JPH02120763A - 現像方法とそれを用いたカラー画像形成方法 - 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〕 本発明は磁性キャリア粒子とトナー粒子を有する現像剤
を用いて静電潜像を現像する現像方法に関し、更にこの
現像方法を用いたカラー画像形成方法に関する。

〔従来技術〕

磁性キャリア粒子とトナー粒子を有する所謂２成分現像
剤を使用する２成分現像方式を用いるに当って、その画
像濃度を高め良質の画像を形成できる装置として交互電
界を印加した特開昭５５−３２０６０号公報に記載の発
明が提案されている。又、これに遅れて、交互電界印加
型の２成分現像方式が多数出願されている。

そして現像部に交互電界を形成する改良された２成分現
像方法が特開昭６２−６３９７０号公報等に記載されて
いる。これは磁性キャリア粒子の磁気穂に付着している
トナー、及び現像剤担持部材の表面に付着しているトナ
ーを交互電界下で像保持体に付着させて現像画像を得る
ものである。

しかし、上記特開昭５５−３２０６０号公報にも、特開
昭６２−６３９７０号公報に、も、所謂反転現像、即ち
、像保持体の明部電位領域にトナーを付着させる現像方
法について記載されていない。

ここで、反転現像法に於いてはトナーはキャリアとの摩
擦により、像保持体の暗部電位と同極性に帯電される。

一方に於いて、キャリアは上記暗部電位と同極性に摩擦
帯電するが、体積抵抗が１０’ΩＣｍ以上というような
比較的高い抵抗を示すキャリアは如上の摩擦帯電電荷を
比較的長い時間保持する。そして、交互電界下に於いて
は、斯かるキャリア粒子は、像保持体方向へ付勢する電
界力を周期的に受けることになる。而してキャリア粒子
は前記のように暗部電位と逆極性に摩擦帯電している為
、この暗部電位領域（これは反転現像に於いては非画像
部である）に、上記周期的付勢力を受けて容易に静電的
に付着してしまう。

このようにして比較的多量のキャリア粒子が暗部電位領
域に付着して持ち出されると、像保持体のクリーニング
部等に於いて像保持体に傷が発生しやす（なる。また転
写部に於いて転写材に転移したキャリア粒子は定着装置
を傷付ける原因ともなる。

また、明部電位の極性も一般的に暗部電位の極性と同じ
であるが、それ故明部電位領域（これは反転現像に於い
ては画像部である）にもキャリア粒子が付着しやすい。

而して明部電位領域にキャリア粒子が付着すると、この
領域に付着するトナーの像を乱す原因となる。

そして複数の色の現像画像を重ね合わせることによりカ
ラー画像を形成する場合は、前記のように比較的多量に
像保持体に付着したキャリアは各単色画像を劣化させる
為、それらの劣化が加算され、得られるカラー画像の画
質は相当劣悪なものとなる。

また、反転現像では、トナーの帯電極性は、それが付着
する画像部の電位極性と同一である為、トナーは画像部
に付着しに（い。画像部への付着力を強くするにはトナ
ーの帯電電荷量を高いものにして、像保持体に対する静
電的鏡影力を高めることが望まれる。

しかし、キャリアとの摩擦によって帯電するトナーの電
荷量は湿度によって大きく変動する。即ち、湿度の変動
で得られる現像画像の濃度が変化する。

而して、特に前記のようにカラー画像を形成する場合、
個々の単色画像の濃度変化が加算され、得られるカラー
画像の画質の変化は特に目立つようになる。

〔目　的〕

本発明の目的は、像保持体へのキャリア付着を減少させ
ることのできる反転現像方法を提供することである。

本発明の、他の目的は、湿度変化に対して画像濃度変化
を小さくすることのできる反転現像方法を提供すること
である。

本発明の更なる目的は、複数の異なった色画像を重ね合
わせてカラー画像を形成する方法に於いて、反転現像方
法を改良して高画質のカラー画像を形成可能にすること
である。

〔発明の概要〕

本発明は、トナーと、このトナーを像保持体の暗部電位
と同極性に帯電させる磁性キャリアとを有する現像剤を
用いて交互電界下で反転現像を行うに当り、現像部での
磁性キャリアの相対体積比率を１５．０％以上２８．０
以下として、キャリア粒子の像保持体への付着を減少さ
せたものである。

〔実施例〕

以下本発明による実施例を図面を参照して詳細に説明す
る。第２図は本発明を適用したカラー画像形成装置の構
成を示す図である。図において２は特開昭５０−９３４
３７号公報に記載されているような多色現像装置である
。２ａは軸２ａ’　　を中心に回転する回転体、２Ｙ、
２Ｍ、２Ｃ，２８にはこの回転体２ａに装着するイエロ
ー現像器、マゼンタ現像器、シアン現像器、ブラック現
像器で、磁性粉キャリアの他にそれぞれイエロー、マゼ
ンタ、シアン、・ブラックのトナーよりなる２成分現像
剤を用い、磁気ブラシ接触現像方式を採用している。２
Ｙｌ、２Ｙｌ。

２ＣＩ、２ＢＫ１は現像剤を撹拌するためのスクリュー
２Ｙ２．２Ｍ２．２Ｃ２，２ＢＫ２はマグネットローラ
ーである。各ローラーは、後述のように非磁性現像スリ
ーブと、その内部に配置された固定マグネットを有して
いる。ｌは矢印方向に回転する潜像担持体であり、静電
記録用絶縁ドラムあるいはＡ−Ｓｅ。

ＣｄＳ、ＺｎＯ，ＯＰＣ，Ａ−３ｉの様な光導電性物質
層を有する感、光ドラム（円筒状に形成された感光体）
もしくは感光ベルトで、図では現像部に於いてイエロー
現像器２Ｙが対向している。３は帯電器、４は誘電体か
ら成るフィルムまたメツシュスクリーンを張設した転写
ドラム、５は転写帯電器、６はクリーニング装置、７ａ
、７ｂは給紙ガイド、７は転写紙Ｐの給紙ローラ、８は
前記転写ドラム４から定着器９に転写紙を搬送するため
の搬送ベルトである。

原稿Ｏは走査光学系１２により走査され、その像はレン
ズ１３によりＣＣＤ等の光電変換式イメージセンサ１４
に結像される。センサ１４により得られた画像情報信号
を用いて半導体レーザー１５が駆動され、レーザー１５
の放射した情ｔ４元ビームＢは回転多面鏡等を含む走□
査光学系によって、帯電器３により帯電されたドラムｌ
の表面を走査する。尚、光ビームＢはトナーを付着させ
るべき領域、即ち画像部を露光する。

１１はブルー、グリーン、レッド、ＮＤのフィルターを
有し、各フィルターを選択的に光路中に移動させる色分
解光学系である。

今、例えばブルーフイルターを介してセンサ１４に原稿
のブルー光が露光されると、原稿のブルー情報に対応す
るレーザービームＢがドラムｌに走査露光される。これ
によって形成された静電潜像は適正なタイミングで現像
位置に回転移動したイエロー現像器２Ｙにより可視像に
された後、この可視像は、転写帯電器５□により転写ド
ラム４に保持されている転写紙上に転写される。そして
、上述した露光から現像に至るプロセスが、感光ドラム
ｌをクリーニングした後、グリーンフィルターを介して
得られるグリーン光情報に対してマゼンタ現像器２Ｍに
より、また、レッドフィルタを介して得られるレッド光
情報に対してシアン現像器２ｃによりＮＤフィルタを介
して得られる情報に対してブラック現像器２８Ｋにより
、夫々現像が行われ、そして各現像終了後ごとに転写ド
ラム４に保持された転写紙Ｐに転写が行われる。即ち、
転写ドラム４に保持された転写紙Ｐには各色のトナー画
像が重ね合わせ転写される。

