JPS60501184A - 改良されたエレクトログラフィ現像方法、装置およびシステム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 改良されたエレクトログラフィ現像方法、装置お本発明はエレクトログラフィ現 像構造体、手順およびシステム（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、硬い磁気担体と電気的絶縁トナーとを含むエロク トログラフィ現像剤を使用し１９８３年１１月４日付で出願した国際出願ＰＣＴ ／ＵＳ　８３１０１．７１６号（ミスキンズおよびシャドウインの名義で１９８ １年１１月８日付で出願した米国出願第４４０．１４６号に基いて）には硬い磁 気担体を含む２成分乾燥エロ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、この出願に記載したシステムは非磁性のシェル内 で回転する磁気コアから成る磁気ブラシ式塗布器に電気的絶縁性のトナー粒子と 硬い磁気担体粒子（磁気的に飽ｆＯ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併用する。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っ掻きの減少および磁界パターン の欠点により生じる現像された像パターンを減少することにおいて重２ し 要な工辱りトログラフィ現像の改善を行う。

そのような現像剤−塗布器システムはいくつかの問題ζこ逢着する。たとえば、 ある場合には、他のソリッド像部分ζこ関係した背影に好１しくない密度の変異 を生じる。

またａる用途では、■）ソリッ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併合した見地から問題がある。更にまた、前記した システムのめる具体例では、現像した像に好１しくない量の取り上げた担体粒子 が存在する。

本発明 本発明の目的は、たとえば、前記した国際出願に記載したシステムにおいてエレ クトログラフィ像を現像するための改良された手段と方法とを提供し前記した問 題と欠点とを減少または回避することである。

１つの具体例では、本発明は現像される静電パターンを支持している形像部材を 現像剤を塗布する現像帯域をし 通り所定の線速度で移動させる型式の工嶌りトログラフイ装置における改良され た現像方法を提供する。この改良された現像方法は電気的絶縁性のトナー粒子と 硬い磁気的担体粒子とを含む乾燥した現像剤混合物の供給源と。

現像剤が現像帯域を移動中それを支持するようにした非″磁性のシェルと、外周 に交互の磁極性の関係にして位置決めした複数の磁極部分を含みシェル内を回転 可能な磁気コアと、形像部材とシェルとに相対的にコアを所定の態様で回転させ る駆動手段とを使用する。本発明の１つの好ましい面では、駆動手段は現像剤か 形像部材と同時に現像帯域を形像部材の線速度とほぼ同じ録速で移動するようコ アを回転させる。別の面においては、コアと駆動手段とは各光導電部分が現像帯 域を通過牛歩くとも５回状態を変えられるよう互いに共動する。特に好ましい具 体例では、本発明の前記した面を共働させるよう使用する。

図面の説明 添付図面を参照して本発明の好丑しい具体例を以下ζこ詳細に説明する。

第１図は本発明を実施する１つのエレクトログラフィ装置の略図、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ィ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図は不発明に有用な 担体の磁気特性を示すグラフである。

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ト装置１０が示しで 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 である）を通る作用通路を捷わり可動な無端状のエレクトログラフィ形像部材１ ８と、露出部所１２と、現像部所１３と、移送部所１４と清掃部所１５とを備え ている。

作動すると、装置１０は形像部材１８の一部分を均一に静電帯電し、この形像部 材は次いで露出部所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で転写帯電部材により複 写シート（シート供給源１６からのζこ転写し、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。次いてこの形像 部材の部分を清掃部所１５で清掃して再使用できるばかりにする。現像部所を除 いて第１図ζこ示した種々の部所と装置とは従来のものでめ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ζこ、硬 い磁気担体を有する現像剤と回転する磁気的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と判った物理的現鷲のいくつかを簡単ζこ説明すると 役立つと思う。従って、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りは前記した国際特許出願に記載した種類の電気的絶縁ト ナー粒子と硬い磁気担体粒子とから成る乾燥した混合物から成り、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く矢印）、正帯電した電気的 絶縁のトナー粒子と負帯電された硬い磁気担体粒子とから成る現像剤Ｄ（往運動 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の固定の非磁性シェル３ の１わりそ時計方向（こ移送される。

