JP2703887B2 - Developing device - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本発明は電子写真法あるいは静電記録法などによって
形成される潜像を現像する現像装置に関する。 ＜従来技術＞ 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。 ＜目的＞ 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、しかも磁気ブラシの掃目のない高品質の複写画
像を提供することを目的とする。また、現像剤の飛散に
よる複写装置内の汚れを防止することを目的とする。 ＜概要＞ 本発明は、静電潜像担持体と対向して現像領域を形成
し、トナー粒子と磁性粒子をこの現像領域へ担持して搬
送する現像剤担持体と、この現像剤担持体内に設けら
れ、現像領域に静電潜像担持体に接触する磁性粒子の穂
を形成する現像磁極と、静電潜像担持体と現像剤担持体
の間に交番電界を形成する電界形成手段と、を有する現
像装置において、現像磁極は、現像領域内、かつ、静電
潜像担持体と現像剤担持体の最近接部よりも現像剤担持
体の搬送方向に対して上流側に設けられていることを特
徴とするものである。 ＜実施例＞ 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７〜20μｍの非磁性トナー粒子である。ト
ナー粒子とは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ｂ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50〜500μｍ、好ましくは150〜40
0μｍであり、本実施例では300μｍである。この間隙が
50μｍより小さいと、磁性粒子がこの間隙部に詰まり易
く、500μｍ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。磁極部では現像剤は
起立した磁気ブラシを形成し、現像剤は数1mmの厚さに
なる。）。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、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内その
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−20
0Vの静電潜像に対して、一例として、直流電圧−300Vを
重畳してピーク・ピーク電圧を300〜2000Vpp、周波数20
0〜3000Hz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、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１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25
が設けられ（図示せず）、スリーブ22両端部での延像剤
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23
a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28を容器21内に投入し、前
記磁性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は一旦スリーブ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する。 このようにして、容器21の下部の磁性粒子はその外側
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24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。
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、容器21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上部のトナー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、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
法とも本質的に異なる。この少ない磁性粒子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。 ここで本発明に係る現像領域での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ｅ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の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は電気的に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ｆ）は静電潜像によ
る電界（矢印ｅ）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１とスリーブ22表
面あるいは磁性粒子27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との摩擦帯電負荷もしくは鏡映電
荷、感光ドラム１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は上充の交互電界に
よって微小なしかし激しい振動状態となる。 上記交番電界による磁気ブラシのミクロ的な挙動を効
果的に生じさせるためには、現像領域での感光ドラムに
接触する磁気ブラシの穂立ち状態を適切に設定する必要
がある。次にこの点について説明する。 現像スリーブと感光ドラム１との最近接部ｇよりも矢
印ｂ方向の上流側に磁極23bS極を設置することによっ
て、現像領域に搬送された現像剤は最近接部ｇに至るよ
りも前にスリーブ上に起床した状態で磁気ブラシを形成
し、感光ドラムと接触する。従って、最近接部ｇに至る
前に、磁性粒子ないしはスリーブ上の表面トナーは開放
されることになる。このことは最近接部以降で磁気ブラ
シを起立させるよりも、十分に磁性粒子表面の付着トナ
ーを磁気ブラシの穂に阻害されずに感光ドラムへ供給す
ることができ、かつ、スリーブ表面に付着したトナーも
感光ドラム表面へ飛翔しやすくる。すなわち、実質的に
現像領域を拡大する効果を生じ、現像効率をたかめるこ
とができる。これにより、地カブリが少なく、十分な画
像濃度を得ることができる。逆に、上記最近接部ｇより
も矢印ｂ方向の下流側に磁極23bS極を配置すると、現像
領域の前半で、スリーブ上の磁気ブラシはスリーブ上に
十分に穂立ちしていない状態となっているため上述の現
像効果の向上効率を生じにくい。又現像の後半でブラシ
が穂立ちしているため現像前半で感光ドラムに付着した
トナーを掻き取りブラシ跡などの画質劣化の原因とな
る。又、現像間隙は現像剤の搬送とともに拡大し、十分
なブラシの穂立ち状態下で交番電界が与えられブラシは
激しい強振動状態となり、トナー飛散が増大する。同様
にスリーブ上への磁性粒子の回収も低下し、感光ドラム
への磁性粒子の付着，現像器外への磁性粒子の飛散も増
大する。 従って、現像領域前半において穂立ちし、後半におい
ては強い穂立ちを防止する構成とすることが必要であ
る。 図において、最近接部ｇと磁極23bとのなす角を
θ_１、同様に磁極23cとのなす角をθ_２とすると、上述
の設定を満足させるには、０゜＜θ_１≦30゜,60゜≦θ
_１＋θ_２≦120゜が良く、好ましくは、０゜＜θ_１≦15
゜,80゜≦θ_１＋θ_２≦100゜である。 なお、上記範囲は感光ドラム及び現像スリーブの曲率
によっても若干変化し、上述の値は、感光ドラム直径10
〜400mm、現像スリーブ直径10〜50mmにおいて成り立つ
値である。 さらに磁極23bと23cとの間の水平磁界を適正範囲に設
定することで、上記効果はさらに良好な現像特性が期待
される。 第２図で示す磁極パターン図の実線ｘは各磁極の垂直
方向の成分を示し、破線ｙは水平方向の成分を示してい
る。θ_３は該水平成分のピーク位置を示す。 以上、上記構成をとることにより現像領域前半での十
分な磁気ブラシの穂立ちによるトナー付着面の開放が行
なわれ、現像を促進させる。 又、現像領域の後半ではブラシの穂はスリーブ面に沿
って寝る方向で強く引きつけられるので、交番電界によ
る振動を減少させる状態で振動が働き不必要な磁性粒子
の感光ドラムへの付着を防止し、磁気ブラシによるブラ
シ跡・飛散等の発生防止が期待される。この作用は第２
図で示す水平方向の成分のピーク最近接部ｇよりも現像
剤搬送方向下流側に好ましくは該ピーク23b側に近接し
て位置させることにより、さらに効果的に働く。 つまり、交番電界を用いた二成分接触現像方式は、現
像領域の前半で主に接触現像による高濃度化現像が行わ
れ、穂が倒れていく現像領域後半で前述した飛翔トナー
による摺擦跡を埋める補修作用が行われる。 このため、前述した現像磁極を最近接位置よりも上流
側に設けることにより、この摺擦跡を埋める補修作用を
行う領域を広げることができ、摺擦跡の発生防止の効果
を高めることができる。 なお、現像領域前半では狭くなるが、高濃度化は接触
領域でほとんど得られるため、濃度低下の問題もない。 なお、第２図においてθ_１＞θ_２に設定すると、現像
領域前半において23b,23cの水平磁界が形成されて、現
像剤層の穂が立たずに寝てしまい、本発明の様に現像前
半における磁性粒子ないしはスリーブ上のトナーは付着
面の開放が生じなく、この効果も期待できない。 次に、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を、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ずる転写、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」
と称さ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22表
