JPS63225266A - 現像方法及び現像装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、電子写真、静電気記録に基づいた複写機、プ
リンター、表示器のような画像形成機器に適用できる現
像方法及び装置に関する。

（背景技術〕 いわゆる２成分現像剤を現像部にもたらす現像方式は従
来から知られている。これは、特開昭５３−９３８４１
号公報に知られるもの等数多くの出願があるが、磁性粒
子の作る磁気ブラシが大量に現像部に供給されるために
、現像部に供給されたトナー粒子で実際の現像を行うも
のは磁気ブラシの先端域のみである。従って、磁気ブラ
シ（５ｍｍ以上）がドラムに多量に衝突し、画像濃度を
向上するためにスリーブの回転速度をドラムの回転速度
の３倍以上に回転させるという不都合があった。又、特
に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。

この多量の磁気ブラシを現像剤担持部材のスリーブが搬
送することは、搬送のための駆動力を大きくしなければ
ならず、スリーブの回転不良を招くこともある他、無駄
な部分が多い。

これらの従来２成分現像の磁気ブラシ現像の現像効率を
向上するものとして、本件出願人は、特開昭５５−３２
０６０号公報に優れた現像方式を提案した。これは、磁
気ブラシを現像部で交互電界中に保ち、磁気ブラシの先
端域だけでなく、磁気ブラシのもつ非磁性トナーを現像
に利用せしめ現像効率を向上するものである。これによ
って、優れた高画質を形成できた。

しかし、特開昭５５−３２０６０号公報のように、従来
の多量の磁気ブラシを形成して現像を行う場合、現像容
器内で調整されたトナー濃度に変化があると直接画質に
影響が出てしまうことがあった。従って、現像容器内の
トナー濃度調整を確実に行うことが必須で、トナー濃度
調整手段を除去することはできない。又、現像効率は従
来よりはるかに優れているものの無駄に搬送しなけらば
ならない磁性キャリア粒子やトナー粒子が多量にあった
。

これに対して本願出願人は、特願昭６０−２１７５５６
〜２１７５６２号に代表される現像方法、装置を提案し
た。これらは、２成分現像方式における現像を根本的に
修正するもので、２成分現像剤層の層厚を薄くすること
に共通の内容をもつものである。

ところで、２成分現像方式において、現像剤層を薄く規
制した場合、磁性キャリア粒子が占める重要度は、従来
とは異なる意味も含めて極めて高くなってくる。つまり
、磁性キャリア粒子が現像容器内に回収されずに現像時
に消費されてしまうと、トナー粒子との比率に変化をも
たらし、トナー粒子の帯電不良が顕著になるばかりか、
トナー粒子の現像部への供給量も大きく変化し、現像濃
度やかぶり発生率が大きく悪化してしまう。特に、本願
出願人が先に提案した特願昭６１−１４７４２５号及び
特願昭６１−２０７０１３号にように、磁性キャリア粒
子の不動層を形成した現像方法及び装置においては、キ
ャリア粒子の損失を制限する程その機能を長期化でき、
自動濃度検知に基づくトナー補給ではなく、トナー粒子
の残量に基づいて、車に多量のトナー粒子を補給するだ
けでより一層安定した現像を可能にできるという利点を
生み出す。

〔発明の目的］ 本発明は、上述した不動層形成を達成する現像方法及び
装置の耐久性を一層改善できる発明であり、自動濃度検
知に基づくトナー補給構成を不要にでき、小型でしかも
現像特性の安定した現像装置を供給できるものである。

本発明現像方法は、従来とは異なる自動濃度調整機能を
備え、トナー粒子の帯電量を安定化し、現像部へ供給さ
れる現像剤層の特性を安定化するものである。尚、本発
明は現像剤層の安定化が現像性を高めることになる交互
電界印加の現像方法に通した現像システムを提供するこ
ともさらなる最適の目的である。

