JPH04321078A - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子写真複写機やファ
クシミリ等記録装置に用いられる現像装置の改良に関し
、特にトナーと磁性キャリアとを含有する二成分現像剤
を用いた現像装置、とりわけ振動電界下で現像する現像
装置の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】トナーと磁性キャリアとを含有する二成
分現像剤は、磁性キャリアを用いない磁性トナーから成
る一成分現像剤に比較すると、トナーの摩擦帯電制御が
容易、トナーの凝集が起こりにくい、したがって、バイ
アス電界等によるトナーの移行制御が効果的に行われる
、トナーに磁性体を含有させないで済み、また、かぶり
防止等のために磁性体を含有させたとしても少量で済む
から、カラートナーの場合に色の鮮明性が得られる、現
像剤層で像形成体面を摺擦する所謂磁気ブラシ現像法に
よる場合は、磁気ブラシの穂立ちがよくて摺擦性に優れ
る、さらに、磁気ブラシが像形成体面のクリーニングも
行うものにあっては、十分なクリーニング効果を発揮し
易い等の特長を有することから、キャリアに対するトナ
ーの量の管理を必要とするにも拘わらず、多く用いられ
ている。

【０００３】この二成分現像剤を用いた現像法、いわゆ
る二成分現像法も現像性能向上のため改良が重ねられて
来ており、例えばＵＳＰ３，８９０，９２９号、特開昭
５５−１８６５６号公報等に開示されたように一成分現
像剤の振動電界下での現像を二成分現像剤に適用した例
として、例えば特開昭５７−１３９７６１号、同５７−
１４７６５２号、同５７−１４７６５３号各公報には、
像形成体（静電荷像支持体）と現像スリーブとの間にト
ナーとキャリアとからなる二成分現像剤を導入し振動電
界下で接触または非接触で現像する現像法が開示されて
いる。これは一成分現像剤を用いた振動電界下の現像に
比し、トナー自体搬送力を得るための磁性体を混入する
必要がなく、カラー化に適しているとか、振動電界の変
化による現像特性も大きく差異が認められている。 この他、本願出願時未公開の出願であるが、特開昭５９
−６７５６５号公報にも抵抗率の高いトナーとキャリア
とからなる二成分現像剤を用い、この現像剤の充填率の
変化による現像特性について開示してある。しかしなが
ら現像領域における現像剤層均一化、または薄層化につ
いての検討はほとんどなく、より高画質の現像性能を得
るという点では不十分であった。

【０００４】その後フェライトキャリアとトナーとの二
成分現像剤を用いて振動電界下で現像する現像方法が特
開昭５９−９１４５３号に開示されている。ただしフェ
ライトキャリアの抵抗率がそれほど高くできないため、
画像品質がいま一つ実用レベルに到達してない。

【０００５】更にまた、特開昭５９−１２１０７７号公
報には絶縁性のキャリアとトナーを用いて振動電界下で
現像する構成が開示されている。ところが、後述の如く
現像スリーブ内のマグネットロールの回転する方式のみ
開示しており、現像剤層の安定化という意味で十分では
ない。

【０００６】即ち、現像装置としては、現像スリーブが
固定で、内部に設けられた周方向に複数のＮ，Ｓ磁極を
有する磁石体が回転するもの、現像スリーブと磁石体が
共に回転するもの、および前述のような現像スリーブが
回転して、内部の磁極が固定のものが多く用いられてい
る。このうち、前二者のように、内部の磁石体が回転す
るものは、現像スリーブの表面に形成される現像剤層が
波状に起伏して移動するようになるから、現像剤層の層
厚に多少の不同があっても、その影響は波状の起伏の移
動によって問題とならないように打ち消されると言う特
長を有するが、磁石体を高速回転するために大きな回転
力を必要とし、振動が生じ易く、回転機構も複雑で、強
固な大型化したものになると言う問題がある。その点、
後者のように内部の磁極が固定のものは、磁石体が回転
するものにおける上述の問題はないが、現像剤層が移動
しても内部の磁極によって起こる波状の起伏の位置は一
定しているから、現像剤層に層厚の不同があると、その
影響が現れ易いと言う問題があり、また、磁極が現像ス
リーブの像形成体に最も近接した位置に設けられている
と、上述の影響は一層強調され易い。

【０００７】このことは磁気ブラシ接触現像ではあまり
問題にならないが、非接触現像にあっては非常に画像濃
度等の画質に影響してくる。

【０００８】それらの点をふまえ、やはり本願出願時未
公開の特開昭６０−１４２６３号公報には現像スリーブ
内に固定磁極を設けており、また、この固定磁極は現像
領域中で穂を形成しないことにより、現像剤層の均一を
ねらっているが、この場合キャリアを束縛する磁力が弱
く、現像剤として導電性キャリアとトナーとを用いてい
るので、ブレークダウンしたり、キャリアが像形成体に
付着し、カブリ現象を生じてしまうものであった。

【０００９】即ち、本願出願前においては、画質的にい
ま一つ実用化レベルに達していない状態であるとともに
、比較的近い構成であってもカブリ現像等生じ易い構成
が本願出願後公開になる程度であった。この他、現像ス
リーブ上の現像剤層の均一化という課題に対し、押さえ
部材が特開昭５４−４３０２７号公報、特開昭５４−４
３０３８号等で知られているが、像形成体と現像スリー
ブとの間隙や現像スリーブ上の現像剤層厚が近年特に極
小化の傾向にあり、現像剤層厚の薄層化のレベルはより
精度を必要とするようになった。

