JPH0833691B2 - 現像方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明は電子写真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方法に関する。

〔背景技術〕

出願人は、現像剤の薄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
の面での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
磁性剤を含有することが必須であり、このため現像像の
定着性が悪いこと、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不正特性（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53−93841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。

〔発明の目的〕

したがって、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
像方法を提供することを目的とする。

〔発明の概要〕

具体的には、本発明は、 現像剤担持部材上にトナー粒子層と、トナー粒子及び
磁性粒子で形成されている磁気ブラシ層とを有し、該現
像剤担持部材に交流成分と直流成分からなるバイアス電
界を印加しながら静電潜像担持体の静電潜像を現像する
現像方法において、 該磁性粒子として、表面平滑化磁性フェライト粒子の
表面を樹脂で被覆した表面樹脂被覆磁性粒子を使用し、 現像部における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、該現像部に存
在する該磁性粒子の占める体積が1.5％乃至30％であ
り、 前記交流成分の電界を周波数1000〜3000Hzとし、ピー
クトウピーク電圧を静電潜像を破壊せず、かつ現像部に
おいて該磁性粒子を前記現像剤担持体と前記静電潜像担
持体との間を移動させる電圧とし、 該現像部において該現像剤担持部材上のトナー粒子及
び該磁性粒子表面に担持されるトナー粒子を該静電潜像
担持体に移行させる ことを特徴とする現像方法に関する。

添付図面に基づいて本発明をより詳細に説明する。

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、現像剤担持部材であ
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（すなわち、表面平滑化磁性フェラ
イト粒子の表面を樹脂で被覆した表面樹脂被覆磁性粒
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。トナー粒子と磁性粒子とは本実施例では、ス
リーブ22近傍で磁性粒子の濃度が高く、スリーブ22から
離れたところでは低いように収容されているが、均等な
混合物として容器21内に収容してもよい。容器21は第１
図左下部に開口を有する。

スリーブ22は、例えばアルミニウムなどの非磁性材料
製であり、容器21の上記開口部に設けられ、その表面の
一部を露出させ、他の面を容器21内に突入させている。
スリーブ22は図面に直角な軸の回りに回転可能に軸支さ
れ、矢印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
と共同してスリーブ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は非磁性材料，磁性材料ともに用いること
が可能であるが本実施例では、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500〜2200Vpp、周波数1000〜3000Hz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。

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
粒子は磁性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）トナーを含むこ表面との間隙は50〜500
μｍ、好ましくは100〜350μｍであり、本実施例では30
0μｍ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）。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し、他部は部材26に衝突した後、反
転して磁性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。なお、容器21の下部からブレード
24に向って上昇する磁性粒子27のなかにはブレード24の
近傍に至る前に反転して落下するものもある。これは特
にスリーブ22の表面から遠い磁性粒子に顕著に見られ
る。

このようにして、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。

ついで第２図をもって現像部におけるトナー並びに磁
性粒子の挙動について説明する。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。ト
ナー粒子と磁性粒子は現像装置内での相互摩擦または／
およびスリーブによりトナーは例えば正電荷を帯び、磁
性粒子は負電荷を帯びている。磁性粒子はその材質・形
状その他によって決定される電荷の充放電時定数によっ
て電荷が注入され電界次第でその帯電極性は変化しう
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
ける磁性粒子の体積比率（後述）の関係から、存在する
磁性粒子の量は通常のいわゆる磁気ブラシ現像方法に比
較してはるかに少なく、この点において磁気ブラシ現像
方法とも本質的に異なる。この少ない磁性粒子27が磁極
23aの作用で、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
面の両方を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、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、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いが増大
し、が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。逆の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
面上に穂51が好ましい程度に疎らな状態で形成され、ス
リーブ22および穂51上の両方のトナーが感光ドラム１に
対して十分に開放され、スリーブ上のトナーも交互電界
で飛翔転移するので、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
性粒子およびフリーブ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/cn³、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。

