JPS6275687A - 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】 斑五公■ 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。

丘」口り週 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ｔ身近部分に交ｒ
Ｌ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号明細占
）。

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
而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１．％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ＷＪ像に対面させて交互屯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５８−１４３
３６０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
昇とともに低丁すること）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。

魚見立１碧 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。

魚」ＬΩ」Ｌよ 木発す１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、トナー粒子と実質的に球形の磁
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、）・ナー粒子を該静″ｒＬ
Ｗｉ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潜像担持体に接触
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ｌＬ制布部材、
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＋ｉｉｉ記現像剤担持体の
回転方向に関して上流に位こする第２磁界発生手段と、
該現像部に搬送され前記現像剤担持部材表面に担持され
たトナー粒子を、’ｌ）　’＋ｔ！、潜像担持体に転移
させる交配電界を前記現像部に形成する交互゛屯界形成
手段とを有し２前記現像部において、前記静電潜像担持
体と前記現像剤４１１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１．５％
乃至３０％であり、前記規制部材下流における現像剤担
持部材りの現像剤塗布量が０．５〜５．０×１０−２ｇ
　／　ｃ　ｍ　２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。

北上」 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ＩＩＴ　ｆｅ
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
例では静電潜像担持体は′重子写真法によって静’ｉｆ
ｔ潜像が形成される感光トラムであり、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３
４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７〜２０ｇｍ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１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、矢印すて示す方向に回転駆動される０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ｌ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
ょい。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５０〜５００　Ｂｍ
、好ましくは１００〜３５０ルｍであり、本実施例では
２５０用ｍである。この間隙が５０部ｍより小さいと、
磁性粒子がこの間隙部に詰まり易く、５００　ｇｍ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上に適当な厚ご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
ｌとスリーブ２２との間隙よりも小さい（ただしこのと
き現像剤の厚さとは磁力が１動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１：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どの間に電圧を
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ＴＦ、潜像に対して、−例とし
て、直流電圧−３００Ｖを重畳してピーク・ビーク′ｉ
ぜ圧を３００〜２０００Ｖｐｐ、周波数２００〜３００
０Ｈｚ交７ｒ、電圧をスリーブ２２側に印加し、感光ト
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の方向に運びて延長部を
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、′？を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ｒｔＦ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
た帯准したトナー粒子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どの間辷
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３２１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
１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ｌ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ｌ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Ｗ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ｌ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ｌ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５１１±上述の交互電
界によって微小なしかし激しｌ／）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から感光トラム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」とほ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０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ｍ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？ｌｉ謂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一ヒ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１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、スリーブにのトナー
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ｉ”Ｔ　ｔＦ＝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一虻
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
帯屯を向上させ、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（混合物・・・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／ｃｍ３．Ｃ／　（Ｔ＋Ｃ）はス
リーブ上の現像剤中の磁性粒子の重（誹割合である。

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。

Ｌ足裏流側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連動す
る。この往復連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どの間隙を大きくし
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数゛ｔ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１０１％〜１０６Ωｃｍの程度が好まし
く、現像電極効果を期待する場合は１０Ｌ２〜１０”Ω
Ｃｍ程度が好ましい。

磁性粒子２７は平均粒径が３０〜１００壓、好ましくは
４０〜８０終である。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云リーブ
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６００〜９００Ｇの商業的
電子写真現像装置においては、粒径が３０、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２１＆分系の
５０〜１００用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■−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Ｏ電位とみなした時の感光ドラムと
の相対的な゛上位差である。

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
現像側薄層現像法（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
像方法はある電位具りの部分では゛１ヒ位の増加ととも
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６穂が一本一木独立してスリーブ２２トに均一に形
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、ｒｊｉ性材料を用いた場合は磁力線がブレード２
４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　（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、−室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、５１≦０≦２
０°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、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表面上に塗布されるトナーのＪヨは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ｌ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１：２〜１
０：ｌ（重量比）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■−Ｄカーブが第４図のＹに近づき、好ましくない
、逆に１ｏｌ１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０発明者の種々の
実験の結果、上記の比を１＝２〜ｌｏ：ｌ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
性粒子の特性参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１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。

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。これ奢洗浄し磁
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（ＦＩｉ性粒子粒子性粒子付
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。

つざに、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、０．５〜０．５Ｘ　１０＝　
ｇ／Ｃｍ２が好ましいことが判明した。５．ＯＸｌＯ＝
ｇ／ｃゴを越えると現像像にかぶりが認られ、特に６．
０×１０−２ｇ　／　ｃ　ｒｎ’以上ではかぶりが特に
強く発生する。逆に０　、５　Ｘ　１０−２ｇ　／　ｃ
　ｒｎ’未満では磁性粒子の穂による掃き目が視認され
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２０　ｍ
　ｍのアルミスリーブの表面を、７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
７０〜５０ＪＬ（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１０ＪＬ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４約２０〜３０ｐｍのトナー
塗布層を得、さらにその上層として１００〜２００　牌
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
計屯罎は約２．４３ＸＩＯ−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
重に比は約２：ｌ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＋１０終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（有機感光材料製）とスリーブ
２２の表面との間隔を３５０４ｍとした。この条件で体
積比率を求めると、約１０％であった（ｈ＝３５０ｐｍ
、　Ｍ＝２．４３Ｘ１０−２ｇ　／　ｃ　ｍ　２、　　
ρ＝５・５　ｇ　／　ｃ　ｍ　３・Ｔ／　（Ｔ＋Ｃ）＝
２０．４％）、バイアス電源３４として周波数１６００
Ｈｚ、ピーク対ピーク値１３００Ｖの交流電圧に一３０
０Ｖの直流電圧を利得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の材料としで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構させる
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首としても
よく、また磁極間に現像部を配ｔ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、磁性粒子に比へ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
動したスリーブ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、一旦スクレーパ手段（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。

免几立差］ 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器との断面図である
。 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図は末完【月による現像器と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（ｌｉｌｉ石） ２７−・磁性粒子 ２８・・トナー粒子（トナー） 代表図面 第１図 第２図 ０、　　ｂ 図面のボ書ｒ内宕に二足なし） 第３図 ！（６凸　′ｑ忙　イｆ　　（Ｖ） 図面の１′ψ１Ｍ’１’３’Ｄに支足なし）第４図 第５図 子糸ダごネ市正せ）　（方式） ％式％ ［ ２発明の名称 現像装置 ３、補正をする名 ・１−件との関係　　特許出願人 （１００）キャノ／株式会社 ４、代理人 住所〒１０５ 東京都港区東新橘２−７−７ 新橋国際ビル６階 （発送日：昭和６１年１月２８日） ６、補正の対象 図　　面 ７　補正の内容 願占に最初に添付した第３図〜第５図の浄書・別紙のと
おり（内容に変更なし） ８、絵付書類の目録　　　　　　　　　　　　　″−−
−゛・、−一゛

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 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、 トナー粒子と実質的に球形の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潜像担持体に接触させる第
   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剤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１．５％乃至３０％であり、
   前記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／ｃｍ＾２であ
   ることを特徴とする現像装置。