【００１０】従って単に押さえ部材を設けるのみでなく
、現像スリーブ内の磁極配置等に対応して、位置等を設
定する必要がでてきた。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】二成分現像剤を用い、
振動電界下で現像する基本的な構成は前出の公知例、そ
の他によって判ったが、具体的に製品に採用する場合に
は、更に細部の検討を行い長期使用に耐える信頼性のあ
る構成を確立する必要があった。本願はこのような思想
の下、実際面での効果をあげる構成を提案するものであ
って、詳述すれば、現像スリーブが回転して内部の磁極
が固定である現像装置の上述の問題を解消するためにな
されたものであり、現像スリーブが像形成体に近接して
いる現像領域で現像剤層の層厚が均一となり、したがっ
て安定してムラのない現像が行われ、そして、大きな回
転力を必要とせず、振動も生じにくい、小型に構成し得
る現像装置の提供を目的とするものである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、（１）トナー
と磁性キャリアとを含有した二成分現像剤を用いること
、（２）像形成体に対向して現像スリーブを回転させて
設けること、（３）磁石体のすべての磁極が現像領域を
避けて配設され、且つ、その現像領域は磁石体の異なる
磁性の磁極にて挟まれるように磁石体を現像スリーブの
内側に固設すること、（４）現像スリーブ上の現像剤を
振動電界下で現像すること、（５）磁性キャリアは所定
の測定方法で１０１３Ω・ｃｍ以上、好ましくは１０１
４Ω・ｃｍ以上の抵抗率を有する高絶縁性であって、且
つ球形状であることを構成要件とする発明であり、この
構成によって前記目的を達成する。

【００１３】

【実施例】以下、本発明を具体的に図面を参照して説明
する。

【００１４】第１図および第２図はそれぞれ本発明現像
装置の一例を示す記録装置の部分図、第３図乃至第６図
は現像領域における現像剤層の層厚を均一にするために
本発明現像装置が採用している手段の説明のための拡大
部分図である。

【００１５】図において１は、表面に電子写真感光体層
の如き像形成層を有して矢印方向に回転し、静電潜像等
を形成されるドラム状の像形成体、２はアルミニウムや
ステンレス鋼のような非磁性導電性材料から成り、矢印
方向に回転する現像スリーブ、３は現像スリーブ２の内
部に固定して周方向に複数のＮ，Ｓ磁極を配設した磁石
体であり、Ｎ，Ｓ磁極は通常５００〜１５００ガウスの
磁束密度に磁化されている。４は現像剤溜まり、５は現
像剤溜まり４のトナーと磁性キャリアとを含有する現像
剤を撹拌して、トナーと磁性キャリアの混合を均一にす
ると共に、トナーを摩擦帯電せしめる撹拌回転翼、６は
磁石体３のＮ，Ｓ磁極の磁力によって現像剤溜まり４の
現像剤が現像スリーブ２の表面に吸着され、現像スリー
ブ２の回転に伴って移動して現像剤層を形成すると、そ
の現像剤層の層厚を規制する磁性体または非磁性体から
なる層厚規制ブレード、７は現像スリーブ２が像形成体
１に近接している現像領域を通過した現像剤層を現像ス
リーブ２の表面から除いて現像剤溜まり４に還元するク
リーニングブレード、８は安全抵抗９を介して現像スリ
ーブ２にバイアス電圧を印加して基体部を接地されてい
る像形成体１との間に振動電界を生ぜしめ、それによっ
て現像領域における現像剤層からの像形成体へのトナー
の移行制御を行うバイアス電源、１０はトナーホッパー
１１からトナーを現像剤溜まり４に補給するためのトナ
ー補給ローラである。

【００１６】以上は磁石体３が固定である従来の現像装
置と、磁石体３におけるＮ，Ｓ磁極の配置位置を別にす
ると、殆ど変わりない。そして、層厚規制ブレード６に
よって現像剤層の層厚を一定にするように規制していて
も、それだけでは層厚に不同が生じ易い。そのため、従
来の現像装置におけるように、磁極が現像スリーブ２の
像形成体１に最も近接した位置に設けられていると、そ
こで現像剤層の立ち上りが生じて層厚の不同が強調され
、したがって、かぶりなく十分な画像濃度が得られる現
像を安定して行うことが困難になる。また、現像剤層を
像形成体１と非接触に保つように、層厚を薄く形成しよ
うとすると、層厚規制ブレード６と現像スリーブ２の間
隙を狭くすることが必要となり、ごみやトナー等の凝集
により規制部に目づまりを生じ易い。

【００１７】このために本発明の現像装置では、Ｎ，Ｓ
磁極を現像スリーブ２が像形成体１に最近接している位
置を避けて配設したことにより現像領域に水平磁界を形
成し、現像剤層の穂を立てずに寝かすようにしている。 これによって■現像領域で均一な層厚の現像剤層が実現
され、■層厚規制ブレード６と現像スリーブ２の間隙を
広げても現像領域で現像剤層の薄層が実現されて、層厚
不同の影響を受けない、安定した現像を行うことができ
る。

【００１８】この磁極の配設を第１図で説明すると、像
形成体１の中心と現像スリーブ２の中心とを結ぶ中心線
を挟んで５〜４５°の範囲開いた位置にＮ，Ｓ磁極を配
設するのが好ましく、しかも、中心線の下流側の開き角
をθ１，上流側に開き角をθ２としてθ１≦θ２である
ようにするのが好ましく、更に、下流側の開き角をθ１
の位置に配設するＮ磁極（またはＳ磁極）の磁束密度を
大として、現像領域下流側で強い磁界が生ずるようにす
るのが好ましい。二成分現像剤を用いた場合、キャリア
が像形成体に付着してしまう危険性があるが、上述の如
く現像スリーブ内であって現像領域下流側に対応する磁
極を強くすることによって感光体に付着したキャリア等
を捕獲でき効果が得られた。また、このように現像領域
を避けて設けたＮ，Ｓ磁極の位置における現像剤層の穂
立ちが像形成体１の表面と接しないように、現像スリー
ブ２の径を小さくするのが好ましく、その好ましい範囲
は４０〜１０ｍｍφの範囲である。同様にドラム状の像
形成体１の直径も小さい方が好ましく、その好ましい範
囲は３００〜１０ｍｍφである。なお、像形成体１にベ
ルト状のものを用いた場合には、現像領域にベルト駆動
ローラを設けて上述のような条件を満足させるようにす
ればよい。

