JPS63113553A - 反転画像形成方法 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は乾式現像剤を用いて現像剤担持体上に少量の磁
性粒子のブラシを形成して現像に供するための現像方法
に関し、特に静電潜像の非画像部にトナーを付着させ可
視像とする、いわゆる反転現像方法に関する。

［従来の技術］ 従来、乾式現像方式としては各種方法が提案され、また
実用化されている。

例えば、２成分系現像剤を用いた現像方法では現像ロー
ラー上に塗布された該現像剤によって潜像の画像部を現
像する場合、現像剤中のトナーは、現像ローラー上に塗
布された現像剤の山数パーセント以下しか使用していな
い。このことは現像器構成から考慮して非常に効率の悪
いものである。なぜならば所定の十分な現像濃度を得る
ために、多量の現像剤を現像ローラーが回転毎に現像ロ
ーラー上に一定量かつトナー濃度を均一にして塗布する
必要があるためである。このため現像器構成を大型化・
複雑化していた。もちろんこの種の現像方式におし）で
も現像効率の向上は試みられた。たとえば本出願人は特
開昭５５−３２０６０．５５−１３３０５８．５６−７
０５６０を提案し、かつＮＰ−８５００複写機に実用化
されている。これによれば、現像儂度をあげることがで
き、現像効率を上昇することができるものの、画像部に
おいて１００％に近い現像効率を達成するには至らず、
この種の現像方式はいまだ改善の余地を残している。

また、キャリアのスペント化等の劣化による現像剤の寿
命にも、さらなる改善の余地を残している。

現像効率の向上という点では、１成分現像方法の方が２
成分現像方法よりも優れている。その中でも特に本出願
人が先に出願した、特開昭５４−４３０３７では、現像
ローラー上に２００ｇｍ以下のトナー６１層を形成し、
スリーブ上に塗布したトナーを画像部においてほぼ１０
０％に近い現像効率で現像している。このため現像器構
成を小型化・簡略化して実用化することができた。これ
は現像ローラー上に２００　ｐ、ｒｎ以下という薄層を
形成することができたため達成されたものである。しか
し、ｌ成分現像、２成分現像いずれの現像方式において
も乾式現像剤の薄層を形成することは極めて難かしく、
このため１成分現像においても本出願人以外は比較的厚
い層の形成で現像装置を構成している。画質の点からも
現像画像の鮮明度、解像力等の向上が求められている現
在、乾式現像剤の薄層形成方法及びその装置に関する開
発は必須となっている。

ところで、上述の本出願人の方法は、磁性トナーの薄層
形成に関するものであった。磁性トナーは磁性を持たせ
るためトナー内に磁性体を内添しなければならず、これ
は転写紙に転写した現像像を熱定着する際の定着性の悪
さ、トナー自身に磁性体を内添するため（磁性体は通常
黒色である）そのカラー再現の際の色彩の悪さ等の問題
点がある。

このため非磁性トナーの薄層形成方式としてビーバーの
毛のような柔い毛を円筒状のブラシにして、これにトナ
ーを付着塗布する方法や、表面がベルベット等のＨ＆維
で作られた現像ローラーにドクターブレード等により塗
布する方式が提案されている。

しかしながら、上記繊維ブラシにドクターブレードとし
て弾性体ブレードを使用した場合、トナー量の規制は可
能であるが、均一な塗布は行われず、現像ローラー上の
繊維ブラシを摺擦するだけで、ブラシの繊維間に存在す
るトナーへの庁擦帯電電荷付与は行われないため、かぶ
り等の発生しやすい問題点があった。

また、磁性トナーは磁力を利用してトナーの飛散を防止
することが容易にできるが、非磁性トナーは磁力を利用
することができず、トナーの機内飛散を生じやすかった
。上述の不都合な点は、コピー時のみならず、装置の搬
送時にも振動や衝撃が与えられた場合にも生じるもので
あった。

本件出願人は上述の従来方法と全く異なる現像装置とし
て、非磁性トナーと磁性粒子を用い、トナー担持部材に
対向して磁性粒子拘束部材を設け、該保持部材表面の移
動方向に関し、磁性粒子拘束部材の上流に磁界発生手段
の磁気力によって磁性粒子の磁気ブラシを形成し、磁性
粒子拘束部材によって磁気ブラシを拘束し、非磁性トナ
ーの薄層をトナー保持部材上に形成する方法を既に提案
した（特開昭５８−１４３３６０　）。この方法により
、現像部において潜像保持体とトナー担持体との間隙を
トナー層厚よりも広く設定し、交番電界を印加すること
によって潜像保持体表面に非磁性トナー現像画像を得る
方法を実用化した。これにより、現像効率が極めて高く
、小型・簡素な現像器構成でカラー現像像を得ることが
できる様になった。特に２成分磁気ブラシ摺擦現像にお
いて、ベタ画像部に発生する摺擦跡が無く良質のベタ画
像が得られたのである。