面状に穂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、ほ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）×（1/ρ）×［（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（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Vppが大きい）場合、穂51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
空隙が大きいので、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に現像ブラシが接触した状態で穂51の高さ方
向の抵抗が10¹⁵〜10⁶Ωcmの程度が好ましく、現像電極
効果を期待する場合は10¹⁰〜10⁶Ωcm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40〜8
0μ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、表面形状、表面処理剤（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600〜1200G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
50〜100μ程度の比較的高抵抗のキャリアを用いること
ができる。 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、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３図は現像部における好ましい穂の状態を示す。こ
こでは各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４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。磁性材料を用いた場合は磁力線がブレード24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４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、SUS304（JIS）を曲げて磁性
を持たせたもの）、磁性材料でもよい。 また、磁性材料と非磁性材料とを固着して一体化させ
た形状でもよく、規制部の最下流側に非磁性材を用いれ
ばよい。 つぎに、前記角度θについてはθ＜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24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、
一定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θ＞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、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。 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１図で示されるようなものを
用いた。磁石23によるスリーブに対して垂直方向の表面
磁束密度の最大値は23dが約1000ガウス、23bが約950ガ
ウス、23cが約850ガウスであった。着磁角度はθ_１≒７
゜，θ_２≒80゜、23b,23cの間の水平方向の表面磁束密
度最大値700ガウスθ_３≒５゜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10゜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
径約50μ（300/350メッシュ）のフェライト（最大磁化6
0emu/g）を用いた。 非磁性トナーとしては、スチレン／ブタジエン共重合
体径樹脂100部に銅フタロシアニン系顔料５部から成る
平均粒径12μのトナー粉体にコロイダルシリカ1.0％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2.5×10^-2g/cm²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。 この現像装置をキヤノン（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＝2.5×
10^-2g/cm³、ρ＝5.5g/cm³、T/（Ｔ＋Ｃ）＝20.4％）。
バイアス電源34として周波数1600Hz、ピーク対ピーク値
1300Vの交流電圧に−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、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。 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、磁
性粒子のドラム付着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、実施例ではほぼ対称形
の磁力パターンを持ち現像部の中央から上流側へずらし
て磁極を配置したが、非対称形磁力パターンを有した磁
極を中央位置に設けてもよい。 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22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ィ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。 ＜発明の効果＞ 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。 また、更に、ブラシ跡の発生を防止する効果の高い現
像装置を提供することができる。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION <Industrial Application Field> The present invention employs an electrophotographic method or an electrostatic recording method.
The present invention relates to a developing device that develops a formed latent image. <Prior Art> What is known as a two-component magnetic brush developing method (example)
For example, JP-A-53-93841 discloses a non-magnetic developer.
Can be used, but can be consumed in the magnetic brush in the developing section
Low toner ratio, low development efficiency, brush
Such as traces of rubbing on the developed image
There is a point. <Purpose> To form a developed image with high development efficiency and high image density.
And high quality copy without magnetic brush sweep
The purpose is to provide an image. In addition, the scattering of developer
The purpose of the present invention is to prevent the inside of the copying apparatus from becoming dirty. <Overview> The present invention forms a development area in opposition to an electrostatic latent image carrier.
Then, the toner particles and the magnetic particles are carried and transported to the developing area.
A developer carrier to be fed to the developer carrier;
The magnetic particles in contact with the electrostatic latent image carrier
Magnetic pole forming electrostatic latent image carrier and developer carrier
Electric field forming means for forming an alternating electric field between
In the imaging device, the developing magnetic pole is located within the developing area and
More developer than the nearest part between the latent image carrier and developer carrier
It is characterized in that it is provided on the upstream side in the
It is a sign. <Embodiment> FIG. 1 is a sectional view of a developing device according to an embodiment of the present invention.
