JPH07117769B2 - 乾式現像剤および該現像剤を用いた画像形成方法 - 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、静電記録、磁気記録等に用いる新規
な現像剤および該現像剤を用いた画像形成方法に関す
る。

［従来の技術］ 電子写真法においては、硫化カドミウム、ポリビニルカ
ルバゾール、セレン、酸化亜鉛等の光導電体の性質を利
用して、まず静電潜像を形成する。例えば一般には、光
導電体層上に一様に電荷を付与し、画像露光を施して静
電潜像を形成する。次いで上記静電潜像の電荷の逆極性
に荷電したトナー粉末で現像し、さらに必要に応じて転
写シートに転写して定着する。

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
布された現像剤の内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いても
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55-32060,55-133058,56-70560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、現像濃度を
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。

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200μｍ以下のトナー薄層を形成し、スリーブ上に塗
布したトナーを画像部においてほぼ100％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200μｍ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、１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
毛のような柔らか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繊
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
るトナーへの摩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、交番電解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よう
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。しかし、原稿の画像を読みとるリーダー部からの
出力情報が多様化するに伴い、プリンター部においても
これらの多様化に応え得るものが望まれており、特にデ
ジタルプリンターとして、レーザー光のスポット径が50
〜150μｍ程度に形成された潜像を高解像性に現像する
ために、さらに現像画質の改善された現像方式の開発お
よび現像剤の開発が望まれていた。

一方、転写工程を有する装置の場合には、転写シートに
転写されなかった潜像保持体上の残余のトナーを除去
し、潜像保持体を繰り返し使用するのが通常である。

潜像保持体上の残余のトナーを除去する方法としては、
ブレードクリーニング方式、ファーブラシクリーニング
方式、磁気ブラシクリーニング方式など、潜像保持体に
クリーニング部材を接触させて行うのが一般的である。
この場合、クリーニング部材は適当な圧力で潜像保持体
に圧接しているので、繰り返し使用している間に潜像保
持体に傷がついたり、トナーが固着する現象が発生す
る。このトナーが潜像保持体に固着する現象を回避する
ために、特開昭48-47345においてトナー中に摩擦減少物
と研摩物質の双方を添加することが提案されている。こ
の方法は、確かにトナー固着現象を回避するには有効で
あるが、次の欠点を持っている。すなわち、トナー固着
現象を回避しうる程度に摩擦減少物質を添加すると、繰
り返しの使用によって潜像保持体表面に生成もしくは付
着する紙粉、オゾン付加物などの低電気抵抗物質の除去
が行われにくくなり、特に高温高湿の環境下において潜
像保持体上の潜像が低電気抵抗物によって著しく損なわ
れるという欠点がある。

また摩擦減少物質と研摩物質それぞれの添加量が微妙で
あり、安定した感光体への付着物を除去するのに十分な
量の研摩物質を添加すると、潜像保持体を傷つけたり、
クリーニングブレードを傷つけてクリーニング不良を引
き起こすという現象が生じる。

［発明が解決しようとする問題点］ 本発明は、少なくとも磁性粒子と非磁性トナーからなる
乾式現像剤を用いる画像形成方法において、上述の諸問
題を解決することを目的とするものである。

すなわち、本発明の目的は、潜像保持体のフィルミング
あるいはクリーニング不良のないクリーニング特性に優
れた現像剤および画像形成方法を提供することにある。

本発明の別の目的は、初期から高濃度の優れた画像を得
ることのできる現像剤および画像形成方法を提供するこ
とにある。

本発明の他の目的は、耐久によるカブリの増加、スリー
ブ汚染、および画像劣化のない現像剤および画像形成方
法を提供することにある。

［問題点を解決するための手段および作用］ 本発明者らは、従来の技術における前述の諸問題を克服
し上述の目的を達成すべく鋭意研究を重ねた結果、本発
明を完成するに至った。