しかし、プリンター、マイクロフィルムリーダープリン
ター等への電子写真方式の適用が活発化しつつある社会
情勢の中で、反転現像方式によりマツチングした現像方
式および現像剤の要求が高まっている。すなわち、静電
潜像の非画像部にトナーを付着させ可視像とする、いわ
ゆる反転現像法においては、その特殊性ゆえにトナーの
より均−な静電荷保持より効率の良い現像方式および現
像剤が要求されている。また、従来の非磁性トナーの反
転現像法に見られないような長寿命の反転現像方式およ
び現像剤が要求されている。

［発明が解決しようとする問題点］ 本発明は上述の従来の事情に鑑みなされたもので、現像
効率が極めて高く、かつ従来現像方式および現像剤に優
るとも劣らない反転現像画像を得ることができる反転現
像方式の提供を目的とする。

本発明の更なる目的は、トナーと磁性粒子、現像剤担持
体間の帯電が滑らかに行なわれ、トナーの帯電が均一化
し良好な反転現像が行なわれることで画像が安定化する
反転現像方式を提供することにある。

さらに本発明の目的は、いわゆるスペント化等の劣化の
ない、長寿命の反転現像方式を提供することにある。

［問題点を解決するための手段及び作用］すなわち本発
明の特徴は、潜像を保持するための潜像保持体と対向す
る現像剤担持体の現像領域で、現像剤担持体と潜像保持
体との間に交番電界を付与しながら潜像を非磁性トナー
で反転現像する反転画像形成方法において、真比重が６
以下であり、かつ電気的絶縁性樹脂で被覆されている最
大磁化５０〜９０ｅｍｕ／ｇの磁性粒子によって、現像
剤担持体の現像領域に該磁性粒子の存在量が５〜８０Ｂ
／ｃｍ２となるように磁気ブラシを形成し、現像領域で
潜像保持体と現像剤担持体表面および現像剤担持体表面
に形成されている該磁気ブラシ表面との間で非磁性トナ
ーを往復させながら潜像を反転現像する反転画像形成方
法にある。

ここで言う非磁性トナーとは、外部磁界５００００ｅで
、１０ｅｍμ／ｇ以下の磁化しか示さない、実質的に磁
性トナーとして挙動できないトナーを指す。

反転現像方式とは、潜像保持体上に形成された静電荷像
のうち、非画像部にトナーを付着させる方式であり、現
像剤担持体と潜像保持体との間の相対的な電位関係は、
正規の現像方式と何ら変わるところはない。しかしなが
ら、潜像電位やトナーの静電荷の絶対値をみると、かな
り無理な現像を強いられていることが了解できる。例え
ば、正規現像方式においては、＋１００Ｖにレベル設定
した現像剤担持体上の一２０μＣ／ｇの静電荷を有する
トナーを、＋６００Ｖの潜像白画像部に付着させ、＋５
０Ｖの潜像内弁画像部には付着させないように現像を行
なう訳であり、クーロンの法則に従った現像が可能であ
る。しかるに、反転現像方式においては、＋５５０Ｖに
レベル設定した現像剤担持体上の＋２０壓ｃｉｇの静電
荷を有するトナーを、＋５０Ｖの潜像内弁画像部に付着
させなければならない。

すなわち、どちらの現像法も、相対的には電位差５５０
ｖの現像であるが、潜像とトナーとの付着性に関しては
前者はクーロンの法則からいって無理がなく、後者はそ
れに反することがあり得るわけである。このような不可
避の特徴より、反転現像方式に要求される特性として下
記のようなことが挙げられる。すなわち、 （イ）現像剤担持体から潜像上へのトナーの移行がスム
ーズであること。潜像へのトナー付着が決してクーロン
力だけでは決定できないため、トナーの移行がスムーズ
でないと、画像部と非画像部との差がつきにくく、画像
反射濃度低下やカブリの増加という現象が出やすい。

