JPS6361275A - 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〉 本発明は現像装置、特に電子写真等に用いられる静電潜
像に乾式現像剤で現像する現像装置に関する。

〈従来技術〉 従来現像方式としては、各種方法が提案され又実用化さ
れている。

例えば従来の２成分系現像剤を用いた現像方法では現像
ローラ上に比較的厚く塗布された該現像剤によって潜像
の画像部を現像する場合、現像剤中のトナーは現像ロー
ラ上に塗布された現像剤の内、数パーセント以下しか使
用していない。このことは現象装置として見た場合非常
に効率の悪いものである。なぜならば所望の現像濃度を
得るためには多量の現像剤を現像領域へ搬送する必要が
あり、現像剤を現像ローラの回転毎に現像ローラ上に一
定量かつトナー濃度を均一にして塗布する必要があり又
現像ローラ上の現像剤の搬送速度を感光体より速めたり
複数の現像ローラを設定したりする必要があるためであ
り。従って現像器構成は大型化、複雑化していった。も
ちろんこの種の現像装置においても現像効率の向上は試
みられた。

例えば本出願人は、特開昭５５−３２０６０゜５５−１
３３０５８．　５６−７０５６０を提案し、かつＮＰ−
８５００（キャノン製複写機）に於いて実用化されてい
る。これによれば現像濃度をあげることができ、現像効
率を上昇することができた。しかしこの種の現像方式で
は未だに画像部においてほぼ１００％に近い現像効率を
達成するには至っていない。

現像効率の向上という点では一成分現像方法の方が２成
分現像方法よりも優れている。その中でも特に本出願人
が先に出願した特開昭５４−４３０３７では現像ローラ
上の１００μｍ以下のトナー薄層を形成し現像スリーブ
上に塗布したトナーを画像部に於いてほぼ１００％に近
い現像効率で現像している。このため現像装置を小型化
、簡略化して実用化することができた。

しかし、磁性トナーの薄層形成に関するものであった。

磁性トナーは磁性を持たせるためのトナー内に磁性体を
内添しなければならず、これは転写紙に転写した現像像
を熱定着する際の定着性の悪さ、現像剤自身に磁性体を
内添するため（磁性体は通常黒色である）そのカラー再
現の際の色彩の悪さ等の問題点がある。

本出願人は上述の従来方法と全く異なる現像装置として
、非磁性トナーと磁性粒子を用い、トナー担持部材に対
向して磁性粒子拘束部材を設け、該保持部材表面の移動
方向に関し、磁性粒子拘束部材の上流に磁界発生手段の
磁気力によって磁性粒子の磁気ブラシを形成し、磁性粒
子拘束部材によって磁気ブラシを拘束し、非磁性トナー
の薄層をトナー保持部材に形成する方法を既に提案した
（特開昭５８−１４３３６０）。

この方法により現像スリーブ上に形成した非磁性トナー
薄層を現像部において潜像保持体と現像スリーブとの間
隙をトナー層厚よりも広く設定し、交番電界を印加する
ことによって潜像保持体表面にトナー現像画像を得る方
法を実用化した。これにより現像効率が極めてたかく小
型、簡素なカラー現像装置を得ることができた。特に２
成分磁気ブラシ摺擦現像時にベタ黒画像部に発生する摺
擦跡が無く、良質のベタ画像が得られる。しかしながら
、さらに現像画質の改善例えば階調性をさらに良くする
現像方式の開発が望まれていた。