シェル３は導電性で後記する背影が現像されるという好１しくない事態を防止す る１こ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インタフェースを横切り 移動せしめられる。形像部材８には正帯電されｆこトナー粒子の吸引により現像 されろ像パターンを形成する負の静電帯電ならびに現像されるべきでないある負 帯電もされている。（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 パターンを衣わし単一の負帯電記号は現像されるべきでない背影を衣わす〕。こ の簡略（こし１こモデルでは、シェル３の電気的バイアス度は正のトナー粒子を 単一の負帯電部分の現像を防止するが２重の負帯電部分が現像される程度吸引す るに十分な負として選択する・以上の説明ζこより、現像剤との光導電現像イン タフェース（第３図にＬ帯域として示しである）内では、（１）正のトナー粒子 を光導電形像部材に像（２重の負）帯電が存在する光導電形像部材に回かわせ（ ２）背影（単一の負）帯電が存在する光導電形像部材力）ら遠さがるよう正のト ナー粒子を吸引する作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１こシェル（こ向けろ吸引は光導電形像部材に背影帯電か）全い場合（ たとえば、負帯電のない光導電形像部材の部分か通過する時用こより６ 強力となる。

現像した像にある面倒な欠点を認め１こ後、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ェルの［トナープレートアウト（Ｐｌαｔｅ−ｏｕｔ）と称 している現象による光導電形像部材のそのような低い（またはゼロ）荷電状態に 関連してい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回かい合っているシェル３上の正帯電したトナー で表しである）。通常の現像作業中、そのようなシェ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は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ェルから遠ざかるよう吸引される。しかしながら、そのよう なトナープレートアウトにより少くとも１つの非常に好ましくなく現像され欠点 が生じ得る。

このような欠点がどのようにして生じるかをその後の例示的現像シーケンスが例 示する。光導電体すなわち形像部材の非電荷のこ１、または電荷電位の低い（白 色に現像した）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、その結呆シェル３の２部分（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をこなる。トナーが電気的絶縁性であるの で（静帯電）、シェル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 そのようなシェル部分の有効バイアスレベルを下げる。

次に大きなソリッド面積の帯電パターンｖｂ＜黒い像個所）と横方向に隣接した 後続する背影の帯電部分Ｖｗ部分（白い像の個所）（第４Ｂ図）７ｉ−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は比較的に低い密度で密度Ｄ１はＯか密度レベルＤ２よりいちじるしく 低いトナー密度でめる〕。

本発明者が検討したところ第４Ｃ図をこ示した好１しくなく現像した像の欠点（ Ｄｌ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ェ 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った。従って、 低い密度部分Ｄ１はシェ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 イアスにより生じシェ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 密度り、−Ｄ２間に差が存在する。

この分析に基いて本発明者は第４Ｃ図に示した像の欠点の解決策は現像帯域と相 対的にシェ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４Ｃ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 ェルの周囲の１個所を現像帯域（はぼ寸法Ｌ）の有効磁界を通り移動させるよう にしてシェルを回転させることが望ましいと思いついた。本発明はこの時間を先 づ現像した光導電体におけるプレートアウトの開始（第４Ｃ図にＰｌで示した位 置）とプレートアウトの効果が光導電体に認められるようになる（第４Ｃ図に位 置Ｐ２で示しで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、シェルのトナープレートアウト が平衡状態に達する１での時間）を光導電体を距離ｄ＜ｐ、とＰ２との開用こ作 用速度Ｖｅｌ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−□。

