JP2001042645A

JP2001042645A - 現像装置

Info

Publication number: JP2001042645A
Application number: JP11221211A
Authority: JP
Inventors: Yukihiro Ozeki; 行弘大関; Katsuhiro Sakaizawa; 勝弘境澤; Makoto Nonomura; 真野々村; Manami Sekiguchi; 真奈実関口
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1999-08-04
Filing date: 1999-08-04
Publication date: 2001-02-16
Anticipated expiration: 2019-08-04
Also published as: JP4065474B2

Abstract

(57)【要約】【課題】非磁性１成分トナーを用いて現像するに際
し、現像ローラとトナー供給ローラ間の摺擦力を低減さ
せても、常に現像ローラ表面上に必要量のトナーを確保
して、トナー劣化や画像カブリを発生させることなく、
良好な現像を行うことである。【解決手段】現像ローラ２に当接配置したトナー供給
ローラ４に対し、断面矩形の板体からなるトナー循環制
御手段７を、供給ローラ４の上部面を通る水平方向接線
に下側から交差して上側に突出した態様で配置し、供給
ローラ４の上部に現像ローラ２と制御手段７との間で、
現像ローラ２等の回動で非磁性トナーＴが循環Ｆを行う
トナー循環領域Ａを形成する。供給ローラ４に供給され
る新たなトナーＴは、制御手段７によって一旦堰き止め
られ、少量の流れＥ２になって循環領域Ａへ流入し、ト
ナー循環Ｆの流れに乗って何回も循環し、摩擦帯電の機
会を増やされる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真方式等の
画像形成装置において、像担持体上に形成された静電潜
像を可視化するのに用いられる現像装置に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】電子写真法を用いた画像形成装置におい
て、１成分現像剤を使用する現像装置は、現像剤として
用いるトナー（１成分トナー）の種類によって構成を若
干異にする。特にトナー自身の磁性の有無によって、ト
ナーを現像ローラ（現像剤担持体）の表面へ担持させる
力が異なってくる。

【０００３】磁性トナーの場合には、現像ローラ内にマ
グネットを設けることによって、主に磁力によりトナー
を現像ローラ表面に担持して、搬送させることが可能と
なる。

【０００４】これに対し、非磁性トナーの場合には、磁
力を用いることができないので、トナー自身の帯電量に
よって生じる現像ローラ表面への鏡映力が利用され、こ
の鏡映力によりトナーを現像ローラに担持して、搬送さ
せることが可能となる。したがって、非磁性トナーを使
用する場合には、マグネットが不要になる代わりに、現
像ローラへのトナーの供給と、トナーに鏡映力を生じさ
せる帯電量の付与とを行う手段が必要となる。この手段
には、一般に、現像ローラに当接配置されたトナー供給
ローラが用いられている。

【０００５】トナー供給ローラは、現像ローラへトナー
を供給するとともに、現像ローラとトナー供給ローラと
の当接ニップ領域で、これらとトナーとの間で生じる摺
擦によりトナーを摩擦帯電し、現像ローラに担持させる
のに足る鏡映力を生じる帯電量をトナーに付与する。

【０００６】上記の非磁性トナーは、非磁性であるが故
にカラー化が容易に可能であり、現在、カラー画像形成
装置の現像装置で主に使用されているトナーは非磁性ト
ナーである。

【０００７】しかしながら、この非磁性トナーを用いた
従来の現像装置は、解決すべき問題点があるのを見出し
た。以下、非磁性トナーを用いる１成分接触現像装置の
代表的な例を図１１により説明する。

【０００８】本現像装置１０１は、内に収容した絶縁性
の非磁性１成分トナーＴを担持して図中Ｙ方向に回転す
る、図中Ｘ方向に回転する像担持体である感光ドラム１
００に接触した現像ローラ１０２、この現像ローラ１０
２に非磁性１成分トナーＴを図中矢印Ｚ方向に回転する
ことによって供給するトナー供給ローラ１０４、現像ロ
ーラ１０２上のトナーＴの塗布量および帯電量を規制す
るトナー規制手段である現像ローラ１０３、トナーＴを
攪拌するとともにトナー供給ローラ１０４に供給する攪
拌部材１０５等から構成されている。

【０００９】現像ローラ１０２が接触する感光ドラム１
００は剛体製とされ、現像ローラ１０２は弾性を有する
ことが好ましい。また現像ブレード１０３は金属製のも
のが、非磁性トナーに帯電付与するのに好適に用いられ
る。

【００１０】現像ブレード１０３により規制を受けたト
ナーＴは、現像ローラ１０２の回転にともない、感光ド
ラム１００と現像ローラ１０２とが当接した現像領域に
搬送され、図示しない電源から現像ローラ１０２に直流
の現像バイアスを印加することによって、鏡映力によっ
て担持された現像ローラ１０２から感光ドラム１００の
表面に形成された静電潜像に飛翔して付着、現像し、潜
像をトナー像として可視化する。

【００１１】現像に寄与せず、現像ローラ１０２の表面
に残留したトナーは、現像ローラ１０２の回転にともな
い現像装置１０１内に戻され、トナー供給ローラ１０４
を介して回収される。

【００１２】現像装置１０１は、上記のように、基本的
には、トナーＴとして絶縁性の非磁性１成分トナーを用
いるものであり、トナー供給ローラ１０４から供給した
トナーＴの現像ローラ１０２への担持は、トナー供給ロ
ーラ１０４と現像ローラ１０２との接触領域でトナーＴ
を摩擦帯電で生じる鏡映力によって行われる。またトナ
ーＴの現像ローラ１０２への担持量（コート量）の調整
は、現像ローラ１０２とトナー供給ローラ１０４との周
速差によって行われる。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】上記したように、非磁
性１成分現像装置１０１では、トナー供給ローラ１０４
から供給したトナーＴの現像ローラ１０２へのコート
は、トナー供給ローラ１０４と現像ローラ１０２との接
触領域でトナーＴを摩擦帯電で生じる鏡映力によって行
っているため、現像ローラ１０２へのトナーＴのコート
量は、トナーの材質や現像ローラ１０２、トナー供給ロ
ーラ１０４の材質に依存するのみならず、これらの摺擦
力に大きく依存するものとなっていた。

