JPS62192757A - 現像方法 - 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】 〔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方法に関する。

（背景技術〕 出願人は、現像剤の薄膜現像剤担持体上に形成し、該薄
膜の現像剤を潜像に接近させ、この近接部分に交互電界
を印加して現像を行なう現像装置を提案した（特公昭５
８−３２３７５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、このため現像速度が高
速に、及びスリーブが小径になると画像濃度が低下する
傾向があり、また現像像の定着性が悪いこと、またカラ
ー画像の再現製が悪いこと、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５８−１４３３
６０号、同５９−１０１６ＢＯ号明細書）。

これは、前記のｌｉｎ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時性（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じて知られて
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掃目のように現像像
に発生するなどの欠点があり、現像速度の高速化、スリ
ーブ直径の小径化をしようとするとこれらの欠点がより
強調される。

〔発明の目的〕

したがって、本発明は現像効率が高く、高画質、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
なく高速で小型化可能な現像方法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、静電潜像担持体上の静電潜像を現像す
る現像装置であって、ドナー粒子と磁性粒子とを有する
現像剤を収容する現像剤容器と、前記静電潜像担持体と
対向して、トナー粒子を該静電潜像担持体に供給する現
像部を形成するとともに、前記容器から現像剤を該現像
部に担持搬送する現像剤担持部材と、前記現像剤担持部
材の前記潜像担持体と反対側に設けられ該磁性粒子を該
現像部で該現像剤担持部材に接触させる第１の磁界発生
手段と、前記現像剤担持体の回転方向で現像部の上流に
位置し該現像剤担持部材表面から離間している規制部先
端を有する現像剤規制部材と、前記現像剤担持部材の前
記規制部材と反対側に設けられ、前記現像剤規制部材よ
りも前記現像剤担持体の回転方向に関して上流に位置す
る第２磁界発生手段と、該現像部に搬送され前記現像担
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
転穆させる交互電界を前記現像部に形成する交互電界形
成手段とを有し、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、該現像部の磁性粒子が占める体積が１０％乃至
５０％であり、ことを特徴とする現像装置が提供され、
高速で小型な場合でも、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（１０〜５
０％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は現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、具体的には無端穆動可能な感光
ドラムあるいはベルトもしくは誘電体ドラムあるいはベ
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プレート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３
４などを有する。以下それぞれの構成を説明する。

容器２Ｉ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
ら排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、矢印す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（１０〜５０％）の磁性粒子が存在する。現
像特性は、現像速度、現像部構成と密接な関係があり、
特に現像剤の特性によって左右される。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２
３ｃおよびＳ磁極２３ｄを有する。Ｓ極とＮ＆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、少なくともその孝品がイ
ｌｌｌλ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５０〜５０
０μｍ１好ましくは１００〜４００μｍであり、本実施
例では３００μｍである。この間隙が５０μｍより小さ
化が起き易い。又、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ず適正な画像の形成が困
難となる。又、エツジ効果が目立ってくる。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２
２との間隙よりも小さい（ただしこのとき現像剤の厚ざ
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層を作るためには
、ブレード先端とスリーブ面との間隙は、スリーブ面と
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と共に前記ブレードによる現像
剤層の構成にも影響を与える。

電源３４は感光ドラムｌ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ｌ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−２００Ｖの静電潜像に対して、−例として、直
流電圧−３００Ｖを重畳してピーク・ピーク電圧を３０
０〜３０００Ｖｐｐ、周波数２００〜３０００Ｈｚ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）が外部に漏れること
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、面出現像
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２
５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２３ａ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内に没入し、前記磁性粒子層
の外側にトナ一層を形成する。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−Ｈ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１、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の近傍を上昇して上記動作を繰返す。なお、容器２
１の下部からブレード２４に向って上昇する磁性粒子２
７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
違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手前
で反転して落下する磁性粒子はその外側のトナ一層から
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１ｎＩｌｉ２３ａによってスリーブ２
２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（ｆｉｎ性粒子粒子２７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
０〜５０％である。現像剤層の構成は、スリーブの周速
度、現像速度、スリーブ径と密接な関係がある。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上部のトナ一層からトナーを取
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、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
である現像剤がある。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、現像スリーブ上に塗布される磁性粒子の量
は通常のいわゆる磁気ブラシ現像方法に比較して、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トナー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５！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、′Ｓ５１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上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
ヘ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
０〜５０％特に２５〜３５％とすることが極めて好まし
いことを見出した。

１０％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。さら
に現像部において感光ドラムの磁性粒子の付着が増加す
る。この理由は、磁気ブラシの密度が低いと、一度感光
ドラムに付着した磁性粒子を磁気ブラシによって引き戻
せないためであると考える。即ち、磁気ブラシが密であ
ると現像スリーブ内部の磁石による磁力線の集中効果が
期待できる。

５０％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、１０〜
５０％の範囲で十分な画像濃度が得られ、１０％未満で
も５０％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。ただし、現像速度が速い場合などは、遠心力
のために磁性粒子の穂立ちが良く、上記の場合と異なる
。

