JPS63225262A - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、交互電界中において磁性キャリア粒子とトナ
ー粒子とを用いて現像を行う２成分現像方式の現像方法
及び装置に関する。

本発明は画像記録形成用の表示装置、プリンター、ファ
クシミリ電子写真装置の種々に適用可能な現像方法及び
装置である。

〔背景技術〕

本願出願人は、先に、従来２成分現像方式とは異なり、
現像容器内は２成分で、現像部へは１成分トナーのみを
供給して交互電界中で現像を行う方法及び装置を提供し
た（特開昭５８−１４３３６０、同５９−１０１６８０
各公報）。

このように現像容器内にのみ磁性８粒子とトナー粒子を
混在させている現像方法では、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った。しか
し、画像のエツジ効果が強く、ベタ部の濃度が低く、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）を示す場合があり現像特性の欠点を有していた。

そこで出願人は多くの実験によって、これらの不都合を
も解決でき、積極的に現像部に磁性キャリア粒子を供給
する２成分現像装置において多大なる効果を生む現像装
置を特願昭６０−２０４８０５号（昭和６０年９月１７
日出願）等に提案している。又、近年各方面で２成分現
像剤を用いて交番電界中で現像する方法も各種提案され
ている。

一方、２成分現像装置に対して、交互電界を印加する技
術は、基本的に特開昭５５−３２０６０号公報に記載さ
れている。これはキャリア粒子を現像電極として用い、
カブリ防止効果を得ることを開示した優れた発明である
。

又、一般の２成分現像装置に用いられるキャリア粒子は
、導電キャリアやフェライト単体の中抵抗キャリアであ
り、トナー粒子付着による劣化を生じ易く耐久性、トナ
ーへの帯電付与能力の低下といった問題がある。

この耐久性や帯電付与能力向上のために、樹脂被覆キャ
リア粒子を用いることもかなり以前から知られたことで
ある。従来の樹脂被覆キャリア粒子は、かなりの絶縁性
を示すもので帯電付与能力は増し、表面性も良好である
ので耐久性の意味では実用上好ましい。

交互電界を印加した２成分現像方式も当然耐久性を必要
とするため従来の高抵抗樹脂被覆キャリア粒子を用いる
ことは当然の設計事項であるが、新たな問題をもたらす
。この高抵抗キャリア粒子には、樹脂被覆以外に磁性微
粒子樹脂結着型キャリア粒子もあるが、極めて高い電気
抵抗を示すものである。キャリア粒子の電気抵抗が高く
絶縁性に近いもの程、現像部での電気的リーク防止にな
り、高い潜像電位及び交番電解を設定することができ、
交番電界による現像特性を期待できるためである。しか
し、例えば１０Ｉ４ΩＣｍ以上の絶縁抵抗のキャリアで
は、トナーと逆極性に帯電し、非画線ベタ白部にキャリ
ア引きが生じやすく、又キャリアを用いているにもかか
わらずエツジ効果が強くでてしまう欠点がある。

従って、２成分現像方式では、耐久性のあるキャリア粒
子を用いた場合の画像再現性の改善がざらに要求されて
いる。

〔発明の目的〕

本発明は、交互電界を印加した際の樹脂被覆キャリア粒
子がもたらす新たな問題を解決することを目的とする。

本発明は、樹脂被覆キャリア粒子の条件を交互電界印加
現像における現像効果を一層高め、良質の画像を形成で
きる現像方法の提供を目的とする゛。

〔発明の概要〕

本発明は、樹脂被覆キャリア粒子の絶縁性に着目し、従
来のキャリア粒子とは異なる特性を求めた結果なされた
もので、耐久性はむろんのこと、トナー粒子に与える帯
電特性や電極効果を維持して良質の画像を得るものであ
る。

即ち、本発明は、樹脂被覆キャリア粒子の電気抵抗に着
目したもので、従来では認識されていなかった電界依存
性のキャリア粒子の抵抗値変化状態が再現画像性に大き
く影響するという事実に基いたものである。

本発明は磁性粒子と、トナー粒子を混合して有する現像
剤を用いて潜像担持体と現像剤担持体との間に交番電界
が印加されている状態で静電潜像に対応するトナー像を
形成させることからなる現像方法であって、前記磁性粒
子の電気抵抗は印加電圧に対して電界依存性の高抵抗で
あり、前記磁性粒子に与える電界をＥ（Ｖ／ａｍ）及び
磁性粒子の電気抵抗をＲ（０ｃｍ）とし、座標グラフ上
の横軸を電界已に縦軸を電気抵抗Ｒにとり、前記グラフ
上の４つの座標点Ａ　（０，２Ｘ　１０３゜１０１１）
、Ｂ　（２×１０３　、３Ｘ１０９）。