そこで本件出願人らは現像効率が極めて高くかつ従来現
像方式に優るとも劣らない現像画質を得ることができる
新規な現像方法として以下の方法を提案した。

潜像を保持する潜像保持体と、表面に非磁性トナーと少
量の非磁性トナーを伴った磁性粒子がブラシ状に連なっ
て設けられた現像スリーブとを現像部において対向させ
、上記現像スリーブと潜像保持体との間に交番電界を与
え、現像領域においてブラシ状の磁性粒子は潜像保持体
と現像スリーブとの間隙長よりも長（形成されるか、も
しくは現像部に電界により伸張し、あるいは現像部の交
番電界により現像スリーブと潜像保持体との間で往復運
動することにより潜像保持体と摺擦し、トナーは現像部
における交番電界の力により現象スリーブと潜像保持体
との間もしくは磁性粒子ブラシと潜像保持体との間で往
復運動を発生することによって潜像保持体上にトナー像
を形成する現像方法である。

これにより交番電界中において、はぼ１００％に近い現
像効率が達成され、かつ階調性良好な、かつ地力ブリの
無い良好な画質を得ることが可能となった。

また従来の２成分現像装置に於いてはトナーに充分なト
リボを与え、良好な画質を維持するためにトナーとキャ
リアの混合比の厳密な管理、現像剤の充分な混合撹拌が
必須であり従って現像装置としては大型化複雑化は避け
られないものであった。

〈目的〉 本発明の目的は前述の現像方法すなわち現像スリーブ上
にトナーと磁性粒子を共に塗布し潜像担持体との間で交
番電界を印加することにより高効率の現像を行なう方法
にも適用可能な現像装置であり、またＡＴＲ等の複雑な
機構を持たず簡易な構成により現像剤の薄層を現像スリ
ーブ上に長期にわたって安定的に形成しかつ現像剤の飛
散を防止して良好なコピー画像の得られる現像装置の提
供を目的とする。

〈発明の概要〉 本発明は、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
れた該磁性粒子を該現像部へ導く第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に形成される現像剤を規制する現像
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、 前記規制部材の現像剤規制部域に向って、現像材担持部
材の回転方向の上流側から徐々に現像剤担持部材との間
隙を小さくする現像剤案内面を有する現像剤循環限定部
材と、を有し、第２磁界発生手段は最大磁界発生部を現
像剤循環限定部材の現像剤案内面に対向して有している
ことを特徴とする現像装置である。

〈実施例〉 ・第３図は本発明の現像装置を適用可能な電子写真複写
装置の説明図であり、現像装置を具備させたカートリッ
ジ式小型電子複写機（パーソナルタイプ）の複写機本体
の縦断正面図を示している。

本例の複写機は本機外装筒２の上面板上に配設した往復
同型原稿台のプランテンガラス１９上の所定位置に複写
すべき画像面を下向きにして原稿を載置し、その上から
原稿圧板２０をかぶせる。次いで複写開始釦（不図示）
を押すと、感光ドラム１の矢示方向への回転駆動、原稿
照射ランプ４の点灯、原稿台の移動、その他のプロセス
機器の駆動・通電等が関係的に開始されて複写が実行さ
れる。即ち、回転を開始した感光ドラム１はコロナ放電
器５により所定極性に帯電され、次いで移動原稿台２と
単焦点光学素子アレイ６により原稿像のスリット露光を
順次に受けることによりその周面に原稿像の静電潜像が
順次に形成される。その潜像は次いで現像装置７により
トナー像として現像され、転写コロナ放電器８部へ至る
。

一方、給紙がカセット９から給紙ローラ１０により転写
紙Ｐが１枚宛縁り出され、レジストローラ対１１でドラ
ム１の回転と同期どりされてガイド部材１２によりドラ
ムｌと転写コロナ放電器８との間に給送され、該放電器
部にて感光ドラム１面側の現像像の順次転写を受ける。

転写材は次いでドラム１面から分離されて、シートパス
１３を通って定着装置１４へ導入され、像定着を受は排
出ローラ対１５により機外のコピートレイ１６に排出さ
れる。