一連の現像・転写が終了すると、前記転写紙Ｐは、転写
ドラム４から分離され、搬送ベルト８により定着器９に
送られて可視像の定着が行われ、カラー画像形成プロセ
スが完了する。密着されたカラー画像を有する転写紙は
トレイ１０に排出される。

尚、各色現像器は、回転体２ａを回転することで、後述
非磁性スリーブがドラムｌと対向する現像動作位置に選
択的に移動せしめられる。

第１図は本発明の実施例第２図で示した黒色現像装置付
近の拡大断面図である。他の色の現像装置も第２図と同
様の構成である。潜像担持体１（以下、感光体と称す）
は図示しない駆動装置によって矢印ａ方向に回転される
。２２は潜像担持体１に近接もしくは接触されている現
像スリーブであり、例えばアルミニウム、５ＵＳ３１６
　（ステンレス鋼）等の非磁性材料で構成されている。

現像スリーブ２２は現像容器３６の左下方壁に容器長手
方向に形成した横長開口に右略半周面を容器３６内ぺ突
入させ、左略半周面を容器外へ露出させて回転自在に軸
受けさせて横設してあり、矢印す方向に回転駆動される
。

２３は現像スリーブ２２内に挿入し図示の位置姿勢に位
置決め保持した固定磁界発生手段としての固定の永久磁
石（マグネット）であり、現像スリーブ２２が回転駆動
されてもこの磁石２３は図示の位置・姿勢にそのまま固
定保持される。この磁石２３はＮ極の磁極２３ａ、Ｓ極
の磁極２３ｂ、　　Ｎ極の磁極２３ｃ、　Ｓ極の磁極２
３ｄの４磁極を有する。磁極２３ｂは、スリーブ２２と
感光体ｌが微小間隙を介して対向し、スリーブ２２側か
ら感光体ｌの潜像にトナーを付着供給する現像部に磁界
を形成する現像磁極である。磁石２３は永久磁石に代え
て電磁石を配設してもよい。

２４は現像スリーブ２を配設した現像剤供給器開口の上
縁側に、基部を容器側壁に固定し、先端側は開口上縁長
手に沿って配設した現像剤規制部材としての非磁性ブレ
ードで、例えば５ｕＳ３１６　（ステンレス鋼を横断面
をくの字形に曲げ加工したものである。ブレード２４の
先端はスリーブ２と微小間隙を介して対向しており、ス
リーブ２によって現像部に担持搬送される現像剤の層厚
を規制する。

２６はスリーブ２の回転方向に関し、ブレード２４の上
流位置に於いて、このブレード２４に近接、又は接触配
置された磁性キャリア粒子限定部材で、その下面２６１
はスリーブ２の回転方向に関し、下流に行（に従ってス
リーブ２との間隙が漸減する現像剤案内面である。また
面２６２はスクリュー６４を覆い、スクリューによる搬
送現像剤を案内する。非磁性ブレード２４及び磁性粒子
限定部材２６などによって形成される部分が規制部であ
る。

２７は磁性キャリア粒子であり平均粒径が３０〜１００
μｍ１好ましくは４０〜８０μｍで抵抗値が１０’Ωｃ
ｍ以上、好ましくは１０’Ωｃｍ以上である。また、１
０１２Ωｃｍ以下、好ましくはｌ’ｏｌＯΩｃｍ以下で
ある。このようなキャリアとしてはフェライト粒子（最
大磁化６０　ｅ　ｍ　ｕ　／　ｇ　）へ極く薄く樹脂コ
ーティングしたものが用いられ得る。

なお、磁性粒子の抵抗値の測定は測定電極面積Ｊｃｒｄ
、電極間間隙０．４ｃｍのサンドイッチタイプのセルを
用い、片方の電極に１Ｋｇ重量の加圧下で、両電極間の
印加電圧Ｅ（Ｖ／ｃｍ）を印加して、回路に流れた電流
から磁性粒子の抵抗値を得るという方法をとっている。

３７は非磁性現像剤トナーである。

４０は現像容器３６下部部分に溜るトナーを封止するシ
ール部材で弾性を有しスリーブ２２の回転方向に向って
曲がっており、スリーブ２２表面側を弾性的に押圧して
いる。このシール部材４ｏは、現像剤の容器内部側への
進入を許可するように、スリーブとの接触域でスリーブ
回転方向下流側に端部を有している。

３０は現像工程で発生した浮遊トナーをトナーと同極性
の電圧を印加して感光体側に付着させ飛散を防止する飛
散防止電極板である。

６０はトナー濃度検出センサー（不図示）によって得ら
れる出力に応じて作動するトナー補給ローラーである。

センサとしては、例えば現像剤の体積検知方式、圧電素
子、インダクタンス変化検知素子、交番バイアスを利用
したアンテナ方式、光学濃度を検知する方式などを利用
することができる。該ローラー６０の回転によって非磁
性トナー３７の補給を行う。トナー３７が補給されたフ
レッシュ現像剤はスクリュー６１によってスリーブ２２
の長手方向に搬送されながら混合・撹拌される。

従ってこの搬送中において補給されたトナーにキャリア
粒子との摩擦によって電荷付与が行われる。

６３はしきり板で現像器の長手方向両端部において切り
欠かれておりこの部分でスクリュー６１によって搬送さ
れたフレッシュ現像剤がスクリュー６２へ受は渡される
。スクリュー６２の現像剤搬送方向はスクリュー６１の
それとは逆方向である。

又、Ｓ磁極２３ｄは搬送極である。現像後の回収現像剤
を容器内に回収し、さらに容器内の現像剤を規制部まで
搬送する為の磁界を形成する。

又、磁極２３ｄ付近では、スリーブ２２に近接して設け
たスクリュー６２によって搬送されてきたフレッシュ現
像剤とスリーブ２２に担持されている現像後の回収現像
剤とを交換する。

６４は搬送スクリューで現像スリーブ軸方向の現像剤の
量を均一化する。スリーブの回転に従ってスリーブ上を
搬送されてきた現像剤はスクリュー６４によってスリー
ブ軸方向に搬送され、スリーブ上で軸方向に“凸”が生
じていた現像剤層は一部第２図の空間Ｓを介してスリー
ブ上の現像剤の搬送方向とは逆方向に反転して押し戻さ
れる。スクリュー６４はスクリュー６２と逆方向に現像
剤を搬送する。

なおこの構成は現像剤容器内に磁性粒子と非磁性あるい
は弱磁性のトナーが混在している場合にも有効である。

非磁性ブレード２４の先端部と現像スリーブ２２面との
前記距離ｄ２は５０〜９００μｍ１好ましくは１５０〜
８００μｍである。この距離が６Ｑμｍより小さいと磁
性キャリア粒子がこの間に詰まり現像剤層にムラを生じ
やすいと共に良好な現像を行うのに必要な量の現像剤を
塗布することが、出来ず濃度の薄いムラの多い現像画像
しか得られない欠点がある。更に、間隙ｄ２は現像剤中
に混在している不用粒子（糸（ず、現像剤の大きな凝集
物等）による不均一塗布（いわゆるブレードづまり）を
防止するためには４００μｍ以上が好ましいが、斯かる
不用粒子が殆んどないか、ありてもごく少量の場合は、
この条件は必要ではない。また９００μｍより大きいと
現像スリーブ２２上へ塗布される現像剤量が増加し過ぎ
て所定の現像剤層厚の規制が行えず、潜像担持体への磁
性粒子付着が多くなると共に後述する現像剤の循環、現
像剤限定部材２６による現像規制が弱まりトナーの摩擦
電荷が不足しカブリやすくなる欠点がある。

