JPS6361276A - 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】 １亙公ｊ 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。

１」」Ｌ週 出願人は、現像剤のＦＩ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
性が恋いこと、またカラー画像の再現性が悪いこと、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５８−１４３３６０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５３−９’３８４１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。

色監立１名 したがって１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止する装置を提供する
ことである。

色乳立且ｊ 本発明によれば、現像部を通過して戻ってきたキャリア
粒子（キャリア）が容器内に戻ることを許容しつつ、確
実なシールが行える。

実ＪＬ倒 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は現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７Ｉｔ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電子写真法によって静潜像が形成
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２２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？■はキャリア粒子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　ｇｍの非磁性トナ
ー粒子である。トナー粒子とキャリア粒子とは本実施例
では、スリーブ２２近傍でキャリア粒子の濃度が高く、
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ａ成する。この現像部にはトナーおよ
びキャリア粒子がスリーブ２２によって搬送され、ここ
には体積比率で（１，５〜３０％）のキャリア粒子が存
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は磁極２３ｄ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５０〜５００ｋｍ、
好ましくは１００〜３５０ルｍであり、本実施例では２
５０　ｐ、ｒａである。この間隙が５０　ｇｍより小さ
いと、キャリア粒子がこの間隙部に詰まり易く。

５００　ＪＬｍを越えると、キャリア粒子およびトナー
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ｌ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、キャリア粒子循環
限定部材２６が設けられ、これは後述のキャリア粒子の
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。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′ｒｔｓ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、ａ出現像
側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の方向へ押し付け、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２Ｌにキャリア粒子２７を投入する。投入され
たキャリア粒子は磁極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２
２の表面全体に渡って付着し、キャリア粒子層を構成す
る。このキャリア粒子層の磁極２３ａおよび磁極２３ｄ
に近い部分ではキャリア粒子２７は磁気ブラシを構成す
る。その後、トナー２８を容器２１内に投入し。

前記キャリア粒子層の外側にトナー層を形成する、前記
の最初に投入するキャリア粒子２７はキャリア粒子に対
して、もともと２〜７０％（！！！量）トナーを含むこ
とが好ましいが、キャリア粒子のみとしてもよい、キャ
リア粒子２７は一部スリーブ２２表面上にキャリア粒子
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、キャリ
ア粒子は容器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、
キャリア粒子の一部は容器下部から回収された磁性粒子
により押され、スリーブの回転に伴ってトナーとともに
ブレード２４の先端とスリーブ２２の表面との間隙を通
過するが、ごく一部は部材２６に衝突した後、反転して
キャリア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２２の近傍を上昇
して上記動作を繰返すこともある。そして磁性粒子の多
くは、スリーブ表面域の磁性粒子に比較してほとんど静
止するか又はわずかな速度で移動するように実質的な不
動層を形成する。これは、部材２６により移動方向を規
制されているために形成され、特にスリーブ２２の表面
から遠いキャリア粒子に顕著に見られる。この不動層に
より、トナー粒子のとり込みは、容器下部の領域で回収
される磁性粒子によって大部分が規定される。

又、前述したようなブレード２４の近傍あるいはその手
前で反転して落下するキャリア粒子はその外側のトナー
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作用することに
よって、トナー２８はキャリア粒子２７およびスリーブ
２２表面との摩擦によって帯電する。この磁性粒子の不
動層を磁性板に置き換えると、十分なトナー帯電が得ら
れず又、トナーの取り込み不良も生じたのでこの不動層
の効果は大きい、木質的にこの不動層は、トナー粒子を
も含んでおり、又わずかな移動を行うことにより、安定
したトリポ付与やトナー取込みを達成できるので好まし
いものである。

ブレード２４の手前近傍では、スリーブ２２の表面に近
いキャリア粒子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の回転とともにスリー
ブ２４の下方を抜けて容器２１外に出る。このさいキャ
リア粒子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２
２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Ｍ（キャリア粒子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
の表面およびキャリア粒子の表面から潜像上に転移し、
該潜像を現像する。現像部におけるキャリア粒子の体積
比率は本実施例では１．５〜３０％である。この点につ
いては後に詳述する。

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キャリア粒子は容器２１内
に回収され、容器２１内で前述の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、この再度の回収
時にキャリア粒子は容器２１下部のトナー層から矢印の
如くトナーを取込んで、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
て搬送されてきたキャリア粒子２７とトナー２８との混
合物である現像剤がある。ここにキャリア粒子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、この部分におけるキャリア粒子の体
積比率（後述）の関係から、存在するキャリア粒子の量
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。この少ないキャリア粒子２７が磁極２３
ａ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。

現像部におけるキャリア粒子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、このまばらなキャリア粒子の穂は均一な分布を
磁力線方向に形成すると共に、スリーブ表面とキャリア
粒子表面の両方に開放することができるため、キャリア
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。