（α）トナーの保持静電荷が均一かつ安定であること。

また、そのようにトナーを帯電させうる機構を備えてい
ること。トナーの静電荷量に乱れが多いと、（イ）の２
ｊＧ項の達成が困難となる。

以上のような特性を満足し、かつ小型で簡便な非磁性ト
ナーの現像方式およびそれに供する現像剤に関して本発
明者らは鋭意検討した結果、現像部において、明確な現
像磁極を形成し、局部的に集中した現像を行なうこと、
１成分系現像方式においては、トナーへの摩擦帯電付与
が主としてスリーブ表面との間で行なわれるため、実質
的にスリーブ表面蹟を増大させること、等によりトナー
への摩擦帯電付与の安定化、スリーブ上へのトナー供給
の安定化が達成され、反転現像への適応性が向上するこ
とを見い出したのである。さらに、本発明において用い
られる磁性粒子は、本現像方式に適用するに及んで、ト
ナーと磁性粒子との、あるいはトナー担持体との付着、
＃型、帯電等の相互作用を適切に調整することにより、
トナーの飛翔現像能力を最大に発揮せしめ、良好な反転
画像が長期に渡り安定して供給できることを見い出した
のであるφ 以下、 ａ）現像方法の説明 ｂ）現像メカニズムの詳細 Ｃ）材料の構成 の順で説明する。

ａ）現像方法の説明 以下、実施例に沿って、本反転現像方式を説明する。第
１図は、本発明に用いる現像装置の一例である。第１図
において、３は潜像保持部材、２１はトナー供給容器、
２２は非磁性スリーブ、２３は固定磁石、２４は磁性ま
たは非磁性ブレード、２６は磁性粒子循環域限定部材、
２７は磁性粒子、２日は非磁性トナー、２９は現像剤捕
集容器部、３０は飛散防止部材、３１は磁性部材、３２
は現像領域、３４はバイアス電源を示す。スリーブ２２
は、ｂ方向に回転し、それに伴い、磁性粒子２７はＣ方
向に循環する。それによってスリーブ面と磁性粒子層と
の接触・摺擦が起こり、スリーブ面上に非磁性トナー層
が形成される。また、磁性粒子は、Ｃ方向に循環しつつ
も、その一部が、磁性または非磁性ブレード２４とスリ
ーブ２２との間隙によって所定量に規制され、非磁性ト
ナー層上に塗布される。すなわち非磁性トナーは、スリ
ーブ表面と、磁性粒子表面との両方に塗布される構成と
なり、実質的にスリーブ表面積を増大したのと同等の効
果が示される。

このことより、該磁性粒子は従来のトナーへ摩擦帯電を
付与する役目のキャリアとは異なるものであることが明
白である。そのため、スペント化等の現像剤劣化は基本
的にあり得ない。

また、現像領域３２においては、固定磁石２３の磁極の
１つを潜像面に対向させることにより、明確な現像極を
形成し、交番電界によってスリーブ上及び磁性粒子から
トナーを飛翔反転現像する。

（この現象については後述する。）現像後右性粒子及び
未現像トナーはスリーブの回転と共に現像容器内に回収
される。

スリーブ２２は紙筒や合成樹脂の円筒でもよいが、これ
ら円筒の表面を導電処理するか、アルミニウム・真ちゅ
う°ステンレス鋼等の導電体で構成すると現像電極ロー
ラーとして用いることができる。

本発明で用いる磁性粒子としては、交番電界によるスリ
ーブと潜像担持体間との放電を除去するためには、電気
的に高抵抗であることが望ましく、電気絶縁性樹脂で表
面を全部または一部被覆されていることが好ましい。こ
こでいう電気絶縁性とは１０８Ω・ｃｍ以上を指す。

さらに、本発明で用いられる磁性粒子は、それにより構
成される磁気ブラシが交番電界により軽快に挙動でき、
しかも外部飛散が防止できるべく、比重の小さく、かつ
適度な最大磁化を有するものが望ましく、具体的には真
比重６以下、かつ最大磁化５０〜９０ｅｍｕ／ｇである
ことが望ましい。

本発明での磁性または非磁性ブレード２４の下流側スリ
ーブ表面での磁性粒子の塗布量は、磁気ブラシとスリー
ブ２２表面の両者を充分活用するためには５〜８０ｍｇ
／ｃｍ２、好ましくは１０〜６０ｍｇ／ｃｍ２程度の少
量であることが望ましい。前記スリーブ表面上の磁性粒
子の存在量が多すぎる場合、ブレード２４による規制力
が弱まり、スリーブと磁性粒子の摺擦力が低下してしま
い、トナーへの帯電材ケを滑らかに行なうことができな
い。更に、トナーの飛翔現像時に磁性粒子も同様に飛翔
してしまい、潜像保持体３上に付着してしまう欠点があ
る。反対に磁性粒子の現像領域３２におけるスリーブ表
面の存在量が少なすぎる場合、現像領域へのトナーの塗
布量が低下し、濃淡ムラや画像濃度低下を生じてしまう
。スリーブ表面上の磁性粒子の存在量は主にスリーブ２
２との間隙、固定磁石２３のＮｌ極の位置、Ｓ１極の磁
力密度等によって調整できる。