【００１４】その結果、トナーの材質や現像ローラ１０
２、トナー供給ローラ１０４の材質を最適化しても、現
像ローラ１０２とトナー供給ローラ１０４間の摺擦力を
低下させると、トナーの摩擦帯電量が低下して、現像ロ
ーラ１０２へのトナー担持量が減少し、現像後、画像を
転写材に転写、定着した出力画像の濃度が低下する問題
があった。

【００１５】本発明者らの検討によると、通常、出力画
像上で十分な濃度を得るためには、感光ドラム１００上
の現像したトナー像は、単位面積あたり約０．６ｍｇ／
ｃｍ ²のトナー量が必要となる。このトナー量を確保す
るには、感光ドラム１００の周速に対し現像ローラ１０
２の周速を１８０％速くした条件で、現像ローラ１０２
の表面上で少なくとも約０．３３ｍｇ／ｃｍ²のトナー
量が必要になる。

【００１６】現像ローラ１０２上に担持したトナー量が
少なくても、感光ドラム周速に対する現像ローラ周速の
増加をより大とすれば、感光ドラム上での必要トナー量
を確保することができるが、その場合には、現像ローラ
の駆動トルクの増大を招き、コストアップ等につながり
好ましくない。したがって、実用的には、現像ローラ周
速の増大は１８０％が上限であり、周速が１８０％以下
では、最低でも現像ローラ表面で約０．３３ｍｇ／ｃｍ
²以上のトナー量を確保できなければ、出力画像の濃度
低下を招く。さらに周速１８０％以下では、より以上の
トナー量を確保できなければ、感光ドラム上に０．６ｍ
ｇ／ｃｍ²のトナーを確保できず、出力画像の低下を招
く。

【００１７】現像ローラ１０２とトナー供給ローラ１０
４間の摺擦力について説明すると、この摺擦力は、現像
ローラ１０２とトナー供給ローラ１０４との間の当接
力、および現像ローラとトナー供給ローラとの間の周速
差、さらには現像ローラおよびトナー供給ローラの表面
の摩擦係数等により支配され決定される。摺擦力が大き
ければ、現像ローラ１０２とトナー供給ローラ１０４間
に供給されたトナーの摩擦帯電が促進され、その結果、
現像ローラに担持可能な鏡映力を生じさせる帯電量を持
ったトナーの数が増加し、現像ローラの表面に担持され
るトナー量が増加する。

【００１８】つまり、現像ローラ１０２とトナー供給ロ
ーラ１０４間の摺擦力は、現像ローラ表面に担持される
トナー量と密接な関連があり、現像ローラ表面に担持さ
れるトナー量は、摺擦力を増加させれば増加し、摺擦力
を減少させれば減少する。そこで、従来は、現像ローラ
表面に必要なトナー量を担持させるために、現像ローラ
とトナー供給ローラとの間の摺擦力を、その必要トナー
量に見合ったものに設定するべく、現像ローラ１０２と
トナー供給ローラ１０４間の当接力の増加やこれらの間
の周速差の増加等を行っていた。

【００１９】しかしながら、上記の摺擦力は現像装置の
寿命を決定する１つの要因ともなっており、摺擦力を増
加させることは、トナーの劣化を促進することにつなが
り、現像ローラや現像ブレードへのトナー融着を引き起
こし、またカブリ増加等の画像劣化等を引き起こし、現
像装置の短命化を招く。

【００２０】これに対して、特開昭６３−１８０９８３
号公報では、現像ローラ１０２表面の凹凸を大きくし
て、上記の摺擦力によらずに、メカニカルな搬送力で現
像ローラ上のトナー量を増加させる方法を開示してい
る。しかし、同公報にも記載されているように、現像ロ
ーラ表面の凹凸は画像品質に影響を及ぼし、凹凸を大き
するには限界がある。

【００２１】本発明者らの検討によると、画像品質を損
なわないためには、現像ローラ１０２表面の凹凸は表面
粗さＲｍａｘで１５μｍ以下である必要があり、この表
面粗さの領域では、メカニカルな搬送力で現像ローラ上
のトナー量を十分に増加させることは難しい。さらに、
このようなメカニカルな搬送は、現像ローラへのトナー
の担持がトナーの帯電量にあまり依存しないため、現像
ローラ上のトナーの帯電量分布が広くなり、トナーの帯
電極性と逆極性の電荷を有する反転トナーが増加し、現
像時に、非画像領域にトナーが付着する所謂「画像カブ
リ」（反転カブリ）が増加するという新たな問題が生じ
る。

【００２２】上記の特開昭６３−１８０９８３号には、
現像ローラ上のトナー量を増加させる方法として、上記
方法とは別な方法も開示している。この別な方法は、ト
ナー供給ローラ１０４から現像ローラ１０２に向かって
トナーが供給されるような電界を形成し、この電界でト
ナーを帯電させて電荷を付与し、現像ローラへのトナー
供給量、コート量を増加させるもので、これにより、上
記の問題点は全部解決されるとしていた。

【００２３】しかしながら、この方法は、同公報にも開
示されているように、現像ローラの抵抗を１０⁸〜１０
¹³Ωｃｍにする必要がある。この抵抗領域の材質は、環
境変動による抵抗値変動が起こりやすく、このため大量
かつ安定に現像ローラを製造することが困難であった。

【００２４】また、電界でトナーに電荷を付与してトナ
ーコート量を増加するとしているが、本発明者らの検討
によると、電界を印加すれば、現像ローラ周辺の元々あ
る程度帯電されていたトナーが現像ローラ近傍へ付勢さ
れるので、現像ローラへのトナー供給量が増加し、コー
ト量が増加すると思われる。したがって、現像ローラへ
のトナーコート量を増加させるために、トナー供給ロー
ラと現像ローラとの間での摩擦帯電を増加させる措置を
取らなくてもよいことになり、このことは、トナー材質
の選択幅を広げられることを意味する。