Ｃ（０，２×１０３　、１０’　）、Ｄ　（２Ｘ１０”
。

２×１０３）とで決定される直線ＡＢ、ＢＤ。

ＤＣ，ＣＡによって囲まれた領域と下記の測定方法によ
って得られる磁性粒子の電気的特性曲線が交わることを
特徴とする現像方法である。

本発明によれば、現像領域において交番電界を与えない
状態下で現像剤が感光体に接触している場合、あるいは
非接触の場合のいずれにも適用可能であり、良好な画像
が得られる。

〔実施例） 第２図は本発明が適用できる現像装置の断面図である。

潜像担持体１は静電記録用絶縁ドラムあるいはａ−３ｓ
、Ｃｄｓ、ＺｎＯ２、ＯＰＣ。

α−Ｓｔの様な光導電絶縁物質層を持つ感光ドラムもし
くは感光ベルトである。潜像担持体１は図示しない駆動
装置によって矢印ａ方向に回転される。２２は潜像担持
体１に近接もしくは接触されている現像スリーブであり
、例えばアルミニウム、５ＵＳ３１８等の非磁性材料で
構成されている。現像スリーブ２２は現像容器３６の左
下方壁に容器長手方向に形成した横長開口に右略半周面
を容器３６内へ突入させ、左略半周面を容器外へ露出さ
せて回転自在に軸受けさせて横設してあり、矢印す方向
に回転駆動される。

２３は現像スリーブ２２内に挿入し図示の位置姿勢に位
置決め保持した固定磁界発生手段とじての固定の永久磁
石（マグネット）であり、現像スリーブ２２が回転駆動
されてもこの磁石２３は図示の位置・姿勢にそのまま固
定保持される。

この磁石２３はＮ極の磁極２３ａ、Ｓ極の磁極２３ｂ、
Ｎ極の磁極２３ｃ、Ｓ極の磁極２３ｄの４磁極を有する
。磁石２３は永久磁石に代えて電磁石を配設してもよい
。

２４は現像スリーブ２を配設した現像剤供給器開口の上
縁側に、基部を容器側壁に固定し、先端側は開口上縁位
置よりも容器３６の外側へ突出させて開口上縁長手に沿
って配設した現像剤規制部材としての非磁性ブレードで
、例えば５ｕＳ３１６を横断面路への字形に曲げ加工し
たものである。

２６は非磁性ブレード２４の下面側に上面を接触させ前
端面を現像剤案内面２６１とした磁性粒子限定部材であ
る。

２７は磁性粒子であり粒径が２０〜１００μｍ、好まし
くは３０〜８０μｍの見掛密度約２．４〜２．８ｇ／ｃ
ｃフェライト粒子（最大角６０〜７０　ｅ　ｍ　ｕ　／
　ｇ　）へ樹脂コーティングしたものが用いられ得る。

２０μよりも小さいと、現像スリーブ上の穂立ちが悪く
、ムラの発生した画像となる傾向がある。又１００μよ
りも大きいと、トナーへのトリボ賦与能力が低下し感光
板への傷も生じやすい。

３７は非磁性現像剤トナーである。

３１は現像スリーブ２２を配設した現像容器３６下部か
らの磁性粒子２７ないしは非磁性トナー粒子３７の漏出
を防止するために現像容器下部内面に現像スリーブ２２
に対向して配設された磁性体であり、例えば鉄板にメッ
キを施したものである。磁性体３１と３８ｉ性のｌ１ｉ
ｉ８ｉ２３ｄとの間の６ｉｌ界で磁性粒子２７の回収と
漏れ防止を達成するシール効果が得られる。

３９は現像スリーブ２２内の固定＆ｕｉ２３により形成
された磁性粒子のブラシ部分へトナーを供給するトナー
供給部材であり回転自在に軸受した板金にゴムシートを
貼り付は現像容器下面を掃くが如くトナーを搬送する。

