JPS6275683A - 現像装置 - 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】 良亙豆■ 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に関する。

背」えｉ術 出願人は、現像剤の薄層を現像剤担部材上に形成し、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５９−１０１６８０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掃目のように現像像
に発生するなどの欠点がある。

魚１立１１ 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。

本発明の他の目的は上述のごとき現像装置において現像
剤保持部材上を容器内に戻る現像剤の通過を許容しつつ
容器内の粒子が漏出することを防＋Ｌする装置を提供す
ることである。

λ見立ｌ」 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、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？ｔｆｆｆｉ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相持部材と、前記現像
剤担部材の前記潜像担持体と反対側に設けられた磁界発
生手段と、前記現像担持体上に塗布される磁性粒子とト
ナー粒子との量を規制する手段と、前記現像部を通過し
て前記現像容器内に回収される粒子の進入を許可し、前
記現像容器内の磁性粒子が浣出することを阻止する、前
記現像剤担部材の回転方向に関して前記規制手段より上
流で前記現像部より下流に位置する磁性のシール手段と
、を有し、前記シール手段は、前記磁界発生手段と協働
して、前記現像剤担部材の回転方向に関して下流域に相
対的に強い磁界を、上流域に相対的に弱い磁界を、形成
する分散磁界形成用磁性部材を具備していることを特徴
とする現像装置が提供され、これにより、磁性粒子およ
び／またはトナー粒子がスリーブ上を容器内に戻る部分
において、シールが確実に行われる。

１庭揖 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、■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０本実施例では静
電潜像相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）、磁性部材３１、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７〜２０ＪＬｍ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２
１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（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２
３ｃ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。

磁性部材３１は磁８ｉ２３ｄに関連して設けられている
が、これについては後に詳述する。

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５０〜５００　ＩＬ
ｍ、好ましくは１００〜３５０ルｍであり、本実施例で
は２５０ＩＬｍである。この間隙が５０ｇｍより小さい
と、磁性粒子がこの間隙部に詰まり易く、５００　ＪＬ
ｍ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どの間隙よりも小さい（ただしこ
のとき現像剤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ｚｌ
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。’ｉＷ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
３００〜２０００Ｖｐｐ、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ｌを接
地電位に保持する。

容器２１の下部は感光ドラムｌ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、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ＩＦ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は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２
８を容器２１内に投入し、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は一部スリーブ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２
２の近傍を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２
４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Ｉ・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ｌと対面する現像部に
至る。ここでは、感光ドラムｌ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ｌは潜像を構成する電荷を担持し
、本実施例においては静゛屯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′１ヒしている。また、
この実施例においては感光ドラムｌ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、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木質的に異なる。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ｌ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ど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。上記現像装置に
おいてはこの体積比率を１．５〜３０％特に２．６〜２
６％とすることが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ＷＪ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ｆ駈性がある。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／ｐ）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（混合物拳・・非穂立時）の塗布
量（ｇ／ｃｍ２）、ｈは現像部空間の高さくｃｍ）、ρ
は磁性粒子の真密度ｇ／Ｃｍ’　、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％が好ましいや 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Ｊ１！効のエネルギーは大きいので、上述
の振動による効果。

かさらに促進される。

以上の挙動は高速度カメラ（日立製作所型）でａｏｏｏ
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どの間に印加する
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１０！５〜ｌＯ６Ωｃｍの程度が好まし
く、現像電極効果を期待する場合は１０１２〜１０’Ω
ｃｍ程度が好ましい。

磁性粒子２７は平均粒径が３０〜１ｏｏＩＬ、好ましく
は４０〜８０牌である。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６００〜９００Ｇの商業的
電子写真現像装置においては、粒径が３０鉢以下では磁
性粒子の付着が増大する。又１００ｇ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５
０〜１００ル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。

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■−Ｄカーブ特性
について説明する。

第３図は本実流側装鐙における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Ｏ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０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
現膏剤薄層現像法（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、過剰なエツ
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
では各棟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。

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０に影響される。

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ｚｌ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。

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（例えば、５ＵＳ３０４　（Ｊ　Ｉ
Ｓ）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０については図示のごとくブレード２
４を磁極２３ａよりも下流側とするが、０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２
４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、一定置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０〉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０と現像剤通過量との関係は、０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、０を大きくすると逆の傾向となる。スリーブ
２２表面上に塗１１ｊされるトナーの１間は０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ｌ：２〜１
０：１（ｆｆｉ量比）範囲内の値が良く、特に好ましく
は、ｌ：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ｌに磁性
粒子２７が過度に接触して磁性粒子２７が感光トラム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ｌ：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。

一方この減少贋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０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、供給にを増加
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一上記比の所望の
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ｌと直接感光ドラムｌと接触
する磁性粒子２７の量が増加し、感光ドラムｌ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。

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。これを洗節し磁
性粒子付着トナーの重着を測定できる。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４トナー）吸引して洗浄後全トナー量
を測定し、↓−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、本発明の重要な特徴である磁性部材３１につい
て説明する。