【００２５】しかしながら、摩擦帯電増加によらずに現
像ローラへのトナー供給量を増加させることは、現像ロ
ーラ上にコートされたトナーの帯電量のばらつきが大き
くなることにつながり、さらには反転トナーを含めてト
ナーがコートされやすくなり、現像ローラ上のトナーコ
ート層のトナーの帯電量分布が、メカニカルな搬送力に
よるトナーコート量の増加の場合と同様、広くなる。そ
の結果、同様に、現像時の画像カブリが増加するという
問題を生じる。

【００２６】以上を要約すると、従来の現像装置では、
現像ローラ１０２表面へのトナー供給、コートを現像ロ
ーラ１０２とトナー供給ローラ１０４間の摺擦力によっ
ているが、この摺擦力は現像装置の寿命を決定する１つ
の要因であり、摺擦力の増加はトナーの劣化促進につな
がり、現像ローラや現像ブレード１０６へのトナー融
着、また画像のカブリ増加などの画像劣化等を引き起こ
し、現像装置の寿命短命化を招いていた。これらを解決
するべく、現像ローラ上のトナー量増加をメカニカルな
方法等で行うと、画像カブリが生じて画像品質が低下す
る問題があった。

【００２７】本発明の目的は、非磁性１成分トナーを用
いた現像装置において、現像ローラとトナー供給ローラ
との間の摺擦力を低減させても、常に現像ローラ上に必
要量のトナーを確保して、トナー劣化や画像カブリを発
生させることなく、良好に現像を行うことができ、高品
質な出力画像を得ることを可能とした現像装置を提供す
ることである。

【００２８】

【課題を解決するための手段】上記目的は本発明に係る
現像装置にて達成される。要約すれば、本発明は、静電
潜像が形成される像担持体と接触もしくは近接配置され
た回動する現像剤担持体と、前記静電潜像を現像する１
成分現像剤を前記現像剤担持体に供給する、前記現像剤
担持体と当接配置された回動する弾性体製の現像剤供給
部材と、前記現像剤担持体上に担持された現像剤の量を
規制する、前記現像剤供給部材よりも前記現像剤担持体
の回動方向下流側に配置された現像剤量規制部材とを備
えた現像装置において、前記現像剤供給部材の上部に、
これに非接触または接触して現像剤循環制御部材を設置
して、前記現像剤供給部材の上方に、前記現像剤担持体
および現像剤供給部材の回動によって現像剤が循環す
る、前記現像剤担持体、現像剤供給部材および現像剤循
環制御部材とで区画された領域を形成したことを特徴と
する現像装置である。

【００２９】本発明によれば、好ましくは、前記現像剤
循環制御部材を、前記現像剤供給部材の上部面を通る水
平な接線に下側から交差して、前記接線の上側の領域に
突出した態様で配置する。前記現像剤供給部材の中心
を、前記現像剤担持体の中心を通る水平線よりも下に位
置させる。前記現像剤循環制御部材の前記現像剤供給部
材側の先端における横断面形状を矩形とすることができ
る。前記現像剤循環制御部材の前記現像剤供給部材側の
先端における横断面形状を曲面とすることができる。前
記現像剤循環制御部材の横断面形状を円形とすることが
できる。前記現像剤供給部材を発泡スポンジローラとす
ることができる。

【００３０】また、前記現像剤供給部材を第１の現像剤
供給部材として、これに前記現像剤を供給する回動する
第２の現像剤供給部材を有し、前記第２の現像剤供給部
材による前記第１の現像剤供給部材への現像剤の供給で
形成された現像剤の流れ中に、前記現像剤循環制御部材
が位置することができる。さらに、前記第１の現像剤供
給部材と第２の現像剤供給部材との間に、現像剤が通過
する開口部を有する仕切り壁を有し、前記現像剤循環制
御部材により前記第１の現像剤供給部材から除去された
前記第１の現像剤供給部材に付着していた現像剤に、前
記開口部を通って前記第２の現像剤供給部材側に戻す流
れを形成するようにすることができる。

【００３１】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る実施例を図面
に則して更に詳しく説明する。

【００３２】実施例１図１は、本発明の現像装置の一実施例を示す概略構成図
である。

【００３３】本実施例では、現像ローラを感光ドラムに
接触配置した接触現像系の現像装置を例にとって説明す
るが、本発明は、現像ローラを感光ドラムに非接触に配
置した非接触現像系の現像装置にも、適用することがで
きる。

【００３４】図１において、符号１００は像担持体であ
る負極性の感光ドラムで、本実施例では、外径３０ｍｍ
のＯＰＣ感光体を用いた。この感光ドラム１００は図中
Ｘ方向に所定の回転速度で回転駆動される。

【００３５】本実施例の現像装置１は、大きく分けて、
トナーホッパー部１ａと現像部１ｂとからなる。トナー
ホッパー部１ａと現像部１ｂとは、中央にトナー通路と
なる開口部１ｄを有する仕切り壁１ｃで仕切られてい
る。この現像部１ｂの感光ドラム１００と対向した開口
部に、現像剤担持体としての現像ローラ２が配置され、
現像ローラ２は感光ドラム１００と当接して、図中Ｙ方
向に所定の回転速度で回転駆動される。本実施例では、
現像ローラ２は外径１６ｍｍのものを使用した。

【００３６】この現像ローラ２は、アルミニウムやステ
ンレス等の金属芯金上に弾性層を形成し、さらにその上
に帯電付与層を形成してなっている。弾性層は、現像ロ
ーラ２の低硬度化を図るために、低硬度のＬＴＶシリコ
ーンソリッドゴム、またはシリコーン樹脂もしくはウレ
タン樹脂もしくはＥＰＤＭ等の発泡スポンジを用いるこ
とができる。

【００３７】弾性層に発泡スポンジを用いた場合には、
そのスポンジ層表面に厚さ数ｍｍ以下程度のソリッド層
を設けることが好ましい。これは、その上に設ける帯電
付与層は厚さ数μｍ程度の薄層とするので、スポンジ層
表面にソリッド層を設けないと、現像ローラ２の表面に
下のスポンジ層表面の凹凸形状が現れてしまい、現像ロ
ーラ２の表面粗さＲｍａｘ（ＪＩＳＢ０６０１）が大き
くなりすぎるからである。本発明では、表面粗さＲｍａ
ｘの測定には、小坂研究所製の表面粗さ試験機ＳＥ−３
０Ｈを使用した。

