JPH0436383B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【産業上の利用分野】

本発明は、電子写真複写機やフアクシミリ等記
録装置に用いられる現像装置の改良に関し、特
に、トナーと磁性キヤ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。

【従来技術】

トナーと磁性キヤリアとを含有する二成分現像
剤は、磁性キヤ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
がつて、バイアス電界等によるトナーの移行制御
が効果的に行なわれる、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つては、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、キヤリヤに対するトナーの量の管理を必
要とするにも拘らず、多く用いられている。 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USP3890929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
ーとキヤリアとからなる二成分現像剤を導入し振
動電界下で接触又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ヤリアとからなる
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、又は薄層
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つた。 その後フエライトキヤリアとトナーとの二成分
現像剤を用いて振動電界下の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
エライトキヤ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。 更に又、特開昭59−121077号公報には絶縁性の
キヤ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ツ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。 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
少の不同があつても、その影響は波状の起伏の移
動によつ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、磁石体を高速回転にするた
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
内部の磁極によつて起る波状の起伏の位置は一定
しているから、現像剤層の層厚の不同があると、
その影響が現れ易いという問題があり、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。 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、非接触現像にあつては非常に画像
濃度等の画質に影響してくる。 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、又、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
均一をねらつているが、この場合キヤリアを束縛
する磁力が弱く現像剤として導電性キヤリアとト
ナーとを用いているので、ブレークダウンした
り、キヤ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つた。 即ち、本願出願前においては、画質的にいま一
つ実用化レべ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つてもカブリ現象等生じ
易い構成が本願出願後公開になる程度であつた。
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、押え部材が特開昭54−43027号公
報、特開昭54−43038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べルはより精度を必要とす
るようになつた。 従つて単に押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。

【発明の目的】

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、その他によつて判つ
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つた。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
ものであつて、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の現
像剤層の層厚が均一となり、したがつて安定して
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
得る現像装置を提供するものである。