本発明における磁性粒子の存在量の測定法を下記に述べ
る。まず、スリーブ上に磁性粒子のみによる磁気ブラシ
を形成し現像領域に相当する部分の磁性粒子を円筒ろ紙
をフィルターとして吸引し、その重さＭ　（ｍｇ）を測
定した。次に磁性粒子の吸引された後のスリーブ上の残
りの磁性粒子を透明な粘着テープでサンプリングし、吸
引された磁性粒子の占有面積Ｓ　（ｃｍ２）を求めた。

磁性粒子の存在量ｍ（ｍｇ／ｃｍ２）を下記の如く算出
した。

ｍ　＝　Ｍ　／　Ｓ なお、現像領域とは潜像保持体と現像剤担持体との最接
近部を中心としてスリーブ周方向に前後１０ｍｍ幅の領
域をいう。

点２５位置における非磁性ブレード２４の先端部と現像
スリーブ２２面との前記間隙間隔ｄは５０〜６５０　ｇ
ｍ、好ましくは１００〜６００ＩＬｍである。この間隔
ｄが５０１より小さいと、後述する磁性粒子が詰まり、
スリーブを傷つける欠点がある。また６５０　ｐ、ｍよ
り大きいと、後述する非磁性トナー及び磁性粒子が多量
に漏れ出して、薄層が形成できなくなる。

第１図で２６は磁性または非磁性ブレード２４の上面側
に下面を接触させ、前端面をアンダカット面とした磁性
粒子循環域限定部材である。

２７、２８はトナー供給容器２１内に順次に収容した磁
性粒子と非磁性トナーである。

トナー供給容器２１の底板は、トナー保持部材たる現像
スリーブ２２の下方に延長位置させてトナーが外部に漏
れないようにしである。またこのトナーの外部への漏出
の防止をさらに確実ならしめるためにその延長底板の上
面に、漏出トナーを受は入れて拘束する漏出トナー捕集
容器部２９と、延長底板の先端縁長手に沿って飛散防止
部材３０を配設しである。この部材３０には後述する電
圧が印加されている。

磁性粒子２７は、一般に平均粒径が３０〜１００　ＩＬ
ｍ、好ましくは４０〜８０μｍである。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
の結合体でもよいし、二種以上の磁性粒子の混合物でも
良い。そしてこの磁性粒子２７をまずはじめにトナー供
給容器２１内に投入することにより、その磁性粒子２７
が容器２１内に臨んでいるスリーブ面領域、すなわちス
リーブ２２を配設したトナー供給容器２１からの磁性粒
子ないしはトナーの漏出を防止するための磁性部材３１
から磁性粒子拘束部材たるブレード２４の先端部までの
スリーブ面領域各部に、スリーブ２２内の磁石２３によ
る磁界により吸着保持され磁性粒子層として該スリーブ
面領域を全体的に覆った状態となる。非磁性トナー２８
は上記磁性粒子２７の投入後容器２１内に投入されるこ
とにより上記スリーブ２２に対する第１層としての磁性
粒子層の外側に多量に貯溜して第２層として存在する。

上記最初に投入する磁性粒子２７は、磁性粒子に対して
もともと約２〜７０％（重量）の非磁性トナー２８を含
むことが好ましいが、磁性粒子のみとしても良い。また
磁性粒子２７は一旦上記スリーブ面領域に磁性粒子層と
して吸着保持されれば、装置振動や、装置をかなり大き
く傾けても実質的に片寄り流動してしまうことはなく、
上記スリーブ面領域を全体的に覆った状態が保持される
。

しかして容器２１内に上記のように磁性粒子２７と非磁
性トナー２８を順次に投入収容した状Ｉ息におｌ、％て
、磁石２３の磁極Ｓ２位置に対応するスリーブ表面付近
の磁性粒子層部分には磁極の強い磁界で磁性粒子の磁気
ブラシが形成されている。