本発明現像装置は、上記現像方法を達成する構成を提供
する。

〔発明の概要〕

本発明現像方法は、絶縁性磁性キャリア粒子とトナー粒
子を有する現像剤を用いた方法で、上記絶縁性磁性キャ
リア粒子が平均粒径４５重量％以下、７５μｍ以上が３
０重量％以上の粒度分布であり、この絶縁性磁性キャリ
ア粒子を主として含んだ実質的な不動層を上記現像容器
内の上記現像剤担持体表面に対向して且つ現像剤担持体
表面に担持される現像剤層を規制する部材から現像剤担
持体の回転方向に関して上流側にわたって形成し、 該不動層のさらに上流側に、現像剤担持体の担持する現
像剤へのトナー粒子取込み領域を形成し、該トナー粒子
取込み領域の大きさは、上記絶縁性磁性キャリア粒子が
上記不動層へ付加又は上記不動層から離脱することで自
動的に増減することで上記現像剤層中のキャリア粒子と
トナー粒子の混合比率を制御することを特徴とする現像
方法である。

本発明装置は装置形成として、平均粒径４５μｍ以上７
５μｍ以下で、４５μｍ以下が２゜重量％以下、７５μ
ｍ以上が３０重量％以上の粒度分布の絶縁性磁性キャリ
ア粒子の実質的な不動層を上記現像容器内の上記現像剤
担持体表面に対向して且つ現像剤担持体表面に担持され
る現像剤層を規制する部材から現像剤担持体の回転方向
に関して上流側にわたって形成する手段を有し、上記形
成手段は、上記現像剤担持体の移動に伴って搬送される
現像剤に対して対向する面を形成する限定部材と、該限
定部材の面と上記現像剤担持体の表面との間の領域に水
平固定磁界を形成する磁界発生部とを備え、該不動層の
さらに上流側に、現像剤担持体の担持する現像剤へのト
ナー粒子取込み領域を形成したことを特徴とする現像装
置である。

本発明によれば、磁性粒子の損失が防止され、トナー粒
子への帯電付与能力が安定した、自動濃度検知に基づく
トナー補給をすることなく良質の現像像を形成できる。

（実施例） 篤２図は、本発明の磁性粒子分布にとって好ましい現像
装置の実施例断面図を示すものである。

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方向に回転可能である。

本実施例の装置は現像容器２１．現像剤保持部材である
現像スリーブ２２（以下車にスリーブと呼ぶ）、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（以下車
にブレードと呼ぶ）、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は後述する粒度分布の平均粒径５゜μｍの絶縁
性磁性キャリア粒子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７〜２０
μｍ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、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２２０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Ｎｔｉｆｉ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２３ｃ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。

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
０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５０〜５００μｍ、
好ましくは１００〜３５０μｍであり、本実施例では２
５０μｍである。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
またはより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、磁性粒子移動限定
部材２ｉが設けられ、これは後述の磁性粒子の容器２１
内での移動を制限する。

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に転穆
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３
００〜２．０００ＶＰＰ、周波数２００〜３，０ＯＯＨ
ｚ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装置への衝
撃によって漏出する現像剤を受取ってこれを拘束する部
材３９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。

さて、第１図に示したように容器２１は磁性キャリア粒
子２７と非磁性トナー粒子２８とを混合物として有する
現像剤を収容する。トナー粒子と磁性キャリア粒子とを
有する現像剤は本実施例では、スリーブ２２近傍で移動
層３５を形成し、スリーブ２２から離れたところでは不
動層３０を形成している。スリーブ２２の上層にスリー
ブの移動に伴って移動する移動層を形成し、移動層の上
層に不動層３０を有し、さらに不動層の上層には、トナ
ー粒子のみの上層が形成されている。この不動層３０は
、実質的に不動であれば良く、この範囲としては、全体
の移動が全くないか又は、あっても極めて微速（好まし
くは毎秒数１０ミリ以上の移動層３５に対して毎秒１ミ
リ以下、さらに好ましくは毎秒０．１ミリ以下が良い）
なものを含む。

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、感光ドラムの周速とほぼ等速で矢印すで示す
方向に回転駆動される。