【００３８】本発明者らの検討によると、現像ローラ２
の表面粗さＲｍａｘは、一般に１５μｍ以下である必要
があり、この数値を超えると、前述の通り、担持される
トナーの帯電量分布がブロードになるため、所謂反転カ
ブリが生じることになる。特にスポンジ層上に直接帯電
付与層等を塗工した場合には、塗工液がスポンジの凹
凸、すなわち壁と空孔にならってしまうので、非常に大
きな凹凸形状が現れる。その結果、感光ドラムに現像さ
れたトナー像および出力画像上にスポンジ層表面の凹凸
形状が現われ、非常にがさついた画像になってしまう。

【００３９】これを防止するためには、スポンジ層から
なる弾性層を用いる場合には、そのスポンジ層の表面に
ソリッド層を設ければよい。表面にソリッド層を設けて
も、その厚さを数ｍｍ以下にすること、およびスポンジ
層が低硬度であることにより、現像ローラ２に低硬度の
現像ローラ硬度を得ることが可能となる。

【００４０】現像ローラ２の帯電付与層は、トナーに対
しての高帯電付与性と感光ドラム１００との摺擦力を下
げるために、その表面の動摩擦係数を下げる必要があ
る。この理由から、ポリアミド樹脂もしくはアクリル変
性シリコーン樹脂等の帯電付与性の高い樹脂中に、フッ
素系樹脂樹脂、ポリアミド樹脂粒子等の離型性粒子を分
散した材料で、帯電付与層を形成した。

【００４１】上記の弾性層および帯電付与層はいずれも
導電化されており、それらの材料には、カーボン粉末や
金属等の導電性物質を分散、混合している。弾性層およ
び帯電付与層の電気抵抗値は、体積抵抗率で１０³〜１
０⁹Ωｃｍに調整されている。抵抗値が１０³Ωｃｍを下
回ると、感光ドラム１００にピンホールがあったとき
に、現像時、ピンホールに電流が集中し、現像電圧が降
下して現像不能になる。一方、抵抗値が１０⁹Ωｃｍを
上回ると、現像ローラ２に担持されたトナーがチャージ
アップしやすくなるため、現像ローラ２上のトナーのコ
ート状態が不安定になり、またコート量の不足も生じ
る。また現像性が低下し、画像濃度の低下も生じる。

【００４２】本実施例では、ステンレスの芯金上に、弾
性層として低硬度かつ導電性のＬＴＶ層を形成し、その
表面に帯電付与層として、ポリアミド樹脂中にカーボン
およびポリアミド樹脂粒子を分散した導電性ポリアミド
樹脂コート層を形成して、現像ローラ２を構成した。

【００４３】この現像ローラ２の硬度はアスカー（Ａｓ
ｋｅｒ）Ｃで約４０°、表面粗さはＲｍａｘで約１０μ
ｍであり、Ｒｚ（ＪＩＳＢ０６０１）では約７μｍで
あった。

【００４４】図１に示すように、現像ローラ２の芯金の
両端の軸には侵入量規制コロ３が取り付けられており、
本実施例では、このコロ３の外径を１５．５ｍｍとし
て、コロ３により現像ローラ２の感光ドラム１００への
侵入量を２５０μｍ程度に設定した。

【００４５】現像ローラ２の感光ドラム１００とは反対
側の位置に、トナー供給ローラ４が設置されている。こ
のトナー供給ローラ４は現像ローラ２と接触配置され、
図中Ｚ方向に所定の回転速度で回転駆動される。本実施
例では、後述するように、非磁性トナーＴとして球形で
低融点な重合トナーを使用しており、このトナーを現像
ローラ２の表面に供給するために、トナー供給ローラ４
として、外径１６ｍｍ、硬度１０度（アスカーＣ）の絶
縁性ウレタンスポンジローラを使用し、これを現像ロー
ラ２に対する侵入量１００μｍ程度で接触配置させた。

【００４６】現像装置１のトナーホッパー部１ａにはト
ナー攪拌手段５が設置されており、この攪拌手段５は図
の矢印Ｗ方向に回転して、ホッパー部１ａ内の非磁性ト
ナーＴを攪拌しながら搬送し、トナーを仕切り壁１ｃの
開口部１ｄを通って現像部１ｂに供給する。

【００４７】現像装置１の現像ローラ２の上方位置に
は、現像剤量規制部材として現像ブレード６が設置さ
れ、この現像ブレード６は、トナー供給ローラ４よりも
回転方向下流側の位置に所定の当接圧でカウンター方向
に当接している。現像ブレード６は、現像ローラ２上に
担持された非磁性トナーＴを規制して、所定量のトナー
層に形成するとともに、摩擦帯電により所定量の摩擦帯
電量を付与する。

【００４８】現像ブレード６としては、リン青銅の薄板
の、現像ローラ２との当接部にウレタンゴムやＬＴＶ等
のトナーＴと逆極性の帯電特性を有する弾性体を設けた
もの、この弾性体表面にトナーＴに対して帯電付与性が
高くなるポリアミド樹脂等の樹脂をコーティングしたも
の、あるいは、図１に示すように、先端部をＬ字状に折
曲形成したステンレス薄板を用いることができる。この
ステンレス薄板の現像ブレードは、その先端の折曲部を
現像ローラ２の表面に当接して使用する。

【００４９】本実施例では、現像ブレード６によるトナ
ーＴへの帯電付与性を高めたまま、現像ローラ２と現像
ブレード６との間の摺擦力を可能な限り低下させるため
に、現像ブレード６として、上記の先端部を折曲形成し
たステンレス薄板を用いた。その厚さは１００μｍと
し、現像ローラ２への折曲部の当接圧を線圧で約１５ｇ
／ｃｍとした。