トナー供給部材３９には、不図示のトナー貯蔵容器３８
中のトナー搬送部材によってトナー供給される。

３８．３５はそれぞれトナー貯蔵容器、磁性粒子貯蔵容
器である。

４０は現像容器３６下部部分に溜るトナーを封止するシ
ール部材で弾性を有しスリーブ２２の回転方向に向って
曲がっており、スリーブ２２表面側を弾性的に押圧して
いる。このシール部材４０は、現像剤の容器内部側への
進入を許可するように、スリーブとの接触域でスリーブ
回転方向下流側に端部を有している。

３０は現像工程で発生した浮遊現像剤を現像剤と同極性
の電圧を印加して感光体側に付着させ飛散を防止する飛
散防止電極板である。

又、５Ｉｉｆｉ８ｉ２３ｄは、磁性部材３１との間に一
方から他方に磁界を形成するための磁性シール用磁界発
生手段であり、磁性部材３１に対して１部が対向する。

磁性部材３１は、現像剤容器の現像剤収納部の実質的な
端部で現像装置の下方に位置し、この容器内周辺では回
収された磁性キャリア粒子の移動によって、スリーブ表
面の現像剤中に容器内下方に位置するトナー粒子を取り
込む。従って、磁性粒子の安定した回収は、現像能力を
安定化する効果がある。

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帯電不足を招き、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非磁性あるい
は弱磁性のトナーが混在している場合にも有効である。

非磁性ブレード２４の端部２４１と現像スリーブ２２面
との前記距離ｄ２は５０〜８００μｍ、好ましくは１５
０〜５００μｍである。この距離が５０μｍより小さい
と後述する磁性粒子がこの間に詰まり現像剤層にムラを
生じやすいと共に良好な現像を行うのに必要な現像剤を
塗布することが出来ず濃度の薄いムラの多い現像画像し
か得られない欠点がある。また８００μｍより大きいと
現像スリーブ２２上へ塗布される現像剤量が増加し所定
の現像剤厚の規制が行えず、潜像担持体への磁性粒子付
着が多くなると共に後述する現像剤の循環、現像剤限定
部材２６による現像規制が弱まりトナーとトリボが不足
しカブリやすくなる欠点がある。

この磁性粒子層は、スリーブ２２が矢印す方向に回転駆
動されていても磁気力１重力に基づく拘束力とスリーブ
２の移動方向への搬送力との釣合によってスリーブ表面
から離れるに従って動きが遅くなり、磁性粒子層の上部
では多少は動き得るが殆ど不動の静止層を形成する。も
ちろん重力の影響により落下するものもある。

従って磁極２３ａ、２３ｄの配設位置と磁性粒子２７の
流動性及び磁気特性を適宜選択する事により磁気粒子層
はスリーブに近い程磁極２３ａ方向に搬送し移動層を形
成する。この磁性粒子の移動により磁性粒子層（第１層
）はトナ一層（第２層）からトナーを取り込み、磁性粒
子あるいはスリーブとの摺擦によりトナーは摩擦帯電を
受はスリーブ２の回転に伴なって現像領域へ搬送され現
像に供される。

磁性粒子層の移動は現像剤の流動性・磁気力によって決
定され磁性粒子中にトナーコンテンツが低い場合、上記
静止層が小さくなり、大部分の磁性粒子層は速く移動し
、トナ一層からトナーを取り込む。又、トナーコンテン
ツが高い場合は上記静止層が大きくなり、磁性粒子層の
移動層はこの静止層に覆われたトナ一層と接触すること
ができなくなり、はとんどトナーを取り込まなくなる。

従って自然にある程度のトナーコンテンツは維持される
。

次に現像剤塗布量規制部材である非磁性ブレード２４の
近傍及び限定部材２６の近傍部の磁性粒子層について説
明する。限定部材は現像剤規制部への補給トナーの不要
な進入を機械的に防ぐだけではない。前述したように、
上記部材２６をスリーブに囲まれた規制領域においては
磁極Ｎ。