前述した磁極２３ａおよび磁極２３ｄとからなる磁界と
本例の現像剤移動限定部材２６とによって、不動層３０
を形成する。

ブレード２４の容器２１内部側には、装置発明の阻止部
材としての磁性粒子移動限定部材２６が設けられ、これ
は後述の磁性粒子の容器２１内での移動領域制限する。

方法発明としては、メツシュ状の袋で、実質的な阻止部
材として作用させ、不動層を形成しても良い。

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を没入する。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
全体に亘って付着し、磁性粒子層を構成する。その後、
トナー２８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。本例における限定部材２６（
キャリア粒子が接触する面を僅えている）は、スリーブ
の回転によって磁性キャリア粒子を移動させる力と磁極
２３ａ。

２３ｄによる磁界拘束力と磁界拘束された磁性キャリア
自体の自重との合力をほとんど無にするような力を上層
の現像剤層に与える。これによって、バランスのとれた
拘束下の磁性キャリア粒子が不動層を形成する。

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、装置の撮動やかなり大きな傾きによっても実質的
に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。

このとき、磁性粒子の働きは２層に分かれスリーブ２２
表面近傍では、スリーブ２２の回転と同一方向にスリー
ブ２２の回転速度に対して約０．５〜２０．０％の下限
から最大１００％の速度で移動する移動層３５とその外
側に位置し実質的に移動しない不動層３０（この内、実
質な不動層は、３０−ａまでで、３０−ａより先の部分
は増大して不動層となったり減少したりする。）とを形
成する。前もって移動層３５中の磁性粒子の一部は容器
２１の下部の磁性体３１と不動層３０下端との間のトナ
ー粒子取り込み領域Ａでトナーを取り込み移動層を通フ
てブレード２４の矢端とスリーブ２２の表面との間隙を
通過し現像部へ至る。

この実質・的な不動層を磁性現像剤で形成することは、
不動層自体がトナー粒子と磁性キャリア粒子を有してい
るため移動層の表面に対する帯電付与効果や、トナー粒
子の供給や回収によるバランスの安定化効果が期待でき
るために、現像性が向上されるものと考えられる。同時
に不動層の存在によって不十分な帯電のトナー粒子が移
動層に直接とり込まれた時に即時容器外に搬出される不
都合が解決され、安定した現像剤層が形成される。

スリーブ２２の回転とともにこのように移動することに
よって、移動層３５中でトナー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。本実施例では、交互電界を印加したが、他の
知られた方法でもよい。

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内で前述の取込み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。このスリーブ
に伴う循環時に磁性粒子は容器２１下部のトナ一層から
トナーを取込んで、現像に消費された分のトナーの供給
をすばやく受る。

なお、前記磁性粒子としては、フェライト等の磁性材料
単位からなるもの、それらに被覆を施したもの、あるい
は、いわゆるバインダ型磁性キャリア等を使ってもよい
。また、絶縁性トナーとしても、非磁性トナー、磁性ト
ナー（磁性キャリア粒子よりも磁性の弱いものが良い）
のどちらを使ってもよい。