たとえば、光導電体の作用速度が３８．１６＋ｕ／秒（１５インチ／秒〕で測定 距離ｄが７．６ｃｒｒＬ（３インチ）であると、プレートアウト時間ｉｐは０． ２秒でめった。約０．６４ｃＩｒＬ（０，２５インチ）の典型な現像帯域の長さ Ｌ（こ対しては、シェルの速度は３．１８ｃｍ／秒（１，２５インチ／秒）より 少くとも３倍高いことが望１しく、また約１けた程度高い、すなわち、好１しく は約３１．８鑵／秒Ｃ１２，５インチ／秒）またはそれ以上であることが好フし い。このシェル回転手１＠を試験して、第４Ｃ図（こ示し１こ如き像の欠点をな くすと判った。

概括的にいうと、現像システムの「ｄ」の値を前記した如く測定した場合シェル の好ましい最小の面線速度に対する数学的懺現を導くことができる。従って、ｔ ｐ　＝　ｄ／　Ｖｅｉｌ−ｔｒＬ 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ＰＩ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用に減少するため、その弐面の１個所をシ ェル速度Ｖｅｌｊ−Ｂは、ｔｐより短かい時間ｔｓで現像帯域（距離Ｌ）にわた り移動させる必要がある。従って、 最も好ましいのは 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）はシェルが約１．ＯＶｅｌ 、ＷＬ、Ｌより大である周（線）速Ｖｅｌ；Ｂで回転せしめられるのに有用な程 度で、ここでＶｅｌｏｍは毎秒毎インチでＬはインチで衣わす（すなわち、ｄイ ンチで割った係数が組み込んである）。ｒｄＪと「Ｌ」とが函でＶｅｌ−ｍがｃ ｍ／秒であるメートル法ではシェルの対応する望ましい最小速度’ｌ’　ｅ　ｌ 　８はｃＩｎ／秒で約０−４　Ｖｅｌ　、ｒｎ−Ｌである。シェルの速度Ｖｅ／ ；、ｓ（インチ７秒）は少くとも１０ ３×ｖｅＯ，□×Ｌ　（Ｌはインチで懺わし″”’ｍがインチ７秒）が好普しく すなわちメートル法ではＶｅｌｌ、Ｂ　（ｃｍ／秒〕が少くとも約１．２Ｖｅ１ ３．□、Ｌが最も好ましい。前記した分析と本発明者（こよろ実験とでは第４Ａ 図ないし第４Ｃ図に関して説明した像の欠点はもしシェルを以上説明し１こもの と一致する速度でいづれもの方向（・こ回転させると回避できるか可成り減少で き、また１つの抑において本発明は現像システムのシェルをそのようにして回転 させることを意図している。

シェルをプレートアウトに関連した欠点を回避するよう回転させる具体例では、 本発明者はシェ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。

シェ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 の好丑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（こ良く理解するには第３図 ζこ示しｆこものと似ている（回転するコア２と固定のシェル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Ｏこ回転して現像剤を時計方向（こ現像帯域を通 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ζこわ１こり現像剤を対流させろ（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（こおいて現像剤集積帯域Ｘか第５Ａ図 の現像剤の共通する流れモードの現像剤集積・ｍ域Ｙより可成り太で４だ第５Ｂ 図のモードがいくつかの問題を提起すると判った。

第１ζこ、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そコア ２の磁石の束縛磁界よりもはるかに移動させる。この大きい移動距離は光導電体 が担体を取り上げろ可能を増す。対照的に、第５Ａ図のモード（現像剤が光導電 体と共通して流れろ）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 少すると判った。更ζこ１１こ、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のと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（こ必ず戻ろ。従って、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（こ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。担体の取上げを極減するほかに、第５Ａ図の同方向の現像剤の流れモード は現像した像は一層信頼でき１だなめらかである。更にぼた、詳細ｆこ後記する が、現像剤が共通する方向に流れろようにし現像剤の速度対光導電体の速度を適 当（こ選択することＱこ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（こ基いて（前記しｆこ理由ならひ（こ後 記する理由により）シェルをプレートアウトに関する欠点を避ける方向（こ回転 させる具体例（こおいてはシェルを現像剤と同方向に回転させまｆこコア２ を反対方向に回転させることが好ましいと判った。更ζこ詳細にいえば、現像剤 を可成り敏速な速度で現像帯域ζこ供給しく完全ζこ現像するため）またシェル とコアとの回転が現像剤の合成移送に寄与する相対速度成分を加えこれら速度成 分を控除（もしシェ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（こ おけるよう（こ）しないことが非常に望ましいと判った。

