干増加する。粒径は
小さくすると逆の傾向となる。

磁性粒子の現像部への供給量については、供給量を増
加すると、磁性粒子付着トナー量は増加する。一方この
増加に伴いスリーブ付着トナー量は若干減少する。磁性
粒子供給量を減少させた場合は上記の逆の傾向となる。

これらを適切に選択することによって上記比の所望の
範囲を得ることができる。ただし、磁性粒子供給量を過
度に増加すると感光ドラム１と直径感光ドラム１と接触
する磁性粒子27の量が増加し、感光ドラム１への磁性粒
子27の付着が発生する。また、磁性粒子や細かくすると
磁気的拘束力が低下し、やはり潜像保持体に磁性粒子が
付着する。磁性粒子の供給量を増加していくこと、及び
磁性粒子の粒径を小さくして現像に使わない過剰のトナ
ーをも供給することは現像効率を低下させることにな
る。

発明者の種々の実験によれば、磁性粒子27の粒径およ
び供給量を適切に選択すれば、上記比率を1:1〜5:1の範
囲とすることができ、良好な現像が行なわれる。

上記比率はつぎのようにして測定することができる。
まず、スリーブ22上の磁性粒子を外部から磁石によって
すべて吸引する。これによって吸引されたものは磁性粒
子とそれに付着したトナー粒子である。これを洗浄し磁
性粒子付着トナーの重量を測定できる。つぎに、スリー
ブ22上に残ったトナー粒子をすべて空気により吸引して
フィルター内に集め、これを洗浄してスリーブ付着トナ
ーの重量を得ることができる。あるいは、現像装置が安
定している場合は、スリーブ22上の磁性粒子を外部から
磁石によってすべて吸引、洗浄した後、別途現像剤層を
形成し、これをすべて（磁性粒子、磁性粒子付着トナ
ー、スリーブ付着トナー）吸引して洗浄後全トナー量を
測定し、上記の磁性粒子付着トナー量との差引きにより
求めてもよい。

つぎに、スリーブ上への現像剤の塗布量、すなわちブ
レード24の下流におけるスリーブ上の現像剤量（磁性粒
子とトナーとの合計重量）については、種々の実験およ
び検討の結果、この現像装置においては、各磁性粒子が
実質的に球状である場合、0.5〜0.5×10^-2g/cm²が好ま
しいことが判明した。5.0×10^-2g/cm²を越えると現像像
にかぶりが認られ、特に6.0×10^-2g/cm²以上ではかぶり
が特に強く発生する。逆に0.5×10^-2g/cm²未満では磁性
粒子の穂による帰る目が認識される。したがって上記範
囲が好ましい。

つぎに、第１図の現像装置を用いた具体例について述
べる。第１図において、スリーブ22として直径20mmのア
ルミスリーブの表面を、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、磁石23として４極着
磁でＮ極、Ｓ極が交互に第１図で示されるようなものを
用いた。磁石23による表面磁束密度の最大値は約900ガ
ウスであった。

ブレード24としては1.2mm厚の非磁性ステンレスを用
い、上記角度θは15゜とした。

磁性粒子としては、表面にシリコン樹脂コートした粒
径70〜50μ（250/300メッシュ）のフェライト（最大磁
化60emu/g）を用いた。

非磁性トナーとしては、スチレン／ブタジエン共重合
体系樹脂100部に銅フタロシアニン系顔料５部から成る
平均粒径10μのトナー粉体にコロイダルシリカ0.6％を
外添したブルートナーを用いたところ、スリーブ22表面
上にコーティング厚約20〜30μｍのトナー塗布量を得、
さらにその上層として100〜200μの磁性粒子層を得た。
各磁性粒子の表面上には上記トナーが付着している。

このときのスリーブ22上の磁性粒子と全トナーとの合
計重量は約2.43×10^-2g/cm²であった。

このときの磁性粒子付着トナーとスリーブ付着トナー
の重量比は約2:1であった。

磁性粒子は現像部およびその近傍でスリーブ22内の磁
極23bにより磁界によって穂立ちして、最大長約0.9mm程
の穂立ちブラシを形成していた。

帯電量をブローオフ法で測定したところスリーブ上及
び磁性粒子上のトナーのトリボ電荷量が＋10μC/gであ
った。

この現像装置をキヤノン（株）製PC−10型複写機に組
み込み、感光ドラム３（有機感光材料製）とスリーブ22
の表面との間隔を350μｍとした。この条件で体積比率
を求めると、約10％であった（ｈ＝350μｍ、Ｍ＝2.43
×10^-2g/cm²、ρ＝5.5g/cm³、T/（Ｔ＋Ｃ）＝20.4
％）。バイアス電源34として周波数1600Hz、ピーク対ピ
ーク値1300Vの交流電圧に−300Vの直流電圧を重畳させ
たものを用いて現像を行なったところ、良好なブルー色
の画像を得た。