第１図はトナー補給口にける挙動を説明するための拡大
断面図である。以下は、実質的な不動層（３０−ａ）ま
での効果の最も好ましいものである。現像部でトナーが
消費されると、現像剤中のトナー濃度〔（トナー量（ｇ
）／磁性粒子＋トナー量（ｇ））ｘｔｏＯ（％）〕が減
少することによって現像剤の見かけの体積Ｖが減少する
。このとき移動層３５の体積が減少するのを防ぐために
不動層３０が変形するものの実質的な不動層３０−ａま
ではほとんど変化しない。この不変部分の形が固定磁界
より発生する磁力線３２に沿って、現像剤担持体回転方
向に関して上流側から下流側へ移動するようにすばやく
減少変形し、第１図の点線３０−ａのようになる。この
点線３０−ａは実質的な不動層である。つまり、移動層
３５とトナ一層との接触面積、実質的なトナー粒子取込
み領域Ａが増え、トナー補給のための開口部が開き、ト
ナー取込みを容易にし、Ｔ／Ｃ比を増加させる。また逆
にＴ／Ｃ比が増加すると現像剤の体積が増加し、移動層
３５の体積が増加するのを防ぐために不動層３０の形が
磁力線３２に沿って不動層の矢端が現像剤の上流側へ移
動するようにすばやく変形し、第１図の一点破線３０−
ｂのようになる。つまり移動層３５とトナ一層との接触
面積が減りトナー補給のための開口部が閉じて、トナー
取込みを抑えることによって、Ｔ／Ｃ比を下げる方向に
働く。このように見かけ上の不動層（３０−ａ〜３Ｏ−
ｂ）が磁力線３２に沿って変形移動することによって不
動層３０が自動シャッターの役目をし、トナーの取込み
を制御できる。この時、固定磁界による磁性粒子の磁気
拘束力が弱かったり、現像剤８動限定部材２６の形状が
適当でなかったり、現像剤量が適正でないなど、不動層
が磁力線に沿って動かない場合は第８図のように、Ｔ／
Ｃ比の増減による現像剤の体積増減は見かけ上の全体不
動層の形を実質的な不動層に厚み方向に加わる可変部分
により（Ｔ／Ｃ比が下がった場合は３０−ｃにように、
また、Ｔ／Ｃ比が上がった場合は３０−ｄにように）変
形する。従って不動層３０がシャッターの役目をせず上
記の意味でのトナーの取込みを制御することができない
が、移動層側の実質的な不動層との摩擦、新規トナーの
進入防止効果は得られるのである。不動層を安定させ移
動層を制御することが、Ｔ／Ｃ比の安定化及びトナー粒
子の比電荷の安定化に継がっなものと考えられる。

このように不動層が安定に存在し、且つ、不動層が磁力
線に沿って移動する場合は、Ｔ／Ｃ比が安定しているこ
とがわかった。このＴ／Ｃ比の安定化がトナー粒子の比
電荷の安定性と強く結びついていることもわかった。、
ちなみに、本実施例におけるトナー粒子の比電荷は、吸
引法によると約１４μｃ／ｇであフた。この新たなる好
ましい構成は、第５図に示すように、Ｎ極。

Ｓ極の最大磁束密度を与える中心が、スリーブに作る中
心角θが図中の容器内部材が作る中心角θ、の外に位置
し、中心角θが中心角θ、より大きいことである。これ
によって上記磁力線を形成し、上記効果を得ることがで
きる。

つぎに、第１図中の移動層３５の挙動について説明する
。トナー補給の開口部（磁性体３１と不動層３０との間
の空間より取込まれたトナーは最初電荷を持たないもの
が多いか、移動層において磁性粒子２７とトナー粒子２
８との混合過程で現像に最適な電荷を徐々に与えられ現
像剤規制ブレード２４手前までにほぼ全てのトナー粒子
に均等に電荷が与えられる。このように移動層３５はト
ナーの電荷付与過程に強く関係している。

また、この移動層３５はその外側に存在する不動層３０
から常時圧力を受けることによ）て移動層中での電荷付
与の制御を行っているものと考えられる。このように、
移動層、不動層の相互の役割を考えると、移動層を制御
する意味から不動層の存在が重要となってくる。このた
め、不動層が磁力線に沿って安定に移動するためには、
以下に示すように不動層安定化のための補助手段が設け
られることが望ましい。第４図に不動層安定化のために
現像剤移動限定部材２６を変形した断面図を示す。

これによると、磁力線にほぼ沿うような形で現像剤移動
限定部材からひさし状のものを出して、不動層を囲む（
不動層の上面部と移動方向先端部を規制している）こと
によって、より一層の安定化をもたらすことがわかった
。また、磁性体等を設けることによって、磁気拘束力で
不動層を安定化してもよい。

このように不動層を安定化し、トナー取り込みを制御す
るためにはトナー補給開口部において不動層が磁゛力線
３２に沿って移動することが重要である。このためには
、磁力線がトナー補給開口部を開閉する方向に存在する
必要がある。

本実施例では第５図に示すように、トナー補給開口部（
広義の意味で角度θ１に対応）から磁極を外すことによ
りて磁力線３２をスリーブ２２の外周にほぼ沿うように
配することが可能となり、不１ｈｌ１３０をより安定に
しＴ／Ｃ比をさらに安定化するとともに、磁力線がトナ
ー取り込み開口部（角度θ３に対応）において、不動層
３０がシャッターの役割をする方向に配することができ
た。このため、さらに応答性の優れたカブリ。