【発明の構成】

本発明は、 １ トナーと磁性キヤ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
極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像形成体と現像ス
リーブとの間隙よりも薄くすること ５ 現像スリーブ上の現像剤を振動電界下で現像
すること ６ 磁性キヤリアは高絶縁性であつて所定の測定
方法で10¹³Ωcm以上の抵抗率を有すことを構成
要件とする発明であり、更に好ましくは磁性キ
ヤリアとしては10¹⁴Ωcm以上の抵抗率のものが
よい。 以下、本発明を具体的に図面を参照して説明す
る。 第１図及び第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。 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、現像剤溜り、５は、現像
剤溜り４のトナーと磁性キヤリアとを含有する現
像剤を攪拌して、トナーと磁性キヤリアの混合を
均一にすると共に、トナーを摩擦帯電せしめる攪
拌回転翼、６は、磁石体３のＮ，Ｓ磁極の磁力に
よつて現像剤溜り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の回転に伴つて
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、それによつて現像領域に
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、トナーホツパ
ー１１からトナーを現像剤溜り４に補給するため
のトナー補給ローラである。 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磁極の配設位置を別
にすると、殆んど変りない。そして、層厚規制ブ
レード６によつ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
がつて、かぶりなく十分な画像濃度の得られる現
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。 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。これによつて、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。 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、上流側の開き角を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、キヤ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
リーブ内であつて現像領域下流側に対応する磁極
を強くすることによつて感光体に付着したキヤリ
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40〜10mm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〜
10mm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。 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
押える押え部材１２を設けており、そして、それ
による押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え部材の押え位
置を変化せしめるようにしたものである。これに
よつ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、したがつて、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、押え部材１２の押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、折角押え
部材１２によつ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つて現像剤
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させない程度に小さくす
るのが好ましい。これらについては後に第３図乃
至第６図によつてさらに説明する。第１図の押え
部材１２は、回動可能に根元端を軸１３によつて
軸支され、中間をばね１４によつて引き上げられ
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に押えられて、先端部
分の表面で現像剤層の上面を押えるものである。
第２図の押え部材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
を押えるものである。この第２図の押え部材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図の押え部材１２もスペーサーコ
ロ１６で押える代りに調整ねじ等で押えるように
してもよいことは勿論である。 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によつ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。したがつて、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し易い
し、かぶりや像くずれの起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
なつて、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
によつて、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、したがつて、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なわれるようにな
る。 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によつ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、均らし板である押え部材１
２によつて現像剤層の上面を押えて均らすように
すると、層厚規制ブレード６における現像剤やご
みの詰り等によつ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図の実施例では押え部材１２をそのような
位置に設けている。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
位置より押え部材１２を押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、押え部材１２の押え位置をそれに合わせるよ
うにするのが好ましい。第５図の押え部材１２の
押え位置が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、押え部材１２の押
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。 押え部材１２は、トナーとキヤリアとの摩擦に
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、フローテイ
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と同電位になつても、放電やリークを防
止するようなものであればよい。 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
る極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
従つ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
手前で押え部材１２により上面を押えられて均ら
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
界によつ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、したがつて、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。 本発明現像装置によつ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。 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の磁性キヤリヤとから成
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つてトナーの移
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以下のキヤリヤとから成る二成分
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ヤリヤ粒子が粗いた
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
アンデルワールス力のような付着力が大きくなつ
て、キヤリヤ粒子から離れにくくなる。しかし、
本発明によれば、振動電界でトナーの移行制御を
効果的に行つて、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つて現像剤層から離
れて像形成体１の表面に移行し易くなる。しか
も、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
もなくなつて、1μｍ程度のトナー粒子のものま
で用いられるようになる。したがつて、非接触現
像法による場合は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ヤリヤ粒子の結合
を弱めるので、トナー粒子に伴うキヤリヤ粒子の
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、画像部及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、電界の強さによつてはキヤリヤ粒子
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、
キヤリヤ粒子の像形成体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つては飛散し易いと言
う問題がある。キヤリヤ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
つて防止できる。 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程度のピツ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。 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つ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60wt％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、キヤリヤ
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、磁性体微
粒子がトナー粒子の表面に現われるようになつて
も、摩擦帯電制御が難しくなつたり、トナー粒子
が破損し易くなつたり、キヤリヤ粒子との間で凝
集し易くなつたりする。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。 以上を纏めると、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及びさら
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つ
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つて球形化されたも
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、キヤリヤとの均一混合法、搬送性およ
び帯電性も向上する。 次に磁性キヤリヤについて、一般に磁性キヤリ
ヤ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
電界下で振動を与えながら潜像を現像してもトナ
ー像にムラが現われ易く、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
なる等の問題が起る。そこでキヤリヤの平均粒径
を小さくすると、実験の結果では、平均粒径50μ
ｍ以下で上記問題が減少する効果が現われ、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、キヤリヤ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
