JPS62112173A - 現像方法 - 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】 技術分野 本発明は電子写真法あるいは静′１シ記録法などによっ
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
ｐＪ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号明細古）
。

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、このため現像部の曲率
が大きくなったり、高速になるとエッヂ現象が強調され
画像先端がややうすくなる傾向がありまた、現像像の定
着性が悪いこと、またカラー画像の再現製が悪いこと、
などの欠点を有する。

また、いわゆる２段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ｌ］のように現像
像に発生するなどの欠点があり、これは現像部の曲率が
大きくなったり高速になるとより顕著になる。

発明の目的 したがって、本発明は現像部の曲率が大きい場合でも現
像効率が高く、高画質高画像濃度の現像像を形成するこ
とができる現像方法を提供することをＩＪ的とする。

発明のＪ！要 本発明は、装置全体の小型化と確実な現像とを満足させ
る現像方法であって、静′ＩＴｆ、潜像担持体に対して
近接して設けられる現像剤担持体りに磁性粒子とトナー
粒子を担持させ、現像部で磁性粒子とトナー粒子とを交
互電界中に置いて現像剤担持体表面からトナー粒子を静
電潜像担持体へ転移させると共に、！像担持体と現像剤
担持体の最短距離を結ぶ直線を０１．該最小間隙をｇｘ
（ｍ＋ｗ）、直線Ｇ１から２ｍｍ離れた平行線と潜像担
持体および現像剤担持体との各交点の間隙をｇ２（ｍｍ
）とするとき、 ｇ２　ｇｘ＞０．２５ を満たしていることを特徴とする現像方法である。

害ｊ（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
ドラムである。この上に静電潜像担持体する方法は本発
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４頁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１段である磁石２３．スリーブ２２にで現像部に搬
送される現像剤の量を制御する規制ブレード２４（以Ｆ
単にブレードと呼ぶ）、交り電界形成手段である電源３
４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７〜２０ｐｍの非磁性トナー粒子
である。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ｚｌ内に収容してもよい。容器２
１は第１図左ｒ部に開［１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１Ｚ記記聞部に設けられ、その表
面の一部を露出させ、他の而を容器ｚｌ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１１二的に固定され、
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ｖ；Ｂ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２ｚの表面との間隙は５０〜５００ｇｍ、好
ましくは１００〜３５０μｍであり、本実施例では２５
０　ｇｍである。この間隙が５０ｇｍより小さいと、磁
性粒子がこの間隙部に詰まり易く、５００ｐｍ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
」−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−１−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′重圧
を印加して、それらの間の空隙に交−〃電界を形成させ
、スリーブ２２に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７ＪＬＭ圧でも
よい。具体的な電圧値としては、例えば暗部電位−６０
０Ｖ、明部電位−２００Ｖの静″、ｔｉＨｑ像に対して
、−例として、直流電圧−３００Ｖを重畳してビーク−
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」二面に、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の長毛方向
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の方向へ押しつけ１　トナ
ーの飛散を防止することができる。

スリーブ２２の艮丁方向両端部には、現像剤阻止部材３
３が設けられ、スリーブ２２両端部での現像剤の塗布を
阻１１−シている。

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ｆｉ２１に磁性粒子２７紮投入する。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
２２１−に保持ぎれ、容器２１内に而するスリーブ２２
の表面全体に渡って付着し、磁性粒Ｙ一層を構成する。

この磁性粒子一層の磁極２３ａ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ｚｌ内に投入し、前記磁性粒子層
の外側にトナ一層を形成する。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’ａ））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−・旦スリーブ２２表面
に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Ｆ部からスリーブ２２の表面に沿った方
向にに昇し、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？４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Ｆ降して容器２１の下部に至り、再びスリーブ２
２の近傍を１ｍ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ｉ２７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丁１
）１ｊで反転して落下する磁性粒子はその外側のトナ一
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２
２表面との摩擦によって帯′屯する。