すなわち、本発明は原稿の画像を電気信号に変換し、潜
像保持体に２種の異なるバイアスを印加し、それぞれに
ついて２種の異なる強さで露光したときの潜像保持体の
表面電位データに基づいて潜像形成を制御する潜像形成
装置によって、該電気信号に応じて潜像保持体上に静電
潜像を形成し、次いで潜像保持体とそれに対向する現像
剤担持体の現像領域で、潜像保持体と現像剤担持体との
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
現像する画像形成方法に供する、少なくとも非磁性トナ
ーと磁性粒子とからなる現像剤であって、該磁性粒子
が、真比重６以下、体積平均粒径40〜65μｍ、体積分布
で35μｍ未満が５〜25重量％であり35〜40μｍが35μｍ
未満よりも少なく、かつ電気的絶縁性樹脂で被覆された
ものであり、現像剤担持体の現像領域に５〜80mg/cm²の
磁気ブラシを形成しており、現像領域で潜像保持体と現
像剤担持体表面および磁気ブラシ表面との間を非磁性ト
ナーが往復しながら潜像を反転現像することを特徴とす
る乾式現像剤である。

また、原稿の画像を電気信号に変換し、潜像保持体に２
種の異なるバイアスを印加し、それぞれについて２種の
異なる強さで露光したときの潜像保持体の表面電位デー
タに基づいて潜像形成を制御する潜像形成装置によっ
て、該電気信号に応じて潜像保持体上に静電潜像を形成
し、次いで潜像保持体とそれに対向する現像剤担持体の
現像領域で、潜像保持体と現像剤担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画
像形成方法であって、真比重６以下、体積平均粒径40〜
65μｍ、体積分布で35μｍ未満が５〜25重量％であり35
〜40μｍが35μｍ未満より少なく、かつ電気的絶縁性樹
脂で被覆された磁性粒子で、現像剤担持体の現像領域に
５〜80mg/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磁気ブラシ表
面との間で非磁性トナーを往復しながら反転現像し、こ
の像を転写部材に転写し、次いで潜像保持体上の残余の
現像剤を除去する各工程から成ることを特徴とする画像
形成方法である。

一般に、潜像保持体上にトナーが固着すると、クリーニ
ング不良などが生じ画質劣化の原因となる。しかるに本
発明においては、35μｍ未満という小粒径の磁性粒子を
現像剤中に含有させているので、この小径磁性粒子が潜
像保持体上に付着し、研磨効果となりトナーを削り取る
働きをしている。

以下に、この点について詳述する。

本発明における反転現像方式は、例えばレーザー光によ
るON-OFF現像であるから、通常、潜像は暗部電位V_Dと明
部電位V_Lの２値のみで形成される。ここで現像スリーブ
上のバイアス電位をV_DCとすると、現像コントラストは
｜V_L-V_DC｜となり、反転コントラストは｜V_D-V_DC｜とな
る。本発明においては、潜像保持体に異なるバイアスを
印加し露光したときの潜像保持体の表面電位データに基
づいて潜像形成を制御しているので、潜像保持体表面が
通常の状態であれば、現像コントラスト、反転コントラ
ストとも所望の値をとりうるが、潜像保持体上にトナー
が固着すると、潜像保持体上の電位は光減衰しなくな
り、潜像形成の適正な制御が不可能になる。また、トナ
ー固着物が原因となって例えばクリーニング不良などを
引き起こし、画像劣化が生じる。測定点を何点かとり、
異常値を除外する手段を組み入れてある場合は、トナー
固着の初期の段階では上述した潜像形成の制御に実用上
影響はない。

本発明者らの検討によれば、磁性粒子は反転コントラス
ト｜V_D-V_DC｜が100V程度以下であるときは全く潜像保持
体に現像しないが、150Vを超えると35μｍ未満の小粒径
の磁性粒子はわずかに現像し始めることを見いだした。
例えば、負荷電性トナーを使用し、反転コントラストV_D
-V_DCを−70〜−150Vと設定したとき、磁性粒子は潜像保
持体に現像せず、さらにカブリも認められない。ところ
が本発明では、例えばレーザー光を使用した潜像形成装
置を用いる場合、レーザー光の立ち上がりの関係上、潜
像保持体上の暗部電位はレーザー露光した状態で制御し
ている。従ってトナーが固着した部分の暗部電位V_D2と
レーザー露光した部分の暗部電位V_D1との間には約50Vの
差が生じる。このため、トナーが固着した部分の反転コ
ントラストは通常より約50V大きくなり、磁性粒子特に
小粒径の磁性粒子は潜像保持体に現像するようになる。
これにより潜像保持体上のトナーの固着した部分に現像
した小粒径の磁性粒子はトナー固着物を削り取る働きを
し、画像劣化が解消される。