になつたり、ニ飛散し易くなつたりする。これら
の現像は、キヤリヤ粒子に作用する磁界の強さ、
それによるキヤリヤ粒子の磁化の強さにも関係す
るが、一般的には、キヤリヤの平均粒径が15μｍ
以下になると次第に傾向が出初め、5μｍ以下で
顕著に現われるようになる。そして、像形成体１
面に付着したキヤリヤ粒子は、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アーブ
ラシ等によるクリーニング装置によつて残留トナ
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ヤリヤ粒子で
は、ホ記録紙上に移行したキヤリヤ粒子が、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
つたキヤリヤ粒子がクリーニング装置によつて除
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、磁性キヤリヤ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つて解消し得
る。即ち、磁性キヤリヤ粒子が記録紙に定着し得
る物質によつ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つて形成されていることで、
記録紙に付着したキヤリヤ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つ
て像形成体１からキヤリヤ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。
このような磁性キヤリヤ粒子では、キヤリヤ粒子
を平均５〜15μｍ以下の粒径にして、たとえ、キ
ヤリヤ粒子が像形成体１や記録紙に移行するよう
なことがあつても前記ハの問題は実際上殆んどト
ラブルを生ぜしめない。なお、前記ハのようなキ
ヤリヤ付着が起る場合は、リサイクル機構を設け
ることが有効である。 以上から、磁性キヤリヤは、平均粒径が50μｍ
以下、特に好ましくは30μｍ以下50μｍ以上が適
正条件であり、また、磁性キヤリヤ粒子が記録紙
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
ンタあるいはボツシユロム社製オムニコンアルフ
アによつて測定した値による。 以上のような磁性キヤリヤは、従来の磁性キヤ
リヤ粒子におけると同様の、鉄、クロム、ニツケ
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、フエライト、マン
ガン−銅系合金、と言つた強磁性体乃至は常磁性
体の粒子、又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ツクスで被覆した粒
子、あるいは、磁性体微粒子を分解して含有した
樹脂や脂肪酸ワツ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つて得
られる。 なお、キヤリヤ粒子を樹脂等によつて形成し、
好ましくは球状の形状をもつ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、キヤリヤ粒
子が樹脂等によつ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
性が無くなつて、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)キヤリヤ粒子の高抵抗化と共
に、従来のキヤリヤ粒子に見られるようなエツジ
部が無くなつて、エツジ部への電界の集中が起ら
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の現像が振動
するバイアス電圧の印加によつて行なわれるもの
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。 以上のような効果を奏するキヤリヤ粒子には前
述のようにワツクスも用いられるが、しかし、キ
ヤリヤ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エ
ライトキヤリヤを用いた現像方法もあるが、本発
明の検討では裸のフエライトを用いた場合では
10⁸Ωcmレべルの抵抗率が得られる。このレべル
でも従来の画質より良好な現像が行なわれるが、
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、キヤリヤへの電荷注入が起
きる危険性があり、ひいては像形成体へのキヤリ
ヤ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。 また振動電界下で二成分現像剤を用いた現像を
行な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、キヤリヤ抵抗率が充分高くないと電荷リーク
や前述キヤリヤの像形成体への付着が生じてしま
う。従つて10¹³Ωcm以上特に10¹⁴Ωcm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ツピングした後、
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、キヤリヤ
粒子に電荷が注入されて、像形成体１にキヤリヤ
粒子が付着し易くなつたり、あるいはバイアス電
圧のブレークダウンが起り易くなつたりすること
が種々の実験の末見出された。従つて、上記した
ように10¹³Ωcm以上の絶縁性（以下、本発明の高
絶縁性という）のキヤリヤ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
10⁸Ωcm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つたところで、本発明の「高
絶縁性」であればこのブレークダウンが起り難い
ということの予想は困難であつた。 すなわち、磁性キヤリヤは、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、針状部やエツジ部等の突起が無
く、抵抗率が10⁸Ωcm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もあり本発明では10¹³Ωcm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10¹⁴Ωcm以上の方がより好まし
い。そして、このような磁性キヤリヤ粒子は、高
抵抗化された球状の磁性粒子や樹脂被覆キヤリヤ
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ること、磁性体微
粒子分散系のキヤリヤでは、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
によつて分散樹脂粒子を得ること等によつて製造
される。 本発明現像装置には、以上述べたようなトナー
と磁性キヤリヤ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。 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。 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。 現像スリーブ２と像形成体１の間隙は数10〜
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つて、安定した現像が行なわ
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。それによつて、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の回転速度及
び回転方向は、トナー像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んど
同じかそれよりも早いことが好ましい。したがつ
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。 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によつて、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。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１〜5kHz、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、振動のピツチ
が現像に現われるようになり、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つて、
現像濃度が低下し、鮮明な高画質画像の再現がで
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
動させるようになつて、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り易くする。
しかし、現像剤のキヤリヤ粒子が樹脂等によつて
絶縁化され、さらには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
や酸化被膜によつ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。 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つて、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100〜2000μｍの間隙で数本張設し
たり、あるいは100〜2000μｍ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つてもよい。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、あるいは異なつた振動数の振動電圧を印
加するようにしてもよい。 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。 次に本発明の具体的実施例について説明する。 実施例 １ キヤリヤ粒子に微粒フエライトを樹脂中に50重
量％分散した平均粒径が20μｍ、磁化が30emu／
ｇ、抵抗率が10¹⁴Ωcm以上の熱による球形化処理
を行つた磁性粒子を用い、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り４における現像剤のト
ナー粒子比率がキヤリア粒子に対して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であつた。 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／sec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。 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。 押え部材１２は厚さ50μｍのポリエチレンテレ
フタレート板から成り、押え部材１２によつて現
像領域に入る直前に押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。現像装置及び像形成体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及び像形成体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。 以上の条件で現像を行つて、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
の画像はエツ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。 実施例 ２ キヤリア粒子に微粒フエライトを樹脂中に50重
量％分散した平均粒径が30μｍ、磁化が30emu／
ｇ、抵抗率が10¹⁴Ωcm以上の熱による球形化処理
を行つた磁性粒子を用い、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、現像剤溜り４における現像剤の
トナー粒子比率がキヤリア粒子に対して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であつた。 像形成体１に関する条件及び現像スリーブ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、押え
板１２によつて現像領域に入る直前に押えられる
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。 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。 以上の条件で現像を行つて、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
録紙の画像はエツ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。