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２
４のド方を扶（１て容器２１外に出る。この際磁性粒７
２７はその表面に付ｎしたトナーを一緒に運び出す。ま
た帯市したトナー粒子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２２Ｌを容器外に
出る。ブレード２４はスリ・−ブ２２Ｆ、に塗７０され
る現像剤ｈ１を規制する。

このようにしてスリーブ２２の表面１−に形成された現
像剤層（磁性粒Ｆ２７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ｌ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−Ｊ−に転移し、該
潜像を現像する。

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２８２１内で前述の循環作用によって再び
スリーブ２２七に塗布される丁程を繰返す。この再度の
循環時に磁性粒子は容器２１Ｊ一部のトナ一層からトナ
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？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、Ｈｉ７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′市
川が印加され、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２
２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１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漬は通常のいわゆ
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ｐ２７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、特殊なものとなつ−Ｃいるゆつまり、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さ、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
４＝Ｊ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さる。

ここで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、７（実施例においては静・上
層体は負電荷（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昂は最大
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および磁性粒子２７の表１ｎｉにの
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は相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１ｍ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ＴＬ’ａ圧成分の負の成分がスリーブ２２に印加され
る位相では、交ケ電圧による電界（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ｉＥ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ｒＡに応１：
、て縮んだ接触状態となる。

一方、感光ドラム１１−のトナー２８は前述のごとく正
極性に帯電１７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
往復連動し、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ｒ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ｉ−ｈの静ＴＬ潜像電荷および感光ドラ
ム１とスリーブ２２との間の交Ｗ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。

以りのごとく、磁性粒子２７の穂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、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
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
磁性粒子の占める体積の百分率である０本件発明者は種
々の実験および考察の結果、」二足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＋ｉＪ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、未実施例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％の範囲で部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みられ、しかもこ
の画質が１−分な−１−記数値の範囲ではスリーブゴー
ストもかぶりモ発生しないという発明者が見出した′バ
実に基づくもので本発明にとってはより好ましい条件で
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
給賃が大幅に減少することから生ずると占えられる。

又、１．５％未満では、線画像の（り現性に劣り５画質
Ｃ度の低下が顕著である。逆に３０％を越えた場合は磁
性粒子−が感光ドラム面を傷つける問題、画像の一部と
して付着して行くために生じる転写、定着の問題がある
。

そして１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
現吟にうろこ状のｃ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２
２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５１１の両方のトナーが感光
ドラムｌに対して十分に開放され、スリーブ−１−７の
トナーも交〃電界で飛翔転移するので、はとんどすべて
のトナーが現像に消費可能な状態となることから高い現
像効率（現像部に存在するトナーのうち現像に消費され
得るトナーの割合）および高画像濃度が得られる。好ま
しくは、微小なしかし激しい穂の振動を生じさせ、これ
によって磁性粒子およびスリーブ２２に付着しているト
ナーがほぐされる。いずれにせよ磁気ブラシの場合など
のような掃目むらやゴースト像の発生を防止できる。さ
らに、穂の振動によって、磁性粒子２７とトナー２８と
の摩擦接触が活発になるのでトナー２８への摩擦帯電を
向上させ、かぶり発生を防止できる。なお、現像効率が
高いことは現像装置の小型化に適する。

土足現像部に存在する磁性粒子−２７の体積比率は （Ｍ／ｈ）Ｘ　　（１／ρ）ｘ　　［（Ｃ／　（Ｔ＋Ｃ
）］で求めることができる。ここで１Ｍ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′、
ｌｒｊ量（ｇ／ａｍ２）、ｈは現像部空間の高さくｃｍ
）、ｐ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’ｌ量％が好ましい。

玉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敲脱し、ｒａ脱した磁性粒子２７
はスリーブ２２と感光ドラムｌとの間の空間で往復連動
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（日立製作所型）で８０００
コブ／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、現像部の人口側および出１１側
では空隙は大きいので、十分な振動が起り、上述の効果
が奏される。