【００１９】第１図、第２図の現像装置においては、さ
らに、現像剤層が現像スリーブ２の像形成体１に最も近
接した位置に達する手前に現像剤層の上面を押さえる押
さえ部材１２を設けており、そして、それによる押さえ
位置を前記中心線より上流側に角θ２開いて配設したＳ
磁極（またはＮ磁極）の配設位置としている。押さえ部
材は既に述べた如く公知の技術であるが、現像スリーブ
上の現像剤層をより薄層且つ均一になす均らし効果を上
げるため、現像スリーブ内の磁極位置に応じて押さえ部
材の押さえ位置を変化せしめるようにしたものである。 これによって現像領域における現像剤層の厚さが一層均
一に薄く形成されるようになり、したがって、振動電界
による制御下で一層安定してかぶりのない十分な画像濃
度の得られる現像を行うことができる。なお、押さえ部
材１２の押さえ位置と前記中心線との間に中心線より上
流側に角θ２開いて配設したＳ磁極（またはＮ磁極）が
来るときは、折角押さえ部材１２によって現像剤層の層
厚を一層均一にしたとしても、上記磁極位置の磁界によ
って現像剤層が穂立ちして荒れるようになるので、その
磁極の磁束密度は穂立ちを起こさせない程度に小さくす
るのが好ましい。これについては後に第３図乃至第６図
によってさらに説明する。

【００２０】第１図の押さえ部材１２は、回動可能に根
元端を軸１３によって軸支され、中間をばね１４によっ
て引き上げられる支持バー１５に支えられ、そして、先
端部分の背面側を像形成体１の表面の端の部分と接して
回転するスペーサーコロ１６に押さえられて、先端部分
の表面で現像剤層の上面を押さえるものである。第２図
の押さえ部材１２は、根元部分を現像装置枠体に固定さ
れて先端部分の表面で現像剤層の上面を押さえるもので
ある。この第２図の押さえ部材１２を適当に撓み得る材
料で形成して、その背面側を調整ねじ等で押すことによ
り現像スリーブ２との間隙を調整し得るようにできるこ
とは勿論である。また、第１図の押さえ部材１２もスペ
ーサーコロ１６で押さえる代わりに調整ねじ等で押さえ
るようにしてもよいことは勿論である。

【００２１】第３図に見るように、現像スリーブ２上に
形成される現像剤層は内部のＮ，Ｓ磁極が設けられてい
る位置で穂立ちするようになる。そして、層厚規制ブレ
ード６によって規制された現像剤層の層厚に不同がある
と、その不同は穂立ち位置で強調され易い。したがって
、現像スリーブ２が像形成体１の潜像にトナーが移行し
得る現像領域にＮやＳの磁極が設けられていると、磁気
ブラシ現像法では、磁気ブラシが像形成体１を摺擦する
状態が大きく変化して、かぶりや像くずれを起こし易い
し、かぶりや像くずれの起こりにくい現像剤層を像形成
体に接触させない非接触現像法では、現像スリーブ２と
像形成体１の間隙を磁石体３を回転させるもの以上に広
くしないと接触し易いし、それでは振動電界によるトナ
ーの飛翔制御が不十分になって、均一に十分な現像濃度
を得ることが困難になる。そこで、本発明においては、
この改良策として、第１図乃至第３図に見るように、Ｎ
，Ｓ磁極を現像スリーブ２が像形成体１に最近接する現
像領域を避けて配設するようにしている。これによって
、現像領域で磁界が水平即ち接線方向となり、現像剤層
が穂立ちすることなく薄く形成され、したがって、層厚
の不同が強調されることなく、安定して均一な現像が行
われるようになる。

【００２２】一方、現像剤層の層厚の不同を堰板や均ら
し板等で矯正することを考えると、不同が強調される位
置に堰板や均らし板等を設けて不同を矯正することが効
果的である。しかし堰板は、同様の層厚規制ブレード６
によって規制された層厚の不同を矯正する効果は少ない
し、現像領域に近い手前に設けることも困難である。そ
れに対し均らし板は、現像剤を堰板のようには滞留させ
ることもなくて層厚の不同を矯正し得るし、また、現像
領域に近い手前で矯正できると言う特長がある。そこで
、第４図に見るように、現像スリーブ２が像形成体１に
最近接している位置を避けて設けたＮ，Ｓ磁極の中心線
より上流側のＳ磁極（またはＮ磁極）の位置において、
均らし板である押さえ部材１２によって現像剤層の上面
を押さえて均らすようにすると、層厚規制ブレード６に
おける現像剤やごみの詰まり等によって生じたような筋
斑も解消されて、現像領域における現像剤層の層厚は特
に著しく均斉になる。第１図，第２図あるいは第４図乃
至第６図の実施例では押さえ部材１２をそのような位置
に設けている。

【００２３】なお、第１図，第５図の例では中心線より
上流側に配設したＳまたはＮ磁極の位置より押さえ部材
１２を押さえ位置が若干下流側になるように設けている
し、第２図および第４図の例では押さえ位置がＳ磁極の
上になるように設けている。ここで第５図あるいは第６
図に見るように、磁石体３が棒磁石を接線方向に並べて
保持したようなものである場合は、現像剤層の穂立ち位
置が棒磁石の磁極端面よりも若干前方にずれるから、押
さえ部材１２の押さえ位置をそれに合わせるようにする
のが好ましい。第５図の押さえ部材１２の押さえ位置が
Ｎ磁極の下流側にずらされているのはこのためであり、
第６図の棒磁石を現像領域に水平に配設した実施例にお
いて、押さえ部材１２の押さえ位置がＮ磁極の上流側に
ずらされているのもこのためである。