以上の説明を考察すると、本発明者が（１）現像剤を光導電体と共通する好まし い方向に回転させること、（２）磁気コアを光導電体と対流する好ｌしい回転方 向にする（３）シェルを回転させる場合シェルを光導電体と共通する好ましい方 向に回転させる（４）シェ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ｌしい最低速度はＶｅｌ、８〉３．ＯＶｄｌｍ、Ｌの関係に従うという点 を好ましいシステムパラメータとして提供したことが認められよう。

現像システムのその他の重要々パラメー月こは（ａ）シェルの有用な最大回転速 度、（ｂ）磁気コアの有用な回転速度および（ｃｌシェルとコアとの好ましい回 転速度が含１れろ。

前記し１こパラメータを決めろ除（・乙第１に本発明者か現像剤の累積移送速度 （ＣＤＴ速度）と呼称するすなわちシェルによる現像剤の移送速度十磁気コア（ こ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 判った。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 （こ主として左右されると判った。従って、本発明の別の重要な面ζこよれば、 ３ 形像部材と共通方向に現像帯域を通ることとＣＤＴ速度（従って、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った。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速度が現像剤の線速度を光導電 部材の線速度の約±７％の範囲内で光導電体の線速度に匹敵する。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 より速くすると後縁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線と、倣細稼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か好ましい。

従って、高速度写真により、光導電体に対しＣＤＴ速度をゼロの相対速度に一層 近接するに従いソリッド個所の縁部と微細線と中間調ドツトパターンとを引続き 完全に現像すると判った。シェルを好ましい正味の現像剤流わ一方向（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にするに十分な 程度コアを回転させることか非常に好ましい。プレートアウトの欠点を回避する のにシェ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 ｌ４ 〈に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。

次に、磁気コアの有用で好ましい回転速度を考察すると、前記米国特許出願には 約１０００−３０００ＲＰ、Ｍのガイドラインが記載されている。この米国特許 出願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共働させ現像帯域を通る光導電体の 各部分を能動現像挾持部（丁なわち、第３図における距離Ｌ）内で少くとも５極 トランジシヨンを受けさせることが非常に望ましいと判った（前記した種類の現 像剤と対照して好ましい最少の現像を行うという見地から）。それぞれ公称の光 導電部材速度Ｖｅ１１ｍ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、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Ｖｅ　ｌ−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 担体を適肖に反転する。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 ずに現像挾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ェ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（または経験的に測定した、たとえば、高速度 写真、固定のシェルおよび最少の極遷移速度で回転するシアにより）。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ＣＤ、Ｔ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。

前記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（最低）により、シェルの望ましい最高の現像剤移送速度Ｅ ＤＴ（最大）従って、最高の所望のシェル回転速度は以下の関係によりシェルの 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（最高）＝ＣＤＴ速度（最高）−ＭＤＴ速度（最低）同様に、そのよ うな具体例に対しては、シェルによる望ましい現像剤移送速度、従って、シェル 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１）　＝ＣＤＴ速度（好まし））−ＭＤＴ速度（好まＬｌｌ 、））６ 前にも述べたように、現在のところ好ましいＣＤＴ速度は現像した光導電部材に 接触する現像剤を現像した光導電部材の線速とほぼ同じ線速にするものである。