静電潜像が暗部例えば−600Vであり、スリーブ22側に
交互電界の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。
この時電界によって磁性粒子の穂51に注入される電荷の
量は最大となり、磁性粒子は正電荷を帯び、穂51は図示
（第２図ａ）の如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、短い穂は電界の作用により感光
ドラム１表面へ飛翔する。

一方トナーは絶縁性のため電荷の注入効果は少なく常
に正極性に帯電しているので、スリーブ22および磁性粒
子の表面上のトナーは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、正極性の電荷を帯びた
磁性粒子はスリーブ22側へ引かれ、長い穂は縮み、短い
穂はスリーブ22表面へ飛翔する。

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が
完了する。

又逆に静電潜像が明部例えば−100Vである時、スリー
ブ22側に交互電界の正成分が印加されている位相におい
ても、電界により磁性粒子の穂に注入される電荷は殆ど
なく、磁性粒子は後述するようにスリーブに負成分が印
加された位相時に注入されて負極性に帯電されたままで
あり、電界により長い穂は縮み、短い穂はスリーブ22表
面へ飛翔する。

トナーはこの空間に形成されている電界によって感光
ドラム１に転移するが、このときに穂51は縮んでおり、
スリーブ22表面が覆われており、スリーブ22からのトナ
ーの離脱を抑制し、加えて穂51にはトナーと逆極性の電
荷が存在するために、穂51表面上のトナー28は電気的吸
引力によりトナーの離脱を抑制する。

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、逆方向矢印ｂ方向の電界が最大となり、磁性粒
子の穂に注入される電荷量も増し磁性粒子はより負極性
の電荷を帯び穂51は最大起立状態となり、長い穂は感光
ドラム表面に伸び、短い穂は電界の作用により感光ドラ
ム表面へ飛翔する。

一方、感光ドラム上のトナーはこの空間に形成されて
いる電界によってスリーブ22又は磁性粒子へ転移する。
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、トナーが戻りやすくなっている
とともに、トナーと逆極性に帯電した磁性粒子が近接し
ているために電気的吸引力によりトナーはさらに感光体
表面より離脱しやすい。

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。

一般的に磁性粒子の抵抗値が低い程電荷注入が多く画
像暗部、明部に磁性粒子が電荷の注入により現像されて
しまう。又逆に抵抗が極めて高い場合には常にトナーと
は逆極性の電荷を保持するため、背景部への磁性粒子カ
ブリとなりやすく、磁性粒子の抵抗材質形状等を適切に
選択することにより磁性粒子の付着を防止することがで
きる。

上記説明の磁性粒子の挙動を確実にならしめるには、
現像スリーブと感光体間に印加されるバイアス電界の電
位（交流成分と直流成分を重畳したもの）がトナーを感
光体から現像スリーブ方向への波形成分のピーク値V_Pと
該感光体の暗部電位V_Dの値が｜V_P｜＞｜V_D｜となり、交
互電圧による電界が静電潜像による電界を上まわること
が好ましい。

以上の如く、磁性粒子の穂は上述の交互電界によって
微小な、しかし激しい振動飛翔状態となる。

このように現像部に交番電界を加え、トナー並びに磁
性粒子を振動飛翔させることによって次の如く効果が発
生する。

トナーを磁気ブラシ及びスリーブ表面から飛翔させ現
像するために現像効率が極めて高くなる。従って現像剤
の塗布量も比較的少量ですみ、現像像の解像力が高ま
る。また現像効率が高いため現像スリーブと感光体の相
対速度をほぼ同一とすることが可能であり、相対速度を
つけることで生じるベタ現像部の掃き寄せ等は生じな
い。さらに相対速度をつけても掃き寄せを軽減する効果
もある。