また、磁性粒子規制部材たるブレード２４の先端部近傍
部の磁性粒子層部分は、スリーブ２２が矢印す方向に回
転駆動されても重力と磁気力及びブレード２４の存在に
よる効果に基づく規制力と、スリーブ２２の移動方向へ
の搬送力との釣合によってスリーブ２２表面の点２５位
置で溜り、多少は動き得るが動きのにぷい静止層を形成
する。

また、スリーブ２２を矢印す方向に回転させた時、磁極
の配置位置と磁性粒子２７の流動性及び磁気特性を適宜
選ぶことによって、前記磁気ブラシは磁極Ｓ２の付近で
矢印Ｃ方向に循環し、循環層を形成する。該循環層にお
いて、スリーブ２２に比較的近い磁性粒子分はスリーブ
２２の回転によって磁極Ｓ２近傍からスリーブの回転下
流側にある前記の静止層の上へ盛り上る。すなわち上部
へ押し上げる力を受ける。その押し上げられた磁性粒子
分は、ブレード２４の上部に設けた磁性粒子循環域限定
部材２６により、その循環領域の上限を決められている
ため、ブレード２４上へ乗り上がることはなく、重力に
よって落下し、再び磁極Ｓ２近傍へ戻る。この場合スリ
ーブ表面から遠くに位置するなどして受ける押し上げ力
の小さい磁性粒子分は、磁性粒子循環域限定部材２６に
到達する前に落下する場合もある。つまり該循環層では
重力と磁極による磁気力と庁擦力及び磁性粒子の流動性
（粘性）によって矢印Ｃのように磁性粒子の磁気ブラシ
の循環が行われ、磁気ブラシはこの循環の際に磁性粒子
層の上にあるトナー層から非磁性トナー２８を逐次取込
んで現像剤供給容器２１内の下部に戻り、以下スリーブ
２２の回転駆動に伴いこの循環を繰返す。

本発明者らは、トナーへの滑らかな電荷付与を行なうた
めには、磁性粒子のＣ方向への循環とスリーブ面と磁性
粒子層との接触、摺擦が重要なことを見い出した。さら
にこれらの現象が磁性粒子の最大磁化（外部磁場５００
００ｅでの磁化あるいはそれ以下の外部磁場での飽和磁
化の値）に大きく影響を受けることを見い出したのであ
る。

すなわち、磁性粒子の最大磁化が大きいと、スリーブ上
での磁気ブラシとスリーブ内のマグネットとで形成され
る磁界が大きくなり、磁性粒子とスリーブ表面との接触
、摺擦においては望ましいが、この磁界が強すぎるとマ
グネットの磁極の強い部分に磁性粒子が強く拘束され、
前述のスリーブの回転による磁性粒子の循環運動が妨げ
られ、非磁性トナーの塗布層にスジやムラが発生し易く
なる。このため磁性粒子の循環運動の促進のためには磁
界は弱いほうが望ましい傾向もある。しかしながら、磁
界か弱すぎると現像領域３２における潜像保持体への磁
性粒子の付着という問題か起こる可能性もある。トナー
への電荷付与の均一性がより要求される反転現像におい
ては、この傾向は一層顕著である。

本発明者らは、以上のような現象の解明を通じて、反転
現像に適するトナーへの滑らかで均一な電荷付与を行な
い良質の画像を得るためには、８１性粒子の最大磁化（
外部磁場５００００ｅでの磁化値あるいはそれ以下の外
部磁場での飽和磁化値）を５０〜９０ｅｍｕ／ｇに設定
すべきことを見い出すに至ったのである。

現像バイアス電圧３４はプラス側、マイナス側のピーク
電圧が同じ交番電圧またはこの交番電圧に直流電圧を重
畳したものが使用できる。例えば暗部潜像電位−６００
ｖ、明部潜像電位−５０Ｖの静電潜像に対して、−例と
して、スリーブ２２に直流電圧−５００Ｖを重畳して交
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４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
。また３０００Ｈｚを超えると、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力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
ましくは周波数は１．２〜２ＫＨｚ　、　Ｖｐｐは８０
０〜１５００Ｖ　（７）領域が好ｔＬい。

さらに好ましくは１．４〜１．８ＫＨｚ、１ｏｏｏ〜１
３５０Ｖｐｐの領域が良い。同様にして５−Ｄ（スリー
ブ−感光体）間隔を２５０〜７００μｍ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第
１表に記載された交番電界を印加したときであった。