好ましいＭＤＴ速度は光導電体の形像部材が能動現像帯域を通過中この部材の各 部分を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に望 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 が例示しである第１図と第２図とを再び参照する。従って、現像剤供給源りが現 像剤だめに位置決めした混合手段２１を有するノ・ウジフグ２０内に収容されて いる。非磁性のシェル部分２１（たとえば、ステンレス鋼、アルミニウム、導電 的に被覆されたプラスチックかファイバガラスまたはカーボンを満たしたプレキ シガラスで作った）がノ・ウジフグ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がシェルを第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ェル２１は基準電位線３５に接 続しである。シェル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である。

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 では周囲に交互の極性磁石ス１１ツブ２８が複数位置決めされている鉄製コア２ ６から成る（第１図）。塗布品の磁気スフ トリッ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。代表的磁気材には１９７７年８月１６日付でエル・オー ・ジョーンズに許可された米国特許第４，０４２，５１８号に記載したガンマ酸 化第２鉄および「硬い」フェライトが含まれる。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 スでも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）直径のローラには約１０ないし２５インチ／秒（２５，４ない し６３．５ｃｂ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った 。２０個の極を有する２インチ（５，１ｃＩｎ）直径のコアが３５インチ／秒（ ８８，９ｃｂ体速度で現像するのに有用であると判った。同様に、１６個の磁石 を有する２、７５インチ（ａ９９ｃｍ）直径のコアｌ８ 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 ることが判った。シェルと光導電体との間の間隔は比較的ζこ狭く、約０．０１ インチ（１，０２５ｃｍ）ないし０．０３　（０，０７６ｃｍ、　）の範囲であ る。金剛鼓車３０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 う位置決めされシェルから光導電体とシェ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（こ有用な乾燥し１こ現像剤組成物の特性は１９８３年１１月４日付 で出願した国際出願ＰＣＴ／ＵＳ８３１０１７１６号に菩己載しである。一般に 、そのような現像剤は帯電したｌ・ナー粒子と、磁気的ζこ飽和されると所定の 高い最少レベルの保磁性を示す磁性材を含んでいる反対極性に帯電され１こ担体 粒子と力）ら成る。更に詳細ζこいえば、そのような高い最小レベルの飽和した 保磁性は少くとも１００ガウス（下記の如くに測定して）で担体粒子はバインダ なしの担体（すなわちバインダまｆコは母材そ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うで良い。１ ００ガウスの最少飽オロ保磁性を有するバインダなしおよび複合担体粒子は本発 明では「硬い」磁気担体粒子と呼称する。

本発明に使用する複合担体粒子においては、磁気材の個々の小片は比較的ζこ寸 法が均一で複合担体粒子全体の寸法より小さくがければならずそのようにするこ とが好ましい。磁気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 か望ましい。最大５ミクロンから最ｚｌ−０，０５ミクロン程度の磁気粉末を使 用してすぐｎｌこ結果が得られる。細分しても磁気特性ζこ好ましくない８変え ない場合（こはもつと細かい粉も使用でき選択しγこハ４ンダの量と特注とが満 足な強度を生じるほか（こその他の望ましい機械的特性そ生じる。磁気材のａ度 は広範囲に変えることができる。微細に砕いｆこ磁気材の比率は複合担体粒子の 重量の約９０Ｘ使用できる。

微細ζこ粉砕した磁気相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。旬月は（１）磁気材ｔこ良く接着し、（２）丈夫でなめらかな 底面の形成を促進し、（３）トナーと担体とを混合する際（・こ静電帯電を両者 間を適当な極性と程度とで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１こ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１こは合成重合樹脂ま１こはその 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１こめに使用できるもの）は、１ことえば、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、１ことえば、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ｆ こ共重合０ 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１こ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ζこ熱をかけ、液体のビヒクルを取り除くためこの物質を蒸発乾燥し、 塑性および鋳造および押出し等まｆこは担体粒子を作形するため切断まｆこは剪 断に圧力または熱と圧力とを共に使用し、たとえば、ボールミルで研削して担体 物質を適当な粒子寸法に小さくし、粒子を分類する１こめふるいにかける。