You. In this figure, 1 carries an electrostatic latent image to be developed
Electrostatic latent image carrier, and more specifically,
Optical drum or belt or dielectric drum or
Belt. The method of forming an electrostatic latent image on this is
A known method may be used instead of the gist of the present invention. In this embodiment
Indicates that the electrostatic latent image carrier forms an electrostatic latent image by electrophotography
And is rotatable in the direction of arrow a.
You. The apparatus of the present embodiment includes a developer container 21 and a developer holding member.
Developing sleeve 22 (hereinafter simply referred to as sleeve)
The magnet 23, which is a raw means, is transported to the developing section on the sleeve 22.
Regulating blade 24 that controls the amount of developer
Power supply 34, etc., which is an alternate electric field forming means.
I do. Hereinafter, each configuration will be described. The container 21 is a mixture of the magnetic particles 27 and the toner particles 28.
Is stored. In this embodiment, the toner particles are
For example, it is mainly composed of 10 parts of carbon and 90 parts of polystyrene.
Non-magnetic toner particles having a particle size of 7 to 20 μm. G
In the present embodiment, the term “ner particles” refers to magnetic particles in the vicinity of the sleeve 22.
The concentration of magnetic particles is high near the
The filter is housed low, but as an even mixture
May be stored in the container 21. The container 21 is located at the lower left of FIG.
It has an opening. The sleeve 22 is made of a non-magnetic material such as aluminum.
Is provided in the opening of the container 21 and has a surface
A part is exposed, and the other surface protrudes into the container 21.
The sleeve 22 is rotatably supported around an axis perpendicular to the drawing.
And is driven to rotate in the direction indicated by arrow b. In this embodiment,
The sleeve 22 is a cylindrical sleeve, which is an endless base.
Default. The sleeve 22 has a small gap with respect to the photosensitive drum 1
A developing unit is configured to face the developing unit. This developing section contains toner and
Magnetic particles are transported by the sleeve 22 where the body
There are (1.5-30%) magnetic particles in the product ratio. This point
Will be described later. The magnet 23 is fixed stationary inside the sleeve 22 and
The rotation of the valve 22 is also stationary. The magnet 23 is a blade 24 described later.
N that controls the amount of developer applied on sleeve 22 in cooperation with
Magnetic pole 23a, S magnetic pole 23b which is a developing magnetic pole, development after passing through the developing section
Has an N magnetic pole 23c and an S magnetic pole 23d for transferring the agent into the container 21.
I do. The S pole and the N pole may be reversed. This magnet is used in this embodiment.
Is a permanent magnet, but instead of using an electromagnet,
Good. In this embodiment, at least the tip of the blade 24 is an example.
For example, it is made of a non-magnetic material such as aluminum.
Extending in the longitudinal direction of the sleeve 22 near the top of the opening,
The base is fixed to the container 21 and the tip side is on the surface of the sleeve 22
They face each other with a gap. Blade 24 tip and three
The gap with the surface of the valve 22 is 50 to 500 μm, preferably 150 to 40 μm.
It is 0 μm, and in this embodiment, it is 300 μm. This gap
If it is smaller than 50 μm, magnetic particles can easily clog in this gap.
If it exceeds 500 μm, a large amount of magnetic particles and toner
And a developer layer of an appropriate thickness on the sleeve 22.
Cannot be formed. The thickness of the developer layer is determined in the developing section described later.
Smaller than the gap between the photosensitive drum 1 and the sleeve 22
However, at this time, the thickness of the developer is the state where the magnetic force is not working
Is the thickness on the sleeve 22. At the magnetic pole, the developer
Form an upright magnetic brush, and the developer has a thickness of several millimeters.
Become. ). To make a developer layer of such thickness,
The gap between the blade tip and the sleeve surface is
Preferably equal to or smaller than the gap of the optical drum surface
However, more than that is possible. The inside of the container 21 of the blade 24 has a magnetic particle circulation limiting section.
A material 26 is provided, which is provided in a container 21 for magnetic particles described later.
Restrict circulation. The power supply 34 applies a voltage between the photosensitive drum 1 and the sleeve 22.
To form an alternating electric field in the gap between them,
Transfer toner from the developer on the photosensitive drum 1 to the photosensitive drum 1
You. Voltage from power supply 34 has the same positive and negative peak voltages
Symmetrical alternating voltage
An asymmetrical alternating voltage in which voltages are superimposed may be used. concrete
As the voltage value, for example, dark part potential -600 V, light part potential -20
As an example, a DC voltage of -300 V is applied to an electrostatic latent image of 0 V.
Superimposed peak-peak voltage 300-2000Vpp, frequency 20
0-3000Hz alternate voltage is applied to the sleeve 22 side,
System 1 is held at ground potential. The lower part of the container 21 extends in the direction of the photosensitive drum 1 to form an extension.
Construct and leak developer (especially toner particles) to the outside
Has been prevented. In addition, prevention of such leakage
In order to make sure, the leakage development
A member 29 for receiving and restraining the agent is provided. Further
At the end of the extension along the longitudinal direction of the sleeve 22
The scattering prevention member 30 is fixed as shown in the figure. this
A voltage having the same polarity as the toner particles may be applied to the member 30.
No. This causes the toner scattered from the development area to become an electric field.
Therefore, the toner is pressed in the direction of the photosensitive drum 1 to prevent the toner from scattering.
Can be prevented. At both ends in the longitudinal direction of the sleeve 22, a developer blocking member 25 is provided.
Is provided (not shown), and the image extending agent at both ends of the sleeve 22 is provided.
Is prevented from being applied. Next, the operation of the developing device of this embodiment will be described.