又、磁性粒子が交番電界によって振動しているため、
１本１本の磁気ブラシの跡も発生せず、極めて高画質な
現像画像を得ることができる。

さらに磁性粒子がスリーブと感光体のなす空間を移動
するだけの交番電界を印加することにより、前述の様な
磁性粒子の飛翔の際に暗部ではトナーと共に挙動して現
像を促進し、明部ではトナーと反対の挙動を示し、感光
体表面に付着しているトナーを引き離す効果がありカブ
リ防止になる。さらに感光体表面に付着した磁性粒子も
最終的には、磁気力及びこの電界による移動力によって
現像スリーブ側に引き戻され、磁性粒子の感光体への付
着量を減少することができる。

さらに磁性粒子の穂が偏在している場合においても、
磁性粒子の飛翔の際に穂が一部崩れ磁性粒子のならし効
果もある。

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であるのが好ましく現像電極
効果を期待する場合は10¹⁰〜10⁶Ωcmが好ましい。

磁性粒子27は平均粒径30〜100μ、好ましくは40〜80
μ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われる）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、高抵抗の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。

第１図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。静電潜像を暗部
電位を−620V、明部電位を−180Vとし、バイアス電源の
直流電圧を−260Vとし、交流成分を周波数並びにピーク
対ピーク電圧を変えて現像を行ったところ、第３図のよ
うな相関図が得られた。

周波数1000Hz未満では磁性粒子の振動飛翔が充分でな
く、磁気ブラシ跡が現像画像に表われ好ましくない。又
3000Hzを越えると、トナー，磁性粒子共に電界に追随し
なくなり、画像が薄くカブリやすい画像となり好ましく
ない。縦線で影を付した領域はスリーブ・感光体間で放
電をしやすくなる領域であり、高地等気圧の低い地域で
はこの値はさらに低いものとなる。横線で影を付した領
域は背景部に地カブリを生じやすい領域であり、斜線で
影を付した領域は、磁性粒子が充分に空隙を飛翔しなく
なる領域である。従ってこれらのラインで囲まれた領域
で現像を行うことが好ましい。さらに画像濃度階調性
（カブリ，ラチチュード等）より、より好ましくは周波
数1.2〜2KHz、Vppは800〜1500Vの領域が好ましい。

さらに好ましくは1.4〜1.8KHz、1000〜1350Vppの領域
が良い。同様にしてＳ−Ｄ間隔を250〜500μｍに変えて
同じ設定で現像を行った時、最も良好な画像を得られた
のは表１に記載された交番電界を印加したときであっ
た。

同様な実験により実用上では周波数１〜2.2KHz,Vpp80
0〜2200,S−Dgap250〜700μｍの範囲において、ほぼ良
好な画像が得られた。Ｓ−Dgapを800μｍ以上にする
と、交番電界電圧を高くしても細線の再現が悪くなり好
ましくない。

磁性粒子の粒径をさらに細かく例えば平均粒径40μｍ
位になると適切な交番電界の範囲は変化し、周波数はほ
ぼ同等であるが、印加電圧は500〜1600Vが良好となる。
これは磁性粒子の粒径が細かくなることによって表面積
が増し、磁性粒子の電荷量が増し、磁気容量が減ったこ
とによりスリーブ内の固定磁極による拘束力が低下し、
電界の力をより顕著に受けるために生じると考えられ
る。但し、小粒径の磁性粒子は感光体に付着しやすく、
30μｍ以下の粒径のものでは、商業的な600〜900ガウス
の現像磁極をもった現像装置においては、交番電圧を印
加しても感光体上の磁性粒子を回収しきれない。

以上に説明のごとく本実施例によれば、高画質濃度，
高現像効率で，かぶり，ゴースト像，掃目むら，負性特
性のない現像を行うことができる。

スリーブ22の材料としてはアルミニウムのほか真ちゅ
うやステンレス鋼などの導電体、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。

ゴースト像現像を防止するために、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イングを行わせるように
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捨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。