逆に、感光ドラム１とスリーブ２２との間隙を大きくし
て、磁界を印加しない状態で穂５１は感光ドラムｌ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′１シ開始電
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７ｉで穂５１の高
さ方向の抵抗が１０＋”〜１０”ΩｃＩ１１の程度が好
ましく、現像電極効果を期待する場合はｌＱ１０〜１０
６Ωｃｍ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
４０〜８０ＪＬである。一般的に平均粒径の小さいもの
程、スリーブ２２．４１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ｇ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丁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１′δは磁性粒子の抵抗値によって異なり、例
えば比較的低抵抗なものでは画像部に付着し、高抵抗な
ものでは非画像部に付着する。これは一般的傾向で、実
際には磁性粒子の磁気的特性、表面形状、表面処理−材
（樹脂コートを含む）も多少影響する。

現像部のスリーブＨの磁界が６００〜９００Ｇの商業的
電子写真現像装置においては、粒径が３０、以下では磁
性粒子の付着が増大する。又１００牌以上ではスリーブ
ゴーストが目立つ。したがって上記範囲が好ましい。

本現像方法においては従来用いられていた２Ｊ＃？。

分糸の５０〜１００弘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。

つぎに本発明における現像部の曲率の大小について説明
する。第６図は本実施例における感光ドラムと現像スリ
ーブの現像部での曲率の大小を説明するための図である
。

感光ドラムとスリーブの最近接位置を結ぶ直線（本例で
はドラム中心０［ｌｌとスリーブ中心Ｏｓとを結ぶ直線
）をＧＩ、その時の感光ドラムとスリーブの間隙をｇｔ
（＋ｓｍ）とし、直線Ｇ１がらの距離ｄが２ｍｍである
直線Ｇ１に対してモ行な線をＧ２．その時の感光ドラム
とスリーブの間隙をｇｚ（ａｍ）とすると、感光ドラム
又はスリーブが小さくなる程、即ち曲率が大きくなる程
ギャップ差（ｇｚ−ｇｘ）は大きくなる。

本発明者らは種々の実験により検討したところ、この種
の現像装置においでは現像部での曲率の大小即ち、現像
中央部と現像終了部での感光ドラムと現像スリーブのギ
ャップ差が現像特性に影響を及ぼし、現像方法により影
響の度合が異なることを見い出した。即ち、一般にこの
種の現像装置は現像部が約４ｍｍ程度であるので現像中
央から約２ｍｍ１れた場所と中央とのギャップ差が重要
であることを見い出した。

つぎに、上記実施例による現像方法の潜像表面電位に対
する現像画像濃度の関係、すなわち、いわゆるＶ−Ｄカ
ーブ特性および画質と現像部の曲率の大小について説明
する。

第３図は本実施例におけるＶ−ＤカーブをＸエ　、Ｘ２
で示す。ｘｌは曲率の小さい場合。

Ｘ２は曲率の大きい場合である。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、高電位部では上
方な画像濃度が得られ、ベタ黒画像の中抜けがない点で
、優れた特性であり曲率の大小の影響が少ないことが理
解される。又曲二Ｖの大小によらずベタ黒画像は中抜け
がなく均質な画像であった０本実施例によらない現像装
置の一例として、本願同様にスリーブＬに供給された磁
性トナーによって交’！ＬＭｌ界の存在丁で現像を行な
ういわゆる一成分課磁性現像剤薄層現像法（特開昭５８
−３２３７５．５８−３２３７７号明細書）を使用した
場合のＶ−ＤカーブをＹ、、Ｙｌで示した。Ｙｌは曲率
の小さい場合、Ｙｌは曲率の大きい場合である。この現
像方法は低′１シ位から中間電位部では傾斜が緩やかで
あるが、高電位部では画像濃度が不足する場合があり、
曲率が大きな場合程この傾向がある。

又、画質的にはベタ黒画像がやや中抜けするいわゆるエ
ッヂ強調現象を生じ易く、又画像先端部が後端部と比較
しやや薄くなる場合があった。この現象は特に曲率が大
きな場合に生じた。これに比較して本発明のものは１曲
率の大小によらず、かぶりがなくベタ黒画像は中抜は等
のない均一で１分に高い画像濃度が得られる。