【００５０】さて、本発明の特徴的なことは、図１に示
すように、トナー供給ローラ４の上側の近傍にトナー循
環制御手段７を設置したことである。本実施例では、ト
ナー循環制御手段７は、横断面が矩形で、トナー供給ロ
ーラ４の長手方向に伸びる板状体からなり、これをトナ
ー供給ローラ４に非接触に配置した。このトナー循環制
御手段７は、トナーの循環を制御するための部材で、図
２に示すように、トナー供給ローラ４の上側に、現像ロ
ーラ２とトナー循環制御手段７との間でトナー循環領域
Ａを形成する。本実施例では、トナー循環制御手段７を
現像装置１の筐体と同じ材質の樹脂（本実施例ではガラ
ス繊維入りＡＢＳ樹脂）で形成した。その材質は何でも
よく、ステンレス等の金属部材であってもよい。

【００５１】図２において、現像ローラ２の中心（芯金
の中心）を原点Ｏにとり、そこを通って水平方向にｘ
軸、鉛直方向にｙ軸を引き、ｘｙ座標を考える。トナー
供給ローラ４の中心（芯金の中心）をＱとすると、この
トナー供給ローラ４の中心Ｑは、少なくともｘｙ座標の
第１象限、第４象限、好ましくは第４象限に位置させる
ことが必要である。これは、この領域にトナー供給ロー
ラ中心Ｑが存在すれば、トナー循環領域Ａ中にトナー自
身の重力によってトナーを保持することが可能になるか
らである。

【００５２】トナーの循環制御手段７の配置場所につい
て図２により説明する。図２に示すように、トナー供給
ローラ４の周方向上で、上側の水平方向接線αを考える
と、トナー循環制御手段７は、接線αに下側から交差し
て接線αの上側の領域に突出した態様で配置することが
好ましい。これにより、トナー循環領域Ａを、上記のよ
うに、トナー供給ローラ４の上側に、現像ローラ２とト
ナー循環制御手段７との間で形成することができる。

【００５３】トナーの循環制御手段７が接線αと交差し
ない接線α以下の領域、つまり、図２中、符号ｆで示す
現像部１ｂの底面１ｅからのトナー供給ローラ４の高さ
以下の範囲に配置すると、トナー循環領域は、従来の現
像装置同様、現像ローラ２とトナー供給ローラ４との間
のトナー供給ローラ４の高さ位置（接線α）以下の狭い
領域Ａ’に限定されることになり、本発明の効果が減少
する。一方、トナー循環制御手段７全体が接線αの上側
に位置した場合は、トナーの循環制御手段７先端のトナ
ー供給ローラ４との距離が約５ｍｍ以上離れると、その
隙間からトナーが脱落しやすくなり、トナー循環領域Ａ
の維持が難しくなる。

【００５４】したがって、トナー循環制御手段７は、接
線αに交差して上側に位置するか、交差せずに上側に位
置していても、その先端がトナー供給ローラ４から５ｍ
ｍ程度の距離内にあることが好ましい。

【００５５】本現像装置１は、一般的な反転現像系の画
像形成装置（たとえばＬＢＰ、ＬＥＤ等のページプリン
ター）に好適に用いることができる。本実施例では、感
光ドラム１００の帯電電位を−６５０Ｖ、感光ドラム１
００上の露光部の電位を−１００Ｖ、現像ローラ２に印
加する現像電圧をＤＣ−３５０Ｖとした画像出力条件で
画像形成し、画像評価を行った。これについては後述す
る。

【００５６】つぎに本発明で用いた非磁性１成分トナー
Ｔについて説明する。本実施例では、低融点で球形上を
有し、転写性、定着性に優れる重合トナーを用いた。ト
ナーの球形度合いはトナーの形状係数ＳＦ−１、ＳＦ−
２を用いて示すことができる。

【００５７】本発明では、形状係数ＳＦ−１、ＳＦ−２
とは、日立製作所製ＦＥ−ＳＥＭ（Ｓ−８００）を用
い、トナーの粒子像を無作為に１００個サンプリング
し、その画像情報をインターフェースを介してニコレ社
製の画像解析装置（Ｌｕｚｅｘ３）に導入して解析を行
い、下式より求められる値と定義した。

【００５８】ＳＦ−１＝｛（ＭＸＬＮＧ）²／ＡＲＥ
Ａ｝×（π／４）×１００ＳＦ−２＝｛（ＰＥＲＩ）²／ＡＲＥＡ｝×（π／４）
×１００ただし、ＭＸＬＮＧ：絶対最大長、ＡＲＥＡ：トナー投
影面積、ＰＥＲＩ：周長このトナーの形状係数ＳＦ−１はトナーの球形度合いを
示し、これが１４０より大きいと、球形から徐々に不定
形となる。ＳＦ−２はトナー表面の凹凸度合いを示し、
これが１２０より大きいとトナー表面の凹凸が顕著にな
る。

【００５９】本発明で使用する非磁性トナーＴは、重量
平均粒径が３〜１０μｍで、形状係数ＳＦ−１が１００
〜１４０、ＳＦ−２が１００〜１２０の範囲のものが好
ましい。本実施例では、重量平均粒径が７μｍ、ＳＦ−
１が１３０、ＳＦ−２が１２０の負極性の非磁性トナー
を用いた。

【００６０】トナーの重量平均粒径は種々の方法によっ
て測定することができるが、本発明では、コールカウン
ター社製のマルチサイザーを測定に用いた。

【００６１】つぎに、本実施例の現像装置の動作原理お
よび効果について、図３および図４を用いて説明する。
図３および図４は、トナー供給ローラ近辺でのトナーの
流れを示す説明図で、図３は本実施例の現像装置の場
合、図４は従来の現像装置の場合である。

【００６２】従来の現像装置では、トナー供給ローラ４
の外径を小さくし、またはトナー供給ローラ４の現像ロ
ーラ２への侵入量を小さくして、現像ローラ２とトナー
供給ローラ４との間の摺擦力を低下させると、図４中、
Ｂで示す現像ローラ２とトナー供給ローラ４との摺擦領
域でトナーＴの摩擦帯電量が減少する。このため、現像
ローラ２の回転動作および現像ブレード６による現像ロ
ーラ２表面上トナーの規制動作によって、摺擦領域Ｂか
ら生じるトナーの循環Ｄ中のトナーＴの摩擦帯電量が減
少する。これに加えて、従来装置では、図４中、矢印Ｃ
に示すように、トナーホッパー部１ａから攪拌手段５に
よって供給される新たなトナーＴの循環が生じてしま
い、現像ローラ２とトナー供給ローラ４との摺擦領域Ｂ
の近傍におけるトナーＴの平均帯電量がますます低下
し、現像ローラ２の表面に鏡映力で担持可能な帯電量を
有するトナーの平均帯電量が一段と低下してしまう。