同様な実験より実用上では周波数１〜２．２ＫＨｚ、Ｖ
ｐｐ　８００〜２２００、Ｓ　−Ｄｇａｐ　２５０〜７
００　ＪＬｍの範囲において、はぼ良好な画像が得られ
た。

Ｓ　−Ｄ　ｇａｐを８００　ｐ、ｒｎ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。

第１表　Ｓ−Ｄ間隔と最適交番電界 いずれにしても、ｖｐｐの上限は、現像部の間隙放電限
界値で決まり、下限はスリーブ上及び磁性粒子上のトナ
ーの飛翔限界値で決められる。

上述のことを考慮に入れた場合、現像磁気ブラシ全体の
抵抗としては、潜像保持部材３に現像ブラシが接触した
状態で現像ブラシの厚み方向の抵抗が１０８Ωｃｍ以上
であることが好ましｌ／）。

なお、本発明で述べている磁性粒子・磁気ブラシの抵抗
値とは、第１図に示す現像装置により、現像スリーブ２
２上に５０ｍｇ／ｃｍ２磁性粒子の磁気ブラシを形成し
、これに対向して現像スリーブと間隙的３００ｇｍを保
った金属ドラムを設け、これらと直列に約ＩＭΩの抵抗
を接続した回路に、直流２００Ｖの電圧を印加したとき
に流れる電流値より算出して求めたものである。

ｂ）現像メカニズムの詳細 以下本発明に係る現像法について現像部３２での現象を
記述する。

第２図、第３図は本発明に係る反転現像方法について現
像部の拡大説明図である。５０は潜像保持体上の暗部の
潜像電荷である。２８は非磁性トナーである。３４は直
流成分を重畳した交番電圧電源である。第２図はスリー
ブ２２に交番電圧のマイナス波形成分が加わった場合で
、第３図は交番電圧のプラス波形成分が加わった場合を
示す。潜像電荷の極性はマイナス、現像剤の極性はマイ
ナスとして示しである。

現像ブラシ５１の抵抗が比較的大きい（約１０８Ωｃｍ
より大）ため、現像ブラシ５１自身の材質その他による
電荷の充放電時定数に依存して、現像ブラシ５１にはト
ナー２８との摩擦帯電電荷もしくは鏡映電荷、潜像保持
体３上の潜像電界及び潜像保持体３とスリーブ２２間の
交番電界によって注入される電荷が存在することになる
。

潜像保持体３上の暗部の潜像電荷５０による電界と交番
電界による電界とが一致しないとき、現像ブラシ５１に
はスリーブ２２方向に最大屈伏状態となる。

潜像保持体３上の潜像電荷による電界と交番電界による
電界の方向が一致したとき、現像ブラシ５１の屈伏は小
さくなり、潜像保持体へ接触する。

いずれにせよ上述のように交番電界によって現像ブラシ
５１は微細な、しかし激しい振動状態となり、潜像保持
体上に余分に付着したカブリトナーは上記現像ブラシに
よって摺擦されて潜像保持体３から除去され、ブラシ上
に引き戻される。また、ブラシの上記振動により、トナ
ーはブラシ５１から敲脱し易くなり、潜像保持体３に供
給され易くなるから、画像濃度も向上する。また、ブラ
シ５１の上記振動によりブラシ５１内でトナーがほぐさ
れ、これは画像濃度の向上やゴースト防止に寄与する。

さらに、この振動状態が激しい場合、磁気ブラシの一部
がブラシないしはスリーブ上から離脱し、潜像保持体と
スリーブ表面との間で往復運動を発生する。この往復運
動するブラシの運動エネルギーは大きく、効率良く、上
述の振動による効果が期待される。以上の現像部での磁
性粒子の挙動は、高速度カメラで１秒間に８０００コマ
の高速度撮影の結果、観Ｊｉｌｔされた現象である。

Ｃ）材料の構成 本発明に使用されるトナー塗布用磁性粒子としては、真
比重６以下で最大磁化５０〜９０ｅｍｕ／ｇのものであ
ればすべて使用可能であり、例えば表面酸化または未酸
化の鉄、ニッケル、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
できるが、好ましくは全屈酸化物、より好ましくはフェ
ライト粒子が使用できる。又その製造方法として特別な
制約はない。

また、上記磁性粒子の表面を樹脂等で被覆する方法とし
ては、樹脂等の被覆材を溶剤中に溶解もしくは懸濁せし
めて塗布しキャリアに付着せしめる方法、単に粉体で混
合する方法等、従来公知の方法がいずれも適用できる。