また、ベタ黒画像について現像し、現像後のスリーブ
面を観察したところ、磁性粒子に付着したトナー及びス
リーブ上のトナーはほんど消費され100％近い現像効率
で現像が行なわれていた。

現像特性についてもカブリが無く、かつ第３図にＸで
示した曲線の現像特性を得ることができた。

以上に説明のごとく、本実施例によれば、高画像濃
度、高現像効率で、かぶり、ゴースト像、掃目むら、負
性特性のない現像を行なうことができる。

スリーブ22の材料としてはアルミニウムのほが真ちゅ
うやステンレス鋼などの導電体、紙筒や合成樹脂の円筒
を使用可能である。また、これら円筒の表面を導電処理
するか、導電体で構成すると現像電極として機能させる
こともできる。さらに、芯ロールを用いてその周面に導
電性を弾性体、例えば導電性スポンジを巻装して構成し
てもよい。

現像部の磁極23bについては、実施例では現像部の中
央に磁極を配置したが、中央からずらした位置としても
よく、また磁極間に現像部を配置するようにしてもよ
い。

トナーには、流動性を高めるためにシリカ粒子や、例
えば転写方式画像形成方法に於て潜像保持部材たる感光
ドラム３の表面の研磨のために研磨剤粒子等の外添して
もよい。トナー中に少量の磁性粒子を加えたものを用い
てもよい。すなわち、磁性粒子に比べ著しく弱い磁性で
あり、トリボ帯電可能であれば磁性トナーも用いること
ができる。

ゴースト像現象を防止するために、容器21内へ戻り回
動したスリーブ22面から現像に供されずにスリーブ22上
に残った現像剤層を、一旦スクレーバ手段（不図示）で
かき落し、そのかき落しされたスリーブ面を磁性粒子層
に接触させて現像剤の再コーティングを行なわせるよう
にしてもよい。

磁性粒子とトナーとの濃度を検出して、この出力に応
じて自動的にトナーを補給する機構を設けてもよい。

本発明の現像装置は容器21、スリーブ22およびブレー
ド24などを一体化した使いすてタイプの現像器として
も、画像形成装置に固定された通常現像器としても使用
可能である。

発明の効果以上説明のごとく、本発明によれば、高画像濃度で高
現像効率現像装置が提供される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例による現像装置の断面図であ
る。第２図は第１図の現像装置の現像部の拡大断面図であ
る。第３図は本発明の実施例による現像装置の現像特性曲線
を示す。第４図は本発明による現像装置における好ましい磁性粒
子の穂の形成状態を示す断面図である。第５図は同じく好ましくない磁性粒子の穂の形成状態を
示す断面図である。符号の説明１……潜像担持体（感光ドラム） 21……現像剤容器（容器） 22……現像剤保持部材（スリーブ） 23……磁界発生手段（磁石） 27……磁性粒子 28……トナー粒子（トナー）代表図面第１図

フロントページの続き (56)参考文献特開昭59−222851（ＪＰ，Ａ) 特開昭59−67565（ＪＰ，Ａ) 特開昭59−155868（ＪＰ，Ａ) 特開昭60−41049（ＪＰ，Ａ)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】トナー粒子と磁性粒子とを有する２成分現
像剤を収容する現像剤容器と、静電像担持体と対向して
現像部を形成し、かつ、現像剤を担持して移動する現像
剤担持部材と、この現像剤担持部材上の現像剤量を規制
する規制部材と、静電像担持部材と現像剤担持部材間に
交番電界を形成する手段と、を有する現像装置におい
て、上記磁性粒子は実質的に球形であり、現像部の磁性粒子
が占める体積が1.5乃至30％であり、規制部材下流にお
ける現像剤担持部材上の現像剤塗布量が0.5〜5.0×10^-2
g/cm²であることを特徴とする現像装置。