１つの準備技術ζこよれば、粉末状（こした磁気材をパイを蒸発さ一＠：その結 果（こよる中実の塊を研削Ｏこより細分してスクリーンζこかけ適当な寸法の担 体粒子を生じる。

別の技術ζこよれば、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そ生じる。

磁気材（バインダなしまたは複合担体粒子）に本発明で使用した飽オロ保磁力と いう用語は磁気材が外部の磁界に保持されている間か磁気材が磁気的に飽和され ｆコ後（すなわち、磁気材が恒久的に磁化された後）磁気材の残留磁気をゼロζ こ減少するζこ必要な外部磁界を（後記するよう（こガウス卆位で測定して）意 味する。特（こ、担体粒子の磁気材の飽和保磁力を測定する１こめ、磁気材の試 料（重合体母材（こ固定しり）ヲニュージャジイ州プリン七トン所在のプリン七 トン・アプライド・リサーチ　コーポレイションが販売しているプリン七トン・ 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ることができ外 部の磁界の磁気的ヒステリシスループ（ガウス単位で）対磁気ＣＥＭＵ１ｇｍ） を作図した。

第６図ζこは磁気的に飽和された時の典型的な「硬い」磁気的担体のヒステリシ スループを示す。担体物質が磁気的に飽和され漸次に強度が増す印加した磁界に 固定されると、最大すなわち飽オロした磁気的モーメンＩ□ｌ３ｓａｔが磁気材 （こ誘導される。もし印加し１こ磁界かゼロを経て漸次ζこ減少され印加した極 性を逆（こ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１ こモーメントは最終的ζこけゼロとなり従って誘起しｆコ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ｆこ磁気 計で測定し１こ）は磁気材の飽オロ保磁力１１ｃ　と称する。不発明に使用する 現像剤の担体は合成できるがバインダか無くても磁気的飽和した時少くとも５０ ０ガウスの飽和保磁力、好ましいのは少くとも１０００ガウスの飽和保磁力を示 すことが好ましい。

まｆコ塗布器と担体粒子間に十分な磁気的吸引が存在しでてコアの回転中塗布器 のセルに担体粒子を保持してそれζこより担体が像ζこ移される量を減少するこ とが重要で２２ ある。従って、回転するコアの磁界Ｈにより担体の磁気材に誘導した磁気的モー メントＢは少くとも５ＥＭＵ／ｉｍ好ましいのは少くともＩＯＥＭＵ／ｇｍ最も 好ましいのは１０００ガウスまたはそれより大な印加磁界に対しては少くとも２ ５ＥＭＵ／ｇｍが最も好ましい。この点に関して、１０００ガウスの誘導した磁 界では担体粒子の磁気的モーメントは４０ないし１００ＥＭＵ／ｇｍが特ζこ有 用であると判った。

第６図ζこ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 導モーメントが示しである。これら物質は透磁率曲線Ｐｌ、Ｐ２により衣わした 如く磁界に対する応答が異なる。図示しに如き１０００ガウスの印加した磁界に 対しては物質Ｐ２は約５ＥＭＵ／ｊ；ｉｍの磁気的モーメン）Ｖ有し他方物質Ｐ 、２は約１５　ＥＭＵ／９ｒｎの磁気的モーメントラ有する。いづれもの物質の モーメントを増大するため当業者は少くとも２つの技術により選択できる。すな わち、コアの印加した磁界を約１０００ガウスに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 、その場合（こは、第６図に示した物質のいづれも約４０ＥＭＵ／ｌ！ｍの誘起 したモーメントＢを示す。

本発明ζこ使用する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ζこは理解できよう。このよう（こして、現像は好ましく ない粒子対粒子の吸引もなく現像剤をオフラインで処方および処理できる。その ような場合に、必要とする飽和保磁力は別にして、現像剤が回転可能なコアまた はあるその他の供給源にさられると、担体は塗布器のシェルにまといつくζこ十 分な誘導モーメンＩＩＩＩ生ずる。１つの具体例０こおいては、未使用の担体磁 気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、その結果誘導し 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ェルに保持する（ こ十分である。