第６図は本実施例磁性シールの角度関係を示すもの、第
７図は磁性シールに形成される磁界の分布を示すもの、
第８図は第７図における実際上の磁性粒子分布を示すも
の、第９図は他の実施例の好ましい磁界分布に伴う磁性
粒子分布を示すものである。

磁性部材３１は「〈」あるいは「Ｌ」字形状を有し、鉄
、磁石等の磁性体や非磁性体を変形させることによって
弱い磁性を帯びたものが適用可能である。

磁石Ｎ２の中央（先端の最大磁束密度を与える位置）と
磁性部材３１の磁石Ｎ２に向う平面６６（スリーブ２２
の回転方向す下流域方向に延在する長さを有する）の回
転方向すに関しての半分の位置とを結んだ直線（面）に
対しての平面６６が回転方向下流域になす角度φは９０
９くΦく１８０′″が好ましい。これは、実質的に平面
６６の回転方向すの上流側に弱い磁界集中を平面６６の
回転方向すの下流側に強い磁界集中を相対的に形成させ
るためには適した構成である。又、平面６６とスリーブ
２２の表面とのなす距離が、平面６６の回転方向すの上
流側の距離りに対して、平面６６の回転方向すの下流側
の距離！が小となることが好ましい、この距離関係は、
磁性粒子の流出漏れを防止し、磁性粒子の進入を許可す
るために好ましい構成である。

この磁性部材３１にとって重要な構成は、第７図に見ら
れるような磁力線の集中が磁性部材３１の回転方向す下
流域側がその上流域側よりも強く生じる分散磁界を形成
することである。この構成は第８図に示すような磁性粒
子のカーテン状の穂立ちを形成せしめる。即ち、この下
流域側では磁性粒子の穂立ちが、上流域に比較して相対
的により集中し又相対的に数が増大している。この構成
は以下のプロセスを達成させる。磁性部材３１の下流域
６６１で現像剤容器内の磁性粒子がここから流出するこ
とを防止し、上流域６６２では磁性粒子のスリーブの搬
送力に伴って移動してくる磁性粒子の進入を許可すると
共にこの上流域６６２内に進入した磁性粒子を拘束する
。これによって磁性部材３１は磁性粒子の損失を防止す
る。そして、磁性粒子は、さらなるスリーブの搬送力と
続いて進入する磁性粒子からの押し上げ力とによって磁
性部材３１の下流域のシールを打ち破り現像容器内に回
収される。

つまり、磁性部材３１は磁性粒子の拘束を行いつつ磁性
粒子の損失を防止しさらに磁性粒子の回収を容易にする
ので、現像剤容器内のトナー粒子が容器内から漏れるの
を防止できる。

第７〜８図では磁性部材の先端が磁性粒子の集中度大の
規制部を形成しているが、この規制部は磁性部材の回転
方向すに関しての中央域又はより上流側に持つようにし
てもよい、ただし、規制部のさらに上流側には規制部よ
りも弱い集中磁界を形成することが必要である。

第９図は、この実施例を示すと共に、本発明が近接する
磁石の位置に左右されずに磁界シールを形成することを
示している。無論、このような磁界分散状態を形成し、
より好ましいシールを達成するには磁性部材３１は磁石
（近接）のスリーブ回転方向に関しての下流側に設ける
ことが好ましい。

第９図を説明すると、第８図実施例に比較して、集中度
大の規制部に対しての回転方向すのさらに下流側に、相
対的に弱い磁界集中部を先端域６６３に形成し、磁界分
散度を高めるものである。

この先端域６６３は磁性粒子の拘束を行うと共に、上流
域６６２より下流の下流域６６１から磁性粒子が容器内
に回収されることを容易ならしめ、磁性粒子拘束量を増
すのでトナー流出をより一層防止できる。第９図におい
ての構成も、前記９００くφ＜１８０”　、Ｌ＞７を満
たし、より総合的なシール効果を発揮する。

磁石の磁界分布、磁性部材の磁性度によって、同じ位置
関係にあっても磁界の分散状ｙＥが変化するが１本発明
は結果的に上記分散状態を満たすものすべてを含むもの
である。

又、磁性部材の面６６は長さくスリーブの円周方向に関
して）が１．５ｍｍ以上、好ましくは２．０ｍｍ以上あ
ることが好ましい。又、さらに好ましくは６ｍｍ以下、
実用的には５ｍｍ以下が良い、これは磁界分布の分散状
態を満たすと共に磁性粒子流出を防止するための集中磁
界を形成する上で好ましい数値範囲である。

さらに、磁極２３ｄを前記のごとく配置することによっ
て、磁極２３ａとの関係で別の好ましい効果が得られる
。すなわち、容器２１の収容部底部と磁極２３ｄとの上
記関係によって、磁気ブラシが２１内で（単に停滞して
いる状態に比較して）粗の状態で形成されないので、磁
性粒子中へのトナー粒子の取込み量が過剰になることが
ない、過剰取込みはトナーの？？Ｆ電不足を招き、かぶ
り発生の原因となる。