また、スリーブ２２の回転中心と、現像剤層厚規制磁極
２３ａの中心、即ちスリーブ２２表面上での最大磁束密
度位置とを結ぶ直線をＬｌ、及びスリーブ２２の回転中
心とブレード２４の先端とを結ぶ直線をＬ２として、直
線Ｌｌ　＋　　Ｌ　２のなす角度をθ１とすると、角度
θ１は一５°〜３５°、好ましくはθ°〜２５６　であ
る。θ１＜−５°の場合、現像剤に働く磁気力、鏡映力
、凝集力等により形成される現像剤薄層がまばらでムラ
の多いものとなり、θ〉３５°を越えると非磁性ブレー
ドでは現像剤塗布量が増加し、所定の現像剤１を得るこ
とが難しい。

尚、角度θ、が負であるのは、直ＩＬ＋がスリーブ２２
の回転方向に関して直線Ｌ２の下流側に位置する場合で
ある。

容器３６内の磁極２３ｄ、２３ｄ間では、スリーブ２２
上の現像剤は、スリーブ２２が矢印す方向に回転駆動さ
れても磁気力１重力に基づく拘束力とスリーブ２の移動
方向への搬送力との釣合によってスリーブ表面から離れ
るに従って動きが遅くなる。もちろん重力の影響により
落下するものもある。

従って磁極２３ａ、　２３ｄの配設位置と磁性粒子２７
の流動性及び磁気特性を適宜選択する事により現像剤層
はスリーブに近い程磁極２３ａ方向に搬送し移動層を形
成する。この現像剤の移動によりスリーブ２の回転に伴
なって現像領域へ搬送され現像に供される。

第３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ｌ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、反転現像を行う為トナーは負極性に帯電してい
る。また、この実施例においては感光ドラムｌ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（回
転する。これらの間の空間には電源１７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ｌ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（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３７との混合物
である現像剤がある。

この部分における磁性粒子の相対体積比率（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
いて通常の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、すなわち比較的疎らな状態で
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３図に示されるように、本実施例においては、潜像は
画像部（明部）も非画像部（暗部）も負電位である（但
し非画像部電位の絶対値が画像部電位の絶対値より大）
。またトナーも負極性に帯電している。ところで、交互
電界による電界の方向は矢印ａ、　　ｂで示すように交
互に変化するが、スリーブ２２側に負成分が印加されて
いる位相では、これによる電界の方向はｂ方向である。

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は図示のごと（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３７は前述のごとく負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ｌ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。

交互電圧成分の正の成分がスリーブ２２に印加される位
相では、交互電圧による電界（矢印ａ）は電界（矢印ｂ
）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（なり、電荷の注入量は相対的に少な（なり、
穂５１は電荷注入量に応じて縮んだ状態で感光体に接触
状態となる。

一方、感光ドラムｌ上のトナー３７は前述のごとく負極
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３７は感光ドラム１とスリー
ブ２２表面あるいは穂５１表面との間を往復運動し、感
光ドラムｌ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。

とこで、上記構成の現像器において、現像領域に搬送さ
れた磁性キャリア粒子の量を規定する相対体積比率につ
いて′説明する。相対体積比率は現像部、即ちスリーブ
２２から感光ドラムｌヘトチーが転移あるいは供給され
る部分において定義される値である。さて、□スリーブ
２２の表面の単位面積あたりの現像剤（磁性キャリア粒
子とトナーの混合物）の塗布ｆｉＭ（ｇ／ｃ＋ｒ？）と
、現像部空間の高さ、即ちスリーブ、ドラム間の距離ｈ
　（ｃｍ）と、キャリア粒子の真密度ρ（ｇ／ｃ　ｒｔ
ｒ）と、スリーブ表面のキャリア粒子の重量割合Ｃ／　
（Ｔ＋ｃ）（％）（ただし、Ｃはキャリ重量、Ｔはトナ
ー重量である）と、スリーブ２２と感光体ｌとの相対速
度比σとによって定義され、以下の式によって示される
。

相対体積比率Ｑ＝　（Ｍ／ｈ）　Ｘ　（１／ρ）　Ｘ　
（Ｃ／（Ｔ十Ｃ））　ｘσただし、上記塗布量Ｍは、ス
リーブ２２に規制部で現像剤層を形成後、現像剤の磁気
ブラシがスリーブ表面に立ち上がっていない部分に於い
て測定される。

この相対体積比率Ｑは前述した現像器の構成、特にマグ
ネットローラ２３の磁極配置、及び磁極の強さ現像剤限
定部材２６の形状、非磁性ブレード２４の端部とスリー
ブ２２面との距離ｄ２等により影響される。

ところで、上記磁性キャリア粒子の現像部に於ける相対
体積比率の値は、複写画像、特にその濃度に大きな影響
を与え、また、感光体の光で露光された領域、即ち明部
電位領域にトナーを付着させる反転現像方法に於いては
、キャリア粒子の暗部電位領域（即ち非画像領域）への
付着量にも大きな影響を与えることが判明した。画像濃
度の変動や非画像部へのキャリア付着量の増加は所謂モ
ノクロ画像形成に於いても好ましくないが、単色画像を
複数重ね合わせるカラー画像形成に於いては、単色画像
の欠陥が加算される為に画質劣化の度合がはなはだしく
なる。

本発明者らは該体積比率Ｑと画像濃度及び感光体へのキ
ャリア付着との間の関係を各種実験条件ｆで検討を行い
、いずれでも同一傾向の結果を得たが、それにより相対
体積比率Ｑを１５．０≦Ｑ≦２８．０の範囲に設定する
ことで良好な画像が、ひいては良好なカラー複写画像が
得られることが判明した。

第４図、第５図に、これらの実験結果の一例を示す。実
験条件として第１図に示した現像装置及び現像条件を用
いた。具体的には第１図において、各スクリューは外径
寸法６　ｍ　ｍのアルミニウム芯金にアルミ板をら旋状
に巻いて外径寸法１２　ｍ　ｍ径とした。

アルミ板と板の間のピッチ間隙はスクリュー６１が１０
　ｍ　ｍ　、　６２が２０　ｍ　ｍ　、　６４が５ｍｍ
である。現像剤はスクリュー６１が紙面上方へ、６２が
紙面裏方へ、６４が紙面上方へ搬送されるように回転方
向を定めた。

回転数はスクリュー６１が２５　Ｏｒ　ｐ　ｍ　、　６
２が３２Ｏｒｐｍ。

６４が１７ｏｒｐｍとした。

スリーブの周速は２１０　ｍ　ｍ　／　ｓ　ｅ　ｃ　、
感光ドラムの周速は１６０　ｍ　ｍ　／　ｓ　ｅ　ｃと
した。

図において、スリーブ２２として直径２０　ｍ　ｍのス
テンレス鋼（ＳｕＳ３１６）スリーブの表面を、４００
番の粒子形状が不規則なアランダム砥粒によりサンドブ
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図で示されるように着磁されて
いるものを用いた。スリーブ２２とブレード２４先端と
の間隙を３５０μに設定した。

ブレード２４としては、１．２ｍｍ厚の非磁性ステンレ
ス鋼を用い、磁性粒子としては表面に極く薄いシリコン
樹脂コートした平均粒径６０〜５０μｍの真密度５．１
６ｇ／ｃｒｒｒμのフェライト（最大磁化６０　ｅ　ｍ
　ｕ　／　ｇ　）を用いた。

非磁性電気絶縁性トナーとしては、ポリエステル系樹脂
１００部に顔料を５部程度混入した平均粒径１　”１μ
ｍのもの゛を利用した。顔料は青色トナーには銅フタロ
シアニン系顔料を、イエロートナーには・ジスアゾ系顔
料を、マゼンタトナーにはモノアゾ系顔料を使用した。