【００６３】その結果、従来例で説明したように、現像
ローラ２上に帯電が十分なトナーを必要量確保すること
ができず、出力画像の濃度が低下して姉妹、高品質な出
力画像を得ることは難しい。

【００６４】この傾向は、従来用いられている粉砕トナ
ーでも見受けられるが、上記した重合トナーのような球
形トナーを用いた場合は特に著しい。この理由は、球形
トナーは粉砕トナーに比べ、トナー自身の滑り性が優れ
るためで、摩擦帯電量の減少幅が大きいと考えられる。

【００６５】これに対し、本実施例では、図３に示すよ
うに、トナー循環制御手段７を設けたので、攪拌手段５
によってトナーホッパー１ａから現像部１ｂに供給され
る新たなトナーＴは、トナーの流れＥ１で示されるよう
に、トナー循環制御手段７によって一旦堰き止められる
ので、トナー循環領域Ａへ新規トナーＴが大量に流入す
るのを阻止され、少量の流れＥ２となってトナー循環領
域Ａ中に流入する。

【００６６】このトナー循環領域Ａ中には、トナー供給
ローラ４、現像ローラ２および現像ブレード６によって
トナーの循環Ｆが生じているが、新規トナーＴが少量し
か流入しないので、従来に比べ、トナー循環領域Ａにお
けるトナー循環Ｆに未帯電トナーが混入する割合が減少
する。さらにトナー循環制御手段７によって、トナー循
環Ｆが、トナーホッパー１ａへ拡散されるのを防止でき
るので、トナー循環領域Ａに常にトナー循環Ｆを確保す
ることが可能となる。

【００６７】以上から、本実施例では、トナーＴをトナ
ー循環Ｆの流れに乗せて何回も循環させることができる
ので、トナー循環Ｆ中でのトナー個々の摩擦の機会が増
加し、摺擦領域Ｂでのトナーへの摺擦力を減少しても、
トナー個々の摩擦帯電量を増加することができ、またト
ナーの平均帯電量も増加する。

【００６８】これによって、トナー循環領域Ａ中の未帯
電トナーの割合を低下させることが可能となり、現像ロ
ーラ２の表面に鏡映力によって担持可能な帯電量を有す
るトナーＴの割合が増加する。したがって、現像ローラ
２の表面に担持されるトナー量が増加し、現像ローラ表
面の単位面積あたりのトナーコート量（Ｍ／Ｓ）が増加
する。

【００６９】本実施例の効果を確認する実験を行った。
前述したように、感光ドラム１００の帯電電位を−６５
０Ｖ、感光ドラム１００上の露光部の電位を−１００
Ｖ、現像ローラ２に印加する現像電圧をＤＣ−３５０Ｖ
とした画像出力条件で画像形成し、画像評価を行った。
現像ローラ２の周速は、感光ドラム１００の周速の１８
０％増しで使用した。

【００７０】画像形成枚数は６０００枚で、試験環境は
２６℃、６０％Ｒｈである。評価項目は現像ローラ２上
のトナーコート量Ｍ／Ｓ、ベタ黒画像の出力画像濃度、
感光ドラム１００上の非画像領域における画像カブリの
画像形成枚数に対する変化である。これらの測定方法も
しくは評価方法は以下の通りである。

【００７１】現像ローラ上のトナーコート量Ｍ／Ｓの測
定はつぎのように行った。通紙中、約５００枚ごとに現
像ローラ２の表面のトナーコート層を掃除機で吸引して
捕集し、捕集したトナーの重量を測定し、これをＭ（ｍ
ｇ）とする。つぎに現像ローラ２の表面のトナーコート
層の吸引領域の面積を計測し、これをＳ（ｃｍ²）とす
る。ＭをＳで割って、現像ローラ２上の単位面積あたり
のトナー量Ｍ／Ｓを求めた。その結果を図５にグラフで
示す。

【００７２】出力画像濃度の測定はつぎのように行っ
た。通紙中２５０枚ごとにベタ黒の画像出力を行い、そ
の画像中の９点で画像濃度を測定し、これらの平均値を
求めて画像濃度とした。測定にはマクベス濃度計を使用
した。結果を図６にグラフで示す。

【００７３】感光ドラム上の非画像領域の画像カブリの
評価はつぎのように行った。通紙中約５００枚ごとにベ
タ白の画像出力を行い、画像形成装置の動作を停止させ
て、感光ドラム１００の現像後の表面にマイラーテープ
を押し付けて、表面のカブリトナーをマイラーテープに
付着させ、そのカブリトナーを付着したテープを白紙上
に貼り、その反射率Ｈ１を東京電色（株）製のデンシト
メータＴＣ−６ＤＳを用いて測定した。またリファレン
ステープとして未使用の同じマイラーテープを白紙上に
貼り、その反射率Ｈ０を測定した。そして感光ドラム上
のカブリトナー量をＨ１−Ｈ０の計算で求めた。測定を
６回行い、その平均値を感光ドラム上のカブリトナー量
とした。結果を図７にグラフで示す。

【００７４】図５〜図７には、本実施例１の他に従来例
の結果も合わせて示した。この従来例は、図１の現像装
置をトナー循環制御手段７を除去した状態で用い、上記
と同様にしたときの結果である。

【００７５】図５から明らかなように、本実施例では、
現像ローラ２表面のトナーコート量Ｍ／Ｓは、画像形成
初期にやや低下する傾向があるが、従来例と比較して画
像形成初期から大幅に向上しており、本実施例で用いた
現像ローラ２の感光ドラム１００に対する周速差１８０
％の条件で、初期から十分な現像量が得られている。