有用な「硬い」磁気材はフェライトおよびガンマ酸化第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気的酸化物の化合物であるフェライト化合物 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ＭＦ　ｅ　０２０４を有する基本的酸 化金属で形成し１こ酸化第２鉄の化合物がフェライトである。

好ましいフェライトは７３　ａＦ　ｅ１２０１ｅ、５ｒＦｅ、２０．ｇ如バリウ ムまたはストロンチウムもしくはその両方を含むものと本発明に引用しである１ ９７３年２月１３日付でビイ・チイ・シャートに許可された米国特許第３，７１ ６．’６３０号ζこ記載した如くＭがバリウム、ストロンチウムまたは鉛である 式ＭＯ・６Ｆｅ２０Ｂを有する磁気フェライトである。

本発明に有用な「硬い」磁気的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４ 以下であることが望ましい。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減するという見 地から、そのような小さい担体粒子を磁気的（こ飽オロして、たとえば１０００ ガウスのコア磁界において、少くとも１０ＥＭＵ／９ｍのモーメントが誘起され 少くとも２５ＥＭＵ／１ｍのモーメントが好ましい。

本発明によれば、担体粒子は電気絶縁性のトナー粒子と併用して乾燥した２成分 組成物を形成する。使用する際にトナーと現像剤とはトナーが現像される静電像 とは反対極性を有して反対の静帯電を示す必要がある。

トナーと「硬い」磁気担体とに好ましく摩擦帯電する（こはトナーと担体との粒 子が互いζこ混合する際に所望の、極性と帯電程度と（こするため摩擦帯電シリ ーズ（こ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に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重量先の担体と３０ないし１重量２６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重量先 またトナーが約２５ないし８重量丸である。

トナー成分は好適には着色されて粉末化した樹脂で良５ 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 剤と化合して作る。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Ｊ　ＣＣｏ１ｏｕｒ　Ｉｎｄｅｘ）　Ｉ！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。カーボンブラッ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重量光で良い。

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。この質 量体を冷却し、塊状ζこ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工ないし１６ミクロンである。このこ とＱこ関し、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１こ有用である。

トナー樹脂は、たとえば、１９７８年２月２８日付でカスバー等に許可された米 国特許第４，０７６，８５７号に記載し１こ如き天然おまひ合成樹脂ならびに変 性し１こ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１９７ ６年２月１７日付でシャドウイン等に許可された米国特許第３，９３８，９９２ 号および１９７６年３月２６ ２日付でサダマツ等に許可され１こ米国特許第３・９４１・８９８号に記載し１ こ交差連結重合体である。１ことえば、アクリル酸アルキルまたはメタクリル醪 アルキルの如きアクリル酸単量体とスチレンま１こは低級アルキルスチレンとの 交差連結しｆこか非交差連結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ｆこ有用である。

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艮い。球 状粒子は溶媒にトナー樹脂を入れた溶液をスプレィ乾燥することζこより得られ る。あるいはまた球状粒子は１９７９年９月５日付でジエイ・ウゲルスタツドに 公告されたヨーロッパ特許第３９０５号（こ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ッ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３，８９３，９３５号および英国特許第１ ，５０１゜０６５号に記載されている。英国ハンプシャーク０９１ＥＦハヴアン ト・ホームウェル所在のインダストリャル・オボーチュティズ・リミテネドが１ ９８１年１０月（こ発行し１こ「研究発表」第２１０３０号第２１０巻（こ記載 し１こ四アンモニウム塩帯電剤もまた有用でめる。