ブラックトナーには、上記顔料を略１：２：１の割合で
混合したものを使用した。各トナーには流動性向上の為
に、コロイダルシリカを０．４％を外添しである。

スリーブ上に形成された現像剤層は３００乃至５００μ
ｍの厚みである。またＣ／　（Ｃ＋Ｔ）は略８乃至１２
％程度である。

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
．８〜１．３ｍｍ程の穂立てて、トナーの付着した磁気
ブラシからなる磁性粒子層を形成していた。スタート現
像剤として磁性粒子２７０ｇ、　　）ナー３０ｇとを混
合して用いた。

この現像装置を第２図に示したカラー画像形成装置に組
み込み、感光ドラム１゛（有機感光材料製）とスリーブ
２２の表面との間隔を４５０μｍとした。

感光ドラムの周速と現像スリーブの周速との比は１　：
　１．３、即ちσ＝１．３である。又、スリーブ２２へ
の現像剤の非穂立時の塗布量Ｍ（ｇ／ｃｒｔｒ）は４０
　ｍ　ｇ／　ｃ　ｒｄに設定した。感光ドラムは外径寸
法６０　ｍ　ｍを用いた。感光ドラムはＯＰＣドラムを
用い、暗部電位（非画像部電位）Ｖｏが一６００Ｖ、明
部電位（画像部電位）ＶＬが一２５０ｖの帯電潜像電位
とした。

バイアス電源１７として周波数ｆ１７００Ｈｚ、ピーク
対ピーク値Ｖｐｐ１５００Ｖの矩形波交互電圧ｉ、ニー
４９０Ｖの直流電圧を重畳させた電圧をスリーブ２２に
印加するものを用いて現像を行った。

第４図にＡ４サイズ紙５万枚にコピー後のキャリア消費
量を示す。キャリア消費量は感光体に付着して現像器か
ら持ち去られたキャリアの量である。

第４図から判るように、現像部に於ける磁性キャリア粒
子の相対体積比率Ｑが１４％より下となると、キャリア
消費量が急激に増加して行（ことが判った。即ち、相対
体積比率Ｑが１４％より下となると、暗部電位領域（非
画像部）にかなりのキャリア粒子が付着して現像部から
持ち出されたことが観察され、明部電位領域（画像部）
にも無視する訳にはゆかない程度までキャリア粒子が付
着しているのが観察された。それが相対体積比率を１４
％以上とすると、キャリア消費量は減少し、しかもその
変化も小さいことが判明した。即ち、相対体積比率Ｑが
１４％より小という、現像部に於ける磁性キャリア粒子
の量が相対的に少ない領域で、かえってキャリア粒子消
費量が増加しており、相対体積比率Ｑが１４％以上でキ
ャリア粒子消費量が減少している。この理由は明らかで
はないが、１４％以上の相対体積比率で存在する磁性キ
ャリア粒子が、交互電界下で、キャリア消費を抑制する
挙動を行っているものとも考えられる。

更に雰囲気環境が変化したときに、画像濃度がどのよう
に変化するかも調べ、第５図に示した。

第５図において、■記号で示したものが、環境（温度２
０℃／湿度ｌＯ％）下における関係図、■記号で示した
のが環境（温度２３℃／湿度６０％）下における関係図
、■記号で示したのが環境（温度３０℃／湿度８０％）
下における関係図である。図の曲線から相対体積比率が
約８％を越えると、画像濃度が１．３以上を示し、十分
なベタ画像を得ることができる。又、該体積比率が約１
０％以上では、体積比率の変動に対して画像濃度の変化
が少なくなり、画像濃度は飽和に達す。

さらに、これらの関係図より環境変動時においても、前
記装置構成において、該相対体積比率Ｑが１５．０≦Ｑ
≦２８．０を満たすことにより、常に良好な画像特性、
すなわち、画像濃度変化の極めて少ない画像が得られる
ことがわかった。

１５．０％未満では該相対体積比率Ｑのわずかな変動に
対し、画像濃度が変化し、特に低湿環境下で太き（変化
してしまったり、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傾向となって画像上、特に
ハーフトーン部にムラが生じてしまうなどの画像特性上
の問題が生じて（る。

相対体積比率Ｑが２８．０％を越えると、キャリア粒子
の磁気ブラシ穂がスリーブ面を閉鎖する度合が増大し、
かぶりが発生したり、スリーブ２２と感光体１間での交
互電界下での現像剤の動きが限外されて画像濃度の低下
を引き起こしたりして好ましくない。

従って、キャリア消費が抑制され、更に画像濃度も安定
する範囲として、１５．０≦Ｑ≦２８．０が最適である
ことが判る。

即ち、スリーブ２２上に塗布される現像剤の量及び現像
部空間の増加あるいは減少にしたがって画像濃度、画質
が単調に変化するのではな（、現像空間における磁性粒
子の時間的存在量としての相対体積比率Ｑが１５．０％
以上２８．０％以下の範囲で十分でしかも安定な反転現
像画像濃度が得られ、しかも、感光体に対するキャリア
付着量も減少できる。また、反転現像に於いては、トナ
ーの帯電極性は感光体の明部電位の極性と同じ（従って
暗部電位の極性とも同じ）である為、明部電位領域（画
像部）に対するトナーの付着力は小さい。それ故、画像
部に於けるトナーの飛び散りが生じて画質劣化が生じや
すいのであるが、１５，０≦Ｑ≦２８．０の範囲に於い
ては、この飛び散りも減少している。この理由も明らか
ではないが、明部電位領域にトナーを機械的に押し付け
て付着力を高めるのに頂度適当な量のキャリア粒子が存
在している為かも知れない。また、トナー中には、暗部
電位と逆極性に帯電するトナーも若干混在しており（反
転トナーという）、この反転トナーにより所謂カブリが
生じやすいのであるが、１５．０≦Ｑ≦２８．０の範囲
に於いてはこの反転トナーによるカブリも減少している
。これは、適当量のキャリアが存在することによって、
感光体に付着した反転トナーを除去しやすくなっている
のかも知れない。

相対体積比率が１５．０〜２８．０％の範囲であれば、
スリーブ２２面上に形成されるキャリアの穂が好ましい
程度に疎らな状態で形成され、スリーブ２２および穂上
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
、キャリアの穂上のトナーばかりでなくスリーブ上のト
ナーも交互電界で感光体に飛翔転移するので、殆ど全て
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。そし
て、交互電界によって微小なしかし激しいキャリアの穂
の振動が生じ、これによって磁性粒子２７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
よ直流バイアス現像下での磁気ブラシ現像の場合などの
ような、ブラシによる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。

相対体積比率Ｑは上記の値の範囲内にすることが好まし
いが、さらに好ましくは感光体周速に対するスリーブ周
速の比、即ち相対速度比σを１．０＜σ≦１．７５と設
定するのがよい。これはスリーブ２２と感光体ｌとの相
対速度をずらせることにより、機械的摺擦を利用して、
感光体ｌ上に付着した不要なカブリトナーや、キャリア
を現像器中に再回収できることと、相対速度比を１以上
にすることで、現像効率を上げることができることなど
の効果があるからである。しかしσ＞１．７５とする設
定下で現像部に於ける磁性キャリア粒子の相対体積比率
をたかめると、上記再回収の効果が強すぎて画像にブラ
シ跡や濃度低下を生じやすくなる。またＯ≦１゜７５に
しておくことで、現像時の現像器外へのトナーの飛散も
防止できる。また、σ＞１．７５では複写画像のベタ部
内での濃度が一様ではなくなり、いわゆる「はきよせ」
を生じやすくなる。