本発明にはどのような潜像保持体でも用いられうるが、
表面に電荷発生層を有しない方が望ましい。すなわち、
本発明においては、トナー固着物を削り取る際に必然的
に潜像保持体の表面も同時に削り取ってしまうため、表
面層に電荷発生層が露出していると、繰り返しの使用に
より表面が削られて感度の低下が起こり好ましくない。
そのため、本発明においては、表面に電荷移動層を有す
る有機光導電体（OPC）の潜像保持体を用いるのが特に
好ましい。

本発明に使用する有機光導電体としては、ポリビニルカ
ルバゾール等の有機光導電性ポリマーを用いたもの、及
び絶縁性ポリマーをバインダーとして用いた低分子量の
有機光導電性物質などがある。これらのうち、電荷移動
層と電荷発生層とからなる積層型感光体が本発明におい
て好ましく用いられるが、電荷発生層は、スーダンレッ
ド、ダイアンブルー、ジェナスグリーンＢなどのアゾ顔
料、アルゴールイエロー、ピレンキノン、インダンスレ
ンブリリアントバイオレットRRPなどのキノン顔料、キ
ノシアニン顔料、ペリレン顔料、インジゴ、チオインジ
ゴ等のインジゴ顔料、インドファーストオレンジトナー
などのビスベンゾイミダゾール顔料、銅フタロシアニン
などのフタロシアニン顔料、キナクリドン顔料等の電荷
発生性物質を、ポリエステル、ポリスチレン、ポリビニ
ルブチラール、ポリビニルピロリドン、メチルセルロー
ス、ポリアクリル酸エステル類、セルロースエステルな
どの結着剤樹脂に分散して形成される。その厚さは0.01
〜１μｍ、好ましくは0.05〜0.5μｍ程度が良い。

また、電荷移動層は主鎖または側鎖にアントラセン、ピ
レン、フェナントレン、コロネンなどの多環芳香族構
造、又はインドール、カルバゾール、オキサゾール、イ
ソオキサゾール、チアゾール、イミダゾール、ピラゾー
ル、オキサジアゾール、ピラゾリン、チアジアゾール、
トリアゾールなどの含窒素環式構造を有する化合物、ヒ
ドラゾン化合物等の正孔輸送性物質を成膜性のある樹脂
に溶解させて形成される。これは電荷移動性物質が一般
的に低分子量で、それ自身では成膜性に乏しいためであ
る。そのような樹脂としては、ポリカーボネート、ポリ
メタクリル酸エステル類、ポリアリレート、ポリスチレ
ン、ポリエステル、ポリサルホン、スチレン−アクリロ
ニトリルコポリマー、スチレン−メタクリル酸メチルコ
ポリマー等が挙げられる。電荷移動層の厚さは５〜20μ
ｍが好ましい。電荷移動層のような感光体の表面層を構
成する樹脂としては、耐摩耗性、油滑性等の性質も重要
であり、そのような点から樹脂としてDSCによって測定
されるピーク位置でのT_gが60℃以上特に80℃以上である
ことが好ましく、さらにビニル系重合体を30重量％以上
特に70重量％以上含むものが好ましい。

本発明に使用する転写方法としては、静電転写方式、バ
イアスロール方式、圧路転写方式、磁気転写方式等従来
より周知の方法が用いられる。さらに感光体上の残余の
トナーをクリーニングする方法としては、従来より周知
のブレードクリーニング方式、ファーブラシクリーニン
グ方式、磁気ブラシクリーニング方式等が用いられる。
クリーニング工程に至る直前において、必要に応じてト
ナークリーニングを容易にするために、除電工程等を設
けても良い。