極によってスリーブの回転とともに搬送された磁性粒子
が限定部材２６の案内面２６１に沿って詰め込まれて密
度がたかくなる。この領域では、搬送されて進入してく
る磁性粒子とブレードから流出していく磁性粒子との入
れ替わりが動的に発生しているため磁性粒子同士がお互
いに衝突してかくらん状態になっているものの実質的な
バッキング状態になっている。このため磁性粒子ないし
はスリーブ上からトナーへのトリボ賦与が行われ、又磁
性粒子ないしはスリーブ上に弱い力で付着して搬送され
てきたトリボ賦与の小さいトナーは磁性粒子ないしはス
リーブ上から離脱する。つまり、トナーの選別や、帯電
改良が行われる。従ってトリボ賦与が十分与えられたト
ナーを現像に供することができる。又、磁性粒子の搬送
時の不均一状態も該空間において均平化され、磁性粒子
層の塗布の均一化・安定化も達成される。従って限定部
材２６は上記案内面２６】が必須であり、該斜面の傾き
及び空間の容積は該空間での磁性粒子のバッキング状態
に大きな影響を与える。

これに対して、この領域に対して固定配置された磁極２
３ａは、上記バッキング状態の磁性粒子を磁力線に沿っ
て再配置する。該空間でのバッキング状態はトリボ賦与
に対しては不安定なところがあり、安定化させるために
は常に一定のバッキング状態を必要とする。これはスリ
ーブ上をほぼ接線方向に搬送されてきた磁性粒子を該方
向と直向する力で磁気ブラシを形成するため、磁性粒子
への攪拌効果はもちろんのこと、はぐし効果も働き、上
記トナーへのトリボ賦与及び磁性粒子層の塗布の均一化
・安定化がさらに促進される。

この時、周辺の構成によって集中せしめられた現像剤が
多大な圧力を受けたままであると現像剤がつまり過ぎる
問題があるが、磁極２３ａの最大磁力を発生する部分が
案内面２６１に対向することによって、規制領域中にお
ける過大な圧力集中を防止し、現像剤の集中と安定した
高密度の磁性粒子存在割合を維持できるものと考えられ
る。

上記の規制領域によって、現像スリーブ表面には、安定
した量の磁性粒子と十分に帯電したトナー粒子とが現像
剤薄層として形成できる。

従って現像領域１０２での現像効果は安定したものとな
る。そして前述した現像部に搬送された現像剤の内部な
くとも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、該現像部に搬送された現像剤の
磁性粒子が占める体積比率が１．５％乃至３．０％であ
る現像方法及び装置に対して多大な効果を与えることが
確認できた。

第２図は現像剤限定部材２６の非磁性ブレード側に磁性
体５０を設置した場合を示しである。

この場合磁性体５０は磁極２３ａに対向する位置に設け
るのは好ましくない。なぜならば対向していると、１ｉ
ｉ８ｉ２３ａとの間に強い集中磁界が発生し、上記磁極
２３ａによる磁性粒子のかくはん及びほぐし効果が低減
するからである。しかし、規制部に磁性体を設はスリー
ブ内部磁石２３との間で磁性粒子の磁気的規制を行うこ
とは規制部材のスリーブとの間隙公差の拡大になり、有
効的である。又、磁性粒子ないしはスリーブ上に付着し
たトナーを比較すると、スリーブ上に付着したトナーの
帯電電荷量は磁性粒子に付着したものよりも小さい、こ
の理由はスリーブの移動と供に、磁性粒子も搬送される
ためスリーブ上のトナーが磁性粒子によって摺擦される
機会が少なくなっているためである。このスリーブ上の
トナーを所定の値にまで持ち上げるためには、スリーブ
上のトナーを積極的に摺擦してやる必要がある。

即ち、スリーブ表面近傍でスリーブの不多勅に反して相
対速度のずれを生じさせるｌｔＢ性粒子粒子在が必要と
なる。

しかし、単純に磁性粒子の搬送性を低下させることは前
述のトナーの取り込み作用を考慮すると、不可能である
。又、規制部で上述の様にスリーブ内磁極２３ａに対向
して磁性体を配置し、集中磁界を発生させ磁界粒子のス
リーブ上への摺擦力を向上することも上述の如く、現像
剤循環規制部材２６のつくる空間に磁極の最大磁力発生
部を配置する効果を低減させる。

そこで本実施例においては磁極２３ａよりもスリーブ回
転方向に関して下流側に該磁性体５゜を設け、磁極２３
ａのブレード側の磁力線がほぼスリーブ表面の接線方向
に集中する如く構成した。これによりスリーブ表面近傍
のみの磁性粒子がスリーブ表面に沿って、磁気ブラシを
形成し、スリーブ上のトナーを摺擦し、スリーブ上のト
ナーのトリボ賦与を高めることができた。