【００２４】押さえ部材１２は、トナーとキャリアとの
摩擦による帯電を助長する帯電序列の絶縁性材料から成
るものが好ましいが、それに限らず、フローティング状
態に支持されて、現像剤層あるいは現像スリーブ２と同
電位になっても、放電やリークを防止するようなもので
あればよい。

【００２５】本発明現像装置は、以上のように、現像ス
リーブ２の内部に固定的に配設する磁石体のすべての磁
極を現像領域を避けて且つ磁石体の互いに異なる磁性の
磁極を現像領域を挟む位置を避けた位置に配設するよう
にして、現像スリーブ２の回転に従って移動する現像剤
層が現像領域で水平磁界成分の作用を受けて保持される
ようにしたこと、さらには、現像剤層が上記最近接した
位置に達する手前で押さえ部材１２による上面を押さえ
られて均らされることから、現像領域における現像剤層
が安定して均斉に薄く形成され、その結果、磁気ブラシ
現像法では、磁気ブラシによる摺擦が均一に行われて、
現像ムラがなくなるし、非接触現像法では、現像スリー
ブ２と像形成体１の間隙を振動電界によって十分にトナ
ーの飛翔制御が行われるように狭くすることができ、し
たがって、かぶりなく画像濃度の高い現像を容易に行う
ことができると言う効果が得られる。そのため、本発明
現像装置は、非接触現像法に好適に用いられる。

【００２６】本発明現像装置によってかぶりなく鮮明な
画像の現像を行う好ましい条件について以下さらに説明
する。

【００２７】本発明現像装置には、従来多く用いられて
いるような、平均粒径が十数μｍの非磁性トナーと平均
粒径が数十〜数百μｍの磁性キャリアとから成る二成分
現像剤も勿論用いられるが、本発明によれば、前述のよ
うに振動電界によってトナーの移行制御を効果的に行う
ことができるから、平均粒径が１０μｍ以下のトナーと
平均粒径５０μｍ以下、さらには３０μｍ以下のキャリ
アとから成る二成分現像剤を用いることが好ましい。こ
の点について説明すると、上述のような従来の二成分現
像剤は、トナー粒子やさらにはキャリア粒子が粗いため
に、繊細な線や点あるいは濃淡差等を再現する高画質画
像が得られにくい。そこでトナーの平均粒径を小さくす
ると、トナー粒子は定性的に粒径の二乗に比例して帯電
量が減少し、相対的にファルデンワールス力のような付
着力が大きくなって、キャリア粒子から離れにくくなっ
たり、また磁気ブラシ現像法の場合、一旦像形成体１の
非画像部に付着すると、磁気ブラシによって摺擦されて
も容易に除去されずにかぶりを生ぜしめるようになる。 磁気ブラシ現像法では、トナーの平均粒径が１０μｍ以
下になると、このような問題が顕著になる。しかし、本
発明によれば振動電界でトナーの移行制御を効果的に行
って、磁気ブラシ現像法の場合も上述の問題を解消する
ことができる。即ち、現像剤層に付着しているトナーは
、電気的に与えられる振動によって現像剤層から離れて
像形成体１の表面に移行し易くなり、磁気ブラシで像形
成体１の面を摺擦した場合は、像形成体１の非画像部に
付着したトナー粒子が容易に除去乃至は画像部に移動さ
せられるようになる。また、非接触現像法による場合は
、帯電量の低いトナー粒子が非画像部に移行することが
殆どなくなり、また、像形成体１の面と擦られることが
ないために摩擦帯電により像形成体１に付着することも
なくなって、１μｍ程度のトナー粒子のものまで用いら
れるようになる。したがって、非接触現像法による場合
は勿論のこと、磁気ブラシ現像法による場合も、潜像を
忠実に現像した再現性のよい鮮明なトナー像を得ること
ができる。さらに、振動電界はトナー粒子とキャリア粒
子の結合を弱めるので、トナー粒子に伴うキャリア粒子
の像形成体１への付着も減少する。特に、非接触現像法
による場合は、画像部および非画像部領域において、大
きな帯電量を持つトナー粒子が振動電界下で振動し、電
界の強さによってはキャリア粒子も振動することにより
、トナー粒子が選択的に像形成体１面の画像部に移行す
るようになるから、キャリア粒子の像形成体１面への付
着は大幅に軽減される。なお、この場合、非画像部領域
で振動するトナー粒子が電界によっては飛散し易いと言
う問題がある。キャリア粒子についても同様である。こ
れは、現像スリーブ２の回転を遅くして、現像剤層の搬
送速度を適当に小さくすることによって防止できる。

【００２８】一方、トナーの平均粒径が大きくなると、
先にも述べたように画像の荒れが目立つようになる。通
常、１０本／ｍｍ程度のピッチで並んだ細線の解像力あ
る現像には、平均粒径２０μｍ程度のトナーでも実用上
は問題ないが、しかし、平均粒径１０μｍ以下の微粒子
化したトナーを用いると、解像力は格段に向上して、濃
淡差等も忠実に再現した鮮明な高画質画像を与えるよう
になる。 以上の理由からトナーの粒径は平均粒径が２０μｍ以下
、好ましくは１０μｍ以下が適正条件である。また、ト
ナー粒子が振動電界に追随するためには、トナー粒子の
平均帯電量が１〜３μＣ／ｇより大きいこと（好ましく
は３〜３００μＣ／ｇ）が望ましい。特に粒径の小さい
場合は高い帯電量が必要である。