像転写後の感光ドラム３面はクリーニング装置１７にて
クリーニングされ、繰り返し像形成に使用される。

感光ドラムトコロナ放電器５・現像装置７・クリーニン
グ装置１７は全体が一体のカートリッジ体Ａとして共通
のフレーム１８に予め所定の位置関係をもって組付けら
れていて、該カートリッジ体Ａは複写機本機内へ複写機
前面扉（不図示）を開けて挿入装着することができ、逆
に複写機本機内から引き出して外すことができる。カー
トリッジ体Ａを複写機本機内へ十分に挿入したときは、
カートリッジ体Ａ側の機器類が本機側と機械的に、又電
気的に接続して本機側の駆動機構や給電回路でカートリ
ッジ体Ａ側の機器類の機械的駆動や給電が可能状態とな
る。

而してカートリッジ体Ａは組込んだ感光ドラム１の実用
寿命、現像装置７内に収容した現像剤量等で定められた
所定の複写総枚数分（例えば２０００枚分等）の使用が
なされた後は、新しいカートリッジ体Ａを複写機内に交
換装着して使用する。又、現像装置７内の収容現像剤の
色を種々異ならせた数種のカートリッジ体Ａを用意して
おき、所要色の現像剤の収容されたカートリッジ体Ａを
複写機本機に対して交換装着して使用することができる
。

さて、本出願人は先に現像剤供給容器内に先ず磁性粒子
を投入して、回転域は回転駆動される現像スリーブの現
像剤供給容器の内方側の面部分に磁性粒子層（第１層）
として吸着保持させ、次いでトナーを投入して上記磁性
粒子層の外側に貯溜（第２層）させて現像スリーブ上に
現像剤の薄層をコーティング形成させ、その現像剤のコ
ーティング薄層で潜像保持体面上の潜像の現像を行なう
ものを提案した。

第２図は以上のような方式を適用した本発明の一実施例
の現像装置の断面図、第１図はその要部拡大説明図、第
４図は第１図のキャリアの分布状態を示すものである。

潜像担持体ｌは静電記録用絶縁ドラムあるいはａ　−３
ｅ、　Ｃｄｓ、　Ｚｎ○２　、　ＯＰＣ，ａ　−３ｉ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ｌ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、５ＵＳ３１６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しての固定の永久磁
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
電極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１１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
端面を現像剤等内面２６１とした磁性粒子循環限定部材
である。

２７は磁性粒子であり粒径が３０〜１００μｍ、好まし
くは４０〜８０μｍで抵抗値力月０７ΩＣｍ以上、好ま
しくは１０’Ωｃｍ以上にフェライト粒子（最大磁化６
０ｅｍｕ／ｇ）へ樹脂コーティングしたものが用いられ
得る。

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Ｓ極性の磁極２３ｄとの間の磁界でシール
効果が得られる。

３９は現像スリーブ２２内の固定磁極２３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（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表面側に弾性的に押圧して
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。