第６図に他の実施例を示す。

第６図は第１図で示した実施例の現像装置及び現像条件
を用いて、現像剤限定部材２６の非磁性ブレード側に鉄
、ニッケル等の強磁性体の板部材５０を、その先端とス
リーブとの間隙が、非磁性ブレード２４とスリーブ２２
との間隙よりも大となるようにして設置した場合を示し
である。ただしこの場合、磁性体５０は磁極２３ａの中
心に対向する位置に設けるのは好ましくない。なぜなら
ば対向していると磁性体５０と磁極２３ａとの間に極め
て強い集中磁界が発生し、上記磁極２３ａによる磁性粒
子の撹拌及びほぐし効果が低減するからである。従って
、磁性体５０は、スリーブ回転方向に関して、磁極２３
ａの中心よりも下流の位置に配置している。このように
、規制部に磁性体５０を設はスリーブ内部磁極２３ａと
の間で比較的強い集中磁界を形成し、磁性粒子の磁気的
規制を行うことは規制部材２４のスリーブとの間隙公差
の拡大を可能とし、有効的である。又、公差のみならず
、規制部材２４とスリーブ２２間隙長目体も拡大するこ
とができ、実施例１で示した非磁性ブレードのみの場合
よりも１００μｍ以上拡大することができる。さらに角
度θ１も非磁性ブレードのみの場合よりも３°〜７°程
度拡大することができる。

本実施例１手おいては磁性体５０端部とスリーブ２２と
の距離は９５０μｍ１非磁性ブレード２４の端部と現像
スリーブ２２面との距離ｄ２を６５０μに設定した。こ
れによりｄ２間隙に不用粒子が詰まって生じる不均一塗
布より確実に防止することができた。

又、磁性粒子ないしはスリーブ上に付着したトナーを比
較すると、スリーブ上に付着したトナーの帯電電荷量は
磁性粒子に付着したものよりも小さい。この理由はスリ
ーブの移動と共に磁性粒子も搬送されるため、スリーブ
上のトナーが磁性粒子によって摺擦される機会が少な（
なっているためである。このスリーブ上のトナーを所定
の値にまで持ち上げるためには、スリーブ上のトナーを
積極的に摺擦してやる必要がある。即ち、スリーブ表面
近傍でスリーブの移動に反して相対速度のずれを生じさ
せる磁性粒子の存在が必要となる。

しかし、単純に磁性粒子の搬送性を低下させることは前
述の現像後の回収現像剤の搬送性を考慮すると不可能で
ある。又、規制部で上述の様にスリーブ内磁極２３ａに
対向して磁性体を配固し、集中磁界を発生させ磁性粒子
のスリーブ上への摺擦力を向上することも、上述の如（
現像剤循環規制部材２６のつくる空間に磁極２３ａの最
大磁力発生部を配置する効果を低減させる。

そこで本実施例において磁極２３ａよりもスリーブ回転
方向に関して下流側に該磁性体５ｏを設け、磁極２３ａ
のブレード側の磁力線がほぼスリーブ表面の接線方向に
集中する如く構成した。これによりスリーブ表面近傍の
みの磁・性粒子がスリーブ表面に沿って磁気ブラシを形
成し、スリーブ上のトナーを摺擦し、スリーブ上のトナ
ーのトリボ賦与を高めることができた。

磁極２３ｄ、　２３ａ間での現像剤の搬送性を考慮する
場合も、前述の磁性体５０の設置により２３ａ、　２３
ｄの磁極配置及びスクリュー６２の配置関係のラチチュ
ードを拡大することができる。即ち、規制部に磁性体５
０を配置することにより規制部での現像剤の搬送性を低
目に制御することができる。この効果として規制部より
も上流側搬送路中での現像剤の搬送性を低目に構成する
機能負担を規制部が補償することになる。従って規制部
上流側搬送路を小さくすることができ、現像スリーブを
小径化することが可能となる。よって、現像装置も簡素
化、小型化が可能となった。

又、現像容器内のスリーブ上の現像剤は上記構成により
、磁気的に強く保持され外的振動に対してもスリーブ上
から離脱しに＜＜、例えば現像器を軸２ａ’　を中心に
回転させて、現像位置にて再度即作動させても安定して
均一な現像剤の塗／Ｉｉ状態を得ることができた。

尚、磁極２３ａの磁束密度はスループ２２の表面□上で
６００Ｇ以上、好ましくは７００Ｇ以上が好ましい。

これは磁性粒子層のトナーコンテンツ変化に対して現像
剤の塗布状態がカット磁極２３ａの磁束密度が高い程安
定する傾向にあるからである。特にトナーコンテンツ維
持のために自動トナー補給装置を持たない現像装置に於
いては８００Ｇ以上の磁束密度であることが好ましい。

但し、２３ａの磁力の増加とともに現像剤の搬送力は向
上するため、スリーブ上への現像剤の塗布量が増加し、
設計仕様上適切な範囲で選択する必要がある。本発明者
らによれば８００〜１２００Ｇ程度が他の現像器構成上
から考慮して良結果が得られる。

第６図に於いて磁極２３ｂは現像磁極であるが、この現
像磁極はほぼ現像部に位置し、磁性粒子の潜像への付着
を更に防止する為、８００Ｇ以上の磁束密度であるとよ
い。

本発明は、上述した各構成の任意の組合せを含むことは
言うまでもない。

いずれにしても、上記構成を採用することにより、上述
した作用効果が発生するのみならず、□現像部における
スリーブ上の現像剤量と、第６図中に示した角度θ、と
の関係に余裕度が増すという効果が発生する。即ち＆、
の公差が拡大され、又、その他の現像剤規制部でのメカ
的公差が拡大され、スリーブ上の現像剤量が磁□性体５
０を使用しない第２図に示しｉこ実施例よりも更に安定
化され、太き（変化しない□。従って常に安定した画像
が得られることとなる。

このとき、前述した相対体積比率Ｑを、前記の条件１６
．０≦Ｑ≦２８．０内に設定することで、同様にカラー
画像に適した良好な現像条件を得られる。

第′７図は現像部に交互電界を形成する為に、電源１７
からスリーブ２２に印加された電圧の波形の一例であり
、この例では矩形波である。

負極性の暗部電位領域にトナーを付着させる通常の現像
□方法では、この暗部電位領域にトナーを転移させる電
界の最大値を与えるバイアス電圧は正極性となるが、本
発明は反転現像であるので、負極性の明部電位ＶＬ領領
域トナーを付着させ、負極性の暗部電位ＶＯ領領域背景
部とするには、ｖＬ領領域トナーを転移付着させる電界
の最大値を与えるバイアス電圧値Ｖｐ−ｐＭａｘは負極
性である。

ところで、前述のように非画像部（背景部）のみならず
画像部にもキャリア粒子が付着するが、このような画像
部にキャリア粒子が付着すると、このキャリア粒子によ
る部分的な階調度の低下傾向が見られ、画像濃度も低下
していることを同時に解明した。そこで、１５．０≦Ｑ
≦２８．０の条件の他に、画像部に対するキャリア粒子
の付着を更に防止できる現像方法を追求したところ以下
が判明した。

画像部にキャリア付着が生じる原因には、画像部にトナ
ー粒子を多く付着せしめようとする最大電界強度により
スリーブから電荷が注入されてしまうキャリアも存在し
、この電荷注入されたキャリアの感光体への付着を生じ
させてしまうという、混合現像剤特有の問題があること
を解明したのである。従って、最大電界強度を従来のよ
うな高い値から順に下げてい（というように数多くの実
験と考察を加えながら行なったところ、キャリア粒子の
付着が大幅に減少できる条件に到達したのである。キャ
リア粒子の付着防止はもともと画像階調性向上のために
行なったのであるが、逆に最大電界強度か弱すぎるとか
えって画像階調性が悪化して十分な濃度が出ないことも
判明した。