本発明の画像形成方法においては、本発明のトナーと感
光体との優れた組合せとしてブレードクリーニング方式
が好ましい。本発明において特に好ましい態様は、感光
体軸方向長さacmのクリーニングブレードを1mm変位させ
るのに必要な圧w/aが５〜60g/cm、好ましくは８〜50g/c
mの範囲にある弾性ブレードを使用し、カウンターブレ
ードクリーニング方式で行う方法である。

さらに本発明のトナーを転写部材に定着するには、オー
ブン定着、熱ロール定着、圧力定着、フラッシュ定着、
マイクロ波定着等の周知の方法が適用できる。

本発明のトナーの製造にあたっては、熱ロール、ニーダ
ー、エクストルーダー等の熱混練機によって構成材料を
良く混練した後、機械的な粉砕、分級によって得る方
法、あるいは結着樹脂溶液中に磁性粉等の材料を分散し
た後、噴霧乾燥することにより得る方法、あるいは、結
着樹脂を構成すべき単量体に所定材料を混合した後、こ
の乳化懸濁液を重合させることによりトナーを得る重合
法トナー製造法等それぞれの方法が応用できる。

本発明に使用される潜像形成方法としては、電気信号に
応じて光源あるいは光路がON-OFFするものであれば何ら
構わないが、一般的には半導体レーザー光源や液晶シャ
ッターが多く使用される。

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、１は潜像保持部材、２はトナー供給容器、３は非
磁性スリーブ、４は固定磁石、５は磁性または非磁性ブ
レード、７は磁性粒子循環域限定部材、８は磁性粒子、
９は非磁性トナー、10は現像剤補集容器部、11は飛散防
止部材、12は磁性部材、13は現像領域、14はバイアス電
源を示す。スリーブ３は、ｂ方向に回転し、それに伴
い、磁性粒子８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５とスリーブ３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。

また、現像領域13においては、固定磁石４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
ーを飛翔現像する。（この現象については後述する。）
現像後磁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３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る
べく、比重の小さいものが望ましく、具体的には真比重
６以下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５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
３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５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、トナーへの帯電付与
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
１上に付着してしまう欠点がある。さらに、スリーブ周
速が速くなると固定磁石による規制が弱まり、現像剤飛
散が顕著になる。反対に磁性粒子の現像領域13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３との間隙、固定磁石４のN₁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10mmの領域をいう。

点６位置におけるブレード５の先端部と現像スリーブ３
面との前記間隙間隔ｄは50〜650μｍ、好ましくは100〜
600μｍである。この間隔ｄが50μｍ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650μｍ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７はブレード５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。

8,9はトナー供給容器２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２の底板は、トナー保持部材たる現像ス
リーブ３の下方に延長位置させてトナーが外部に漏れな
いようにしてある。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、漏出トナーを受け入れて拘束する漏出トナー補集容
器部10と、延長底板の先端縁長手に沿って飛散防止部材
11を配設してある。この部材11には後述する電圧が印加
されている。

磁性粒子８は、一般に体積平均粒径が40〜65μｍ、好ま
しくは42〜55μｍである。粒径が40μｍより小さいと磁
性粒子が潜像保持体上に現像されやすくなり、潜像保持
体やクリーニングブレードに傷つけやすくなる。一方、
粒径が65μｍより大きいと磁性粒子のトナー保持能が低
下しベタ画像の不均一さ、トナー飛散、カブリ等が発生
する。デジタルプリンターは潜像に対してON-OFF現像で
あるから、ベタ画像の不均一さは致命的欠点である。

本発明においては、磁性粒子が体積粒径分布で35μｍ未
満が５〜25重量％、好ましくは７〜20重量％の場合、効
果が著しい。すなわち、35μｍ未満が５重量％未満であ
ると、磁性粒子の研磨効果が長続きせず耐久による画像
劣化を起こし、また25重量％を超えると、潜像保持体の
傷の発生あるいは削れすぎなどの弊害が生じる。35μｍ
未満の磁性粒子を35〜40μｍの磁性粒子より多くする手
段としては、磁性粒子を焼成する段階で粒度分布を調整
することが好ましいが、別途35μｍ未満の磁性粒子を添
加し均一に混合しても良い。