次に、現像剤循環限定部材２６の現像剤案内面２６１と
、これに対向する磁極２３ａとが形成する現像剤容器の
出口側構成について第１図と第５図を用いて説明する。

第１図は現像装置を複写機本体に装着した際の要部説明
図で、βが現像スリーブの中心Ｏｓを通る水平面、Ｑが
現像スリーブの中心Ｏ５を通る鉛直面であり、第１象限
１００、第２象限１０１、第３象限１０２、第４象限１
０３とに画成しである。図中２４．１は規制部材２４の
規制端部で、現像スリーブ２２表面における対向部２４
２に対して最近接距＠ｄ２をもって固定配置されている
。現像剤案内面２６１は規制部材側端２６３に向ってス
リーブ回転方向すに関して上流側端２６２から斜面を形
成し、徐々にスリーブ２２表面との間隔を減少しつつ、
規制部材２４に向っている。案内面の端２６３は、規制
部材と密着しており、ここで現像剤は規制部材２４の端
部２４１による規制を受ける。端２６３はスリーブ表面
に対して距離（ｄ、十ｄ２）を介して位置する。ｄ、は
端２６３と端部２４１との距離であり、ｄｌ＞Ｏである
。ここでスリーブ上の対向部２４２における接面Ｐに対
して平行で、端２６３を通る而Ｐ′　を想定する。案内
面２６１が面Ｐ′　に対する角度ρは、案内面の現像剤
案内効果と現像剤循環を規定するパラメータとして重要
である。Ｌｌは磁極２３ａの最大磁束密度を与える部分
とスリーブ中心Ｏ５を通る直線、Ｌ２は規制部材端部２
４１とスリーブ中心Ｏｓを通る直線で、角度Ｑは直線Ｌ
１と直線Ｌ２とのなす角度である。この角度Ｑも現像剤
規制領域における重要なパラメータである。Ｌ３は案内
面２６１の端２６２を通り、スリーブ中心Ｏ５を通る直
線で、直線Ｌ１との間に角度β（〉０）を形成する。尚
、鉛直面Ｑと直線Ｌ２とのなす角度をδとする。以下の
例では規制部材２４を非磁性ブレードとし、トナーに非
磁性トナー粒子、キャリアにフェライトを樹脂被覆した
抵抗１０７Ω・ｃｍ以上の磁性粒子を使用した。

点２４１位置に於ける非磁性ブレード２４の端部２４１
と現像スリーブ２２面との前記距離ｄ２は５０〜６００
μｍ１好ましくは１５０〜５００７ｚｍである。この距
離ｄ２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
像を行な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６００μｍより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層厚の規制が行え
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、現像剤循環限定部材２６による現像
規制が弱まりトナーのトリボが不足しカブリやす（なる
欠点がある。

非磁性ブレード端部２４２と案内面端２６３との距離ｄ
１は０．５〜５．０ｍｍ、好ましくは１．５〜４．０ｍ
ｍである。この距離ｄ１が０　、５　ｍ　ｍより狭い場
合は現像剤循環限定部材２６による現像剤の現像スリー
ブへの押しつけ圧が高まり現像剤の摩擦帯電電位が異常
に上昇し所定の現像特性が得られず、又圧力定着トナー
等を用いる場合には現像スリーブ２２ヘトナーが融着す
る恐れもある。またこの距離ｄ、が５　、　Ｏｍ　ｍよ
り大きい場合には現像スリーブ２２への現像剤の押しつ
け圧が弱くトナーに充分なトリボを附与することができ
ない。もちろん一般の２成分現像器のように自動トナー
補給機構を持ち、事前にキャリアとトナーとの間で充分
な摩擦帯電が行なわれているような場合には距離ｄ、を
５，０ｍｍ以上に設定することは可能である。又、（ｄ
、十ｄ２）は５．６ｍｒｎ以下、好ましくは５　ｍ　ｍ
以下が良い。

前記角度ρは面Ｐ′　より上向きをプラス方向とすると
０くρ≦４５、好ましくは０〈ρ≦３０である。ρ＜ｏ
’ｃの場合、現像スリーブ２２と非磁性ブレード２４の
端部２４１と案内面２６１が形成する空間が鋭い楔状に
なり現像剤が詰めこまれ圧力が高まり摩擦帯電電位が異
常な上昇、トナー融着等の恐れがある。ρ〉４５°の場
合、現像剤循環限定部材２６により現像剤の現像スリー
ブ２２への押しつけ力が働かず現像剤循環限定部材２６
の実効力がなくなる。

前記角度Ｑは０〜３５°、好ましくは５〜２５°である
。

θ〈０の場合、現像剤に働く磁気力、鏡像力。

凝集力等により形成される現像剤薄層がまばらでムラの
多いものになり、θ＞３５’　を越えると非磁性ブレー
ドでは現像剤塗布量が増え、所定の現像剤塗布量を得る
ことが難しい。