画像部の最大電界強度Ｆ（Ｖ７μｍ）は、画像部の電位
ＶＬ（Ｖ　）と、交互電圧の直流成分電圧（スリーブ表
面電位）ｖｏ、（Ｖ）と、交互電圧の直流成分Ｖ。ｃ（
Ｖ）に関して画像部の電位ＶＬ（Ｖ）とは反対側に位置
する最大電界付与点の電圧（スリーブ表面電位）Ｖｐ　
−ＰＭａｘ（Ｖ）と、現像担持部材スリーブ表面と静電
像担持体（感光体）の表面との最近接間隙Ｇ（μｍ）と
によって形成される式、で与えられる。

第７図で、反転現像であるため、背景電位Ｖｌ）が−６
００（Ｖ）、静電像電位ＶＬが−２５０（Ｖ）とし、背
景部へのトナー粒子付着防止を目的としての交互現像バ
イアス電圧の直流成分Ｖｏｃを−４９０（Ｖ）と設定し
である。

又、Ｖｐ　　、　Ｍａｘ（Ｖ）を−１２９０（Ｖ）とし
て、現像部に交互電界を形成した。

最近接間隙Ｇを３５０μｍ〜５００μｍまで変化させた
ところ、Ｆ＝　！　ｌ　−１２９０−（−４９０）　Ｉ
±１−４９０−（−２５０）ｌ　Ｉ　／　Ｇは、３５０
　μｍで２．９７　（Ｖ／μｍ）、４００μｍで２．６
０　（Ｖ／μｍ）、４５０μｍで２．３１　（Ｖ／μｍ
）、５００　μｍで２．０８　（Ｖ／μｍ）となり、い
ずれも画像部に対するキャリア粒子付着はほとんど見ら
れず階調性も良好であった。これらに対して間隙を３４
０μｍにしたところ、画像部にキャリア粒子が−様な割
合で付着し、全体の階調性が低下し、画像の荒びゃ乱れ
、転写時の画像ムラが生じてしまった。

この時の電界強度は３．０６　（Ｖ／μｍ）であった。

又、３５０μｍとした時、電界強度２．９７　（Ｖ／μ
ｍ）でキャリア付着はごく一部にわずかに見られる程度
で、かなりキャリア付着が防止されて画像の均一性も保
たれていた。逆に、５０５μｍとしたところ１．電界強
度は２．０６となり、キャリア付着は減少しているもの
の階調性はキャリア付着時よりも低下し、ラインのシャ
ープネスが低下する傾向となり、画像濃度も低下してし
まった。さらに５００μｍとしたところ、階調性は回復
し画像濃度も士、分なものとなった。

上記実施例は、ごく一部であるが間隙Ｇを一定としてス
リーブ２２に印加する交互バイアス電圧自体、を可変し
て行なったものでも、画像部の最大電界強度Ｆが２，０
７以上３．０以下にあるとき、それ以外の現像条件より
も階調性が高く、キャリア付着もほとんど見られないも
のであった。依って、キャリア付着を大幅に防止し、画
像の濃度と階調性を得られる条件は、２．０７≦Ｆ≦３
．ｐＯである。尚、Ｆ−２，８以下であ、ると、Ｆが２
．８より大である時部分的にごくわずか見られていた、
キャリアの画像部への付着による画像の梨地状の劣化も
見られなくなるので、Ｆ≦２．８が更に好ましい。

尚、好ましい条件をさらに付記すると、キャリア粒子は
絶縁性のものよりも抵抗の低い中高抵抗キャリア粒子（
１０７００ｍ以上１０１２Ωｃｍ以下、好ましくは１０
＠Ωｃｍ以上１０１０Ωｃｍ以下）が良く、表面に薄い
樹脂皮膜があるもの程良い。又、画像部に対するキャリ
ア付着以外のキャリア付着は非画像部に対して生ずるこ
とになるが、前記の如＜１５゜０≦Ｑ≦２８．０と子る
ことで非画像部に付着するキャリア粒子の防止も好まし
いものとなる。非画像部に対するキャリア粒子付着を更
に低減させるには、非画像部にトナー粒子が付着しない
範囲で、前記の非画像部電位Ｖｏ（Ｖ　）に対して直流
成分■。０（Ｖ）がＶＤＣが可変であっても下記の条件
を満たすことが良い。

即ち、５０≦ＩＶ’、ｏ−Ｖｌ）ｌ≦２００である。又
、非画像部電位は環境により変動する場合もあるので確
実性を増すには、この値が１５０　（Ｖ）以下であるこ
とが良い。また、この条件は前記反転トナーにより生ず
るカブリを更に防止する上でもより好ましい条件である
。

さらに、好ましい条件を付記すると、交互電界の周波数
ν（ＫＨｚ）は１．８≦ν≦２．２を満たすことが良い
。１．８ＫＨｚ以上、２．２ＫＨｚ以下ではカブリ防止
やライン像のシャープネス、階調性向上の効果が極めて
高い。しかし、このことは絶対必要な条件ではない。

一例として、感光体上の非画像域の電位を一６００Ｖ。

画像域の電位を一２５０Ｖ、現像スリーブに印加する現
像バイアスの交互電圧成分を周波数２　、　ＯＯＯＨ’
ｚ±２００Ｈｚ、　　ピーク対ピーク値１，８００Ｖ＋
２００Ｖ（７）範囲内に設定し一４９０ｖの直流電圧を
重畳して画像出しを行なった。前の２つの実施例に記し
た作用効果の他に連続５０，０００枚以上の画像形成を
経てもなお、初期と比べて画像濃度低下がなく、画質の
劣化の少ない良好な画像を得ることができた。又、磁性
粒子の感光ドラムへの付着がなく、色鮮かなカラー画像
が得られた。

ところで、本実施例においては、いわゆる反転現像を用
いているが、これは特にレーザーなどにより露光を行う
システムにおいてライン画像の再現性向上に有利なため
用いられており、高画質化の要求される画像形成には適
した方法である。

しかし、反転現像の場合、トナーと逆極性の潜像電荷が
存在しないために、感光体とトナーとの付着は、鏡像力
にたよるところが大きい。

従って、トナーとしでは、帯電量の大きいものを用いた
方がラインの飛び散り防止等の点で好ましく、又飛散防
止の点からも好ましい。例えば、本実施例においては帯
電量が−１０〜−４σμｃ／ｇ（後述の測定法による）
程度のもの、即ち、絶対値に於いて１０μｃ／ｇ以上４
０μｃ／ｇ以下のものを使用するときわめて良好な画像
が得られ、上記耐久下においても飛散がきわめて少なか
った。この中でも絶対値に於いて２０μｃ／ｇ以上の帯
電量のトナーが特に好ましい。

ところで、上述したような帯電量の大きいトナーを使用
すると、画出し枚数が増加するにしたがい、極端に高い
帯電量をもったトナーが、キャリア粒子のまわりに付着
し、実際の現像には寄与しな（なるという問題があった
。特に、連続耐久などの厳しい条件下では、上記問題が
生じやすかった。本実施例に示したような、現像バイア
スの交互電圧成分の周波数１．８〜２．２ＫＨｚ、ピー
ク対ピーク値１．６〜２、ＯＫＶを採用することにより
、現像時に十分な現像剤振動効果が得られ、キャリア粒
子のまわりに、特定の帯電量の高いトナー粒子が付着し
て、現像効率を下げるという間−をなくすことができた
。

このように、前の２つの実施例よりも、さらに連続耐久
下、長期間安定に高画質な画像が得られた。

又、現像剤の材料の振れに対してもラチチュードをあげ
ることができた。

前記トナーの摩擦帯電量の測定法を図面を用いて詳述す
る。

第８図はトナーの電荷量を測定する装置の説明図である
。先ず、摩擦帯電量を測定しようとするトナーとキャリ
ヤの重量比ｌ：９の混合物を５０〜ｌｏｏｍｌ容量のポ
リエチレン製のビンに入れ、約２０秒間手で振盪し、該
混合物（現像剤）約０．５〜１．Ｏｇを底に５００メツ
シユのスクリーン１２３のある金属製の測定容器１２２
に入れ金属製のフタ１２４をする。