上記装置構成において、磁性粒子２フを、測定条件が測
定電極面積４ｃｍ２．電極間間隙０．４ｃｍのサンドイ
ッチタイプのセルを用い、片方の電極に１ｋｇ重量の加
圧下で、両電極間の印加電圧Ｅ（Ｖ／ａｍ）を印加して
回路に流れた電流から磁性粒子の抵抗値を得るというも
の（以下の磁性粒子２７の抵抗はこの測定条件下の値で
ある）で、Ｅ＝０．２Ｘ１０３で３．ｌＸｌ０９Ωｃｍ
の抵抗値、Ｅ＝２ｘ　１０３で４．０×１０３Ωｃｍの
抵抗値を示す中抵抗樹脂被覆キャリア粒子として、交互
電界下で現像を行ったところ、画像部においてキャリア
付着がなく、画像部のベタ黒白に白点のような現像不良
を生じることなく、良質の画像が得られた。

この磁性粒子の抵抗値条件が上記のＥ＝０．２ＸＩＯ３
，Ｅ＝２Ｘ１０３との範囲内に対するもので規定してい
るのは、電界依存性の電気抵抗変化が、この範囲内で大
きく変化し、これより大の電界ではなだらかな抵抗減少
があるため、この範囲内の抵抗変化は交互電界中の電界
変化に対応するものと認識できるためである。

本発明者は、数多くの実験から、この範囲内の抵抗変化
が現像性に大きく影響することをつきとめ、市販の絶縁
性キャリアに改良を数多く加えて到達したものが以下の
条件である。

即ち、磁性キャリア粒子の抵抗をＲ（Ωｃｍ）とすると
、測定電圧Ｅ（Ｖ／ｃｍ）が０．２ＸＩＯ’（Ｖ／ｃｍ
）以上２Ｘ１０３　（Ｖ／ｃｍ）以下の範囲内で、 で画成される領域内を少なくとも１点以上通過する抵抗
特性を示す樹脂被覆磁性キャリア粒子であれば、交互電
界中において、画像を乱すことなく、しかも耐久性があ
りキャリア損失も少なく安定した画像を達成する。樹脂
被覆のため、湿度変化に対して特性が変化せず、流動性
が高く実用上の利点が覆いことはいうまでもない。

本実施例に用いる磁性粒子は公知の焼結フェライトであ
り、Ｚｎ、Ｆｅ、Ｃｄ、Ｃｕ、Ｐｂ、Ｎｉ、Ｍｇ、Ｍｎ
、などの１種あるいは２種以上の組成の焼結からつくら
れる。特に本発明に適する組成はＣｕ　Ｏ、Ｚ　ｎ　Ｏ
、Ｆ　ｅ２０　ｓを主成分とする金属酸化物である。

上記条件がいかに有効であるかを第１図の領域（ＡＢＣ
Ｄ）とデータをもって説明する。

第１図のに、１．ｍ、ｎ、ｏ、ｐ、ｇ、ｒ、ｓ。

ｔの記号で示す磁性粒子は前記酸化銅及び亜鉛を用いて
焼結条件又は／且つ焼結フェライト粒子に樹脂コートす
る条件を変化させた場合の横軸に測定用電界Ｅを縦軸に
磁性粒子の抵抗値Ｒを示すグラフにおける磁性粒子の電
気抵抗特性曲線である。例えばｎ磁性粒子はコート樹脂
量をｐ　１ｉｆｉ性粒子よりも２倍にしである。測定は
常温、常温で行った。なお、樹脂コート材は従来から用
いられていた。２成分現像剤のキャリアコート材、例え
ば、アクリルフッ素系樹脂やシリコーン系樹脂等でよい
が、第１図例ではシリコーンの樹脂を用いた。最大磁性
６４　ｅ　ｍ　ｕ　／　ｇで、粘度分布７０〜５０μ（
２５０／３５０メツシユ）のフェライトを用いた。

下表にに〜ｔまでの特性をもった磁性粒子の画像評価を
示す。粒子ｋからｔに向って樹脂被覆量は小さく、粒子
０とｐは、焼結条件を変えたものである。

×　：　画像部 △　：　画像やや良 Ｏ：　画像長 ◎　二　画像最良 尚、市販の絶縁キャリア粒子は、かなりの高抵抗を示し
、第３図のグラフ中に記載できるものではなく、これを
用いた画像像は、白ヌケやキャリア粒子の付着が見られ
、満足のいくものではなかった。