キャリア表面への被覆樹脂としてはトナー材料により異
なるが、例えば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ｆｆｉ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・ジターシャ
リープチルサリチリ酸の金属錯体、スチレン系樹脂・ア
クリル系樹脂・ポリアシド・ポリビニルブチラール、ニ
グロシン・アミノアクリレート樹脂・塩基性染料及びそ
のレーキ・シリカ微粉末・アルミナ微粉末などを単独あ
るいは複数で用いるのが適当であるが、必ずしもこれに
制約されない。

上記化合物の処理量は、キャリアが前記条件を満足する
よう適宜決定すれば良いが、一般には総量で本発明のキ
ャリアに対し０．１〜３０重量％（好ましくは０．５〜
２０重量％）が望ましい。

一方、本発明に用いられるトナーの決着樹脂としては、
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鎧換体の単重合体；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−ブタジェン共重
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、フェノール樹脂、脂肪族または脂環族
炭化水素樹脂、芳香族系石油樹脂、塩素化パラフィン、
パラフィンワックスなどが単独ある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、カーボンブラック、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ット、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
果を妨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
ナーの壁材また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］ 以下実施例により本発明をさらに詳しく説明する。例で
示す部は重量部である。

現像装置としては第１図に示したものを使用した。

実施例装置において感光体ドラム３は矢印ａ方向に６０
ｍｍ／秒の周速度で回転する。２２は矢印す方向に６６
ｍ＋ｓ／秒の周速度で回転する外径３２ｍｍ、厚さ０．
８１のステンレス　（ＳＵＳ３０４）製のスリーブで、
その表面は＃６００のアランダム砥粒を用いて不定型サ
ンドブラストを施し、周方向表面の粗面度を０．８弘ｒ
ａ　（Ｒｚ＝）にした。

一方、回転するスリーブ２２内にはフェライト焼結タイ
プの磁石２３を固定して配設し、磁極配置は第１図の如
く、表面磁束密度の最大値は、約８００ガウスとした。

ブレード２４は１．２ｍｍ厚の非磁性ステンレスを用い
た。プレード−スリーブ間隙は２００　ＪＬｍとした。

このスリーブ２２に対向する感光体ドラム３表面には、
静電潜像として暗部−６００ｖで明部−１５０Ｖの電荷
模様を形成し、スリーブ表面との距離を３００　ｇｒｔ
ｒに設定した。そして、上記スリーブに対し電源３４に
より周波数１８００Ｈｚ、ピーク対ピーク値が１．４ｋ
Ｖで、中心値が一４５０ｖの電圧を印加し反転現像を行
なった。

実施例１ ポリエステル樹脂　　　　　　　　　　１００部フタロ
シアニン顔料　　　　　　　　　　５部からなる平均粒
系１２ｇｍの青色粉末に、ジメチルシランで表面処理し
たコロイダルシリカ０．３重量％を添加し、トナーとし
た。

また、磁性粒子としてスチレン−メチルメタクリレート
共重合体（電気抵抗１０１４Ωｃｍ以上）で表面被覆し
たフェライト粒子（粒径２００〜３００メツシュ間、真
比重５．１．最大磁化６３ｅ＋ｗｕ／ｇ　）を用意した
。

上記トナーと磁性粒子とを１２：　ｉｏｏの重量比率で
混合し、第１図の現像装置に適用して、現像部における
スリーブ上の磁性粒子の存在量ｍ＝４５１１Ｉｇ／ｃｍ
２となるように設定して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１．４５であった。

更に、感光体ドラム２２上への磁性粒子の付着や、現像
装置からのトナー飛散はほとんど見られなかった。

さらに、現像剤の耐久性を調べるために１０万枚の耐久
を行なったところ、初期と同様なカブリのない鮮明な画
像（画像濃度１．４３）が得られた。−方、高温高湿の
環境（３０℃、９０％ＲＨ）下で同様に画出しを行なっ
たところ、画像濃度は１．３９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。

比較例１ 現像部での磁性粒子の存在量ｍ＝２００ｍｇ／ｃｍ２と
なるように設定した以外は実施例１と同様に行なったと
ころ、画像としては良好であったが、トナー飛散・潜像
への磁性粒子の付着が多く装置の機械的トラブルが多発
した。

比較例２ 磁性粒子として実施例１と同様に表面被覆した球状鉄粉
（粒径２００〜３００メツシユ、真比重８．１、最大磁
化１８０ｅｍｕ／ｇ）を用いた以外は実施例１と同様に
行なったところ、交番電界が磁匁ブラシを通じて感光体
にリークし、感光体の損傷を招いた。そこで、表面被覆
する樹脂量を２０倍にしたところ（真比重７．１、最大
磁化１５０ｅｍｕ／ｇ）　、何とかリークは収まったが
、スリーブ表面に均一に処理鉄粉を存在させることがで
きず、良好な画像はまったく得られなかった。