ムラ等のない現像装置を作ることができた。

上記トナー補給関口部に対して、積極的にトナー粒子を
供給する手段（矢印方向回転）４０を設けることはより
好ましい。

この不動層による自動的な機能も、キャリア粒子の損失
によってその効能を減少してしまうばかりか、キャリア
粒子の粒度分布がトナー粒子に与える帯電量に多大な影
響を与えることを本発明者達は解明した。

即ち、上記不動層を安定化し、全体のキャリア粒子変化
を最小にできる磁性キャリア粒子２７は、第１に平均粒
径が４５μｍ以上７５μｍ以下のもので、第２に４５μ
ｍ以下の粒子が２０％以下、７５μｍ以上の粒子が３０
％以下の分布である。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
２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は磁束密度６００〜１０００
ガウス程度の場合であれば、磁性粒子の平均粒径が４５
μｍより小では磁性粒子の付着が増大する。又、平均７
５μｍより大ではスリーブゴーストが顕著となる。した
がって、スリーブゴーストがなく均一なベタ黒画像を得
るには磁性粒子の平均粒径は７５μｍ以下であることが
必要であり、また平均粒径が４５μｍより小であると静
電保持体上への付着が増加し、耐久後に現像容器内に残
っている磁性粒子が非常に少なくなってしまい、画像に
カブリ増加が見られる等の弊害が生じる。

磁性粒子の消費率Ｚとは、次式で定義されるものである
。

Ｚ、（Ａニュムムロユ（％） Ａ：初期現像容器投入磁性粒子重量（ｇ）Ｂ：耐久後現
像容器残磁性粒子重量（ｇ）適宜現像バイアス条件や現
像部での磁力等を選んでやれば、５０μぐらいの平均粒
径の磁性粒子でも消費率を１０％程度におさえることは
充分可能である。しかしながら４５μｍより小の粒径の
磁性粒子は、適当な現像バイアス条件や現像部の磁力を
大きくすることによフても消費を防ぐことは非常に難し
い。

長期にわたって安定な画像を得るには、磁性粒子の消費
量を少なくすることが必要であり、その為には磁性粒子
の平均粒径は４５μｍ以上にする必要がある。加えて磁
性粒子の平均粒径が４５μより小になると現像スリーブ
上の磁性粒子が凝集気味になり、ベタ黒をとった際にウ
ロコ状の濃度差を生じる弊害も生じてくる。よって画像
性の面からも４５μｍ以上の平均粒径の磁性粒子を使用
することが望ましい。

以上の事より平均粒径は４５〜７５μｍが望ましいが、
その粒度分布についても望ましい分布がある。それを表
に示す０表は６種類の平均粒径５０〜６０μｍの磁性粒
子（フェライト表面にジルコン樹脂コートしたもの）の
試料に対して、第１図の如く上記不動層を形成しつつ現
像を行い、画像性を示したものである。６種類の磁性粒
子は、それぞれの粒度分布（特に７５μｍ以上のものと
４５μｍ以下のものの重量パーセントに表より明らかな
ように、良好な画像性を示すものは試料Ｂ、Ｃ，Ｄ、Ｅ
の４種である。試料Ａはカブリ（正・反転）とも有り、
またベタ黒時のスリーブゴーストが若干生じている。こ
れは粒径７５μｍ以上のものが３５％含まれており、磁
性粒子の表面積が他の試料に比べ小さく、トナー粒子へ
のトリボ付与が充分に行われておらず、カブリが生じ易
いと考えられる。また平均粒径を大きくした際と同様に
スリーブゴーストがわずかに発生している。以上カブリ
とスリーブゴーストの点から考えて、粒径７５μｍ以上
のものは３０％以下にすることが望ましい。