本発明者らは磁性粒子の表面性について特に詳細に検
討した結果、本発明の現像方法においては磁性粒子はそ
れ自身とトナーとの接触・摩擦によりトナーに静電荷を
付与するだけの、従来の２成分現像方法と同様の役割を
果たすものではないことを理解した。即ち、本発明の磁
性粒子はトナーを取り込み、そのトナーをスリーブ上と
磁性粒子上とに適当な割合に配分し、交番電界により効
率良くトナーを潜電像担持体上へ送り出す役割を担って
いる。即ち、トナーとの適度の摩擦帯電性、適度の離型
性、さらにはスリーブ内部の磁力とスリーブの回転力に
よる良好な循環性とをバランス良く保持する磁性粒子で
なければならない。

これらの要件をみたすものとして、真比重が軽く循環
性の良好な磁性フェライトを素材とすることが好ましく
又、その表面を平滑化することで、さらに循環性を向上
し、かつトナーとの離型性を良くすることが好ましく、
さらにはその表面をトナーとの適度な相互作用をつくり
出せる物質で被覆することが最も好ましいことを見出し
たのである。

本発明に使用されるトナー塗布用磁性粒子としては、
例えば表面酸化または未酸化の鉄、ニツケル，コバル
ト，マンガン，クロム，希土類等の金属、及びそれらの
合金または酸化物などが使用できる。又その製造方法と
して特別な制約はない。

又、表面平滑化法としては、磁性フェライト粒子形成
後、機械的に表面を摩耗させる方法、スプレードライヤ
ーを用いて噴霧して熱処理する方法等、従来公知の方法
がすべて使用できるが、磁性フェライト粒子製造時に焼
結温度を高めに設定し、表面熱処理による平滑化を行う
方法が最も簡便で望ましい。

得られた表面平滑化磁性フェライト粒子は、表面が樹
脂で被覆された後でも、流動性の向上が達成される。表
面樹脂被覆磁性粒子は、流動度35（sec/50g）以下であ
ることが前述の如く磁性粒子の循環性，磁気ブラシの振
動等の点で好ましい。磁性粒子の流動度測定はJIS Z250
2に従っておこなう。

磁性粒子の平均粒径が30〜100μである場合、磁性粒
子は見掛密度が2.0（g/cm³）以上であるのが良い。磁性
粒子の見掛密度測定はJIS Z2504に従って測定する。

表面平滑化磁性フェライト粒子は、表面が樹脂で被覆
されており、これにより、磁性粒子の循環性，磁性粒子
表面からのトナーの離型性がさらに向上する。表面平滑
化磁性フェライト粒子の表面を樹脂で被覆する方法とし
ては、樹脂を溶剤中に溶解もしくは懸濁せしめて塗布し
表面平滑化磁性フェライト粒子表面に付着せしめる方
法、表面平滑化磁性フェライト粒子と樹脂粉体とを混合
する方法等、が適用できる。

樹脂としては、ポリテトラフルオロエチレン，モノク
ロロトリフルオロエチレン重合体，ポリフッ化ビニリデ
ン，シリコーン樹脂，ポリエステル樹脂，スチレン系樹
脂，アクリル系樹脂，ポルアミド，ポリビニルブチラー
ル，アミノアクリレート樹脂などが挙げられる。これら
は、単独或いは複数で用いる。

その中でも、シリコーン系樹脂、又はフツ素系樹脂と
スチレン−アクリル系樹脂との混合物が特に好ましい。
これら２種の被覆樹脂を被覆した磁性粒子は、正帯電性
トナーに対しても負帯電性トナーに対してもトナーと磁
性粒子との静電的相互作用を適度に制御できるため、極
めて良好な現像性を示すことができる。

本発明に用いられるシリコーン樹脂としては、従来知
られているポリシロキサン、例えばジメチルポリシロキ
サン、フェニルメチルポリシロキサン等がすべて用いら
れ、又、アルキド変性シリコーン，エポキシ変性シリコ
ーン，ポリエステル変性シリコーン，ウレタン変性シリ
コーン，アクリル変性シリコーン等の変性樹脂も使用可
能である。

又、変性形態として、ブロツク共重合体，グラフト共
重合体，くし形グラフトポリシロキサン等いずれも使用
可能であるが、ジメチル又フエニルメチルポリシロキサ
ンもしくはその架橋タイプのものが最も好ましい。