First, the magnetic particles 27 are put into the container 21. Injected magnetism
Particles are retained on sleeve 22 by poles 23a and 23d
Is applied over the entire surface of the sleeve 22 facing the inside of the container 21.
To form a magnetic particle layer. The magnetic pole 23 of this magnetic particle layer
a and the magnetic particles 27 are magnetic brushes near the magnetic pole 23d.
Is configured. After that, the toner 28 is put into the container 21 and
A toner layer is formed outside the magnetic particle layer. First of the above
The magnetic particles 27 to be charged into the
~ 70% (by weight) of toner
It may be a child only. Magnetic particles 27 are once on the surface of sleeve 22
If it is absorbed and held as a magnetic particle layer on top,
Substantial flow or incline even with fairly large inclines
Does not occur and the condition that the surface of the sleeve 22 is covered is maintained.
You. Next, when the sleeve 22 is rotated in the direction of the arrow, the magnetic particles
The child moves from the bottom of the container 21 in the direction along the surface of the sleeve 22.
Ascends and reaches near blade 24. Therefore, magnetic particles
Part of the tip of the blade 24 and the sleeve 22 together with the toner
Pass through the gap with the surface. In this way, the magnetic particles at the bottom of the container 21
The toner particles are taken in from the toner layer. This circulation along with the rotation of the sleeve 22
Therefore, the toner 28 is in contact with the magnetic particles 27 and the surface of the sleeve 22.
Is charged by the friction of Near the front of the blade 24, close to the surface of the sleeve 22
The magnetic particles 27 are attracted to the surface of the sleeve 22 by the magnetic pole 23a.
And the lower part of the blade 24 is pulled out as the sleeve 22 rotates.
And exits the container 21. In this case, the magnetic particles 27
Carry out the attached toner. Also charged toner
Some of the particles 28 adhere to the surface of the sleeve 22 by mirror power.
It leaves the container on the sleeve 22 while keeping it. Blade 24 is pickpocket
The amount of developer applied on the tube 22 is regulated. The development thus formed on the surface of the sleeve 22
Agent layer (mixture of magnetic particles 27 and toner 28)
With the rotation of, the photosensitive drum 1 reaches the developing section.
Here, the voltage is applied between the photosensitive drum 1 and the sleeve 22.
Due to the alternating electric field, the toner
The latent image is transferred from the surface of the conductive particles onto the latent image, and the latent image is developed.
The volume ratio of magnetic particles in the developing section is 1.5 to 30%.
You. This point will be described in detail. Continued rotation of the sleeve 22 causes the
Unrecovered toner particles and magnetic particles are collected in container 21
And the sleeve is again circulated in the container 21 by the aforementioned circulating action.
The process applied on 22 is repeated. During this recirculation,
The active particles take in the toner from the toner layer at the top of the container 21,
The supply of the toner consumed for the development is received. FIG. 2 is an enlarged sectional view for explaining the behavior in the developing section.
FIG. The photosensitive drum 1 carries a charge constituting a latent image
However, in the present embodiment, the charges constituting the electrostatic latent image
And the toner is positively charged. Also this
In the embodiment, the photosensitive drum 1 and the sleeve 22 have the same circumference.
It rotates like an arrow so that it moves in the direction. these
The aforementioned alternating voltage is applied to the space between
As a result, an alternating electric field is formed. On the other hand, the photosensitive drum 1
The inside of the sleeve 22 corresponds to the closest part to the sleeve 22
There is a magnetic pole 23b of the stone 23. In this space, the rotation of the sleeve 22 is performed as described above.
A mixture of the magnetic particles 27 and the toner 28 that have been
Developer. The point where the magnetic particles 27 exist
Of the development method using a thin layer of a so-called one-component non-magnetic developer
(JP-A-58-143360 and JP-A-59-101680)
Is essentially different. Also, the magnetic
From the relationship of the volume ratio of the conductive particles (described later),
The amount of particles is smaller than the usual so-called magnetic brush development method.
And much less, in this regard magnetic brush development
It is also fundamentally different from the law. These small magnetic particles 27 are
By the action of a, the spikes 51 connected in a chain form are in a rough state, that is,
It is formed in a sparse state. The behavior of the magnetic particles 27 in the developing section increases
So it is special. In other words, the spikes of these sparse magnetic particles show a uniform distribution.
Formed in the direction of the force line, the sleeve surface and the magnetic particle surface
The surface of the magnetic particles can be opened
Supply attached toner to photosensitive drum without being hindered by ears
And the formation of a uniform open surface on the sleeve surface
The toner adhering to the sleeve surface is displayed on the sleeve by the alternating electric field.
From the surface to the photosensitive drum surface. Here, the behavior of the magnetic particles in the development region according to the present invention and
The flight of the toner particles will be described. As shown in FIG. 2, in this embodiment, the electrostatic latent
Since the image is composed of negative charges (image dark areas),
The electric field due to the electrostatic latent image is in the direction indicated by arrow e. Alternating electricity
The direction of the electric field by the field alternates, but the sleeve 22 side
In the phase where the positive component is applied to the
The direction matches the direction of the electric field due to the latent image. At this time
The amount of charge injected into the ear 51 by the electric field is maximum,
Therefore, the ear 51 is in the maximum standing state as shown in the figure.