非磁性ブレード２４の設定角度δは現像剤の循環等の関
係より鉛直線Ｑから時計回りにプラスすると−６００く
δ＜１２０°位が好ましい。

ここで第１図を第１〜第４象限として見ると、上記現像
剤循環限定部材２６は、現像時の上記現像剤担持部材２
２の回転中心を通る水平面ｌより上方に位置し、この回
転中心Ｏ８を通る鉛直面Ｑに関して上記現像剤案内面２
６１が左側（第２象限１０１）と右側（第１象限１００
）の両方にわたって存在している。これは、現像剤を現
像剤規制領域に対して安定供給できるという案内面２６
１の作用に加えて動によって現像剤をより一層この規制
領域に供給できるものである。

上記現像剤規制部材２４は、現像剤担持部材の回転中心
を通る水平面ｌと鉛直面Ｑとで画成される第２象限１０
１に位置し、現像剤担持部材２２表面から離間している
規制端部２４１を有している。これは規制端部が鉛直面
Ｑに対して回転方向すに関して下流側にあることで、規
制端部２４１付近での容器内空間に密集し、しかも安定
した磁性粒子占有状態を形成するための好ましい構成で
ある。

第１図で後述する第５図の現像領域としての第３象限１
０２と、シール領域としての第４象限１０３とを備え、
ｄ、＝１．５ｍｍ、　　ａ２＝２５０　μｍ、　Ｑ＝１
８°。

δ＝１５°、ρ＝２０°　と設定した時に、スリーブ表
面に磁性粒子層を担持させ、磁性粒子層上層にトナー粒
子層を形成して現像を行った。

この磁性粒子層は第４図で見られるように、スリーブ２
２が矢印す方向に回転駆動されても磁気力２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極性粒子層（第１層
）はトナー層（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・磁気力よって決定
され磁性粒子中の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、
トナー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太き（なり、磁性粒子層の移
動層はこの静止層に覆われたトナー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
近傍部及び循環限定部材２６の近傍部の磁性粒子層につ
いて説明する。循環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Ｎ１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循環限定部材２６の案内面２６１に
沿って詰め込まれて密度かたか（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
賦与が行なわれ、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。従って循環限定部材２６は上記案内面２６１
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
への撹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２３
ａ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。従って磁極２３ａは
該空間に磁性粒子がバッキングされ易い条件、たとえば
第１図に示したδがδく０の場合、特に有効的に働（。

上記の規制領域によりて、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少なくと
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３０％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。

次に、第５図について説明する。

第５図は現像剤循環限定部材２６の非磁性ブレード側に
磁性体５０を設置した場合を示す。該磁性体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、磁極２３ａ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
の磁気的規制を行な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共
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に値にまで持ち
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
の移動に反して相対速度のずれを生じさせる磁性粒子の
存在が必要となる。

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等を考慮すると、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
向して磁性体を設置し、集中磁界を発生させ磁性粒子の
スリーブ上への摺擦力を向上することも上述の如（、現
像剤循環規制部材２６のつ（る空間に磁極の最大磁力発
生部を設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５０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。

上記案内面２６１は、端２６３と端２６２との間の長さ
が、直線（平面）のとき回転方向に関して５　ｒｎ　ｍ
以上１５ｍｍ以下が好ましい。５ｍｍより下であると、
現像剤案内効果が半減し、磁性粒子が部材２６の上方に
ちり上がる場合が生じるので好ましくな（，１５ｍｍを
越えることは装置小型化の観点から好ましくない。又、
前述した直線り、、Ｌ３のなす角度βは、好ましくは５
°以上が良い。これは、磁界発生手段としての磁極２３
ａが角度（θ＋β）で画成された規制領域に対して磁界
の効果を規制部材２４や部材２６１（磁性体５０を含ん
だものも加えて）との作用関係を満たす上で安定して発
揮するために重要である。

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ては８００Ｇ以上の磁束密
度であることが好ましい。

第１０図に於て磁極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
着を防止する為、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
使い捨てクイブ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９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１
０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４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
な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ｌ
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。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一発生すること、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。