本発明における粒度分布の測定は、JIS H2601に準拠し
て下記のように行った。

１）試料約100gを0.1gの桁まで量り取る。

２）篩は100メッシュから500メッシュの標準篩（以下篩
という）を用い、上から100,200,250,350,400,500の大
きさの順に積み重ね、底には受け皿を置き、試料は一番
上の篩に入れてふたをする。

３）これを振動機によって水平旋回数毎分285±６回、
衝動回数毎分150±10回で15分間ふるう。

４）ふるった後、各篩及び受け皿内の磁性粒子を0.1gの
桁まで量り取る。

５）重量百分率で小数第２位まで算出し、JIS Z8401に
よって少数第１位まで丸める。

備考 、篩の枠の寸法は、篩面から上の内径が200mm、上面
から篩面までの深さが45mmである。

、各部分の磁性粒子の重量の総和は、初めに取った試
料の重量の99％以下であってはならない。

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８をまずはじ
めにトナー供給容器２内に投入することにより、その磁
性粒子８が容器２内に臨んでいるスリーブ面領域、すな
わちスリーブ３を配設したトナー供給容器２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12
から磁性粒子拘束部材たるブレード５の先端部までのス
リーブ面領域各部にスリーブ３内の磁石４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９は上記磁性
粒子８の投入後容器２内に投入されることにより上記ス
リーブ３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８は、磁性粒子に対しても
ともと約２〜30重量％の非磁性トナー９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
８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２内に上記のように磁性粒子８と非磁性ト
ナー９を順次に投入収容した状態において、磁石４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５の先端部近傍部の
磁性粒子層部分は、スリーブ３が矢印ｂ方向に回転駆動
されても重力と磁気力及びブレード５の存在による効果
に基づく規制力と、スリーブ３の移動方向への搬送力と
の釣り合いによってスリーブ３表面の点６位置でたま
り、多少は動き得るが動きのにぶい静止層を形成する。

またスリーブ３を矢印ｂ方向に回転させた時、磁極の配
置位置と磁性粒子８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３に比較的近い磁性粒子分はスリーブ３の回転に
よって磁極S₂近傍からスリーブ３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５の上部に設けた磁性粒子循環域限定部材７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５
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７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
力と摩擦力及び磁性粒子の流動性（粘性）によって矢印
ｃの如く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９を逐次取り込んで現像剤供給容器２内
の下部に戻り、以下スリーブ３の回転駆動に伴いこの循
環を繰返す。

現像バイアス電源14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。例えば現像コントラスト＋300
V、反転コントラスト−100Vとし、一例として、スリー
ブ３に直流電圧＋450V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
５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
波数は1.2〜2KHz、V_PPは800〜1500Vの領域が好ましい。

さらに好ましくは1.4〜1.8KHz、1000〜1350V_PPの領域が
良い。同様にしてＳ−Ｄ（スリーブ−感光体）間隔を25
0〜700μｍ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_PP800〜
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。

いずれにしても、V_PP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、潜像保持体１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
ことが好ましい。

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３
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約300μｍを保った金属ドラ
ムを設け、これらと直列に約1MΩ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 以下本発明に係る反転現像法について現像部13での現像
を記述する。

第２図、第３図は本発明に係る現像方法について現像部
の拡大説明図である。21は潜像保持体上の暗部の潜像電
荷である。９は非磁性トナーである。14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３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
してある。

現像ブラシ22の抵抗が比較的大きい（約10⁸Ωcmより
大）ため、現像ブラシ22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22にはトナー９と
の摩擦帯電電荷もしくは鏡映電荷、潜像保持体１上の潜
像電界及び潜像保持体１とスリーブ３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１上の暗部の潜像電荷21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22にはス
リーブ３方向に最大屈伏状態となる。