The long ears extend to the surface of the photosensitive drum 1. Meanwhile, the toner on the surface of the sleeve 22 and the magnetic particles 27
Since 28 is charged positively as described above, this space
Transfer to the photosensitive drum 1 by the electric field formed in
You. At this time, since the ears 51 are standing in a rough state,
The surface of the sleeve 22 is exposed, and the toner 28 is
It detaches from both the surface and the surface of ear 51. In addition, ear 51
Has a charge of the same polarity as the toner 28,
The upper toner 28 is more easily moved by electric repulsion.
No. The position at which the negative component of the alternating voltage component is applied to the sleeve 22
In the phase, the electric field (arrow f) due to the alternating voltage is due to the electrostatic latent image.
Direction (arrow e). Therefore this space
The electric field in the area becomes stronger in the opposite direction, and the charge injection
And the ears 51 are in a contact state that shrinks according to the charge injection amount.
State. On the other hand, the toner 28 on the photosensitive drum 1 has a positive polarity as described above.
Electric field, the electric field formed in this space
This causes reverse transition to the sleeve 22 or the magnetic particles 27.
In this way, the toner 28 is applied to the photosensitive drum 1 and the sleeve 22.
Reciprocating between the surface and the surface of the magnetic particles 27
Due to the rotation of the ram 1 and the sleeve 22, the
As the space expands, the electric field weakens and
Is completed. Friction charging load with toner 28 or mirror image
Load, electrostatic latent image charge on photosensitive drum 1 and photosensitive drum 1
Injected by the alternating electric field between the sleeve and the sleeve 22
However, the state depends on the material of the magnetic particles 27 and the like.
And the charge / discharge time constant of the electric charge determined as follows. As described above, the spikes 51 of the magnetic particles 27 are subjected to the alternating electric field
Therefore, a small but intense vibration state results. The above-mentioned alternating electric field can be used to
In order to achieve this, the photosensitive drum in the development area
It is necessary to properly set the standing state of the magnetic brush in contact
There is. Next, this point will be described. Arrow than the closest part g between the developing sleeve and the photosensitive drum 1
By installing the magnetic pole 23bS pole on the upstream side in the direction of the mark b,
Therefore, the developer transported to the developing area reaches the nearest part g.
Form a magnetic brush in the state of getting up on the sleeve before
And comes into contact with the photosensitive drum. Therefore, it reaches the nearest part g
Before the magnetic particles or the surface toner on the sleeve is released
Will be done. This means that the magnetic
The toner attached to the surface of the magnetic particles is
Is supplied to the photosensitive drum without being disturbed by the magnetic brush ears.
And the toner adhering to the sleeve surface
Makes it easier to fly to the photosensitive drum surface. That is, substantially
This produces the effect of expanding the development area and enhances the development efficiency.
Can be. As a result, there is little fog and sufficient image
Image density can be obtained. Conversely, from the nearest part g
Also, if the magnetic pole 23bS pole is arranged on the downstream side in the direction of arrow b,
In the first half of the area, the magnetic brush on the sleeve
Because the ears are not standing enough,
It is difficult to produce the efficiency of improving the image effect. Also in the latter half of development
Stuck to the photosensitive drum in the first half of development
Doing so may cause image deterioration such as scraping the toner and brush marks.
You. In addition, the developing gap expands as the developer is transported,
The alternating electric field is applied under the condition of the brush
Intense strong vibration occurs, and toner scattering increases. As well
In addition, the recovery of magnetic particles on the sleeve also decreases, and the photosensitive drum
Of magnetic particles on the surface and scattering of magnetic particles outside the developing unit
Great. Therefore, the ears rise in the first half of the development area, and
Must be configured to prevent strong earing.
You. In the figure, the angle between the closest part g and the magnetic pole 23b is
θ ₁ Similarly, the angle formed by the magnetic pole 23c is θ ₂ Then
0 満 足 <θ ₁ ≤30 ゜, 60 ゜ ≤θ
₁ + Θ ₂ ≤120 °, preferably 0 ° <θ ₁ ≤15
゜, 80 ゜ ≦ θ ₁ + Θ ₂ ≦ 100 °. The above range is the curvature of the photosensitive drum and developing sleeve.
The above value is the value of the photosensitive drum diameter of 10
~ 400mm, developing sleeve diameter 10 ~ 50mm
Value. Further, the horizontal magnetic field between the magnetic poles 23b and 23c is set within an appropriate range.
The above effect is expected to have better development characteristics.
Is done. The solid line x in the magnetic pole pattern diagram shown in FIG.
And the dashed line y indicates the horizontal component.
You. θ ₃ Indicates the peak position of the horizontal component. As described above, by adopting the above-described configuration, the first half of the developing area
The toner-attached surface is released due to the
It accelerates development. In the latter half of the development area, the brush ears
It is strongly attracted in the sleeping direction,
Unnecessary magnetic particles
To prevent the toner from adhering to the photosensitive drum,
The prevention of traces and scattering is expected. This effect is second
Developed more than the closest part g of the horizontal component shown in the figure
It is preferably close to the peak 23b on the downstream side in the agent transport direction.
Work more effectively. In other words, the two-component contact developing method using an alternating electric field
High density development mainly by contact development in the first half of the image area
The flying toner described above in the latter half of the developing area where the ears fall
Repair action to fill the rubbing marks caused by the rubbing. For this reason, the developing magnetic pole described above is located upstream of the closest position.
On the side, the repair action to fill in the rubbing marks
The area to be performed can be expanded, and the effect of preventing the occurrence of rubbing marks
Can be increased. In the first half of the development area, the area becomes narrower.