又、１０％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５０％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１０％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２５％
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５０％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３５％以下がより好ましいものとなる。前記体積比率
以外でこれに対処する場合は、現像剤の塗布量と現像速
度を変化させることにより改善される。この点について
は詳述する。

体積比率が１．５〜３０％の範囲であれば、スリーブ２
２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、は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）Ｘ　　（１／ρ）Ｘ　　［（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（ａ合物・・・非穂立時）の塗布
量（８７０ｍ２）、ｈは現像部空間の高さく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（日立製作新製）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に現像ブラシが接触した状態で穂５１の高さ
方向の抵抗がｘｏｌＳ〜１０’Ωｃｍの程度が好ましく
、現像電極効果を期待する場合は１０′２〜１０６Ωｃ
ｍ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
４０〜８０μ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ずる傾向がある。この付層
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）も多少長三響する。

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。したがフて上記範囲が好ましい。

水現像装置においては従来用いられていた２成分系の５
０〜１００μ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。

次に本発明における現像部の曲率の大小について説明す
る。第６図は本実施例における感光ドラムと現像スリー
ブの現像部での曲率の大小を説明するための図である。

感光ドラムとスリーブの最近接位置を結ぶ直線をＧ、そ
の時の感光ドラムとスリーブの間隙をｇ＋（ｍｍ）とし
、直線Ｇ、から２ｍｍ１ｌｆれた平行線を０２その時の
感光ドラムとスリーブの間隙をｇ２（ｍｍ）とすると、
感光ドラム又はスリーブが小さくなる程、即ち曲率が大
きくなる程ギャップ差ｇｚ　　ｇ＋は大きくなる。

本発明者らは種々の実験により検討したところ、この種
の現像装置においては現像部での曲率の大小即ち、現像
中央部と現像終了部での感光ドラムと現像スリーブのギ
ャップ差が現像特性に影響を及ぼし、現像方法により影
響のされ方が異なることを見い出した。即ち、一般にこ
の種の現像装置は現像幅が約４ｍｍ程度であるので現像
中央から約２　ｍｍ１ｌれた場所と中央とのギャップ差
が重要であることを見い出した。

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
および画質と現像部曲率の大小について説明する。

第３図は本実施例装置におけるＶ−ＤカーブをＸ、、Ｘ
２で示す。Ｘ、は曲率の小さい場合、Ｘ２は曲率の太き
場合である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
部でかふりがなく、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
るベタ黒画像の中抜けがない点で、優れた特性であり曲
率の大小の影響が少ないことが理解される。又、曲率の
大小によらず、ベタ黒画像は中抜けがなく均質な画像で
あった。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磁性現像剤
薄層現像法（特開昭５８−３２３７５．３２３７７号明
細書）を使用した場合のＶ−ＤカーブをＹ、、Ｙ２で示
した。Ｙｌは曲率の小さい場合Ｙ２は曲率の大きい場合
である。この現像方法はある低電位から中間電位部では
傾斜が緩やかであるが、高電位部では、画像濃度が不足
する場合があり、曲率が大きな場合程この傾向がある。

又、画質的には、ベタ黒画像がやや中抜けするいわゆる
エッヂ強調現象を生じ易く、又、画像先端部が後端部と
比較しやや薄くなる場合があた。

この現象は特に曲率が大きな場合に生じた。

これに比較して本発明のものは、曲率の大小によらず、
かぶりがなくベタ黒画像は中抜は等のない均一で十分に
高い画像濃度が得られる。

この理由として、本発明はスリーブ上に磁性粒子をもコ
ートするため、トナーはスリーブ上と、磁性粒子上に付
着しており、交互電界により往復運動をするトナーの量
が多くなり、実質的に現像回数を増やし、現像領域を増
大したことになるため、および磁性粒子が非常に近接も
しくは接触した対向電極となるため、電界によるエッチ
強調現象が起こりづらくなるための思われる。

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
では各穂が一木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にまた、現像速度とス
リーブ径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２
２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。

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、現像部において、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（イ列えば、５ｔ
ＪＳ３０４　（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２
４を磁極２３ａよりも下流とするが、θく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、−窓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。

また、角度θを一定（θ＝１５°）に固定した状態で、
現像速度を速くした場合、磁性粒子２７がブレード２４
により強くあたり、スリーブ上に形成される現像剤の層
が薄くなり、磁性粒子が粗の状態になりすぎる。スリー
ブ径を小さくしていった場合も同様の傾向を示した。こ
れらは、スリーブ上の現像剤の層構成に、磁性粒子２７
、ブレード２４、そして、現像速度およびスリーブ径が
規制効果と共に密接な関係をもっているためと考えられ
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１０＝１〜
１００：１（重量比範囲内の値が良く、特に好ましくは
、２０：１〜５０：１の範囲である。この比を１０＝１
以下とするとブラシ跡が目立つ様になり、好ましくない
。逆に１００：１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ｌ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１０：１〜１００：１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、現
像速度、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
える因子として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。粒径を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と直接感光ドラム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、磁性粒子を細かくする
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。ただし、現像速度が変化した場合は、上記記述と傾
向が変わる。この点については詳述する。