【００２９】以上のようなトナーは、従来のトナーと同
様の方法で得られる。即ち、従来のトナーにおける球形
や不定形の非磁性または磁性のトナー粒子を平均粒径選
別手段によって選別したようなトナーを用いることがで
きる。中でも、トナー粒子が磁性体粒子を含有した磁性
粒子であることは好ましく、特に磁性体微粒子の量が６
０ｗｔ％を超えないものが好ましい。トナー粒子が磁性
粒子の場合は、トナーも磁石体３のＮ，Ｓ磁極の影響を
受けるようになるから、現像剤層におけるトナーの均一
性が一層向上して、トナー粒子の飛散が起こりにくくな
り、かぶりの発生も防止される。しかし、含有する磁性
体の量を多くし過ぎると、キャリア粒子との間の磁気力
が大きくなり過ぎて、十分な現像濃度を得ることができ
なくなるし、また、磁性体微粒子がトナー粒子の表面に
現れるようになって、摩擦帯電制御が難しくなったり、
トナー粒子が破損し易くなったり、キャリア粒子との間
で凝集し易くなったりする。特に、黒や褐色以外のカラ
ートナーの場合は、磁性体の量を３０ｗｔ％以下にしな
いと鮮明な色が得られない。

【００３０】以上を纒めると、好ましいトナーはスチレ
ン系樹脂、ビニル系樹脂、エチレン系樹脂、ロジン変性
樹脂、アクリル系樹脂、ポリアミド樹脂、エポキシ樹脂
、ポリエステル樹脂等の樹脂およびさらには磁性体の微
粒子を用い、それにカーボン等の着色成分や必要に応じ
て帯電制御剤等を加えて、従来公知のトナー粒子製造方
法と同様の方法によって作ることができる、平均粒径が
２０μｍ以下、好ましくは１０μｍ以下の粒子から成る
ものである。さらに、トナー粒子がスプレードライ法、
あるいは粒子化後の球形化処理によって球形化されたも
のであると、現像剤の流動性が向上して凝集しにくくな
り、キャリアとの均一混合法、搬送性および帯電性も向
上する。

【００３１】次に磁性キャリアについて、一般に磁性キ
ャリアの平均粒径が大きいと、イ．現像スリーブ２上に
形成される現像剤層の状態が荒くなるので、振動電界で
振動を与えながら潜像を現像してもトナー像にムラが現
れ易く、ロ．現像剤層におけるトナー濃度が低くなるの
で、高濃度の現像が困難になる等の問題が起こる。そこ
でキャリアの平均粒径を小さくすると、実験の結果では
、平均粒径５０μｍ以下で上記問題が減少する効果が現
れ、特に、３０μｍ以下になると、実質的に上記問題は
解消する。しかし、キャリア粒子が細か過ぎると、ハ．
トナー粒子と共に像形成体１面に付着するようになった
り、ニ．飛散し易くなったりする。これらの現像は、キ
ャリア粒子に作用する磁界の強さ、それによるキャリア
粒子の磁化の強さにも関係するが、一般的には、キャリ
アの平均粒径が１５μｍ以下になると次第に傾向が出初
め、５μｍ以下で顕著に現れるようになる。そして、像
形成体１面に付着したキャリア粒子は、一部はトナーと
共に記録紙上に移行し、残部はブレードやファーブラシ
等によるクリーニング装置によって残留トナーと共に像
形成体１面から除かれることになるが、従来の磁性体の
みから成るキャリア粒子では、ホ．記録紙上に移行した
キャリア粒子が、それ自体では記録紙に定着されないの
で、脱落し易い、と言う問題があり、また、ヘ．像形成
体１に残ったキャリア粒子がクリーニング装置によって
除かれる際に、感光体から成る像形成体１面を傷付け易
い、と言う問題がある。このホ、ヘの問題は、磁性キャ
リア粒子を樹脂等の記録紙に定着し得る物質と共に形成
することによって解消し得る。即ち、磁性キャリア粒子
が記録紙に定着し得る物質によって磁性体粒子を被覆す
ることにより、あるいは、磁性体粉を分散含有した記録
紙に定着し得る物質によって形成されていることで、記
録紙に付着したキャリア粒子も熱や圧力で定着されるよ
うになり、またクリーニング装置によって像形成体１か
らキャリア粒子が除かれる際にも像形成体１面を傷付け
たりすることが無くなる。このような磁性キャリア粒子
では、キャリア粒子を平均５〜１５μｍ以下の粒径にし
て、たとえ、キャリア粒子が像形成体１や記録紙に移行
するようなことがあっても前記ハの問題は実際上殆どト
ラブルを生ぜしめない。なお、前記ハのようなキャリア
付着が起こる場合は、リサイクル機構を設けることが有
効である。

【００３２】以上から、磁性キャリアは平均粒径が５０
μｍ以下、特に好ましくは３０μｍ以下５μｍ以上が適
正条件であり、また、磁性キャリア粒子が記録紙に定着
し得る物質も含むものであることが好ましい。なお平均
粒径は、トナーの場合も同様に重量平均粒径であり、コ
ールタ社製コールタカウンタあるいはボッシュロム社製
オムニコンアルファによって測定した値による。

【００３３】以上のような磁性キャリアは、従来の磁性
キャリア粒子におけると同様の、鉄、クロム、ニッケル
、コバルト等の金属、あるいはそれらの化合物や合金、
例えば四三酸化鉄、γ−酸化第二鉄、二酸化クロム、酸
化マンガン、フェライト、マンガン−銅系合金と言った
強磁性体乃至は常磁性体の粒子、またはそれら磁性体粒
子の表面を先にトナーにおいて述べたような樹脂やパル
ミチン酸、ステアリン酸等の脂肪酸ワックスで被覆した
粒子、あるいは、磁性体微粒子を分解して含有した樹脂
や脂肪酸ワックスから成る粒子を従来公知の平均粒径選
別手段で粒径選別することによって得られる。