本発明は、上記ギャップ差（ｇｚ−ｇｔ　）は０．２５
より犬とするものであるが、（ｇ２−ｇ＋）を０．３４
より犬とする詩、本発明の効果は従来技術とは大きな差
異を顕著に示すことができるものとなり、好ましい小型
化現像装置の実施を可能にできるのである。

この理由として以下のことが考えられる。つまりスリー
ブ上にトナー粒子層が形成されていると共に磁性粒子を
も担持されているため、トナーはスリーブ上と磁性粒子
上の両方に付着しており、交″！Ｌ電界により往復運動
をするトナーの量が多くなっている。従って実質的に現
像回数を増やし、現像可能領域を増大したことになるた
め、および磁性粒子−が非常に近接もしくは接触した対
向′磁極となるため、電界によるエッヂ強調現象が起こ
りつらくなるためと思われる。

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４図は現像部における好まし、い穂の状１ルを示す。

ここでは６穂が一本・本独立してスリーブ２２」二に均
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ｐ２７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
こ七になる。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２
２トで現像部に至ったときは第５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プレート２４
先端近傍において磁力性の集中が起らないので、ｌｉｊ
記のごとき塊は形成されず、均一な状態で現像剤が塗４
ｊ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、５ＵＳ３０４　（
Ｊ　Ｉｓ）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′Ｆ：流側とするが、０く２°の
範囲では磁性粒子２７の塊が発生、あるいはスリーブ」
二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、一定置Ｅ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０〉
４０゜では磁性粒−ｆ−２７の着の規制効果が著しく劣
る。

したがって２°≦０≦４０”が好ましく、５°≦０≦２
０°が特に好ましいことが見出された。

なお角度０と現像剤通過、、′ｃ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１２、θを友きくすると通の傾向となる。

スリーブ２２表面−Ｌに塗布されるトナーの量はＯに影
響されずほぼ・定である。

前述のごとく本発明においては、トナーは磁性粒子２７
の表面とスリーブ２２の表面との両方に保持される。こ
れらのトナー社の比、すなわち磁性粒子に保持されるト
ナーとスリーブに保持されるトチ−との比が１＝２〜ｌ
Ｏ：１（屯ｊ１１比）範囲内の値が良く、特に好ましく
は、ｌ：ｌ〜５：１の範囲である。この比を１：２以五
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」二であると、感光ドラム１に磁
性粒′ｆ２７が過度に接触して磁性粒子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。発明者
の種々の実験の結果、」−記の比奢１７２〜１０：１と
すると良好な画像が１！ｔ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′心持性、
現像速度、磁性粒子の特性・供給ｔｊ−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
響をグーえる因子としては磁性粒子の粒径と現像領域へ
供給する磁性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磁
性粒子の表面積が減少するため（比較のため磁性粒子の
合計体積は一定とする）、現像部まで連ばれる磁性粒子
付着トナー量は減°少する。

一方この減少量は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
。

磁性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、磁性粒子付着トナー量は増加する。一方この増
加に伴いスリーブイ・１１着トナー量は若干減少する。

磁性粒子供給量を減少させた場合は］−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Ｌ配圧の所望の範
囲を得ることができる。ただし、磁性粒子供に６　ｊＩ
ｓを過度に増加すると感光ドラムｌと直接感光トラム１
と接触する磁性粒−Ｆ２７の賃が増加し、感光トラム１
への磁性粒子２７の付着が発生する。また、磁性粒子−
を細かくすると磁気的拘束力が低下し、やはり潜像保持
体に磁性粒子が付着する。磁性粒子の供給量：を増加し
ていくこと、及び磁性粒子の粒（￥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、磁性粒子２７の粒径およ
び供給量を適切に選択すれば、Ｌ配圧率を１＝１〜５：
１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２２１；の磁性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磁性
粒子とそれに付着したトナー粒子である。これを洗浄し
磁性粒子付着トナーの屯４１を測定で５る。つぎに、ス
リーブ２２トに残ったトナー粒子−をすｋ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７１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２２１−の磁
性粒子を外部から磁石によってすべて吸引、洗浄した後
、別途現像剤層を形成し、これをすべて（磁性粒子、磁
性粒子付着トナー、スリーフ付着トナー）吸引して洗浄
後全トナー量を測定し、上記の磁性粒子付着トナー量と
の差引きにより求めてもよい。