また試料Ｆはドラム上のベタ白部への磁性粒子の付着が
大きい。通常、ベタ白部に付着する磁性粒子は、磁性が
転写コロナと同極性（逆にトナー粒子とは逆極性）であ
るので、転写紙へは転写されずクリーナーへ回収される
ことがほとんどである。ある種の現像方式のように積極
的にベタ白部へ磁性キャリア粒子を付着させている場合
を詮しゾ、トナー粒子トＩぼｌ１ｆＳ＋！−粒子をクリ
ーナーへ混入させることは望ましくない。また耐久後に
多量の磁性粒子が消費されると磁性粒子の絶対量が減る
ので、トナー粒子へのトリボ付与が減少し、画像にカブ
リを生じてしまう。特に磁性粒子の粒径の小さなもの程
、消費され易いので余計にトリボ付与が減少する。以上
の事より粒径４５μｍ以下のものは２０％以下にするこ
とが望ましい。

又、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。

上記不動層３０を形成しつつ、上記磁性キャリ。

ア粒子の分布条件を溝たした場合、第３図の実線（白丸
）ＣのようにＴ／Ｃ比を長期にわたって安定できるもの
となった。この本発明例のようにキャリア損失が少なく
不動層を安定できれば、トナー残量が一定値に達したら
現像容器内へトナーのみを補給するだけで一定の安定し
た現像ができる。この実施例に対して、不動層のみを形
成し、磁性キャリア粒子の平均を５０μｍとし、粒度分
布が上記範囲からはずれた表の例をとったところ、不動
層の効果は１５００枚コピーまで得られただけであった
。これを実線（黒丸）Ｂに示す。又、不動層を形成せず
に磁性粒子の分布を変えても、Ｔ／Ｃ比は曲線Ａの示す
ようなものになって画像濃度は一定しなかった。

つぎに第２図の現像装置を用いた具体例について述べる
。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
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（７５μｍ以上が２０重量パーセント、４
５μｍ以下が１５重量六−セント含む：この比率以下は
さらに好ましい条件である）のフェライト（最大磁化ｅ
　Ｏｅ　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
２２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２．４３ｘｌＯ−’ｇ／　ｃ　ｍ　’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ボ電荷量が＋１０μＣ／ｇ
であった。

この現像装置をキャノン■製ｐｃ−ｔｏ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　１０−２ｇ／ｃｍ’　、ｐｍ５．５ｇ
／ｃｍ３゜Ｔ／　（Ｔ＋Ｃ）＝２０．４％）、バイアス
電線３４として周波数１８００Ｈｚ、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。

ト１トＬ−鱒囮のごとく、太零施例によれば、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、アルミニウムのほか真ち
ゅうやステンレス鋼などの導電体２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辺に導電性の弾性体、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。

ゴースト像現像を防止するために、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わせるよ
うにしてもよい。

本発明の現像方法は容器２１．スリーブ２２およびブレ
ード２４などの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。

第７図は、前述構成による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
て搬送されてぎた磁性粒子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、鎮状に連なった穂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７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に逆転穆す
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の回転によフて、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ｉ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。１．５〜３０％
特に２．６〜２６％とすることが極めて好ましい。

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気粒子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（混合物・・・非穂立時）の塗布量（ｂ／ｃ
ｍ２）、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　’、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。

第６図は第４図に示した部材２６を用いると共に、現像
剤層規制手段として非磁性ブレード２４、磁性部材２４
ａ、限定部材２６がこの順に一スリーブ２２の回転方向
に関して上流域に向って接続配置され、こめ順にスリー
ブ２２表面からの距離が大となっている。本例では、磁
性部材２４ａを磁性２３ａの磁束密度最大部よりスリー
ブ２２の回転方向下流側に位置させた非磁性ブレード２
４の補助用磁性ブレードとしている。

この補助用磁性ブレードは、非磁性ブレード２４の製造
上の設置誤差による層厚のバラツキを安定できる効果が
ある。

磁性粒子循環限定部材２６は、カット磁極２３ａの概略
対向位置で磁界の及ぶ位置に設置されている。

第６図例は第１図実施例の作用をさらに安定したもので
ある。限定部材２６のひさし状部分の先端と容器の磁性
体３１とで区切られたトナー供給開口３６は、磁性キャ
リア粒子にトナー粒子を実買的に供給可能である。好ま
しくは、この間口３６内に不動層が形成されていて、実
際のトナー粒子取り込みは開口３６内の上流側で行われ
ることが良い。