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１こ一層一般的 な好ましいパラメータを更（こ良く理解するに役立つことと思う。この例におい て、現像システムは第１図に示し１こ如き電子写真装置に組み込まれ形像部材は 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ェル成分２１とコア部分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ζこ示し１こ如く個別の駆動手段２３ ．２４を有している。シェル部分はステンレス鋼製で外径が２インチ（５，ＩＣ −Ｉｎ、）厚味は０．０４０インチ（０，１０ｃｒｒＬ）であった。コア成分は アルミニウムで作っ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 示しであるように周囲に１２個のストリップ磁石が配置されている。コアの外面 とシェルの外面との間の間隔は約０．０５インチ（０，１３ｃＩｒＬ）±０．０ ０３インチ（０，００８σ〕でめった。磁石は米国特許第４，０４２，５１８号 （こ記載した如き硬いフェライトで作られシェルの表面に１０００ガウスの磁界 を生じた。

シェルと光導電体との間の間隔は０．０２５インチ（０，６４□□□〕士帆０１ インチ（０，０３ｃｍ）で約４インチ（ＬＯｃｍ）の長さの現像帯域を形成し。

引さき刃３０が現像帯域から上手側位置に（現像剤の流れ方向に相対的にシェル から０．０２５インチ（０，０６４確りｆあった。現像剤は前記した如き硬い磁 気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」露出さ れなかった個所と約−９０ボルトの「白い」露出された個所ならび（こ中間の像 帯電個所とを有する静電潜像は塗布器のシェルに約−１０００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Ｏこ弾１図から見てＢ 時計方向）１５００ＲＰＭで回転させシェ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。これらコアとシェルとの回 転速度（こより１秒毎（こ約３００の極遷移と複合現像剤を現像帯域を光導電体 と共通方向に１秒毎（こ約１１．４インチ（３０−０ｃｍ／秒）の流速にした。

その結実現像された像に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ζこ関連して説 明した如き種類の欠点もないこ本発明の１つの重要な利点は現像された像の欠点 を可成り減少するということである。本発明はまた現像された像の現像の完全さ 、均一性および可視の「なめらかさ」という見地からも利点を生じる。別の重要 な利点は本発明が現像した形像部材の担体取上げを減少するのを助けるというこ とである。本発明の好ましい具体例では以上説明した利点のすべてから共働して 利益を生じるエレクトログラフィ方法と、装置とシステムとを提供する。

図面の簡単な説明 国捺調査報告 ＡＮＮＥＸ　Ｔｏ　Ｔｈ＝　ＩＮＴＥＲＮＡＴＩＯＮＡＬ　５ＥＡＲＣＨＲＥＰ ＯＲＴ　ＯＮ第１頁の続き 優先権主張　［相］１９８拝６月１８日［相］米国（ＵＳ）■６２１３５１［株 ］）発　明　者　クロール、アーサー・スタンレ　アメリイ　−ノく− ＠発明者　モーズハウアー、マイケル　アメリアウニ 力合衆国　ニューヨーク州　１４６１０．ロチニスター市　クロランド・ドライ ブ２２９ 力合衆国　ニューヨーク州　１４６１２．ロチニスター市　シヨ　：イ・ドライ ブ１２８

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）静電帯電パターンを叉持し現像帯域を通り運動しているエレクトログラフィ 形像部材を硬い磁気担体粒子と電気的絶縁トナー粒子とから成る現像剤で現像す る方法であり、該方法が電気的にバイアスされた非磁気シェルとシェル内の交互 の極の磁気コアとを含む磁気ブラシ形塗布器を使用するものにおいて、現像剤を 形像部材と共通する方向に形像部材の速度とほぼ同じ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〕　コアを現像剤が形像部材と共通する方向ζこ形像部材３〕現像剤が現像帯 域を形像部材の線速にはとんど等し４）コアの回転速度が光導電体が現像帯域を 通過中光導電体の各部分を少くとも５つの極遷移を受けさせるζこ十分でるる請 求の範囲第１項ないし第３項のいづれかに記載した方法。