【００７６】本実施例では、感光ドラム１００上のべた
黒画像のトナー量は、初期でも、従来例で説明した十分
な約０．６３ｍｇ／ｃｍ²程度を得ることができる。こ
れにともない、出力画像も、図６に示すように、従来例
よりも大幅に向上することが可能となり、現像ローラと
トナー供給ローラの摺擦力を低減させても、画像カブリ
の増加やトナー劣化の促進、および画像濃度の低下を生
じることなく、高画質画像を出力できた。

【００７７】図７に示されるように、本実施例では、感
光ドラム１００上の反転カブリ量が、従来例と比較して
増加する傾向は見られなかった。本発明は、現像ローラ
２表面へのトナーの供給を、あくまでトナー自身の帯電
量により生じる鏡映力で行っているため、現像ローラ２
の表面にコートされたトナーの帯電量分布がシャープに
なっていると考えられ、その結果、反転トナー（ポジに
帯電したトナー）増加による反転カブリの増加は見られ
ないものと思われる。

【００７８】以上、本実施例の効果について説明した
が、この効果は粉砕トナーを使用した場合にも同様に認
められた。したがって、本発明は、トナー自身の摩擦力
が高いために帯電特性に優れる粉砕トナーはもちろんの
こと、トナー自身の滑り性が高いために帯電量の得にく
い球形トナーに対しても、有効に作用することが確認さ
れたということである。

【００７９】本実施例では、現像ローラ２とトナー供給
ローラ４との間の摺擦力を低減することが可能となるの
で、トナー自身の劣化を防止して耐久性を向上できると
ともに、コア／シェル構造の重合トナーを低摺擦力下で
使用することが可能となるので、低温定着化が可能とな
り、省エネルギー化をより促進することができる。

【００８０】以上説明したように、本実施例によれば、
非磁性１成分トナーを使用して現像するに際し、現像ロ
ーラとトナー供給ローラとの間の摺擦力を低減させて
も、常に現像ローラ上に必要量のトナーを確保して、ト
ナー劣化や画像カブリを発生させることなく、良好に現
像を行うことができ、高品質な出力画像を安定して得る
ことができる。

【００８１】実施例２図８は、本発明の現像装置の他の実施例を示す断面図で
ある。図１に示した実施例１では、現像装置１のトナー
循環制御手段７をトナー供給ローラ４に非接触に配置し
たが、本実施例では、図８に示すように、制御手段７と
同様なトナー循環制御手段８を、トナー供給ローラ４に
対し接触配置して用いた。本実施例のその他の構成は実
施例１と基本的に同じで、図８において図１に付した符
号と同一の符号は同一の部材を示す。

【００８２】本実施例によれば、実施例１の効果に加
え、以下のような新な効果が生じる。トナー循環制御手
段８をトナー供給ローラ４に接触配置すると、トナー供
給ローラ４が現像ローラ２の表面から剥ぎ取って付着し
た現像残りトナーを、トナー循環制御手段８によりトナ
ー供給ローラ４から除去することができる。

【００８３】このとき、図９に示すように、現像装置の
仕切り壁１ｃの開口部１ｄを、トナー循環制御手段８の
トナー供給ローラ４への当接位置より下の位置まで開口
させていると、トナー供給ローラ４から除去した現像残
りトナーが、図９中、矢印Ｆ１、Ｆ２に示した経路をた
どって、現像部１ｂからトナーホッパー１ａへ循環し、
トナーホッパー１ａに回収することができる。

【００８４】このため、現像ローラ２とトナー供給ロー
ラ４との摺擦領域Ｂの上流側において、剥ぎ取り時に摩
擦熱を受けた現像残りトナーを、トナーホッパー１ａ中
で冷却することが可能となる。その結果、実施例１に比
べて、現像残りトナーの蓄熱を防止でき、蓄熱によるト
ナーの劣化を防止することが可能となる。したがって、
本実施例では、トナーの劣化に関して現像装置１の寿命
を長くすることができる。

【００８５】またトナー循環制御手段８の当接配置によ
り、つぎのような効果もあることが判明した。

【００８６】トナー供給ローラ４は、実施例１で示した
ように、現像ローラ２と所定の当接ニップを持って当接
し、かつその当接圧を可能な限り低減させるために、低
硬度であることが要求される。そのため、一般に、トナ
ー供給ローラ４は発泡スポンジから形成されており、そ
の表面も、現像ローラ２表面のトナー除去性能向上と、
現像ローラ２へのトナー搬送性とを両立させるため、ス
ポンジ状態のものが用いられる。

【００８７】このことから、トナー供給ローラ４上のト
ナーの一部は、現像ローラ２との当接ニップ中でトナー
供給ローラ４の表面のスポンジ中に侵入してしまい、以
後、トナーがトナー供給ローラ４の表面近傍のスポンジ
中に保持されるという事態が生じる。その結果、同じト
ナーが何度も現像ローラ２とトナー供給ローラ４との当
接ニップ中を通過し、そのたびに摺擦力を受けてトナー
の劣化が進行する。

【００８８】この劣化したトナーは、トナー供給ローラ
４表面のスポンジ中に染み込んでいるものの、現像ロー
ラ２とトナー供給ローラ４との当接ニップ中で、その当
接圧力により若干染み出して、現像ローラ２に供給され
ることがある。本発明者らの検討によると、現像ローラ
２上に劣化トナーが存在すると、現像ブレード６の現像
ローラ２への当接面にトナー融着を引き起こすので、劣
化トナーの発生をできるだけ防ぐことが好ましい。

【００８９】これに対し、本実施例では、トナー循環制
御手段８をトナー供給ローラ４表面に当接させているの
で、トナー供給ローラ４表面のスポンジ中に侵入してい
るトナーをトナー循環制御手段８で叩き出すことができ
（叩き出されたトナーは、上記したのと同様に、トナー
ホッパー１ａへ循環して回収される）、トナー供給ロー
ラ４表面のスポンジ中でトナーが何度も摺擦されること
による劣化を防止できる。