すなわちスリーブ２２の表面近くに形成された磁性粒子
層は、ごくスリーブの近傍でのスリーブ２２の回動に伴
なった磁性粒子穆動層と、遮蔽部材である限定部材２６
で塞き止められた不動層から形成される。

トナー供給開口３６では、少なくともその下部部分では
移動層が露出し、磁性粒子の動きによりトナーを磁性粒
子層に補給していくものであり、磁性粒子層のＴ／Ｃ（
トナーコンテンツ）の変化により不動層の体積が増減し
、すなわちＴ／Ｃが上昇すると不動層の体積が増し、ト
ナー供給口の実質的開口幅（移動層の露出幅）が減少し
、トナーの取り込み量が減少し、逆にＴ／Ｃが下降する
と不動層の体積が減少し、実質的トナー供給開口が増加
して磁性粒子層へのトナー取り込み量が増加するもので
あり、概ね磁性粒子層のＴ／Ｃ安定化が達成される。

本実施例の現像装置においては、容器２１内側にはカッ
ト磁極２３ａしがなく、トナー供給開口部には磁極は存
在しない。さらにカット磁極２３ａの上方でその磁界の
及ぶ範囲内に遮蔽部材２６が設けられている。遮蔽部材
２６により磁性粒子不動層が形成され、前述の様なメカ
ニズムでＴ／Ｃの安定がなされると共に、カット磁極位
置での穂立ちが防止され、さらにトナー供給開口３６に
磁極が存在しないことにより磁性粒子の密度の低い穂立
ち部からのトナーの過剰供給が防止され、さらにＴ／Ｃ
が安定すると共にさらに閉塞空間の磁性粒子層の圧力が
上昇し、トナーへの帯電付与能力が高まり、極めて安定
した現像剤層が得られる。

その結果、カブリ、ムラのない良質な画像を得ることが
できる。

第６図の構成の現像装置において 現像スリーブ径　　　φ２０．　　Ｏｍｒｎ感光ドラム
径　　　　φ６０．Ｏｍｍ カット磁極２３ａ　　　９００　　　　　Ｇ現像磁極２
３ｂ　　　　９５０　　　　　Ｇ（スリーブ表面で） 搬送磁極２３ｃ、ｄ　　８００　　　　　Ｇ遮蔽部材を
カット磁極位置でスリーブ表面より４ｍｍ離して設置 磁性粒子としては、前述分布の平均粒径５０μｍのフェ
ライト粒子に樹脂コートしたものを用い、トナーとして
は平均粒径１２μｍの絶縁性非磁性トナーを用いた現像
剤を使用してキャノン■製ＰＣ−２０複写機に組み込み
、感光体電位ＶＤ＝　６００　、　Ｖ　Ｌ　＝　２２０
　Ｖ　、プロセス速度６６ｍ　ｍ　／　ｓ　ｃ　ｃに設
定し、現像バイアスとしてＰｅａｋ　　ｖｓ　　Ｐｅａ
ｋ電圧１．３ＫＶｐｐ。

周波数１．６ＫＨｚの交番電界に一３００Ｖの直流電圧
を重畳したものを用い、画出しを行ったところ、カブリ
、ムラのない良好な画像を得ることが可能であった。さ
らに２．５千枚の耐久に亙っても良質な画像が得られた
。

前記実施例においては、現像バイアスとして交番電界に
直流電界を重畳したものを用いたが、もちろん直流バイ
アスのみでも良い。

本実施例の現像装置においては、磁性粒子層は現像スリ
ーブ内の磁石により不動層も含めて完全に拘束されてい
るため、現像装置の傾き、振動等により磁性粒子層の片
寄り等は起こりにくく、ムラの生じにくい安定した画像
が得られる。