実際の磁性粒子表面への塗布に際しては、固形メチル
シリコーンワニス、固形フエニルシリコーンワニス、固
形メチルフエニルシリコーンワニス、固形エチルシリコ
ーンワニス、各種変性シリコーンワニス等、シリコーン
樹脂をワニス状にしておいて磁性粒子をその内へ分散さ
せる方法、或いは、ワニスを磁性粒子に噴霧する方法等
がとられる。

本発明に用いられるフツ素系樹脂とスチレン−アクリ
ル系樹脂との混合物としてはフツ素系樹脂として、フツ
化ビニリデン，テトラフルオロエチレン，ヘキサフルオ
ロプロピレン，パープルオロアルキルアクリレート等の
単独重合体又は２種以上の共重合体又は他のビニルモノ
マーとの共重合体が一般的であり、スチレン−アクリル
系樹脂位としてスチレンとアクリル酸のメチル・エチル
・プロピル・ブチル・２−エチルヘキシルエステル、メ
タクリル酸のメチル・エチル・プロピル・ブチル・２−
エチルヘキシルエステル等との共重合体が一般的であ
る。

その中でもキシレン・トルエン・メチルエチルケトン
等に少なくともスチレン−アクリルは可溶性の方が被覆
処理しやすいため好ましく、さらにフツ素系樹脂も同様
の溶剤に可溶であることが特に好ましい。具体的にに
は、ポリフツ化ビニリデン・ポリテトラフルオロエチレ
ン・フツ化ビニリデン−テトラフルオロエチレン共重合
体、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレ
ン共重合体のうちの一種又は二種以上とスチレン−メチ
ルメタクリレート共重合体、スチレン−メチルメタクリ
レート−ブチルアクリレート３元共重合体、スチレン−
メチルメタクリレート−２−エチルヘキシルアクリレー
ト３元共重合体のうちの一種又は二種以上との混合物が
好ましい。

上記樹脂の処理量は、表面平滑化磁性フェライト粒子
が前記条件を満足するよう適宜決定すれば良いが、一般
には総量で表面平滑化磁性フェライト粒子に対し0.1〜3
0重量％（好ましくは0.5〜20重量％）が好ましい。

一方、本発明に用いられるトナーの結着樹脂として
は、ポリスチレン、ポリｐ−クロルスチレン、ポリビニ
ルトルエンなどのスチレン及びその置換体の単重合体；
スチレン−ｐ−クロルスチレン共重合体、スチレン−プ
ロピレン共重合体、スチレン−ビニルトルエン共重合
体、スチレン−ビニルナフタリン共重合体、スチレン−
アクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリル酸エチ
ル共重合体、スチレン−アクリル酸ブチル共重合体、ス
チレン−アクリル酸オクチル共重合体、スチレン−メタ
クリル酸メチル共重合体、スチレン−メタクリル酸エチ
ル共重合体、スチレン−メタクリル酸ブチル共重合体、
スチレン−アクリル−アミノアクリル系共重合体、スチ
レン−アミノアクリル系共重合体、スチレン−αクロル
メタクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリロニト
リル共重合体、スチレン−ビニルメチルエーテル共重合
体、スチレン−ビニルエチルエーテル共重合体、スチレ
ン−ビニルメチルケトン共重合体、スチレン−ブタジエ
ン共重合体、スチレン−イソプレン共重合体、スチレン
−アクリロイトリル−インデン共重合体、スチレン−マ
レイン酸共重合体、スチレン−マレイン酸エステル共重
合体などのスチレン系共重合体；ポリメチルメタクリレ
ート、ポリブチルメタクリレート、ポリ塩化ビニル、ポ
リ酢酸ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエ
ステル、ポリウレタン、ポリアミド、エポキシ樹脂、ポ
リビニルブチラール、ポリアクリル酸樹脂、ロジン変性
ロジン、テルペン樹脂、フエノール樹脂、脂肪族又は脂
環族炭化水素樹脂、芳香族系石油樹脂、塩素化パラフイ
ン、パラフインワツクスなどが単独或いは混合して使用
できる。