このときの測定容器１２２全体の重ｆｎ　Ｗ　ｌ（ｇ　
）を秤る。次は、吸引機１２１　（測定容器１２２と接
する部分は少なくとも絶縁体）において、吸引口１２７
からトナーを吸引し、風量調節弁１２６を調整して真空
計１２５の圧力を２５０　ｍ　ｍ　Ａ　ｑとする。この
状態で、充分、好ましくは２分間吸引を行いトナーを吸
引除去する。このときの電位計１２９の電位を■（ボル
ト）とする。ここで１２８はコンデンサーであり容量を
Ｃ（μＦ）とする。また、吸引後の測定容器全体の重ｉ
ｔ　Ｗ　２　（ｇ　）を秤る。このトナーの摩擦帯電量
（μｃ／ｇ）は下式の如（計算される。

第９図は第６図に示した実施例のさらに好ましい変形例
である。

第９図例では、鉄、ニッケル等の強磁性体５０ａとして
幅の狭いものを使用している。この場合には磁極２３ａ
による磁界は磁性体５０ａのスリーブ側先端部に局所的
に極めて強く集中するのではなく、側面（磁界集中面）
にも多く集中する。即ち、先端部への集中磁界と側面へ
の集中磁界の差を小さくして、磁力線密度が相対的に疎
で、相対的に均一な集中磁界を得ることができる。この
ような集中磁界により、規制部での現像剤層を比較的疎
な状態として、トナーの劣化を防止し、またトナーへの
電荷量を良好なものとすることができ、これらによって
画像濃度低下の防止に寄与できる。更に現像剤層の均一
化を更に高めることができる。

尚、磁性部材５０ａの側面（磁界集中面）が、この磁性
部材５０ａの先端を通るスリーブ２２表面に対する法線
となる角は一４５°以上６０°以下であることが好まし
い。ここで角度が負であるのは、磁界集中面が上記法線
に対しスリーブ回転方向下流側に傾斜していることを示
す。但し、上記角度は（）０　より大であってもよい。

また、磁性部材５０ａの現像剤搬送方向に交差する方向
の幅、即ち磁界集中面の幅が、ｌ　ｍ　ｍ以上１０ｍｍ
以下であることが好ましい。これは実験から明らかにな
ったことである。又、この幅を２．５ｍｍ以上７　ｍ　
ｍ以下であると、磁性部材のこの面に対してより均一な
磁界集中を達成できる。又、磁性体５０ａの厚みは、０
．２ｍｍ以上３　ｍ　ｍ以下、好ましくは０．５ｍｍ以
上２．０ｍｍ以下が良い。

尚、発明者によれば、磁性部材５０ａは上記磁界集中を
均等に生じさせるだけでなく、従来では長い磁性ブレー
ドによって、現像剤を収納する部分から外部への磁界の
影響は遮断されているが、第９図装置では磁性部材５０
ａを介して積極的に磁極２３ａの磁界を次の磁界発生部
２３ｂへ影響せしめ、規制部から搬出される現像剤をよ
り安定でき、規制後の現像剤の搬送性も良好にすること
ができていると考えられている。

さて、前記各実施例に於いて、磁極２３ａと２３ｄとの
着磁間隔は、現像剤の搬送力を低めに押さえて現像剤を
十分に混合させる必要があるため、広めに設定する。も
ちろん搬送力を低下させすぎると回収現像剤が容器に入
っていかず現像器下部で現像剤の滞留を発生する。実験
によれば磁極２３ａと２３ｄとの間に更に搬送極を設け
ると、搬送力が強すぎ充分に撹拌せずに規制部まで現像
剤が到達するため濃度ムラが発生する。このことは、結
果的にフレッシュ現像剤とスリーブ上の回収現像剤との
交換領域を必要以上に拡大することであり、その為交換
後の搬送路中でのスリーブ上の現像剤の混合・撹拌領域
を狭くしていることになる。従って、トナートリポが均
一に向上しにくくなる。

現像スリーブの外径寸法が９〜３０ｍｍ程度の通常の商
業的電子写真複写機の現像装置としては磁極２３ａと２
３ｄとの着磁間隔角度θ３はスリーブ回転中心から見て
９０°以上、好ましくはｔｏｏ’　以上必要である。さ
らに、現像剤の容器下部での滞溜を防止するためには角
度θ３は１６０°以内、好ましくは１５０°以内がよい
。前記各実施例においてはθ３＝１３０°に設定した。

又、磁極２３ｄとスクリュー６２との設置関係はスリー
ブ回転方向に関して磁極２３ｄよりも下流側にスクリュ
ーを設けることが好ましい。

磁極上流側にスクリュー６２を設けると磁極２３ｄの部
分で磁性粒子のブラシが形成され、この部分からスクリ
ュー６２によって搬送されたフレッシュ現像剤を取り込
みやす（なる。従って実質的に回収現像剤とフレッシュ
現像剤との交換領域が広がり、交換後の搬送路中での撹
拌・混合領域が狭くなる。よってコピー画質として画像
ムラが発生しやすくなる。又、磁極２３ｄと２３ｃとの
間での現像剤の搬送性が低下し現像器下部での回収現像
剤の滞留を生じやす（なる。これは、下流側での磁極２
３ｄと２３ａによる現像剤の搬送性を低目に設定してい
るため、磁極２３ｄの上流側での剤の搬送性も影響を受
けて低下しており、このためスクリュー等の部材をスリ
ーブ近傍に設置すると現像剤の滞留を生じる。さらに、
磁極２３ｄの上流側にスクリュー６２を設けた場合磁性
粒子のブラシからフレッシュ現像剤が取り込まれるので
、前述の画像ムラ以外にスリーブゴーストが発生しやす
い。これに対し、磁極２３ｄのスリーブ回転方向下流側
にスクリュー６２を設置すると、回収現像剤とフレッシ
ュ現像剤との混合・撹拌がスリーブ２２とスクリュー６
２との間で行われ、且つスクリュー６２の作用でスリー
ブ軸方向に現像剤が移動するのでスリーブ上の現像剤の
入れ替りが十分行われる。従って画像ムラ及びスリーブ
ゴーストの発生を防止している。

又、スクリュー６２とスリーブ２２との間隙は１〜５ｍ
ｍ程度がよく、離れすぎると現像剤の交換等の上記作用
効果が低下する。実施例では３　ｍ　ｍとした。

６４は搬送スクリューで、前述の如く現像スリーブ軸方
向の現像剤の量を均一化する。又、スクリュー６４によ
る現像剤の撹拌搬送によりトナーへの摩擦帯電電荷看も
向上する。

即ちスクリュー６４は規制部に搬送される現像剤の量及
びトナーの摩擦帯電電荷を規制部入口直前で現像スリー
ブ長手方向に関して均一化するものである。規制部に搬
送される現像剤の量及びトナー摩擦帯電に大きな変動が
あると、前述の規制部での現像剤のバッキング作用によ
ってその変動がさらに助長されて規制後のスリーブ上の
現像剤層の層厚にムラが生じコピー画質として濃度ムラ
を生じる。スクリュー６４の位置はスリーブ回転方向に
関して磁極２３ａよりも上流側が良く、又、磁極２３ａ
から２３ｄまでの現像剤搬送路の後半に設けることが望
ましい。このことは、規制部に搬送される現像剤を一定
量密の状態に保つ働きがあり、前述の規制部でのバッキ
ング状態形成をさらに一層容易ならしめる。前半に設け
ると軸方向の均一化作用が若干低下する場合がある。又
、前述の規制部でのバッキング状態の形成の助勢する働
きがなくなる。又、スクリュー６２との距離も接近する
ことになりスクリュー６２によりフレッシュ現像剤と回
収現像剤との交換領域を必要以上に拡大することとなっ
て、交換後の搬送路中でのスリーブ上の現像剤の混合・
撹拌領域を狭くする。従って、トナートリボが均一に向
上しにくくなる。磁極２３ａとスクリュー６４の外周の
スリーブ回転中心に見た角度θ４として０°〜４０°　
が良い。磁極２３ａの磁力の影響が無くなるとスリーブ
軸方向への現像剤の搬送が悪くなるのでスクリュー６４
は磁極２３ａの磁力の及ぼす範囲に設けることが必要で
ある。