第１図の線ＣＤよりも低い電気抵抗を示す磁性粒子ｔは
画像上現像剤のブラシ跡が生じやすく、又ベタ画像部に
画像が抜けた白点が発生しやすい。これらは磁性粒子を
通じて発生する潜像電荷のリークによるものである。又
ベタ黒画像部に磁性粒子が付着しやすい。本発明によれ
ば磁性粒子の抵抗を線分ＡＢを超えることでこれらの発
生を有効に防止できる。

第１図の線分ＡＢよりも高い電気抵抗を示すｂｕ磁性粒
子磁性粒子自身の帯電性が強くなりトナー粒子と強固に
付着するため現像領域で潜像電荷へ飛翔しにくくなる。

このため画像濃度が低下する。又、磁性粒子が現像電極
として働く効果も低下し、濃度低下を引き起こす。又、
トナーの電荷極性と逆極性に磁性粒子が帯電しやすいた
め非画像部ベタ白部にキャリアが付着しやすくなる。特
に本発明を通用した実施例の現像装置においては、容器
内の磁性粒子層の循環作用によって必要な補給トナーを
磁性粒子層へ取り込む構成となっているため磁性粒子の
帯電性が強すぎると、磁性粒子層へのトナーの取り込み
の不安定化を引き起こし、これにより画像上スジ、ムラ
を発生しやすくなるが、本発明の適用によって、この不
都合も解決できる。これは装置の問題を解決するので重
要な技術である。

上記実験例の樹脂をアクリルフッ素系の樹脂に変えて実
験を行ったところ同様の結果が得られた。又、磁性粒子
の径を変化させたところ画像上の変化はみられず、上記
抵抗特性が交互電界印加の現像方法に極めて有効である
こともたしかめられた。

上記実験例から理解できるように、測定電界０．２Ｘ　
ｆ　Ｏ’　〜２ｘ　１０’　　（Ｖ／ｃｍ）で、磁性粒
子が示す抵抗値が上記領域内にすべて含まれていること
は、より好ましい画像を形成できる。これは、交互電界
が強度変化するものであるために、この領域内での抵抗
変化のみを示すことによりて常に安定した挙動を示すた
めであると考えられる。特に注目すべきことは、磁性粒
子が電界０．２Ｘ　１０３　（Ｖ／ｃｍ）で１０８ΩＣ
ｍ以上１０１１Ωｃｍ以下、２Ｘ１０３　（Ｖ／ｃｍ）
で１０７Ωｃｍ以上１０９Ωｃｍ以下の抵抗値を示すこ
とで上記の挙動を得られることになることである。

さらに重要なことは、Ｅ　（０，２ｘｌ　Ｏ’　。

２Ｘ１０”）、Ｆ　（２×１０３、１０９）。

Ｈ（２Ｘ１０３，５×１０３）、Ｇ（０，２ＸＩＯ３，
２Ｘ１０８）の４点を互いに結んだ領域Ｚ（斜線部）内
に磁性粒子の抵抗変化がすべて入るものについては、極
めて好ましい結果が得られた。これは、上記領域の中間
領域を示すものである。

これは、図の曲線を延長し、実際の交互電界の最大強度
下での印加電圧を測定値に変更して想定して見ると、磁
性粒子が、最大交互電界の現像下で５×１０７Ωａｍ以
上（少なくとも２×１０３Ωｃｍ以上）１０９Ωｃｍ以
下の高抵抗を安定した範囲内で示すと供に、低電界下で
も安定した領域Ｚの高抵抗を安定領域Ｚの高抵抗を示す
ことになるからであると考えられる。

いずれにしても線文ＡＢを越えず、線分ＣＤを下回らな
い電気抵抗特性をもつ磁性粒子を用いることで、従来の
樹脂被覆絶縁キャリア粒子の欠点を効果的に防止できる
。

以上のように第１図の４つの線分で囲まれた領域が、現
像される画像の品質に関して極めて臨界的なものである
ことは、この領域から、はずれた設定条件下で著しい画
質の低下が認められるという実験事実から明白なものと
考える。

尚、磁極２３ａの磁束密度は６００Ｇ以上、好ましくは
７００Ｇ以上が好ましい。これは磁性粒子層のトナーコ
ンテンツ変化に対して現像剤の塗布状態がカット磁極の
磁束密度が高い程安定する傾向にあるからである。特に
トナーコンテンツ維持のために自動トナー補給装置を持
たない本発明の現像装置に於いては８００Ｇ以上の磁束
密度であることが好ましい。