実施例２ シリコーン樹脂で表面被覆したフェライト粒子（粒径２
５０〜３５０メツシュ間、真比重４．７、最大磁化８１
ｅｍｕ／ｇ　）を磁性粒子として用いて、ｍ＝１５ｍｇ
／ｃｍ２となるように設定した以外は、すべて実施例１
と同様に行なったところ、同様の良好な結果が得られた
。

実施例３ ｍ＝８５ｍｇ／ｃｍ２となるように設定した以外は実施
例２と同様に行なったところ、磁性粒子の潜像への付着
がややみられたが、特に支障なく良好な画像が得られた
。

実施例４ 実施例１の現像装置の電気的性質を反転させ、正電荷潜
像を反転現像できるようにした。

次に スチレン−２−エチルヘキシル ローダミン系顔料　　　　　　　　　　５部からなる平
均粒径１１用ｍの赤色粉末に正帯電性コロイダルシリカ
０．５％を添加し、トナーとした。

また、磁性粒子としては、 マグネタイト微粉末　　　　　　　　１２０部を混練・
粉砕・分級して平均粒径６０ルｍとしたもの（真比重２
．４、最大磁化５１ｅｍｕ／ｇ　）を用いた。

上記トナー１０部と磁性粒子１００部とを混合し、上記
の装置に投入してｍ＝１２ｍｇ／ｃｍ２となるように設
定して画像を出したところ、実施例１と同様の良好な結
果が得られた。

比較例３ ｍ＝　１　ｍｇ／ｃｍ２となるように設定した以外はす
べて実施例４と同様に行なったところ、画像は全体的に
うすく、特に消費量の多い原稿では画像後端部の画像濃
度低下が目立った。

比較例４ 磁性粒子として スチレン−ブチルメタクリレート 共重合体　　１２０部 マグネタイト微粉末　　　　　　　　　８０部を混練・
粉砕・分級して平均粒径６０１Ｌｍとしたもの（真比重
１．５、最大磁化４１ｅｍｕ／ｇ　）を用いた以外はす
べて実施例４と同様に行なったところ、感光体上に著し
い磁性粒子の付着がみられた。

［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力ブリの無い、階調性
良好な、かつ負性特性の無い、良好な反転画質を得るこ
とができた。

また、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、本発明で用いられる磁性粒子はいわゆるキャリア
と呼ばれるトナーへの摩擦帯電付与剤とは異なり、スリ
ーブ表面積を増大させ現像効率を向上させる役目を担う
ものであるから、いわゆるキャリアのスペント化という
ような現像剤の劣化はなく、耐久寿命は飛躍的に増大し
た。

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力ブリトナーを除
去することができた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る現像方法による現像装置の縦断正
面図、第２図、３図は本発明に係る現像方法による現像
部の拡大説明図、第４図は本発明における現像装置の現
像特性曲線の例を示す図である。 ３・・・潜像保持部材、２１・・・現像剤供給容器、２
２・・・非磁性スリーブ、２３・・・固定磁石、２４・
・・磁性または非磁性ブレード、２６・・・磁性粒子循
環域限定部材、２７・・・磁性粒子、２８・・・非磁性
トナー、２９・・・現像剤捕集容器部、３０・・・飛散
防止部材、３１・・・磁性部材、３２・・・現像領域、
３４・・・バイアス電源、５０・・・静電潜像、５１・
・・磁気ブラシ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）潜像を保持するための潜像保持体と対向する現像
   剤担持体の現像領域で、現像剤担持体と潜像保持体との
   間に交番電界を付与しながら潜像を非磁性トナーで反転
   現像する反転画像形成方法において、真比重が６以下で
   あり、かつ電気的絶縁性樹脂で被覆されている最大磁化
   ５０〜９０ｅｍｕ／ｇの磁性粒子によって、現像剤担持
   体の現像領域に該磁性粒子の存在量が５〜８０ｍｇ／ｃ
   ｍ＾２となるように磁気ブラシを形成し、現像領域で潜
   像保持体と現像剤担持体表面および現像剤担持体表面に
   形成されている該磁気ブラシ表面との間で非磁性トナー
   を往復させながら潜像を反転現像することを特徴とする
   反転画像形成方法。