潜像保持体１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22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如く交番電界によって現像ブラシ22
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１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22から離脱しやすくなり、潜像保持体１に供給さ
れやすくなるから、画像濃度も向上する。また、ブラシ
22の上記振動によりブラシ22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、観測された現象である。

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、好ましくは金属酸化
物、より好ましくはフェライト粒子が使用できる。また
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磁
性粒子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。

磁性粒子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、ジ−ｔ−ブチ
ルサリチル酸の金属錯体、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。

上記樹脂の処理量は、磁性粒子が前記条件を満足するよ
う適宜決定すれば良いが、一般には総量で磁性粒子に対
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
リロニトリル−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−マレイン酸エスエル共重合体な
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染顔料がある。

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。

［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１は矢印ａ方向に60mm
/秒の周速度で回転する。３は矢印ｂ方向に66mm/秒の周
速度で回転する外径32mm、厚さ0.8mmのステンレス（SUS
304）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0.8μｍ（R_Z＝）にした。一方、回転するスリ
ーブ３内にはフェライト焼結タイプの磁石４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５は1.2mm厚の非磁
性ステンレスを用いた。ブレード−スリーブ間隙は200
μｍとした。このスリーブ３に対向する潜像保持体１と
しては表面層に10μｍの電荷移動層を有する感光体ドラ
ムを使用した。グリッドバイアス電圧を500V、700Vの２
種選び、そのときの２種の露光量に応じた電位減衰より
感光体ドラムの表面状態を制御し、第４図の潜像形成装
置にて現像コントラストを所望の値に制御して静電潜像
を形成し、スリーブ表面との距離を300μｍに設定し
た。そして、上記スリーブに対し電源14により周波数14
00Hz、ピーク対ピーク値が1.4kVで、直流・交流重畳の
電圧を印加し現像を行なった。

潜像形成装置としては第４図に示したものを使用した。

リーダーから送られてくる電気信号に応じてレーザー光
を点灯・消灯させ、潜像保持対１上に原稿の明部・暗部
を再現させる。レーザーユニット51から放射されたレー
ザー光は、スキャナモータ52により高速で回転する多角
形のヒラー（ポリゴンミラー53）に照射され、その反射
光が結像レンズ54を経て潜像保持体１の表面に照射され
潜像を形成する。

また、潜像担持体上の残余のトナーはカウンターブレー
ドクリーニング方式を用いて除去した。使用したブレー
ドの硬度w/aは25g/cmであった。

実施例１ 以上より成る体積平均粒径11μｍの赤色粉末にコロイダ
ルシリカ0.6％を添加し、トナーとした。磁性粒子とし
ては、シリコーン樹脂で表面被覆したフェライト粒子
（平均粒径45μｍ、真比重5.1、35μｍ未満15％、35〜4
0μm7％）を用意した。

上記トナーと磁性粒子とを10:90の重量比率で混合し、
現像剤とした。これを第１図の現像装置に適用し、現像
部におけるスリーブ上の磁性粒子の存在量ｍ＝60mg/cm²
となるように設定して画出しを行ったところ、カブリの
ない鮮明な画像が得られた。また、10000枚のランニン
グテストを常温常湿下（23℃、60％、現像コントラスト
300V）、低温低湿下（15℃、10％、現像コントラスト35
0V）、高温高湿下（30℃、90％、現像コントラスト250
V）の各環境下において行った結果、いずれも良好な画
像が得られ、潜像保持体表面へのトナー固着、傷等によ
るカブリ等は生じなかった。

比較例１ 磁性粒子の平均粒径を46μｍ、体積粒径分布35μｍ未満
を４重量％とする以外は実施例１と同様に行ったとこ
ろ、高温高湿下3000枚後にスジ状に画像ムラが生じ、40
00枚で潜像担持体へのトナー固着が認められた。

比較例２ 磁性粒子の平均粒径を43μｍ、体積粒径分布35μｍ未満
を27重量％とする以外は実施例１と同様に行ったとこ
ろ、低温低湿下5000枚後に潜像担持体に傷が生じた。