【００３４】なお、キャリア粒子を樹脂等によって形成
し、球状の形状をもったものとすることにより、先に述
べた効果の他に、現像スリーブ２上に形成される現像剤
層が均一となり、また現像スリーブ２に高いバイアス電
圧を印加することが可能になると言う効果も与える。即
ち、キャリア粒子が樹脂等によって粒子化されているこ
とは、（１）一般に、長軸方向に磁化吸着され易いと言
う方向性が無くなって、現像剤層が均一に形成され、局
所的に抵抗の低い領域や層厚のムラが発生することを防
止する、（２）キャリア粒子の高抵抗化と共に、従来の
キャリア粒子に見られるようなエッジ部が無くなって、
エッジ部への電界の集中が起こらなくなり、その結果、
現像スリーブ２に高いバイアス電圧を印加しても、像形
成体１に放電して静電潜像を乱したり、バイアス電圧が
ブレークダウンしたりすることが起こらない、と言う効
果を与える。この高いバイアス電圧を印加できると言う
ことは、本発明における振動電界下での現像が振動する
バイアス電圧の印加によって行われるものである場合に
、それによる効果を十分に発揮させることができると言
うことである。

【００３５】以上のような効果を奏するキャリア粒子に
は前述のようにワックスも用いられるが、しかし、キャ
リアの耐久性等からすると、前述のような樹脂を用いた
ものが好ましい。例えば既に述べたフェライトキャリア
を用いた現像方法もあるが、本発明の検討では裸のフェ
ライトを用いた場合では１０８Ω・ｃｍレベルの抵抗率
が得られる。このレベルでも従来の画質より良好な現像
が行われるが、これでは本発明の高絶縁性を得ることは
困難で、この抵抗率程度では、キャリアへの電荷注入が
起きる危険性があり、ひいては像形成体へのキャリア付
着が少量であるが生じてしまうことをつきとめている。

【００３６】また振動電界下で二成分現像剤を用いた現
像を行うためには比較的大きい振動電界を印加すること
が望ましく、この大きい電界を印加した場合、キャリア
抵抗率が充分高くないと電荷リークや前述キャリアの像
形成体への付着が生じてしまう。従って１０１３Ω・ｃ
ｍ以上特に１０１４Ω・ｃｍ以上であるように絶縁性の
磁性粒子を形成したものが好ましい。本発明に於ける抵
抗率とは、粒子を０．５０ｃｍ２の断面積を有する容器
に入れてタッピングした後、詰められた粒子上に１ｋｇ
／ｃｍ２の荷重を掛け、荷重と底面電極との間に１００
０Ｖ／ｃｍの電界が生ずる電圧を印加したときの電流値
を読み取ることで得られる値である。この抵抗率が低い
と、現像スリーブ２にバイアス電圧を印加した場合に、
キャリア粒子に電荷が注入されて、像形成体１にキャリ
ア粒子が付着し易くなったり、あるいはバイアス電圧の
ブレークダウンが起こり易くなったりすることが種々の
実験の末見出された。従って、上記したように１０１３
Ω・ｃｍ以上の絶縁性（以下、本発明の高絶縁性という
）のキャリア粒子を用いるとこのような欠点のないこと
が発見された。これは従来の１０８Ω・ｃｍ以上の絶縁
性をもてば良いという概念からは想像できなかったとこ
ろで、本発明の「高絶縁性」であればこのブレークダウ
ンが起こり難いということの予想は困難であった。

【００３７】すなわち磁性キャリアは、平均粒径以外に
粒子が長軸と短軸の比が３倍以下であるように球形化さ
れており針状部やエッジ部等の突起が無く、抵抗率が１
０８Ω・ｃｍ以上であれば、従来に比べては良好な画像
を得られるのであるが、上述のような問題発生の危険性
もあり本発明では１０１３Ω・ｃｍ以上であることが適
正条件である。また後記実施例で記載したように１０１
４Ω・ｃｍ以上の方がより好ましい。そして、このよう
な磁性キャリア粒子は、高抵抗化された球状の磁性粒子
や樹脂被覆キャリアでは、磁性体粒子にできるだけ球形
のものを選んでそれに樹脂の被覆処理を施すこと、磁性
体微粒子分散系のキャリアでは、できるだけ磁性体の微
粒子を用いて分散樹脂粒子形成後に球形化処理を施すこ
と、あるいはスプレードライの方法によって分散樹脂粒
子を得ること等によって製造される。

【００３８】本発明現像装置には、以上述べたようなト
ナーと磁性キャリアとが従来の二成分現像剤におけると
同様の割合で混合した現像剤が好ましく用いられる。特
に、非接触現像条件による現像の場合は、１０〜８０％
程度の極めて高いトナー濃度でも用いることができる。

【００３９】現像剤には、必要に応じて粒子の流動滑り
をよくするための流動化剤や像形成体１面の清浄化に役
立つクリーニング剤等が混合される。流動化剤としては
、コロイダルシリカ、シリコンワニス、金属石鹸あるい
は非イオン表面活性剤等を用いることができクリーニン
グ剤としては、脂肪金属塩、有機基置換シリコンあるい
は弗素等表面活性剤を用いることができる。

