JPH0797237B2

JPH0797237B2 - 反転画像形成方法

Info

Publication number: JPH0797237B2
Application number: JP61260298A
Authority: JP
Inventors: 浩之末松; 岡戸　　謙次; 正良嶋村; 廣行小林; 充内田
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1986-10-31
Filing date: 1986-10-31
Publication date: 1995-10-18
Anticipated expiration: 2010-10-18
Also published as: JPS63113553A

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-85
00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。

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
て磁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ッチングした現像方
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
より均一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５〜80mg
/cm²となるように磁気ブラシを形成し、現像領域で、潜像保持体と磁気ブラシとを接触させなが
ら、現像剤担持体表面から潜像保持体へ非磁性トナー
（但し、シリコーンオイルで処理されたシリカ微粉体を
有する場合を除く）を移行させ、さらに、該磁気ブラシ
表面から潜像保持体へ非磁性トナーを移行させ、潜像を非磁性トナーで反転現像することを特徴とする反
転画像形成方法に関する。

ここで言う非磁性トナーとは、外部磁界5000ｅで、10
emμ/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
像剤担持体を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−20μC/gの静電荷を有するトナー
を、＋600Vの潜像内画像部に付着させ、＋50Vの潜像内
非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＋20μC/gの静電荷を有するトナー
を、＋50Vの潜像内非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55
0V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ローン
力だけで決定できないため、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。

（ロ）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）
の事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
的にスリーブ表面積を増大させること、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、
離型、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。

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、28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。（この現像については後述す
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
ーブと潜像保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
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22との間隙、固定磁石23のＮ
₁極の位置、Ｓ₁極の極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50〜650μｍ、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を配設してある。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30〜100μｍ、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態において、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ｂ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ぶい静止層を形成する。

また、スリーブ22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
よる磁気力と摩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の磁
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5000
ｅ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
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
が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が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、磁性粒子の最大磁化（外
部磁場5000ｅ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−600V、明
部潜像電位−50Vの静電潜像に対して、一例として、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やすく好ましくな
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
付して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_pp 800
〜2200、Ｓ−D gap 250〜700μｍの範囲において、ほぼ
良好な画像が得られた。Ｓ−D gap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22
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
て示してある。

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から離脱し易くなり、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。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・ジターシャリー
ブ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（S
US304）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。ブ
レード−スリーブ間隙は200μｍ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300μｍ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1.4kVで、中心値が−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部からなる平均粒径12μｍ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メッシュ間、真比重5.1、最
大磁化63emu/g）を用意した。

上記トナーと磁性粒子とを12:100の重量比率で混合し、
第１図及び第２図に示すマイナスの静電荷潜像を反転現
像により顕像化するため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＝45mg/cm²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。一方、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メッシュ、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、
交番電界が磁気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25
0〜350メッシュ間、真比重4.7、最大磁化81emu/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３ｍ＝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能を反転させ、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−エチルヘキシルアクリレート−ジメチルアミノエチルアクリレート共重合体 100部（85:12:3）ローダミン系顔料５部からなる平均粒径11μｍ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、スチレン−ブチルメタクリレート共重合体 80部マグネタイト微粉末 120部を混練・粉砕・分級して平均粒径60μｍ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３ｍ＝1mg/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60μｍ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カブリの無い、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カブリトナーを除
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おける現像
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、22……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。

───────────────────────────────────────────────────── 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 15/08 ５０７Ｌ 15/09 Ｚ (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 (56)参考文献特開昭61−277962（ＪＰ，Ａ)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項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
/cm²となるように磁気ブラシを形成し、現像領域で、潜像保持体と磁気ブラシとを接触させなが
ら、現像剤担持体表面から潜像保持体へ非磁性トナー
（但し、シリコーンオイルで処理されたシリカ微粉体を
有する場合を除く）を移行させ、さらに、該磁気ブラシ
表面から潜像保持体へ非磁性トナーを移行させ、潜像を非磁性トナーで反転現像することを特徴とする反
転画像形成方法。