Since it can be obtained almost in the region, there is no problem of density reduction. In FIG. 2, θ ₁ > Θ ₂ When set to,
In the first half of the region, horizontal magnetic fields of 23b and 23c are formed,
The image agent layer falls asleep without standing, and before development as in the present invention.
Magnetic particles in half or toner on sleeve adheres
No surface opening occurs and this effect cannot be expected. Next, here, the volume ratio of the magnetic particles in the developing section is
explain about. The “development section” is the photosensitive
This is the portion where the toner is transferred or supplied to the ram 1.
The “volume ratio” is the volume ratio of the
It is the percentage of the volume occupied by the magnetic particles present. Invention
As a result of various experiments and considerations,
That this volume ratio has a significant effect, and
It is highly preferred that this be 1.5 to 30%, especially 2.6 to 26%.
I found something new. If it is less than 1.5%, a decrease in the density of the developed image is observed,
The occurrence of sleeve ghost, the part where ear 51 exists
Significant difference in density between the
The thickness of the developer layer formed on the surface of the leave 22 is generally
It is not preferable in terms of unevenness. Above 30%, the degree of closing the sleeve surface increases
However, it is not preferable in that fogging occurs. In particular, although the present invention has increased or decreased the volume ratio,
The image quality does not deteriorate or increase monotonically,
Sufficient image density is obtained in the range of ~ 30%, and less than 1.5%
Image quality is deteriorated even if it exceeds 30%
If the above range is sufficient, the sleeve ghost is also covered
Based on the facts found by the inventor that
It is. The former decline in image quality seems to be due to negative characteristics.
In the latter case, the abundance of magnetic particles increases and the sleeve 22
The surface cannot be opened and toner supply from the surface of the sleeve 22
It is thought to result from a significant reduction in feeding. If it is less than 1.5%, the reproducibility of the line image is poor, and the image quality is high.
The degree of decrease is remarkable. Conversely, if it exceeds 30%, magnetic particles
The problem that the child damages the surface of the photosensitive drum
There is a problem of transfer and fixation caused by wearing. If the presence of magnetic particles is close to 1.5%,
When reproducing a high-density image with a uniform product (solid black),
When partial development unevenness referred to as
Etc.), so that these are volume ratios that are unlikely to occur
Is preferred. This value indicates that the magnetic particles
This range is better when the volume ratio is 2.6% or more.
It will be a good range. Also, if the presence of magnetic particles is close to 30%
The sleeve surface around the area where the magnetic particles
If the toner supply is delayed (when the development speed is high, etc.)
May cause scale-like density unevenness when reproducing solid black
There is. As a certain range to prevent this, magnetic particles
Is more preferably 26% or less. If the volume ratio is in the range of 1.5 to 30%, sleeve 22
The spikes 51 are formed in a sparse state to a desirable degree, and
Both toner on leave 22 and ear 51
The toner on the sleeve is also open
Transfer, so almost all toner is used for development.
High development efficiency (because of
Percentage of toner present that can be consumed for development
) And high image density. Preferably, small
However, violent spikes of the ears are generated, which cause
Toner on the toner and sleeve 22 is loosened.
You. Either way, you can sweep like a magnetic brush
It is possible to prevent the occurrence of ghost images. Furthermore, ear vibration
As a result, frictional contact between the magnetic particles 27 and the toner 28 becomes active.
To improve the triboelectric charging of toner 28, causing fog
Can be prevented. It should be noted that the high development efficiency indicates that the development device
Suitable for miniaturization. The volume ratio of the magnetic particles 27 present in the developing section is (M /
h) × (1 / ρ) × [(C / (T + C)]
Wear. Here, M is the developer per unit area of the sleeve.
(Mixture: non-early standing) application amount (g / cm ^Two ), H is the developing unit
Space height (cm), ρ is the true density of magnetic particles g / cm ^Three , C /
(T + C) is the weight percentage of the magnetic particles in the developer on the sleeve
It is. In the developing section as defined above, the magnetic particles
The ratio of the kerner is preferably 4 to 40% by weight. As shown in the above embodiment, the alternating electric field is strong (the change rate is large).
Or if Vpp is large), from ear 51 sleeve 22
Is detached from its base, and the detached magnetic particles 27 are
It reciprocates in the space between 22 and the photosensitive drum 1. This way
The energy of the backward motion is large, so the
Fruit is further promoted. The above behavior was observed with a high-speed camera (Hitachi, Ltd.)
This was confirmed by shooting at a rate of m / s. Reduce the gap between the surface of the photosensitive drum 1 and the surface of the sleeve 22
To increase the contact pressure between the photosensitive drum 1 and the spikes 51 to reduce vibration.
Even if it is made smaller, at the entrance and exit of the developing section
Since the gap is large, sufficient vibration occurs, and the above-mentioned effects are achieved.
Is done. Conversely, the gap between the photosensitive drum 1 and the sleeve 22 is increased.
And the ear 51 contacts the photosensitive drum 1 without applying a magnetic field
However, the distance should be such that when applied,
Is preferred. Note that the magnetic particles 27 having a relatively low resistance are used.
Is applied between the photosensitive drum 1 and the sleeve 22,
The mutual voltage is determined by the peak value of either the dark or light part of the latent image.