ここでキャリア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およびキャリア粒子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ｌ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あるいはキャリア粒子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ｌ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、その状態はキャリア粒子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、キャリア粒子２７の［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、本発明が特に有効に効果を発揮できる現像部に
おけるキャリア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キャリア粒子
の占める体積の百分率で、スリーブ上のトナーを有効に
利用して現像効率を向上するためには、これを１．５〜
３０％特に２．６〜２６％とすることが好ましい。

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層の厚さが全
体的に不均一となること、などの傾向があり好ましくな
い。

３０％を越えると、スリーブ面を閉鎖する度合が増大し
、かぶりが発生する傾向がある、などの点で好ましくな
い。

特に、１．５〜３０％の範囲で十分な画像濃度が得られ
、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
キャリア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
度の低下傾向が顕著である。

そして、キャリア粒子の存在が１．５％に近く場合、大
面積の一様高濃度画像（ベタ環）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キャリ
ア粒子の体積比率が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、キャリア粒子の存在
が３０％に近い場合は、キャリア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、キャリア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の形成さ
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確実に得られる。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
によってキャリア粒子およびスリーブ２２に竹刀してい
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、キャリア粒子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キャリア粒子２７の体積比率は （Ｍ／ｈ）Ｘ　（１／ρ）Ｘ　［（Ｃ／　（Ｔ＋Ｃ）コ
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／ｃｒｒＩ）　、　　ｈは現像部空間の高さくｃ
ｍ）　、ρはキャリア粒子の真密度ｇ／ｃゴ、Ｃ／（Ｔ
＋Ｃ）はスリーブ上の現像剤中のキャリア粒子の重量割
合である。

なお、上記定義の現像部においてキャリア粒子に対する
トナーの割合は４〜４０工量％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、離脱したキャリア粒子２
７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（Ｓ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との間隙を太きくし
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キャリア粒子２７を使
用する場合、感光ドラムｌ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。−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′ｗｔ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、Ｊ４！５１全体の抵抗としては
、感光ドラム１にキャリア粒子の穂が接触した状態で穂
５１の高さ方向の抵抗がｌ　Ｑ　Ｉｓ〜１０６ΩＣ１１
の程度が好ましく、現像電極効果を期待する場合は１０
１２〜１０”Ωｃｆｆｌ程度が好ましい。

キャリア粒子２７は平均粒径が３０−１００ル、好まし
くは４０〜８０ルである。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
保持体へのキャリア粒子の付着を発生する傾向がある。

この付着位置はキャリア粒子の抵抗値によって異なり１
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、
実際にはキャリア粒子の磁気的特性、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
電子写真現像装脛においては、粒径が３０弘以下ではキ
ャリア粒子の付着が増大する。

又１００１Ｌ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
Ｏ−ｔｏｏｐ程度の比較的高抵抗のキャリアを用いるこ
とができる。

各キャリア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、キャリア粒子
全体としては二種類以上のキャリア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画像
濃度の関係、すなわち、いわゆるＶ−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
な画像濃度が得らるれ点で、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
像方法あるいは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、？：ｆＩｔ
位部について画ｔａ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、ここではキ
ャリア粒子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。

このキャリア粒子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。

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、キャリア粒子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図のような状態と
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
の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、５ＵＳ１０４　（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θ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、θく２°の範囲
ではキャリア粒子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２４の近傍で磁力線に沿ってキャリア粒子が粗の状態
で並ぶことになり、一定置上のキャリア粒子がここに貯
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θ〉４０°ではキャリア粒子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θと現像剤通過量との関係は、θ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、θ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量は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、トナーはキャリア粒子
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、すなわちキャリア粒子に保持
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
＝２〜１０：１（重量比）範囲内の値が良く、特に好ま
しくは、１：１〜５：ｌ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１に
キャリア粒子２７が過度に接触してキャリア粒子２７が
感光ドラム１に過度に付着する傾向になり好ましくない
８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、キ
ャリア粒子の特性・供ｂｍ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
子としてはキャリア粒子の粒径と現像領域へ供給するキ
ャリア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キ
ャリア粒子の表面積が減少するため（比較のためキャリ
ア粒子の合計体積は一定とする）、現像部まで運ばれる
キャリア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。

キャリア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、キャリア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
。キャリア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、キャリア粒子供給量を
過度に増加すると感光ドラム１と直接感光ドラムｌと接
触するキャリア粒子２７の量が増加し、感光ドラム１へ
のキャリア粒子２７の付着が発生する。また、キャリア
粒子を細かくすると磁気的拘束力が低下し、やはり潜像
保持体にキャリア粒子が付着する。キャリア粒子の供給
量を増加していくこと、及びキャリア粒子の粒径を小さ
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、キャリア粒子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：ｌ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上のキャリア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キ
ャリア粒子とそれに付着したトナー粒子である。これを
洗浄したキャリア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上のキャリア粒子を外部から磁石會こよっ
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（キャリア粒子、キャリア粒子付着トナー、
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、上記のキャリア粒子付着トナー量との差引きにより
求めてもよい。