つぎに、スリーブＬへの現像剤の塗布層、すなわちブレ
ード２４の下流におけるスリーブ−Ｌの現像剤ｉ式（磁
性粒子とトナーとの合計型１）について、種々の実験お
よび検討の結果、この現像装置においては、各磁性粒子
が実質的に球状である場合、０．５〜５Ｘ１０−２ｇ／
Ｃｍ２が好ましいことが判明した。５　、ＯＸＩＯ−２
ｇ／Ｃｍ２を込めると現像像にかぶりが認めれることも
あり、特に６　、ＯＸ　１０−２ｇ／ｃｍ２以トではか
ぶりが特に強く発生する可能性が高まる。逆に０．５Ｘ
１０−２ｇ／Ｃｍ２未満では磁性粒子の穂による掃き目
が視認されることもある。したがって上記範囲が好まし
い。

つぎに、第１図の現像ＪＡ置を用いた具体例について述
へる。実施例１第１図において、スリーブ２２として直
径１８ｍｍ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＠とじた。

磁性粒子としては、表面にシリコン樹脂コートした粒径
７０〜５０ＡＬ（２５０／３００メツシユ）のフェライ
ト（最大磁化６０　ｅ　ｍ　ｕ　／　ｇ　）を用いた。

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部にカーボンブラック５部から成る平均粒
径ｌＯｋのトナー粉体にコロイダルシリカ０．６％を外
添した黒色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４約２０〜３０ｇｍのトナー塗布層を得
、さらにそのＬ層として１００〜２００用の磁性粒子層
を得た。各磁性粒子の表面上には丑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　、４３Ｘ　１０−２ｇ／ａｍ２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Ｌ及び
磁性粒子上のトナーのトリポ電荷量が＋１０ＪＬＣ／ｇ
であった。

この現像装置を潜像担持体の周速度（以丁、プロセス速
度と称す）を２００ｍｍ／ｓｅｃに改造したキャノン（
株）製ＰＣ−１０型複写機に組み込み、直径８０ｍｍの
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　ｐｍとした。この条件でギャップ差
（ｇｚ−ｇｌ）を求めると、０．３０ｍｍであった。

又、体積比率を求めると、約１０％であり（ｈ＝３５０
Ｂｍ、　　Ｍ＝２．４３ＸｌＯ−２ｇ／ｃｍ２　。

ｐｍ　　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Ｊ、　３　Ｏ０Ｖの交
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
リーブト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、ベタ黒画像は中抜は
等がなく均一で十分に高濃度の画像（画像濃度１．３９
）が得られ、かつ第３図にｘ２で示した曲線の現像特性
を得ることができた。

比較例１ 第１図に示した第１の実施例の現像部：δから現像剤規
制部材２６を除去し、現像剤としてＮＰ−１５０Ｚ用現
像剤（−成分磁性トナー）を使用し、第１の実施例と同
様に現像を行なったところ、比較的良好な画像ではあっ
たが、ベタ黒画像がやや中抜けするいわゆるエッヂ強調
現象を生じ、ベタ黒画像濃度は１．１５であり十分に満
足のいくものではなかった。

実施例２ 第１の実施例と同一・の現像装置・現像剤を用い直径３
０ｍｍの感光ドラムを使用したプロセス速度２００ｍｍ
／ｓｅｅ複写装置に組み込み、感光ドラム３とスリーブ
２２の表面との間隔を３５０＃Ｌｍとした。この条件で
ギャップ差を求めると０．３６ｍｍであった。バイアス
電源３４として周波数１６００Ｈｚ、ピーク対ピーク値
工３００Ｖの交流電圧に一３００Ｖ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−１−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、ベタ黒画像は中抜は
等がなく均一で十分に高濃度の画像（画像ｅＪ臭１．３
７）が得られ、かつ第３図にｘ２で示した曲線の現像特
性をＩ謬ることができた。