【００９０】本実施例によれば、実施例１と同様、非磁
性１成分トナーを使用して現像するに際し、現像ローラ
とトナー供給ローラとの間の摺擦力を低減させても、常
に現像ローラ上に必要量のトナーを確保して、画像カブ
リを発生させることなく良好に現像を行うことができ、
高品質な出力画像を安定して得ることができる。さらに
トナーの劣化を防いで、現像ブレードへのトナー融着を
防止でき、現像装置の耐久性を一段と向上することがで
きた。

【００９１】実施例３実施例１および２のトナー循環制御手段７、８は、横断
面が矩形で、トナー供給ローラ４の長手方向に伸びる板
形状にしたが、本実施例では、図１０に示すように、先
端部の横断面形状が曲面になったトナー循環制御手段９
を用いた。本実施例では、このトナー循環制御手段９に
よる効果をより高くするために、実施例２と同様、トナ
ー循環制御手段９をトナー供給ローラ４に当接した。

【００９２】このようなトナー循環制御手段９先端の曲
面でトナー供給ローラ４に当接すると、トナー供給ロー
ラ４への当接ニップを低い圧力に保ちながら広く取るこ
とができ、トナー供給ローラ４の表面のスポンジ中に侵
入しているトナーの吐き出し効果を、その圧力を上げず
に高めることができる。その結果、本実施例は、実施例
２を上回る効果が可能となった。

【００９３】以上では、トナー循環制御手段９は先端部
全体を曲面としたが、トナー供給ローラ４との対向側が
曲面になっていればよい。また簡単には、トナー循環制
御手段全体をトナー供給ローラ４の長手方向に伸びる丸
棒とすることもできる。

【００９４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
非磁性１成分トナーを用いた現像装置において、現像ロ
ーラとトナー供給ローラとの間の摺擦力を低減させて
も、常に現像ローラ表面上に必要量のトナーを確保し
て、トナー劣化や画像カブリを発生させることなく良好
な現像を行って、高品質な画像を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の現像装置の一実施例を示す断面図であ
る。

【図２】図１の現像装置のトナー供給ローラに対し設置
したトナー循環制御手段の設置位置を示す説明図であ
る。

【図３】図１の現像装置のトナー供給ローラ近辺でのト
ナーの流れを示す説明図である。

【図４】従来の現像装置のトナー供給ローラ近辺でのト
ナーの流れを示す説明図である。

【図５】図１の現像装置と従来の現像装置における現像
ローラ上のトナーコート量Ｍ／Ｓの画像形成枚数に対す
る変化を示すグラフである。

【図６】図１の現像装置と従来の現像装置での現像によ
る画像濃度の画像形成枚数に対する変化を示すグラフで
ある。

【図７】図１の現像装置と従来の現像装置での現像によ
る感光ドラム上のカブリ量の画像形成枚数に対する変化
を示すグラフである。

【図８】本発明の現像装置の他の実施例を示す断面図で
ある。

【図９】図８の現像装置のトナー供給ローラ近辺でのト
ナーの流れを示す説明図である。

【図１０】本発明の現像装置のさらに他の実施例を示す
断面図である。

【図１１】従来の現像装置を示す断面図である。

【符号の説明】

１現像装置１ａトナーホッパー１ｂ現像部２現像ローラ４トナー供給ローラ６現像ブレード７、８、９トナー循環制御手段１００感光ドラム

フロントページの続き (72)発明者野々村真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)発明者関口真奈実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Ｆターム(参考） 2H077 AC04 AC13 AD13 AD17 AE01 DB08 EA11 FA22

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】静電潜像が形成される像担持体と接触も
しくは近接配置された回動する現像剤担持体と、前記静
電潜像を現像する１成分現像剤を前記現像剤担持体に供
給する、前記現像剤担持体と当接配置された回動する弾
性体製の現像剤供給部材と、前記現像剤担持体上に担持
された現像剤の量を規制する、前記現像剤供給部材より
も前記現像剤担持体の回動方向下流側に配置された現像
剤量規制部材とを備えた現像装置において、前記現像剤供給部材の上部に、これに非接触または接触
して現像剤循環制御部材を設置して、前記現像剤供給部
材の上方に、前記現像剤担持体および現像剤供給部材の
回動によって現像剤が循環する、前記現像剤担持体、現
像剤供給部材および現像剤循環制御部材とで区画された
領域を形成したことを特徴とする現像装置。
【請求項２】前記現像剤循環制御部材を、前記現像剤
供給部材の上部面を通る水平な接線に下側から交差し
て、前記接線の上側の領域に突出した態様で配置した請
求項１の現像装置。
【請求項３】前記現像剤供給部材の中心を、前記現像
剤担持体の中心を通る水平線よりも下に位置させた請求
項１または２の現像装置。
【請求項４】前記現像剤循環制御部材の前記現像剤供
給部材側の先端における横断面形状が矩形である請求項
１〜３のいずれかの項に記載の現像装置。
【請求項５】前記現像剤循環制御部材の前記現像剤供
給部材側の先端における横断面形状が曲面である請求項
１〜３のいずれかの項に記載の現像装置。
【請求項６】前記現像剤循環制御部材の横断面形状が
円形である請求項１〜３のいずれかの項に記載の現像装
置。
【請求項７】前記現像剤供給部材が発泡スポンジロー
ラからなる請求項１〜５のいずれかの項に記載の現像装
置。
【請求項８】前記現像剤供給部材を第１の現像剤供給
部材として、これに前記現像剤を供給する回動する第２
の現像剤供給部材を有し、前記第２の現像剤供給部材に
よる前記第１の現像剤供給部材への現像剤の供給で形成
された現像剤の流れ中に、前記現像剤循環制御部材が位
置する請求項１〜７のいずれかの項に記載の現像装置。
【請求項９】前記第１の現像剤供給部材と第２の現像
剤供給部材との間に、現像剤が通過する開口部を有する
仕切り壁を有し、前記現像剤循環制御部材により前記第
１の現像剤供給部材から除去された前記第１の現像剤供
給部材に付着していた現像剤に、前記開口部を通って前
記第２の現像剤供給部材側に戻す流れを形成させる請求
項１〜８のいずれかの項に記載の現像装置。