第２図に於いて磁極２３ｃは現像磁極であるが、この現
像磁極は、はぼ現像部に位置し、磁性粒子の潜像への付
着を防止するため、８００Ｇ以上の磁束密度であるとよ
い。

本発明は、上述した各構成の任意の組合せを含むことは
言うまでもない。

いずれにしても本発明は、従来現像方法、装置では得ら
れなかった高画質を提供できるものであり、現像装置を
使い捨てタイプの小型なものにできたという優れた効果
を奏するものであるトナー供給部材は現像容器３６内に
あって磁性粒子層に近接或いは接触して矢印ｄ方向に回
転駆動してトナー３７を磁性粒子層へ供給する。

現像容器３６の概略水平方向に隣接してトナーを貯蔵し
ておくトナー貯蔵容器３８を配設し、該トナー貯蔵容器
内には現像容器３６内へトナーを送るトナー搬送部材（
不図示）が設けられている。

Ｓ磁極２３ｂはカット磁極２３ａと現像磁極２３ｃの間
隔が離れているために非磁性ブレード２４部で均一に塗
布された現像剤層が乱れるのを防止するために設けられ
た搬送磁極である。Ｓ磁極２３ｂは現像剤層を乱さぬた
めに磁極の強さとしては概略現像磁極２３ｃと同等かや
や低目が良い。現像スリーブとして２０φのものを用い
た場合、カット磁極と現像磁極の間隔がスリーブ中心角
で１００”以内であればスリーブ上の現像剤層の乱れは
少ない、が１００°を越えた場合、現像剤層の乱れが大
きく中間に搬送極を設けた方が好ましい。

Ｓ磁極２３ｄは現像後の現像剤を回収する回収磁極であ
り、磁性シール先端部よりも現像スリーブ移動方向上流
側に配置される。磁極２３ｄが磁性シール先端部より下
流側に配置された場合、現像容器下部のトナー取り込み
口付近に磁極２３ｄによる磁性粒子の穂立ち部分が生じ
、トナーを極めて取り込み易くなり摩擦帯電が十分に行
われずカブリ等の原因になりやすい。

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への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。

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像の厚さが全
体的に不均一となること、などの点で好ましくない。

３０％を超えると、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、本発明にとって、好ましい現像方法として挙げた
上記条件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、１．５〜３
０％の範囲で十分な画像濃度が得られ、１．５％未満で
も３０％を超えても、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％を超えた場合は磁性
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、ｂｎ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（実施例で
は４％に設定した）、第３図に示すようにスリーブ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および植土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１００
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１
００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
フて、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が現像装置の小型化に適する
。第３図の現像磁極はＳ極２３ｂとして第２図の現像極
２３ｃと変えているが、本例としてはどちらでも良い。

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（８７
０ｍ２）、ｈは現像部空間の高さくｃｍ）、ρは磁性粒
子の真密度ｇ　／　ｃ　ｍ　３、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（変化率が大きいか
またはＶＰｐが大きい）場合、穂がスリーブ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。

第２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２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９
００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を１５°とした。磁性粒子としては
、上記領域の範囲内の抵抗特性を示す粒子０で表面にシ
リコン樹脂コートした粒径７０〜５０μ（２５０／３５
０メツシユ）のフェライト（最大磁化６４　ｅ　ｍ　ｕ
　／　ｇ　）を用いた。

電気抵抗は第１図のｎ＋　Ｏ１Ｐ＋　　Ｑ曲線のものを
用いて良結果を得た。

第１図の実施例のようにスリーブ上の磁性粒子層の循環
によってトナーの取り込み制御を行う系においては磁性
粒子の抵抗はたかくないことが好ましい。これは磁性粒
子自身の帯電を少なくした方がトナー取り込み安定化に
なるためである。

磁性粒子の帯電性が強いと、トナーが磁性粒子上に強固
に付着しているためトナーを磁性粒子層に新らたに取り
込む場合、前回に付着していたトナーと新らたに取り込
むトナーとの入り替りが発生しにくい。このため前回付
着したトナーが長時間スリーブ上に存在し、このトナー
自身帯電過剰を引きおこす。好ましくは第１図Ｅ、Ｆ、
Ｇ。