前記実施例においては遮蔽部材２６が完全な閉塞空間を
形成し、不動層を造り、現像剤層に強い圧力を加えて充
分な帯電を行っているが、例えば線圧力数Ｋｇで定着す
るような軽圧力定着トナーを使用する場合には、圧力が
高すぎると現像剤の劣化を引き起こす可能性があり、遮
蔽部材２６による圧力を弱め軽負荷とすることが好まし
い。

（効　果） 上記のように、本発明は不動層を形成し、その状態を安
定するための絶縁性磁性キャリア粒子の平均粒径とその
分布を溝足することによって、磁性キャリア粒子の劣化
、損失を防止し、不動層による自動濃度制御を長期化で
きる。

依って本発明による現像方法及び装置では、より一層安
定した、従来よりも優れた現像効果を示し、現像剤のト
ナー粒子帯電状態に左右されやすい交互電界印加現像に
対して特に有効な効果を奏することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明現像方法の説明図、３４２図は本発明の
磁性粒子分布条件に適する現像装置の概略図、第３図は
第１図装置による現像濃度変化説明用のグラフ、第４図
は第２図実施例に適用できる現像剤限定部材の断面図、
第５図は第２図実施例における磁極配置を示す説明図、
第６図は本発明のトナー粒子取り込みに関する実施例の
説明図、第７図は本発明が適用された現像部での現像説
明図、第８図は不動層の状態説明用の比較例説明図であ
る。 ２７は磁性キャリア粒子、３０は不動層。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）絶縁性磁性キャリア粒子とトナー粒子とを混合し
   て有する現像剤を、回転する現像剤担持体と該現像剤担
   持体表面に現像剤を磁気的に担持させる磁界発生手段と
   で現像容器内から潜像保持体と現像剤担持体とが形成す
   る現像部へ供給して潜像保持体の潜像を現像剤で現像す
   る現像方法において、 上記絶縁性磁性キャリア粒子が平均粒径４５μｍ以上７
   ５μｍ以下で、４５μｍ以下が２０重量％以下、７５μ
   ｍ以上が３０重量％粒度分布であり、 この絶縁性磁性キャリア粒子を主として含んだ実質的な
   不動層を上記現像容器内の上記現像剤担持体表面に対向
   して且つ現像剤担持体表面に担持される現像剤層を規制
   する部材から現像剤担持体の回転方向に関して上流側に
   わたって形成し、 該不動層のさらに上流側に、現像剤担持体の担持する現
   像剤へのトナー粒子取込み領域を形成し、 該トナー粒子取込み領域の大きさは、上記 絶縁性磁性キャリア粒子が上記不動層へ付加又は上記不
   動層から離脱することで自動的に増減することで上記現
   像剤層中のキャリア粒子とトナー粒子の混合比率を制御
   することを特徴とする現像方法。
2. （２）上記絶縁性磁性キャリア粒子は、絶縁性樹脂が被
   覆された磁性粒子である特許請求の範囲第１項記載の現
   像方法。
3. （３）絶縁性磁性キャリア粒子とトナー粒子とを混合し
   て有する現像剤を、回転する現像剤担持体と該現像剤担
   持体表面に現像剤を磁気的に担持させる磁界発生手段と
   で現像容器内から潜像保持体と現像剤担持体とが形成す
   る現像部へ供給して潜像保持体の潜像を現像剤で現像す
   る現像装置において、 平均粒径４５μｍ以上７５μｍ以下で、４５μｍ以下が
   ２０重量％以下、７５μｍ以上が３０重量％以下の粒度
   分布の絶縁性磁性キャリア粒子の実質的な不動層を上記
   現像容器内の上記現像剤担持体表面に対向して且つ現像
   剤担持体表面に担持される現像剤層を規制する部材から
   現像剤担持体の回転方向に関して上流側にわたって形成
   する手段を有し、 上記形成手段は、上記現像剤担持体の移動に伴って搬送
   される現像剤に対して対向する面を形成する限定部材と
   、該限定部材の面と上記現像剤担持体の表面との間の領
   域に水平固定磁界を形成する磁界発生部とを備え、該不
   動層のさらに上流側に、現像剤担持体の担持する現像剤
   へのトナー粒子取込み領域を形成したことを特徴とする
   現像装置。