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（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）スリーブ２２表面上に穂が好ましい
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（混合物・・・非穂立時）の塗布ｆｆｉ（ｇ／ｃ
　ｒｔ？）、ｈは現像部空間の高さくｃｍ）、ρは磁性
粒子の真密度ｇ／Ｃｒｒ？、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Ｖｌ）１）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（日立製作断裂）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ｌ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。

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を使用する場合
は、交互電圧の周波数と穂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の高さ方向の
抵抗が１ａｌ１１〜１０６Ωｃｍの程度が好ましく、現
像電極効果を期待する場合は１０１２〜１０６Ωｃｍ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（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６００〜１００ＯＧ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
０〜１００μ程度の比較的高抵抗のキャリアを用いるこ
とができる。

第１図の現像装置において感光体１として３０φのｏＰ
Ｃドラムを用い、現像スリーブとしてはアルミニウム製
の２０φのスリーブ表面を＃４００のアランダム砥粒に
より不定型サンドブラスト処理したものを用い、感光体
ｌとの間隙を４００μｍに設定し、磁極２３ａの位置が
第１図でθ＝１８°で用いた。

この特番磁極のスリーブ表面磁束密度の最大値が磁極２
３ａを８５０ガウス、磁極２３ｂを８００ガウス。

磁極２３ｃを８５０ガウス、磁極２３ｄを８００ガウス
とした。

非磁性ブレードとしては５ＶＳ３１６を用い現像スリー
ブ２との間隙を３５０μｍに設定し磁性シール３１と現
像スリーブ２２との間隙を２　、０　ｍ　ｍに設定し、
現像剤は磁性粒子として平均粒径５４μｍのフェライト
粒子にＳｉ樹脂をコーティングしたちの５５ｇにスチレ
ン／アクリル共重合体系樹脂ｌＯＯ部に銅フタロシアニ
ン系顔料５部からなる平均粒径１２μｍのトナー粉体に
シリカを１．０％外添したものを６部混合したものを磁
性粒子層（基層）とし、上前のトナーをトナー貯蔵庫に
１５０ｇ入れ感光体の周速を１１０ｍｍ／ｓｅｃ、現像
スリーブの周速を同じ＜１１０　ｍ　ｍ　／　ｓ　ｅ　
ｃ　、　トナー供給部材の回転数を約９ｒｐｍ、）ナー
搬送部材の回転数を約４ｒｐｍに設定したところ、 現像スリーブ上には単位面積当り２ｏｘｘｏ−’ｇ／ｃ
ｒｒ？の現像剤薄層が得られ、これを表面電位ＶＤ＝−
６００Ｖ、　ＶＬ＝−１８０Ｖ（７）感光体に現像バイ
アスとして１．８ＫＨｚ、１．３ＫＶＤＤの矩型交番電
界に直流分−２８＋ｊＶを重畳したものを印加したとこ
ろカブリのない良好なブルー画像が得られ２０００枚の
耐久後も良好な画像が得られ、かつ機内へのトナー飛散
も極めて少ないものであった。この現像方式に於ては現
像効率が極めて高い為に現像スリーブ上に多量の現像剤
を必要とせず薄層で済むということ及び現像スリーブの
周速を感光体の周速とほぼ等速に設定できるので一般二
成分現像法で生じやすい、はきよせ等が全く発生せず良
好な画像を得ることが出来る。

以上本発明は実施例に限定したものだけでなく、特に現
像方式は本実施例以外でも例えば現像剤を感光ドラムに
非接触状態で現像させてもよい。又現像部に磁極を設置
しない構成でもよい。さらに、規制部材は実施例のよう
にスリーブから離間させた非磁性ブレードだけでなく、
弾性ブレードをスリーブに当接した形でもよい。

現像容器構成としては、本実施例の如（、該横型に適用
されるものではな（、補給トナーの供給も重力を利用し
てスリーブ上の磁性粒子層よりも上方から行なう如くに
構成した該縦型現像容器構成でもよい。