【００４０】以上が現像剤についての条件であり、次に
このような現像剤で現像剤層を形成して像形成体１上の
静電潜像を現像する現像条件について述べる。

【００４１】現像スリーブ２と像形成体１の間隙は数２
０〜２０００μｍが好ましい。この間隙が数１０μｍよ
りも狭いと、均一に現像作用する現像剤層の形成が困難
となり、また十分なトナーを現像域に供給することもで
きなくなって、安定した現像が行われなくなる。逆に間
隙が２０００μｍを大きく超すようになると、対向電極
効果が低下して十分な現像濃度が得られないようになる
。そして、間隙を数１０〜２０００μｍの範囲にすると
、適当な厚さの現像剤層を均一に形成できるようになる
。そこで、間隙と現像剤層の厚さを、非画像形成時振動
電界を生じさせていない状態の下で、現像剤層が像形成
体１の表面に接触せず、しかもできるだけ近接するよう
な条件に設定することが好ましい。それによって、トナ
ー像に掃き目が生じたり、またかぶりが生じたりするこ
とが防止される。現像スリーブ２が像形成体１に接近す
る位置は、トナー等の飛散防止上、重力の方向が現像ス
リーブ２に向うようになる位置が好ましいが、勿論、本
発明はそれに限られるものではない。また、現像スリー
ブ２の回転速度および回転方向は、トナー等の飛散防止
の点からは、遅い速度で方向が像形成体１の移動方向と
反対が好ましいが、現像剤層による画像再現性の点から
は像形成体１の移動方向と同方向で速度が殆ど同じかそ
れよりも早いことが好ましい。したがって、現像スリー
ブ２の周速を像形成体１の周速の４〜５倍以内に押さえ
、方向は同方向とすることが好ましい。しかし、本発明
はこれに限定されるものではない。

【００４２】振動電界下での現像は、現像スリーブ２に
バイアス電源８によって、かぶり防止および現像濃度に
関係する直流電圧と、現像濃度および階調性に関係する
交流電圧との重畳した電圧を印加して、それにより現像
領域に振動電界を生ぜしめて行うのが好ましい。直流成
分としては、像形成体１の非画像部電位と略等しいか、
それよりも高い５０〜６００Ｖの範囲が用いられ、交流
成分としては周波数が１００Ｈｚ、好ましくは１〜５ｋ
Ｈｚ、振幅が１００〜５０００Ｖの範囲が用いられる。 なお直流成分は、トナーが磁性トナーの場合は、非画部
電位よりも低くてよい。 交流成分の周波数は、低過ぎると振動のピッチが現像に
現れるようになり、反対に高過ぎても電界の振動に現像
剤が追従できなくなって、現像濃度が低下し、鮮明な高
画質の画像の再現ができなくなると言う傾向が現れる。 交流成分の振幅は、周波数も関係するが大なる程現像剤
層を振動させるようになって、それだけ効果を増すこと
になるが、その反面、大なる程かぶりを生じ易くし、落
雷現象のような絶縁破壊も起こり易くする。しかし、現
像剤のキャリア粒子が樹脂等によって絶縁化され、さら
に球形化されていると絶縁破壊は防止されるし、かぶり
の発生も直流成分で防止できる。なお、現像スリーブ２
の表面を樹脂や酸化被膜によって絶縁乃至半絶縁被覆す
るようにしてもよいし、表面に凹凸を設けて現像剤層の
搬送性を向上するようにしてもよい。

【００４３】本発明現像装置によれば、以上の現像剤お
よび現像条件を用いることによって安定してかぶりなく
、解像力に優れた鮮明な現像が行われる。なお、本発明
は現像スリーブ２に振動電圧を印加して振動電界を生じ
させる例に限らず、例えば現像スリーブ２と像形成体１
の間の現像領域周辺に電極ワイヤを１００〜２０００μ
ｍの間隙で数本張設したり、あるいは１００〜２０００
μｍの開孔をもつ電極網を張設したりして、それらに振
動電圧を印加することで現像領域に振動電界を生ぜしめ
、トナーの飛翔制御を行うようなものであってもよい。 その場合も、現像スリーブ２に直流バイアス電圧を印加
し、あるいは異なった振動数の振動電圧を印加するよう
にしてもよい。

【００４４】本発明現像装置は、反転現像にも用いられ
る。その場合は、バイアス電圧の直流成分は像形成体１
の非画像背景部における受容電位と略等しい電圧に設定
される。さらに、本発明現像装置は電子写真法による記
録装置に限らず、マルチスタイラス電極等を用いる静電
記録法による記録装置や磁気記録法による記録装置にお
ける現像装置としても用いることができるし、また、ト
ナー像を重ね合わせてカラー画像を形成するカラー画像
記録装置にも好適に用いられる。なお、磁気記録法によ
る磁気潜像の現像には磁性トナーを用いることは勿論で
ある。

【００４５】次に本発明の具体的実施例について説明す
る。

【００４６】実施例１ キャリア粒子に微粒フェライトを樹脂中に５０重量％分
散した平均粒径が２０μｍ、磁化が３０ｅｍｕ／ｇ、抵
抗率が１０１４Ω・ｃｍ以上の熱による球形化処理を行
った磁性粒子を用い、トナー粒子に平均粒径が５μｍの
非磁性粒子を用いて、第１図に示した現像装置により現
像剤溜まり４における現像剤のトナー粒子比率がキャリ
ア粒子に対して１５重量％になる条件で現像を行う。ト
ナーの平均帯電量は−１５μＣ／ｇであった。

【００４７】像形成体１は表面にａ−Ｓｉ感光体層を有
するものであり、その矢印方向周速は１８０ｍｍ／ｓｅ
ｃで、最高電位５００Ｖ、最低電位１００Ｖの静電潜像
が表面に形成される。

【００４８】現像スリーブ２は外径３０ｍｍで、像形成
体１との間隙を０．７ｍｍ即ち７００μｍに設定し、矢
印方向の回転数を１５０ｒｐｍとする。磁石体３は現像
域下流側の磁極の磁束密度が１２００ガウス、その他の
磁極の磁束密度が５００ガウスである。