なおこの構成は現像剤容器内に磁性粒子と比磁性あるい
は弱磁性のトナーが混在している場合に有効であり、上
記の現像装置に特に有効であるが、これに限らず、上述
の特開昭５３−９３８４１などにも使用可能である。

つぎに、第１図の現像装置を用いた具体例についテ述べ
る。第１図において、スリーブ２２としテ直ＰＩ＝　２
０　ｍ　ｍ　（ｒ）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
７０〜５０ｕ−（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。

上記角度φおよび０２は約１２０”および２０〜３０”
　とした、また上記距＠Ｌ、ｔは４〜５ｍｌ、１．５〜
３　ｍ　ｍとした。

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１０鉢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２０〜３０ｐｍのトナー塗
布層を得、さらにその上層として１００〜２００ルの磁
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２．４３Ｘ１０−２ｇ／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ポ電荷量が＋ｌＯルＣ／ｇで
あった。

この現像装置をキャノン（株）製ＰＣ−１０型複写機に
組み込み、感光ドラム３（有ａ感光材料製）とスリーブ
２２の表面との間隔を３５０ｇｍとした。この条件で体
積比率を求めると、約ｌθ％であった（ｈ＝３５０１Ｌ
ｍ、　　Ｍ＝２．４３Ｘ１０　＝　ｇ　／　ｃ　ｍ　２
、　　ｐ＝５．５ｇ／ａｍ”、Ｔ／　（Ｔ＋Ｃ）＝２０
．４％）、バイアス電源４として周波数１６００Ｈｚ、
ピーク対ピーク値１３００Ｖ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？８１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。

さらに、磁性部材３１の効果についても、良好な磁性粒
子の進入、漏出防止および良好な循環が行われることが
確認された。

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ｔｂ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Ｉｌｌ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、トナー中に街着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、トリポ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部とし
ても、画像形成装置に固定された通常現像部としても使
用回部である。

断面図である。

り側でのシールが確実となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は末完１」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。 第６図は第１固装この磁性部材部分の拡大断面図である
。 第７図は第６図の構成における磁力線分布図である。 第８図は第６図の構成によって形成された磁気ブラシの
様子を示す。 第９図は他の実施例による磁性部材部分の拡大符号の説
明 ■・・・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舎１１８１性粒子 ２８・・トナー粒子（トナー） ３１・・磁性部材 代表図面 第１図 第２図 久　　ｂ 図面の浄書（内口に変更なし） 第３図 ７（６６１配イｉ　　（Ｖ） 図面の浄″、気内容に支文なし１ ゝ２３ｂ ニド糸ダｄネ市正書　（方式） 昭和６１年２月２ｙ口

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）静電潜像担持体上の静電潜像を現像する現像装置で
   あつて、 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、 前記現像剤担部材の前記潜像担持体と反対側に設けられ
   た磁界発生手段と、 前記現像担持体上に塗布される磁性粒子とトナー粒子と
   の量を規制する手段と、 前記現像部を通過して前記現像容器内に回収される粒子
   の進入を許可し、前記現像容器内の磁性粒子が流出する
   ことを阻止する、前記現像剤担持体の回転方向に関して
   前記規制手段より上流で前記現像部より下流に位置する
   磁性のシール手段と、 を有し、 前記シール手段は、前記磁界発生手段と協働して、前記
   現像剤担持体の回転方向に関して下流域に相対的に強い
   磁界を、上流域に相対的に弱い磁界を、形成する分散磁
   界形成用磁性部材を具備していることを特徴とする現像
   装置。 ２）上記磁性部材は、磁界中に設けられた磁性平面を有
   し、該平面は１．５ｍｍ以上の現像剤担持体回転方向に
   関しての長さを有することを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載の現像装置。 ３）前記磁性部材は前記磁界発生手段の有する近接磁石
   よりも前記現像剤担持体回転方向に関して下流側に位置
   することを特徴とする特許請求の範囲第１項又は第２項
   記載の現像装置。 ４）前記磁性部材は現像剤担持体回転方向に関しての長
   さを有し、該回転方向に関して現像剤担持体となす上流
   域の磁性粒子入口部の距離に対し下流域の距離が小であ
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の現像装
   置。 ５）前記磁性部材は、前記近接磁石の中央に対して向う
   平面を有し、該平面の中央と該磁石の中央とを結んだ直
   線（面）に対して該平面がなす現像剤担持体回転方向上
   流域の角度φが９０°＜φ＜１８０°であることを特徴
   とする特許請求の範囲第３項記載の現像装置。 ６）前記磁性部材は、前記強い磁界形成部よりもさらに
   下流域に該強磁界よりも相対的に弱い磁界を形成してい
   ることを特徴とす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。