第６図は本実施例における磁性シールの角度関係を示す
ものである。

磁性部材３１は容器２３の下部近傍に設けられ、「＜」
あるいはｒ’ｆ、」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。

磁性部材３１は磁石の磁極２３ｄの下流側（スリーブ２
２の回転方向に関して）に位置し、磁石の磁極２３ｄと
の協働で磁気ブラシを形成し、これによりトナー粒子お
よび／またはキャリア粒子の飛散とを防止する。

容器２３の下部は前記磁性部材３１よりも上流側でスリ
ーブ２２の表面に近接している。

ここで、磁極２３ｄの中心とスリーブ２２の回転中心Ｏ
とを結ぶ直線と、前記磁性部材３１の、スリーブ２２に
最も近い部分と前記回転中心０とを結ぶ直線とがなす角
度はｌＯ０〜５０’好ましく、特に１５°〜４５°が好
ましい。

この角度とすることによって、前述の飛散防止効果を確
実にし、しかも現像部を通過した後に戻ってくるキャリ
ア粒子およびトナーを確実に容器内に受は入れ、さらに
、容器内に形成される磁気ブラシが放射状に延びてトナ
ー量は入れ方向に大きく開く（これが発生するとトナー
粒子の取り込み星が過大になる）ことを防止できる。加
えて、容器内でのキャリア粒子の循環を良好に保つこと
ができる。

つぎに、第１図の現像装置に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２０ｍ１
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１，２■厚の非磁性ステンレスを
用い、上記角度θは１５°とした。

キャリア粒子としては１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　ｅｍｕ／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ＭＬ、ｌは４〜５１１１１１．１．
５〜３ｍｍ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ル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２０〜３０終■のトナー
塗布層を得、さらにその上層として１００〜２００ルの
キャリア粒子層を得た。各キャリア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上のキャリア粒子と全トナーと
の合計重量は約２　、４３Ｘ　Ｉ　０−２ｇ／Ｃｍ’で
あったΦ このときのキャリア粒子付着トナーとスリーブ付着トナ
ーの重量比は約２：Ｉであった。

キャリア粒子は現像部およびその近傍でスリーブ２２内
の磁極２３ｄ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
キャリア粒子上のトナーのトリポ電荷量が＋１０ＪＬＣ
／ｇであった。

現像器ホッパー底とスリーブ２２の回転中心とを結ぶ直
線より上流側２０°のところに磁極５２３ｄが置かれて
いる。

この現像器ｎをキャノン■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３５０　ｐ、ｍとした。この条件で体
積比率を求めると、約１０％であった（ｈ＝３５０ル閣
、Ｍ＝２．４３ＸＩＯ−２ｇ　／ｃｍ’、ρ＝５．５ｇ
／ｃｍ’、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（７）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
を観察したところ、キャリア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、ホッパー底面と磁極２３ｄの位置関係の効果に
ついても、良好なキャリア粒子の進入、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、木実流側によれば、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
うやステンレン鋼などの導電体、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て潜像保持部材たる感光ド
ラム３の表面の研府のために研府剤粒子等を外添しても
よい、トナー中に少量のキャリア粒子を加えたものを用
いてもよい、すなわち、キャリア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、−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キャリ
ア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。

キャリア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。

克豆二皇」 以上説明したごと〈１本発明によれば、現像剤戻り部に
おいて、容器内への受は入れを確実にしつつ、現像剤の
飛散を防止できるとともに、キャリア粒子間へのトナー
粒子の取込みが過大になることを防止できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例による現像装置の断面図である
。 第２図は：５１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キャリ
ア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キャリア粒子の穂の形成状
態を示す断面図である。 第６図は第１図装置の磁性部材部分の拡大断面図である
。 符号の説明 ｌ・・・潜像４ｒｉ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（Ｆｊ１石） ２７・・・キャリア粒子 ２８・・・トナー粒子（トナー） ３１・・・磁性部材 代表図面 第６図 第１　図 第２図 第３図 表面電在（Ｖ） 第４図 第５図

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っ
   て、 トナー粒子とキャリア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
   れた磁界発生手段と、 前記現像担持体上に塗布されるキャリア粒子とトナー粒
   子との量を規制する手段と、 前記容器の下部近傍に設けられ、前記磁界発生手段の磁
   極との協働により磁気ブラシを形成してトナー粒子の飛
   散を防止する磁性体とを有し、該磁性体は、前記現像剤
   保持部材の回転方向で前記磁極の下流側に位置し、前記
   容器の下部は前記磁性体よりも上流側で前記現像剤保持
   部材に近接し、前記磁極の中心と前記現像剤保持部材の
   回転中心を結ぶ直線が、前記磁性体の、該保持部材に最
   も接近した部分と前記回転中心を結ぶ線に対して１０°
   〜５０°の角度を形成することを特徴とする現像装置。