Ｈの各４点を結ぶ線分によって囲まれる領域と電気抵抗
特性曲線とが交わることが必要である。

さらに好ましくはＥＧ、ＦＨに線分と交わることが必要
である。

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５約１０〜３０μｍのトナー塗
布層を得、さらにその上層として２００〜３００μ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−”ｇ／　ｃ　ｍ　”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、最大要約１．
２ｍｍ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＋１２μＣ／ｇで
あった。

この現像装置をキャノン（株）製ｐｃ−ｉｏｎ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＝２．４３ｘ　１０−”ｇ／ｃｍ’　、ｐ＝ｘ５．
５ｇ／ａｍ’、Ｔ／　（Ｔ＋Ｃ）＝２０．４％）。バイ
アス電源４として周波数１６００１（ｚ、　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
率で現像が行われていた。

現像特性についてもカブリが無く、キャリア付着がなく
良好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。

以上の説明のごとく、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、紙間や合成樹脂の円筒
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い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材粒子等を外添して
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。

又、本発明の磁性キャリアを用いることで粒径１０μ以
下の微粒子トナーの使用も可能である。

本発明は、交互電界印加の現像方法として説明している
が、上記磁性粒子は、現像バイアスとして直流成分のみ
を加える２成分現像方式の磁性粒子と使用した場合、キ
ャリア付着という問題を解決できるため、新たな発明と
して認定されるべきものである。

〔発明の効果〕

本発明は、画像上、磁性粒子の付着がなく、ベタ黒の白
点発生を防止し、良好な画像を得ることをかくはん・混
合して用いる簡易２成分現像器のトナー濃度維持を安定
して達成できる。即ち、特定の現像条件を悪化させるこ
とがないので磁性粒子の作用を安定させ信頼性の高い現
像装置を提供できた。

又、上記構成の現像器の現像ローラーの小径スリーブ化
によって、スリーブ上の磁性粒子量が低下する場合も、
本発明の通用によりトナーの磁性粒子層への取り込みが
安定するので有効である。

【図面の簡単な説明】

第１図は現像方法の磁性キャリア粒子の抵抗特性を説明
するグラフ、第２図は本発明を実施した好ましい現像構
成の説明図、第３図は第２図の現像部現象説明図である
。 ２３８〜２３ｄは磁極、３１は磁性部材、２７は磁性粒
子。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）樹脂被覆粒子とトナー粒子を混合して有する現像
   剤を用いて、潜像担持体と現像剤担持体との間に交互電
   界が印加されている状態で静電潜像に対応するトナー像
   を形成させる現像方法において、 前記磁性粒子の電気抵抗は電界依存性の高抵抗であり、
   前記磁性粒子に与える電界をＥ（Ｖ／ｃｍ）及び磁性粒
   子の電気抵抗をＲ（Ωｃｍ）とし、座標グラフ上の横軸
   を電界Ｅに縦軸を電気抵抗Ｒにとり、前記グラフ上の４
   つの座標点Ａ（０．２×１０＾３、１０＾１＾１）、Ｂ
   （２×１０＾３、３×１０＾９）、Ｃ（０．２×１０＾
   ３、１０＾６）、Ｄ（２×１０＾３、２×１０＾７）と
   で決定される直線ＡＢ、直線ＢＤ、直線ＤＣ、直線ＣＡ
   によって囲まれた領域と、下記の測定方法によって得ら
   れる磁性粒子の電気的特性曲線が交わることを特徴とす
   る現像方法。 （測定方法）電極面積として４ｃｍ＾２、電極間間隙０
   ．４ｃｍのサンドイッチタイプのセルを用い、片方の電
   極に１ｋｇ重量の加圧を行い、両電極間に電圧を印加す
   る。
2. （２）前記現像方法において、上記磁性粒子の電気抵抗
   特性曲線は、前記直線ＡＣと直線ＢＤの夫々と交わり、
   現像部における磁性粒子が占める体積比率を１．５％以
   上３０％以下であり、前記トナー粒子は非磁性トナー粒
   子であり、前記現像部において前記磁性粒子に対して４
   以上４０重量％であることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載の現像方法。
3. （３）前記磁性粒子の電気抵抗特性曲線は前記直線ＡＣ
   とＢＤと交わり、電界が０．２×１０＾３（Ｖ／ｃｍ）
   以上２×１０＾３（Ｖ／ｃｍ）以下の範囲内で上記領域
   中にすべて含まれている特許請求の範囲第１項記載の現
   像方法。