比較例２ 比較例１の現像装置・現像剤を用いた他は、実施例２と
同様にして現像を行なったところ、比較的良好な画像が
得られたが、ベタ黒画像がやや中抜け（画像先端部が画
像後端部よりやや淡い画像）であり、画像濃度は１．０
３であり、１゛分に満足のいくものではなかった。

現像特性についても第３図にＹ２に示した曲線の現像特
性であり、低電位部でなだらがなためカブリやすい傾向
にあり、高電位部では画像Ｃ度がやや低い傾向があった
。なお、現像部の曲率がさほど太きくなくても、プロセ
ス速度が速くなると上記−成分磁性現像剤薄層現像法（
特開昭５８−３２３７５．５８−３２３３７号明細書）
を使用した場合のＶ−Ｄカーブは曲率が大きくなった場
合と同様に低電位部がなだらかになりカブリ易い傾向を
生じ　Ｋ　７Ｈ位部では画像濃度がやや低くなる傾向を
生じるが、本発明のものはプロセス速度が速くなっても
Ｖ−Ｄカーブは曲率が大きくなった場合と同様にさほど
の差は生じない。即ち、低゛市位でかぶりがなく、中間
電位で適切な傾斜を有し、高電位部では上方に高い画像
濃度が得られる。特にプロセス速度が１５０〜４００ｍ
ｍ／ＳｅＣの場合に、より顕著になる。

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、負性特
性のない現像を行なうことができる。

特に、現像部の曲率が大きい場合、プロセス速度が速い
場合に対しては従来の現像法では得られない高画質の現
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Ｎでは現像部の中
央に磁極をＮａしたが、中央からずらした位芒としても
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、ｔＩｔ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、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。上記
実施例中の各数値条件はより好ましいものであるが、本
発明の特徴は特許請求の範囲に記載したものである。

本発明の現像方法は容器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−Ｆ説明のごとく、本発明によれば、小型化を達成で
き高画像濃度で高現像効率現像装置が提供される。

【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器ごの現像特性曲線
を示す図である。 第４図は本発明実施例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５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。 第６図は本発明における感光ドラムと現像スリーブ間の
ギャップ差を説明するための図である。 １−−−−一潜像担持体（感光ドラム）２１−ｍ−現像
剤容器（容器） ２２−ｍ−現像剤保持部材（スリーブ）２３−ｍ−磁界
発生手段（磁石） ２７一−−磁性粒子

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）静電潜像担持体に対して近接して設けられる現像
   剤担持体上に磁性粒子とトナー粒子を担持させ、現像部
   で磁性粒子とトナー粒子とを交互電界中に置いて現像剤
   担持体表面からトナー粒子を、静電潜像担持体へ転移さ
   せると共に、潜像担持体と現像剤担持体の最短距離を結
   ぶ直線をＧ＿１、該最小間隙をｇ＿１（ｍｍ）、直線Ｇ
   ＿１から２ｍｍ離れた平行線と潜像担持体および現像剤
   担持体との各交点の間隙をｇ＿２（ｍｍ）とするとき、 ｇ＿２−ｇ＿１＞０．２５ を満たしていることを特徴とする現像方法。
2. （２）上記最小間隙ｇ＿１（ｍｍ）と上記各交点の間隙
   ｇ＿２（ｍｍ）との差（ｇ＿２−ｇ＿１）が０．３４よ
   り大である特許請求の範囲第１項の現像方法。
3. （３）上記静電潜像担持体の移動速度が１５０乃至４０
   ０ｍｍ／ｓｅｃである特許請求の範囲第１項又は第２項
   記載の現像方法。
4. （４）上記現像部において、上記静電潜像担持体と上記
   現像剤担持部材とで画成される空間の容積に対して、現
   像部の磁性粒子が占める体積が１．５％乃至３０％であ
   る特許請求の範囲第１項乃至第３項いずれかに記載の現
   像方法。