トナーにおいては、任意の適当な顔料や染料が着色剤
として使用可能である。例えば、カーボンブラツク、鉄
黒、フタロシアニンブルー、群青、キナクリドン、ベン
ジジンイエローなどの公知の洗顔料がある。

また、荷電制御剤としてアミノ化合物、第４級アンモ
ニウム化合物および有機染料、特に塩基性染料とその
塩、ベンジルジメチル−ヘキサデシルアンモニウムクロ
ライド、デシル−トリメチルアンモニウムクロライド、
ニグロシン塩基、ニグロシンヒドロクロライド、サフラ
ニンγ及びクリスタルバイオレツト、含金属染料、サリ
チル酸含金属化合物等を添加しても良い。さらに本発明
の効果を防げない程度に磁性粉を添加しても良い。

以上のトナーの構成は、一般に行われている混合−粉
砕法によるトナーに用いても良いし、マイクロカプセル
トナーの壁材又は芯材あるいはその両方に用いることも
可能である。

実施例１ 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による表面磁束密度の最大値は約900ガウス
であった。

ブレード24としては1.2mm厚の非磁性ステンレスを用
い、上記角度θは15°とした。

からなる平均粒径13μの赤色微粉体にコロイダルシリカ
0.3％を添加し、トナーとした。

次に磁性粒子として粒径50〜70μ（平均粒径60μ）
で、その焼結温度を通常より20℃高目に設定することで
表面平滑した亜鉛フェライト粒子（最大磁化65（emu/
g））100部を、 を溶解したキシレン液に浸し、攪拌しながら加熱乾燥し
たものを用意した。

表面平滑化磁性亜鉛フェライト粒子の表面を樹脂で被
覆した磁性粒子の見掛密度は2.61（g/cm³）、流動度は2
4.5（sec/50g）であった。

上記のトナー12部と磁性粒子100部とを混合し、第１
図の現像装置に適用し、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。静電潜像を暗
部電位を−620V、明部電位を−180Vとし、バイアス電源
の直流電圧を−260Vとし、交流成分を周波数1600Hz並び
にピーク対ピーク電圧1300Vppのバイアス条件で現像を
行った。

スリーブ22表面上にコーテイング厚約20〜30μｍのト
ナー塗布層を得、さらにその上層として100〜200μの磁
性粒子層を得た。各磁性粒子の表面上には上記トナーが
付着している。

このときのスリーブ22上の磁性粒子と全トナーとの合
計重量は約2.43×10^-2g/cm²であり、現像部における磁
性粒子の体積比率は12.4％であった。以下の実施例にお
いても特記しない限り、現像部における磁性粒子の体積
比率は10〜25％にはいるように調節した。

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0.9mmの
穂立ちブラシを形成していた。

上記の条件で画像を出したところ、カブリのない階調
性の良好な鮮明な画像が得られ、画像反射濃度は1.24で
あった。さらに、現像剤の耐久性を調べるために１万枚
の耐久を行ったところ、初期と同様なカブリのない鮮明
な画像（画像濃度1.20）が得られトナー飛散も良好だっ
た。一方、高温高湿の環境（30℃、90％RH）下で同様に
画出しを行ったところ、画像濃度は1.08で、カブリ等の
問題のない画像が得られた。また、低温低湿の環境（10
℃、10％）下でも鮮明でカブリのない画像が得られた。

実施例２ 実施例１の表面平滑化フエライト粒子1Kgをシリコー
ンワニスSR2410（トーレ・シリコーン社製）50mlを希釈
して１としたキシレン溶液に含浸し、攪拌しながら加
熱乾燥したものを磁性粒子として用意した。その見掛密
度は2.54（g/cm³）、流動度は26.2（sec/50g）であっ
た。