以上説明したように、本発明によれば簡単な構成により
磁性粒子を使用する現像装置に於て、磁性粒子の安定か
つ均一な循環性を得ることができた。その結果、多量の
磁性粒子を使用して、均一な層厚と均一で十分な帯電量
を有する現像剤薄層が長期にわたって安定して得られた
。従って、この現像剤薄層を現像作用に供した時、安定
した現像画像を長期にわたって得ることが可能となった
。

また、非磁性現像剤を用いて鮮明なカラー画像を形成す
ることが可能となった。

〈効　果〉 本発明によれば現像剤に対して画像濃度を効率よく向上
でき、極めて安定した画像形成を可能にした理想的な現
像装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第２図は本発明に係る現像装置の断面図、第１図は第２
図の構成説明図、第３図は本発明に係る現像装置の適用
可能な複写機の概略断面図、第４図は第１図のキャリア
分布を示す図、第５図は本発明の他の実施例の説明図で
ある。 １は潜像担持体 ２２は現像スリーブ ２３は磁界発生手段 （２３ａ、　　２３ｂ、　　２３ｃ、　　２３ｄは磁極
）２４は現像剤検量規制部材 ２６は現像剤循環限定部材

Claims (8)

【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
   れた該磁性粒子を該現像部へ導く第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に形成される現像剤を規制する現像
   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、 前記規制部材の現像剤規制部域に向って、現像剤担持部
   材の回転方向の上流側から徐々に現像剤担持部材との間
   隙を小さくする現像剤案内面を有する現像剤循環限定部
   材と、を有し、 第２磁界発生手段は最大磁界発生部を現像剤循環限定部
   材の現像剤案内面に対向して有していることを特徴とす
   る現像装置。
2. （２）上記現像剤規制部材と、上記現像剤循環限定部材
   とは一体化されており、上記現像剤案内面の現像剤担持
   部材回転方向に関しての長さは５ｍｍ以上１５ｍｍ以下
   である特許請求の範囲第１項記載の現像装置。
3. （３）上記現像剤循環限定部材は、現像時の上記現像剤
   担持部材の回転中心を通る水平面より上方に位置し、こ
   の回転中心を通る鉛直面に関して上記現像剤案内面が左
   側と右側の両方にわたって存在している特許請求の範囲
   第１項及び第２項記載の現像装置。
4. （４）上記現像剤規制部材は、現像剤担持部材の回転中
   心を通る水平面と鉛直面とで画成される第２象限に位置
   し、現像剤担持部材表面から離間している規制端部を有
   し、該規制端部が対向する現像剤担持部材表面における
   接面に対して、上記現像剤案内面が上方になす角度ρ（
   度）が０＜ρ≦４５を満たす特許請求の範囲第１項乃至
   第３項いずれかに記載の現像装置。
5. （５）上記第２磁界発生手段は、最大磁束密度６００ガ
   ウス以上の磁極であり、該磁極の最大磁束密度を形成す
   る部分が、上記現像剤担持部材の回転中心に関して上記
   案内面の上流側端に対してなす角βが５度以上である特
   許請求の範囲第１項乃至第４項いずれかに記載の現像装
   置。
6. （６）上記現像剤循環限定部材は、上記現像剤担持部材
   の表面に離間している上記現像剤規制部材が有する端部
   よりも大きく担持部材表面から離間しており、上記現像
   剤規制部材と一体的に設けられてい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。
7. （７）上記現像剤規制部材は非磁性ブレードで、上記現
   像剤循環限定部材は磁性体を該非磁性ブレード側に有し
   ており、上記第２磁界発生手段は上記磁性体よりも上記
   回転方向に関して上流側に位置している特許請求の範囲
   第１項乃至第６項いずれかに記載の現像装置。
8. （８）該現像部に搬送された現像剤の内少なくとも前記
   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３０％である特許請求の範囲第１項乃至第７項
   いずれかに記載の現像装置。