【００４９】押さえ部材１２は厚さ５０μｍのポリエチ
レンテレフタレート板から成り、押さえ部材１２によっ
て現像領域に入る直前に押さえられる現像剤層の厚さは
略０．４ｍｍに規制されている。すなわち、現像は非接
触現像法である。現像装置および像形成体１の駆動は同
時に行う一方、現像スリーブ２には２００ＶのＤＣ成分
を印加した。そして現像に際して、バイアス電源８によ
り現像スリーブ２に２００Ｖの直流成分に加え２ｋＨｚ
，１０００Ｖの交流成分とから成るバイアス電圧を印加
する。なお、バイアス電圧は現像時のみ印加し、現像後
は現像スリーブ２に２００ＶのＤＣ成分のみを印加した
。また、全プロセス終了後は現像装置および像形成体１
の駆動を停止し、それと共に現像スリーブ２のＤＣ成分
の印加も停止した。

【００５０】以上の条件で現像を行って、それを普通紙
にコロナ放電して転写し、表面温度１４０℃の熱ローラ
定着装置に通して定着した結果、得られた記録紙の画像
はエッジ効果やかぶりのない、そして濃度が高いきわめ
て鮮明なものであり、引続いて５万枚の記録紙を得たが
最初から最後まで安定して変わらない画像を得ることが
できた。

【００５１】実施例２ キャリア粒子に微粒フェライトを樹脂中に５０重量％分
散した平均粒径が３０μｍ、磁化が３０ｅｍｕ／ｇ、抵
抗率が１０１４Ω・ｃｍ以上の熱による球形化処理を行
った磁性粒子を用い、トナー粒子に平均粒径が５μｍの
非磁性粒子を用いて第２図に示した現像装置により、現
像剤溜まり４における現像剤のトナー粒子比率がキャリ
ア粒子に対して３０重量％になる条件で現像を行う。こ
の場合、トナーの平均帯電量は−５μＣ／ｇであった。

【００５２】像形成体１に関する条件および現像スリー
ブ２の外径は実施例１と同じであるが、現像スリーブ２
の像形成体１との間隙１．２ｍｍ即ち１２００μｍ、矢
印方向の回転数１００ｒｐｍ、磁石体３は現像域下流側
の磁極もその他の磁極も磁束密度が等しく１０００ガウ
スであり、押さえ部材１２は厚さ２００μｍのりん青銅
板の表面を樹脂コートしたものから成り、押さえ板１２
によって現像領域に入る直前に押さえられる現像剤層の
厚さは略０．６ｍｍに規制されている。この場合も現像
は非接触現像法である。

【００５３】現像に際してバイアス電源８により現像ス
リーブ２に２００Ｖの直流成分と４ｋＨｚ，２００Ｖの
交流成分とから成るバイアス電圧を印加する。

【００５４】以上の条件で現像を行って、それを普通紙
にコロナ放電して転写し、表面温度１４０℃のヒートロ
ーラ定着装置に通して定着した結果、得られた記録紙の
画像はエッジ効果やかぶりのない、そして濃度が高い極
めて鮮明なものであり実施例１は得られた画像より解像
力が高い点、濃度が高い点で優れていた。引続いて５万
枚の記録紙を得たが最初から最後まで安定して変わらな
い画像を得ることができた。

【００５５】

【発明の効果】本発明現像装置は、回転機構が簡単で振
動の生ずる惧れがなく、しかも安定して鮮明なかぶりの
ない画像を再現し得ると言う優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図はそれぞれ本発明現像装置の一例を
示す記録装置の部分図、第３図乃至第６図は現像域にお
ける現像剤層の層厚を均一にするために本発明現像装置
が採用している手段の説明のための拡大部分図である。

【符号の説明】

１・像形成体　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　２・現像スリーブ３・磁石体　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　４・現像剤溜まり５・
撹拌回転翼　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
６・層厚規制ブレード ７・クリーニングブレード　　　　　　　　　　８・バ
イアス電源９・安全抵抗　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　１０・トナー補給ローラ １１・トナーホッパー　　　　　　　　　　　　　　　
　１２・押さえ部材１３・軸　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　１４・ばね１５・支
持バー　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
１６・スペーサーコロ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　磁石体をその内側に有した現像スリー
   ブを像形成体に対向して設けるとともに、トナーと磁性
   キャリアとを含有する二成分現像剤を該現像スリーブの
   回転により該像形成体の潜像に該トナーが移行する現像
   領域に移動せしめ、該像形成体の潜像を現像する現像装
   置において、該現像領域に振動電界を発生せしめるとと
   もに該磁石体のすべての磁極が該現像領域を避けて配設
   され且つ該現像領域は該磁石体の互いに異なる極性の磁
   極にて挟まれるよう該磁石体を固設し、該磁性キャリア
   は下記測定条件にて１０１３Ω・ｃｍ以上の抵抗率を有
   し、且つ球形状であることを特徴とする現像装置。 〔測定条件〕キャリア粒子を０．５０ｃｍ２の断面積を
   有する容器に入れタッピングした後、詰められた粒子上
   に１ｋｇ／ｃｍ２の荷重を掛け、荷重と底面電極との間
   に１０００Ｖ／ｃｍの電界が生じる電圧を印加した時の
   電流値を読み取ることで得る。
2. 【請求項２】　　請求項１の極性キャリアは球形の磁性
   体粒子に樹脂被覆処理を施したものである請求項１の現
   像装置。
3. 【請求項３】　　請求項１の磁性キャリアは磁性体粒子
   分散系のキャリアを球形化処理したものである請求項１
   の現像装置。
4. 【請求項４】　　請求項１の磁性キャリアは前記測定条
   件の下で１０１４Ω・ｃｍ以上の抵抗率を有する請求項
   １の現像装置。
5. 【請求項５】　　請求項１の現像スリーブ上の現像剤を
   像形成体と現像スリーブとの間隙よりも薄くした請求項
   １の現像装置。