磁極２３ｄの磁力は強すぎるとスクリュー６４から規制
部にかけてのスリーブ上の現像剤の存在量が減少し、こ
の領域での現像剤規制の作用、効果が期待されず均一塗
布が行われにく（なる。又、スクリュー６４の軸方向の
搬送も悪くなり、スクリュー６４によるスリーブ軸方向
の均一化作用も減少する。

従って２３ｄの磁力は２３ａの磁力よりも弱くして、上
述の領域での現像剤の存在量を冬目に設定することが好
ましい。

ここで、前記各実施例に於いて、スクリュー６２゜６４
は、換言すれば部材６２による最大撹拌域、部材６４に
よる最大撹拌域は、全て現像剤担持部材２２の回転中心
に関して、該第１固定磁界発生部２３ｄが現像剤担持部
材２２表面上で形成する磁界の最大磁束密度地点と、第
２固定磁界発生部２３ａが現像剤担持部材２２表面上で
形成する磁界の最大磁束密度地点とがなす角度θ３内に
位置している。

スリーブ２２の材料としてはステンレス鋼のほか真鍮や
アルミニュウムなどの導電体、紙筒や合成樹脂の円筒を
使用可能である。また、これら紙や合成樹脂の円筒の表
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。

現像剤には、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いて潜像保持部材たる感
光ドラム１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、磁性キャリア粒子に比べ弱い磁
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。

又、本実施例では平均粒径ｌＯμ程度のトナー粒子を用
いたが、本発明によれば、平均粒径が３〜ｌＯμの微粒
子トナーを利用しても良好な画像が得られる。

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２
２上に残った現像剤層を、−旦スクレーパ手段（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。

本発明に係る現像装置は実施例のような回転式多色現像
装置に適用するだけでなく、容器３６、スリーブ２２お
よびブレード２４などを有する使いすてタイプの現像器
としても、又、現像器と感光Ｉ・ラムないしはクリーナ
ー等を一体化したプロセスカートリッジとしても適用可
能である。又、単色画像形成装置に固定された現像器と
しても、及び多色画像形成装置に固定された現像器とし
ても使用可能である。

上記各実施例において、特に顕著な優れた効果を得るこ
とが外形寸法９〜２５ψの小径スリーブを用いた場合に
達せられた。これは、環境変動に対して小径スリーブ現
像では極めて大きな変動が生じるという問題が一挙に解
決され、画像濃度変動が少なく、低湿環境下であっても
長期にわたって画像濃度が低下しない安定した２成分現
像を行うことができ、現像装置の小型化が可能となった
ということである。

〔効　果〕

本発明によれば、トナーとキャリアを有する現像剤を用
いて、交互電界下で、キャリア粒子の像保持体への付着
を抑制しつつ反転現像を可能とした。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の説明図。 第２図は本発明が適用されたカラー画像形成装置の説明
図。 第３図は本発明の実施例に於ける現像部の説明図。 第４図はキャリア消費量曲線の説明図。 第５図は画像濃度変化曲線の説明図。 第６図は本発明の他の実施例の説明図。 第７図は交互電界の説明図。 第８図はトナー帯電量測定方法の説明図。 第９図は本発明の更に他の実施例の説明図。 ２２は現像スリーブ、２３はマグネット、２４は非磁性
ブレード、２６はキャリア粒子限定部材、２７は磁性キ
ャリア粒子、３７はトナーである。 ｂ

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. （１）内部に磁界発生手段の配置された現像剤担持部材
   上に、トナーと、このトナーを像保持体の暗部電位と同
   極性に帯電させる磁性キャリアとを有する現像剤層を形
   成する工程と、 上記現像剤層を現像剤担持部材と像保持体とが対向し、
   かつ交互電界が形成される現像部に搬送する工程と、 を有し、 現像部に於ける磁性キャリアの相対体積比率Ｑ（％）が
   、１５．０≦Ｑ≦２８．０である現像方法。
2. （２）現像部に於いて、現像剤担持部材に担持された現
   像剤層は像保持体に接触する請求項（１）に記載の現像
   方法。
3. （３）像保持体の周速に対する現像剤担持部材の周速の
   比σが、１．０≦σ≦１．７５である請求項（２）に記
   載の現像方法。
4. （４）像保持体の明部電位部に対する交互電界の最大強
   度Ｆは、２．０７≦Ｆ≦３．００である請求項（２）に
   記載の現像方法。
5. （５）交互電界の直流成分電位をＶ＿Ｄ＿Ｃ、像保持体
   の明部電位をＶ＿Ｄとすると、｜Ｄ＿Ｄ＿Ｃ−Ｖ＿Ｄ｜
   ≦２００（Ｖ）である請求項（４）に記載の現像方法。
6. （６）現像剤層の厚みは、磁界発生手段の形成する磁界
   内で、現像剤担持部材に５０乃至９００μｍの間隙を介
   して対向配置された非磁性部材を用いて規制される請求
   項（２）に記載の現像方法。
7. （７）磁性キャリアの抵抗は１０＾７Ωｃｍ以上である
   請求項（１）乃至（６）のいずれかに記載の現像方法。
8. （８）内部に磁界発生手段の配置された現像剤担持部材
   上に、トナーと、このトナーを像保持体の暗部電位と同
   極性に帯電させる磁性キャリアとを有する現像剤層を形
   成する工程と、上記現像剤層を現像剤担持部材と像保持
   体が対向し、交互電界が形成される現像部に搬送する工
   程と、を有し現像部に於ける磁性キャリアの相対体積比
   率Ｑ（％）が、１５．０≦Ｑ≦２８．０である現像方法
   により各色の現像画像を形成し、この各色の現像画像を
   重ね合わせるカラー画像形成方法。
9. （９）現像部に於いて、現像剤担持部材に担持された現
   像剤層は像保持体に接触する請求項（８）に記載のカラ
   ー画像形成方法。
10. （１０）像保持体の周速に対する現像剤担持部材の周速
    の比σが、１．０≦σ≦１．７５である請求項（９）に
    記載のカラー画像形成方法。
11. （１１）像保持体の明部電位部に対する交互電界の最大
    強度Ｆは、２．０７≦Ｆ≦３．００である請求項（９）
    に記載のカラー画像形成方法。
12. （１２）交互電界の直流成分電位をＶ＿Ｄ＿Ｃ、像保持
    体の暗部電位をＶ＿Ｄとすると、｜Ｖ＿Ｄ＿Ｃ−Ｖ＿Ｄ
    ｜≦２００（Ｖ）である請求項（１１）に記載のカラー
    画像形成方法。
13. （１３）現像剤層の厚みは、磁界発生手段の形成する磁
    界内で、現像剤担持部材に５０乃至９００μｍの間隙を
    介して対向配置された非磁性部材を用いて規制される請
    求項（９）に記載のカラー画像形成方法。
14. （１４）磁性キャリアの抵抗は１０＾７Ωｃｍ以上であ
    る請求項（８）乃至（１３）のいずれかに記載のカラー
    画像形成方法。