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２０＝１〜５
０：１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）について述べることにする。

種々の実験および検討の結果、次のことが判明した。

スリーブとドラムの周速度が等速度の場合に、スリーブ
の直径を変化させた時、または、スリーブの直径を一定
として現像速度を変化させた時、現像部における現像所
用時間が短くなると、現像部の空間中に存在する現像剤
（磁性粒子とトナー粒子からなる穂およびスリーブ上の
トナー粒子）のうち、実際の現像に寄与する現像剤は少
なくなることが見い出された。このため、スリーブの直
径の小さいものほど、また、スリーブの直径が一定の場
合は、現像速度が速いものほど、現像像の画像濃度が低
下する傾向を示した。また１２．スリーブとドラムの周
速度が異なる場合も同様の傾向を示した。この現像方法
において、現像像が充分な１０．０’Ｘ　１０−２ｇ／
ｃｍ’を越えると、現像速度を速くしても現像像にかぶ
りが発生すると共に、くできずまた、スリーブの直径も
小さくできないために装置の高速化小型化に、限界が生
じてしまう。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２０ｍｏ
＋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メツシユ）のフェライト
（最大磁化６０　ｅ　ｍ　ｕ　／　ｇ　）を用いた。

非磁性トナーとしては、スチレン／ブタジェン共重合体
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２
２表面上にコーティング厚約２０〜３０μｍのトナー塗
布層を得、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６．４０ｘｌ　０−２ｇ／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２０＝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、最大要約１．
２ｍｍ程の穂立ちブラシを形成していた。

帯電二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倚量が＋１０μＣ／ｇで
あった。

この現像装置を用いて、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４００μｍとした。

この条件で体積比率を求゛めると、約２６．９％であっ
た（ｈ＝４００μｍ、　　Ｍ＝６、　４０　ｘ　１０”
”ｇ／ｃｍ２　　、　　ｐ＝５．５ｇ／ｃｍ３、　　Ｔ
／（Ｔ＋Ｃ）＝ｊ、５％）。現像速度はスリーブ上周速
度で約（２００ｍｍ７　ｓｅｃとした。バイアス電源３
４として周波数１６００Ｈｚ、ピーク対ピーク値１３０
０Ｖの交流電圧に一３００Ｖ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とんど消費され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ばか真ちゅ
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
電性の弾性体、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ｌ１７ｉ８ｉ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を外添しても
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、トリボイＩＦ電可能であればｂｎ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
動じたスリーブ２２面から現像に供されずにスリーブ２
２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イングを行なわせる
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ｍ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。 第６図は、本発明実施例における感光ドラムと現像スリ
ーブ間のギャップ差を説明するための図である。 １・・・ン替像担持体（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（ｌａ石） ２７・・磁性粒子 ２８・・トナー粒子（トナー） ｂ 第３図 表　　―　雷ｆｔＬ（Ｖ）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）静電潜像担持体上の静電潜像を現像する現像方法
   であって、 トナー粒子と磁性粒子とを有する現像剤を収容する現像
   剤容器と、 前記静電潜像担持体と対向して、トナー粒子を該静電潜
   像担持体に供給する現像部を形成するとともに、前記容
   器から現像剤を該現像部に担持搬送する現像剤担持部材
   と、 前記現像剤担持部材の前記潜像担持体と反対側に設けら
   れ該磁性粒子を該現像部で該現像剤担持部材に接触させ
   る第１の磁界発生手段と、前記現像剤担持体の回転方向
   で現像部の上流に位置し該現像剤担持部材表面から離間
   している規制部先端を有する現像剤規制部材と、 前記現像剤担持部材の前記規制部材と反対側に設けられ
   、前記現像剤規制部材よりも前記現像剤担持体の回転方
   向に関して上流に位置する第２磁界発生手段と、 該現像部に搬送され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とを有し、 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
   の磁性粒子が占める体積が１０％乃至５０％であり、前
   記規制部材下流における５．０×１０＾−＾２ｇ／ｃｍ
   ＾２より大で１０．０×１０＾−＾２ｇ／ｃｍ＾２以下
   であることを特徴とする現像方法。
2. （２）潜像担持体と現像担持体の最短距離を結ぶ直線ｌ
   ＿１該最小間隙をｇ＿１（ｍｍ）、該直線Ｇ＿１から２
   ｍｍ離れた平行線ｌ＿２と、潜像担持体および現像剤担
   持体との各支点の間隙をｇ＿２（ｍｍ）とするとき、 ｇ＿２−ｇ＿１＞より好ましくはｇ＿２−ｇ＿１＞０．
   ３４を満たすことを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載の現像方法。
3. （３）上記現像方法であって潜像担持体の周速度が５０
   〜４００ｍｍ／ｓｅｃ特に好ましくは、１５０〜４００
   ｍｍ／ｓｅｃであることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項又は第２項記載の現像方法。