上記トナー14部と磁性粒子100部とを混合し、第１図
の現像装置に適用し、同様の試験を行ったところ、現像
部における磁性粒子の体積比率は23.1％であり同様の良
好な結果が得られた。

実施例３ 磁性粒子のコート樹脂を とした以外は、実施例１と同様に行ったところ磁性粒子
の見掛密度2.63（g/cm³）、流動度22.1（sec/50g）とな
り、同様の良好な結果が得られた。

実施例４ 磁性粒子のコート樹脂をフエニルメチルポリシロキサ
ンワニス（固形分はフエライト粒子100部に対し、1.5部
相当）とした以外は実施例１と同様に行ったところ、磁
性粒子の見掛密度2.52（g/cm³）、流動度27.7（sec/50
g）となり同様の良好な結果が得られた。

実施例５ 磁性粒子として、通常の焼結を行ったフエライト粒子
を、ボールミルで10時間処理したものを用いた以外は実
施例１と同様に行ったところ、画像反射濃度が1.01とや
や低めだがカブリのない鮮明な画像が得られた。磁性粒
子の見掛密度は2.40（g/cm³）、流動度は28.5（sec/50
g）であった。

比較例１ 通常の焼結を行っただけのフエライト粒子に樹脂によ
る被覆を行わずに磁性粒子として用いた以外は実施例１
と同様に行ったところ、実施例１と比較して磁気ブラシ
の循環性が悪く、初期からのカブリが多めで画像がうす
いものであった。磁性粒子の見掛密度は1.9（g/cm³）、
流動度は37（sec/50g）であった。

実施例６ からなる平均粒径11μの青色粒子にコロイダルシリカ0.
5％を添加し、トナーとした。

上記のトナー12部と実施例１の磁性粒子100部とを混
合し、第１図の現像装置に適用して感光体ドラム３表面
の暗部＋600V、明部150Vの静電潜像に向けて、周波数12
00Hz、ピーク対ピーク値1.4KV、中心値＋300Vの電圧を
印加し現像したところ、実施例１と同様の良好な結果が
得られた。

〔発明の効果〕

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おいて、少量の磁性粒
子を現像領域に介在させることで地カブリの無い階調性
良好な、かつ負性特性の無い良好な画質を得ることがで
きた。

又、現像に寄与するトナーをスリーブ上と磁性粒子上
とで効率良く分配し、その両者から飛翔現像させること
で、交番電界中においてほぼ100％近い現像効率を達成
することができた。これは現像装置構成として小型化・
簡素化を可能とするものである。

また、少なくとも交番電界によって本発明に基づく磁
性粒子のブラシは潜像保持体と接触し、かつ振動するこ
とによって、潜像保持体上に付着した地カブリトナーを
除去することができた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の現像法を用いる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図は本発明の実施例による現像装置の現像特性曲線
を示す図である。 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）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】現像剤担持部材上にトナー粒子層と、トナ
   ー粒子及び磁性粒子で形成されている磁気ブラシ層とを
   有し、該現像剤担持部材に交流成分と直流成分からなる
   バイアス電界を印加しながら静電潜像担持体の静電潜像
   を現像する現像方法において、 該磁性粒子として、表面平滑化磁性フェライト粒子の表
   面を樹脂で被覆した表面樹脂被覆磁性粒子を使用し、 現像部における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、該現像部に存在
   する該磁性粒子の占める体積が1.5％乃至30％であり、 前記交流成分の電界を周波数1000〜3000Hzとし、ピーク
   トウピーク電圧を静電潜像を破壊せず、かつ現像部にお
   いて該磁性粒子を前記現像剤担持体と前記静電潜像担持
   体との間を移動させる電圧とし、 該現像部において該現像剤担持部材上のトナー粒子及び
   該磁性粒子表面に担持されるトナー粒子を該静電潜像担
   持体に移行させる ことを特徴とする現像方法。
2. 【請求項２】磁性粒子は、流動度が35（sec/50g）以下
   である特許請求の範囲第１項に記載の現像方法。