Must be set so that no gap discharge occurs
There is. On the other hand, when using ears 51 with relatively high resistance
Properly select the frequency of the alternating voltage and the charge / discharge time constant of the
The gap voltage reaches the firing voltage
It is preferable not to do so. Considering these, the resistance of the entire ear 51
With the developing brush in contact with the optical drum 1, the height of the spike 51
Direction resistance is 10 ^Fifteen ~Ten ⁶ Ωcm is preferable, and the developing electrode
10 if expected ^Ten ~Ten ⁶ Ωcm is preferred. The magnetic particles 27 have an average particle size of 30 to 100 μm, preferably 40 to 8 μm.
0μ. Generally, the smaller the average particle size, the more
The toner has excellent triboelectric charging characteristics on
Strike (by rotating the sleeve immediately after developing a solid black original)
Phenomenon of low density during development or every rotation of sleeve
Appears as a phenomenon that the development density decreases)
Become. However, when the particle size is small, the magnetic
There is a tendency for particle adhesion to occur. This attachment position is magnetic
Depends on the resistance of the particles, for example, relatively low resistance
In the case of high-resistance, it adheres to the non-image part.
To wear. This is a general trend, in fact the magnetic properties of magnetic particles
Characteristics, surface shape, surface treatment agent (including resin coating)
Somewhat affected. Commercial electron with a magnetic field of 600 to 1200 G on the sleeve of the developing unit
In a photographic developing device, if the particle size is
Adhesion increases. Sleeve ghost above 100μ
Stand out. Therefore, the above range is preferable. In the present developing apparatus, a two-component system conventionally used
Use a carrier with a relatively high resistance of about 50-100μ
Can be. Each magnetic particle may consist of only magnetic material,
May be a combination of a magnetic material and a non-magnetic material,
Then, a mixture of two or more magnetic particles may be used. Next, a spike in a favorable state is formed in the developing section.
Consider the conditions for this. FIG. 3 shows a preferred state of the ears in the developing section. This
Here, each ear is individually and uniformly formed on the sleeve 22.
Has been established. FIG. 4 shows an undesired spike condition. here
The magnetic particles 27 exist as a lump. Develop in this state
Is not preferable because scaly unevenness occurs in the image.
No. The inventor has found that the generation of the clumps of the magnetic particles 27
With the tip of the blade 24 viewed from the center of the material and the sleeve 22
It has been found that it is affected by the angle θ between the magnetic pole 23a. First, as for the material of the blade 24, a non-magnetic material is preferable.
New When a magnetic material is used, the lines of magnetic force concentrate on the blade 24.
The magnetic particles 27
You. It is necessary to overcome this binding force and get out of the container 21
You need more squares. And reach this cell
Up to the vicinity of blade 24 with strong magnetic binding force
Become. Container 21
You will be out. Therefore, development on sleeve 22
When it reaches the section, it will be in the state shown in Fig. 4.
You. When the blade 24 is made of non-magnetic material, the blade 24
Since magnetic concentration does not occur near the edge,
When the lump is not formed, the developer is applied in a uniform state,
In the developing section, coarse and uniform ears are formed. Accordingly
The blade 24 is preferably made of a non-magnetic material. However,
If it is weakly magnetic (for example, bending SUS304 (JIS)
) Or a magnetic material. In addition, the magnetic material and the non-magnetic material are fixed and integrated.
Non-magnetic material may be used on the most downstream side of the regulating part.
I just need. Next, regarding the angle θ, when the angle θ
Agglomeration of the conductive particles 27 occurs, or the developer is evenly distributed on the sleeve.
It is not formed as a single layer. This is near blade 24
The magnetic particles will be arranged in a coarse state along the lines of magnetic force,
For the first time after a certain amount of magnetic particles have been stored here,
It is thought that it depends. On the other hand, when θ> 40 °, magnetic particles
The effect of regulating 27 quantities is significantly inferior. Therefore, 2 ゜ ≦ θ ≦
40 ° is preferred, and 5 ° ≦ θ ≦ 20 ° is particularly preferred.
Was found. Note that the relationship between the angle θ and the amount of developer passing
Then, the passing amount decreases, and therefore the volume ratio in the developing section
The rate decreases, and when θ is increased, the reverse trend is observed. Three
The amount of toner applied on the surface of the
It is constant. Next, a specific example using the developing device of FIG. 1 will be described.
Bell. In FIG. 1, the sleeve 22 has a diameter of 20 mm.
The surface of the Lumi sleeve is irregularly shaped with Alundum abrasive.
4 poles as magnet 23
A magnetic pole with N and S poles alternately shown in Fig. 1
Using. Surface perpendicular to sleeve by magnet 23
The maximum value of the magnetic flux density is about 1000 gauss for 23d and about 950 ga for 23b.
Us, 23c was about 850 Gauss. Magnetization angle is θ ₁ $ 7
゜, θ ₂ Horizontal surface magnetic flux density between {80}, 23b, 23c
Degree maximum 700 gauss θ ₃ It was {5}. Uses 1.2mm thick non-magnetic stainless steel for blade 24
The angle θ was set to 10 °. As magnetic particles, particles coated with silicone resin on the surface
Ferrite with a diameter of about 50μ (300/350 mesh) (maximum magnetization 6
0 emu / g). Non-magnetic toners include styrene / butadiene copolymer
Consists of 5 parts of copper phthalocyanine pigment per 100 parts of body diameter resin
1.0% colloidal silica in toner powder with average particle size of 12μ
Using the externally added blue toner, the surface of the sleeve 22
On top, a toner coating layer with a coating thickness of about 20-30 μm was obtained,
Further, a magnetic particle layer of 200 to 300 μ was obtained as an upper layer.