【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図及び第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。 １……像形成体、２……現像スリーブ、３……
磁石体、４……現像剤溜り、５……攪拌回転翼、
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……トナーホツ
パー、１２……押え部材、１３……軸、１４……
ばね、１５……支持バー、１６……スペーサーコ
ロ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 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
   キヤ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、該現像スリーブ上
   の現像剤を該像形成体と現像スリーブとの間隙よ
   りも薄くし、該磁性キヤリアは下記測定条件にて
   10¹³Ωcm以上の抵抗率を有することを特徴とする
   現像装置。 〔測定条件〕 キヤリア粒子を0.5cm²の断面積を有する容器に
   入れタツピングした後、詰められた粒子上に１
   Kg／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 前記磁性キヤリアは、前記測定条件の下で
   10¹⁴Ωcm以上の抵抗率を有することを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載の現像装置。 ３ 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
   キヤ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、該現像スリーブ上
   の現像剤を該像形成体と現像スリーブとの間隙よ
   りも薄くし、該磁性キヤリアは下記測定条件にて
   10¹³Ωcm以上の抵抗率を有し、該現像スリーブ上
   の該二成分現像剤の上面を押える押え部材を該現
   像スリーブ内の磁極の位置にて該二成分現像剤を
   押えるように設けたことを特徴とする現像装置。 〔測定条件〕 キヤリア粒子を0.50cm²の断面積を有する容器に
   入れタツピングした後、詰められた粒子上に１
   Kg／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。 ４ 前記磁性キヤリアは前記測定条件の下で10¹⁴
   Ωcm以上の抵抗率を有することを特徴とする特許
   請求の範囲第３項記載の現像装置。 ５ 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
   キヤ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磁石
   体の互いに異なる極性の磁極が該像形成体の中心
   と該現像スリーブの中心とを結ぶ中心線を挟んで
   5°〜45°の範囲に配設されて該現像領域は挟まれ
   るよう該磁石体を固設し、該現像スリーブ上の現
   像剤を該像形成体と現像スリーブとの間隙よりも
   薄くし、該磁性キヤリアは下記測定条件にて10¹³
   Ωcm以上の抵抗率を有することを特徴とする現像
   装置。 〔測定条件〕 キヤリア粒子を0.50cm²の断面積を有する容器に
   入れタツピングした後、詰められた粒子上に１
   Kg／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。 ６ 前記磁性キヤリアは前記測定条件の下で10¹⁴
   Ωcm以上の抵抗率を有することを特徴とする特許
   請求の範囲第５項記載の現像装置。 ７ 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
   キヤ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
   像形成体の中心と該現像スリーブの中心とを結ぶ
   中心線に関し該現像領域の下流側に設けた磁極の
   開き角より、該現像領域の上流側に設けた磁極の
   開き角が大きく設定された該磁石体の互いに異な
   る極性の磁極にて該現像領域は挟まれるよう該磁
   石体を固設し、該現像スリーブ上の現像剤を該像
   形成体と現像スリーブとの間隙よりも薄くし、該
   磁性キヤリアは下記測定条件にて10¹³Ωcm以上の
   抵抗率を有することを特徴とする現像装置。 〔測定条件〕 キヤリア粒子を0.50cm²の断面積を有する容器に
   入れタツピングした後、詰められた粒子上に１
   Kg／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。 ８ 前記磁性キヤリアは前記測定条件の下で10¹⁴
   Ωcm以上の抵抗率を有することを特徴とする特許
   請求の範囲第７項記載の現像装置。 ９ 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
   キヤ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
   像領域の下流側の磁極の磁束密度が、該現像領域
   の上流側の磁極の磁束密度より大きく設定された
   該磁石体の互いに異なる極性の磁極にて該現像領
   域は挟まれるよう該磁石体を固設し、該現像スリ
   ーブ上の現像剤を該像形成体と現像スリーブとの
   間隙よりも薄くし、該磁性キヤリアは下記測定条
   件にて10¹³Ωcm以上の抵抗率を有することを特徴
   とする現像装置。 〔測定条件〕 キヤリア粒子を0.50cm²の断面積を有する容器に
   入れタツピングした後、詰められた粒子上に１
   Kg／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。 １０ 前記磁性キヤリアは前記測定条件の下で
   10¹⁴Ωcm以上の抵抗率を有することを特徴しする
   特許請求の範囲第９項記載の現像装置。