実施例２ 磁性粒子として、ポリメチルメタクリレート−ポリテト
ラフルオロエチレンで表面被覆したフェライト粒子（平
均粒径43μｍ、体積粒径分布で35μｍ未満が12％、35〜
40μｍが８％）を使用する以外は実施例１と同様に画出
しを行ったところ、実施例１と同様に良好な結果が得ら
れた。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば簡易な構成で、初
期から高濃度の優れた画像が得られ、耐久によっても潜
像担持体のフィルミング、クリーニング不良のない、ク
リーニング特性に優れた現像剤および画像形成方法が得
られる。

【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，第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図は本発明に係る潜像形成装置
の概略図、第５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。 １……潜像保持体、２……現像剤供給容器、３……非磁
性スリーブ、４……固定磁石、５……ブレード、７……
磁性粒子循環域限定部材、８……磁性粒子、９……非磁
性トナー、10……現像剤補集容器部、11……飛散防止部
材、12……磁性部材、13……現像領域、14……バイアス
電源、21……静電潜像、22……磁気ブラシ、51……レー
ザーユニット、52……スキャナモータ、53……ポリゴン
ミラー、54……結像レンズ、55……ミラー。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０３Ｇ 13/09 15/08 ５０２ Ａ ５０７ Ｌ Ｇ０３Ｇ 9/10 ３５１ (72)発明者 内田 充 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 小林 廣行 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 藤田 亮一 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (56)参考文献 特開 昭59−67565（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−131549（ＪＰ，Ａ)

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】原稿の画像を電気信号に変換し、潜像保持
   体に２種の異なるバイアスを印加しそれぞれについて２
   種の異なる強さで露光したときの潜像保持体の表面電位
   データに基づいて潜像形成を制御する潜像形成装置によ
   って、該電気信号に応じて潜像保持体上に静電潜像を形
   成し、次いで潜像保持体とそれに対向する現像剤担持体
   の現像領域で、潜像保持体と現像剤担持体との間に交番
   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
   画像形成方法に供する、少なくとも非磁性トナーと磁性
   粒子とからなる現像剤であって、該磁性粒子が、真比重
   ６以下、体積平均粒径40〜65μｍ、体積分布で35μｍ未
   満が５〜25重量％であり35〜40μｍが35μｍ未満よりも
   少なく、かつ電気的絶縁性樹脂で被覆されたものであ
   り、現像剤担持体の現像領域に５〜80mg/cm²の磁気ブラ
   シを形成しており、現像領域で潜像保持体と現像剤担持
   体表面および磁気ブラシ表面との間を非磁性トナーが往
   復しながら潜像を反転現像することを特徴とする乾式現
   像剤。
2. 【請求項２】原稿の画像を電気信号に変換し、潜像保持
   体に２種の異なるバイアスを印加し、それぞれについて
   ２種の異なる強さで露光したときの潜像保持体の表面電
   位データに基づいて潜像形成を制御する潜像形成装置に
   よって、該電気信号に応じて潜像保持体上に静電潜像を
   形成し、次いで潜像保持体とそれに対向する現像剤担持
   体の現像領域で、潜像保持体と現像剤担持体との間に交
   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
   る画像形成方法であって、真比重６以下、体積平均粒径
   40〜65μｍ、体積分布で35μｍ未満が５〜25重量％であ
   り35〜40μｍが35μｍ未満より少なく、かつ電気的絶縁
   性樹脂で被覆された磁性粒子で、現像剤担持体の現像領
   域に５〜80mg/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磁気ブラ
   シ表面との間で非磁性トナーを往復しながら反転現像
   し、この像を転写部材に転写し、次いで潜像保持体上の
   残余の現像剤を除去する各工程から成ることを特徴とす
   る画像形成方法。
3. 【請求項３】潜像保持体が、表面に電荷移動層を有する
   有機重合体を含有する特許請求の範囲第２項記載の画像
   形成方法。
4. 【請求項４】潜像保持体上の残余の現像剤を除去する工
   程が、カウンターブレードクリーニング方式によるもの
   である特許請求の範囲第２項記載の画像形成方法。