The toner adheres to the surface of each magnetic particle. At this time, the total of the toner and the magnetic particles on the sleeve 22 is combined.
Total weight is about 2.5 × 10 ^-2 g / cm ^Two Met. The magnetic particles are generated in the sleeve 22 at and near the developing section.
Standing up by magnetic field by pole 23b, maximum length about 1.2 mm
Formed a brush for standing ears. The charge amount was measured by the blow-off method.
Charge of toner on magnetic particles is + 12μC / g
Was. This developing device was assembled into a Canon PC-10 type copier.
Engraving, photosensitive drum 3 (made of organic photosensitive material) and sleeve 22
Was 350 μm. Under this condition the volume ratio
Was about 10% (h = 350 μm, M = 2.5 ×
Ten ^-2 g / cm ^Three , Ρ = 5.5g / cm ^Three , T / (T + C) = 20.4%).
1600Hz frequency, peak-to-peak value as bias power supply 34
1300V AC voltage with -300V DC voltage superimposed
Good blue image when developed using
I got Develop the solid black image, and develop the sleeve.
Observation of the surface revealed that toner and
The toner on the leave is almost consumed and the developing effect is almost 100%
Development was carried out at a certain rate. As described above, according to the present embodiment, high image density
Fog, ghost image, uneven sweep, magnetic
The development can be performed without sticking of the conductive particles to the drum. The material of the sleeve 22 is not only aluminum but also
Conductors such as stainless steel, paper cylinders, and synthetic resin cylinders
Can be used. The surfaces of these cylinders are conductively treated.
Or if it is made of a conductor, it functions as a developing electrode
You can also. In addition, a core roll is used to guide
It is constructed by winding an electrically conductive elastic body, for example, a conductive sponge.
You may. The magnetic pole 23b of the developing section is substantially symmetric in the embodiment.
With the magnetic force pattern of
The magnetic poles are arranged by
The pole may be provided at a central position. Toner has silica particles to improve fluidity,
For example, in a transfer type image forming method, a photosensitive image
Externally adding abrasive particles and the like for polishing the surface of the drum 3
Is also good. Use a small amount of magnetic particles in the toner
You may. In other words, it is significantly weaker than magnetic particles.
Yes, use magnetic toner if tribo chargeable
Can be. Return to inside the container 21 to prevent the ghost image phenomenon.
Moved on the sleeve 22 without being subjected to development from the surface of the sleeve 22
The remaining developer layer is temporarily removed with a scraper (not shown).
After scraping off the sleeve surface, the magnetic particle layer
To recoat the developer
It may be. Detects the concentration of magnetic particles and toner and responds to this output.
A mechanism for automatically replenishing toner may be provided. The developing device of the present invention includes a container 21, a sleeve 22, and a brake.
As a single-use type developing device that integrates
Also used as a normal developing unit fixed to the image forming apparatus
It is possible. <Effects of the Invention> As described above, according to the present invention, high image density and high
A developing efficiency developing device is provided. In addition, a brush with a high effect of preventing the occurrence of brush marks
An imaging device can be provided.

【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（ａ），（ｂ）は第１図の現像装置の現像部の拡
大断面図である。 第３図は本発明による現像装置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４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（磁石） 27……磁性粒子 28……トナー粒子（トナー）BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a sectional view of a developing device according to an embodiment of the present invention. 2 (a) and 2 (b) are enlarged sectional views of a developing section of the developing device of FIG. FIG. 3 is a sectional view showing a preferred state of formation of ears of magnetic particles in the developing device according to the present invention. FIG. 4 is a cross-sectional view showing the same undesired state of formation of magnetic particles. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 latent image carrier (photosensitive drum) 21 developer container (container) 22 developer holding member (sleeve) 23 magnetic field generating means (magnet) 27 magnetic particles 28 Toner particles (toner)

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 細井 敦 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キ ヤノン株式会社内 (56)参考文献 特開 昭55−32060（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−91266（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−223471（ＪＰ，Ａ)   ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page    (72) Inventor Atsushi Hosoi               3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo               Inside Canon Inc.                (56) References JP-A-55-32060 (JP, A)                 JP-A-56-91266 (JP, A)                 JP-A-59-223471 (JP, A)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】 １．静電潜像担持体と対向して現像領域を形成し、トナ
ー粒子と磁性粒子をこの現像領域へ担持して搬送する現
像剤担持体と、この現像剤担持体内に設けられ、前記現
像領域内に前記静電潜像担持体に接触する磁性粒子の穂
を形成する単一の現像磁極と、前記静電潜像担持体と前
記現像剤担持体の間に交番電界を形成する電界形成手段
と、を有する現像装置において、 前記現像磁極は、前記現像領域内、かつ、前記静電潜像
担持体と前記現像剤担持体の最近接部よりも前記現像剤
担持体の搬送方向に対して上流側に設けられていること
を特徴とする現像装置。(57) [Claims] A developer carrier that forms a development area facing the electrostatic latent image carrier, and carries toner particles and magnetic particles to the development area and transports the developer area; A single developing magnetic pole forming a spike of magnetic particles in contact with the electrostatic latent image carrier, and electric field forming means for forming an alternating electric field between the electrostatic latent image carrier and the developer carrier. In the developing device, the developing magnetic pole is located in the developing area, and is upstream of a closest portion between the electrostatic latent image carrier and the developer carrier in a transport direction of the developer carrier. A developing device provided on a side of the developing device.