JPH08220871A

JPH08220871A - 現像装置

Info

Publication number: JPH08220871A
Application number: JP4263395A
Authority: JP
Inventors: Koichi Hiroshima; 康一廣島; Tatsuichi Tsukida; 辰一月田; Takuji Shibuya; 卓史渋谷; Kazuhisa Kenmochi; 和久剱持; Osamu Iwasaki; 修岩崎
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1995-02-08
Filing date: 1995-02-08
Publication date: 1996-08-30

Abstract

(57)【要約】【目的】流動性の高い非磁性トナーを、トナーの吹出
しやコート不良を生じることなく現像スリーブ上に均一
に塗布でき、トナーの摩擦帯電電荷量のばらつきを小さ
くできて、感光ドラム上の潜像の現像効率を高め、Ｖ−
Ｄ特性を安定化することができ、現像ムラやゴーストの
ない高品質な画像を安定して得ることを可能とした現像
装置を提供することである。【構成】非磁性トナー５が、形状係数ＳＦ１が１００
〜１１０の実質的に球形な形状を有する重合トナーから
なる。ポリウレタンフォームを用いたＲＳローラ１００
の回転方向は、現像スリーブ７との当接部において逆方
向である。そして感光ドラム１の周速をｖｄ、現像スリ
ーブ７の周速をｖｓ、ＲＳローラ１００の周速をｖｒと
したときに、ｖｒ≧１．４・α・ｖｓ、かつｖｓ≧１．
４・ｖｄ（ただし、０．８≦α≦１．０）を満たすよう
にした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、像担持体上に形成した
静電潜像を可視化するのに使用する現像装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子写真技術を用いた画像形成工程の概
略を図２を用いて説明する。

【０００３】静電潜像担持体である光導電性感光ドラム
（感光体）１を図の矢印方向に回転し、その回転過程で
帯電ローラ２を用いて感光ドラム１の外周面を一定電位
に帯電させる。つぎに、図示しないレーザスキャナ、Ｌ
ＥＤなどの露光装置により画像信号に対応した露光３を
感光ドラム１に照射して、感光ドラム１の外周面上に静
電潜像を形成する。つづいて、現像装置４によりトナー
５を用いて潜像を現像し、トナー像として可視化する。
得られたトナー像は、転写手段である転写ローラ１２を
用いて転写材１３上に転写する。

【０００４】ついで、トナー像を担持した転写材１３を
図示しない定着装置に搬送し、そこで一定圧力下に加熱
してトナー像を転写材１３に融着、固定する。これによ
りプリント画像が得られ、画像形成が終了する。感光ド
ラム１は、転写後に残留したトナー５ａをクリーニング
ユニット１４のブレード１４ａにより掻き取られ、つぎ
の画像形成に備える。

【０００５】上記の現像装置４は、構成が比較的な簡単
な一成分現像方式を採っており、現像容器６内に現像剤
としてトナー５のみを収容している。トナー５は非磁性
トナーであり、通常、粉砕法による粒径５〜８μｍの非
磁性トナーが用いられる。

【０００６】この一成分現像装置は、図２に示すよう
に、現像容器６内に現像スリーブ７と、撹拌羽根８と、
現像ブレード９と、ＲＳローラ１００とを設けてなって
いる。現像スリーブ７は、容器６の感光ドラム１と対面
した位置に設けられた開口部６ａに配置され、感光ドラ
ム１と対向する面が同方向に移動する順方向に、感光ド
ラム１の周速と等速で回転するようになっている。撹拌
羽根８は容器６内に収容されたトナー５を撹拌しなが
ら、現像スリーブ７に向けて搬送するためのもので、容
器６内の奥側に配置されている。現像ブレード９は、現
像スリーブ７上に塗布（コート）されたトナー５の層厚
を規制するためのもので、容器６の現像スリーブ上方位
置に取付けられ、その先端部が現像スリーブ７の外周面
に当接されている。

【０００７】ＲＳローラ１００は、現像スリーブ７に対
するトナーの剥ぎ取り（Ｒｅｍｏｖｅ）および供給（Ｓ
ｕｐｐｌｙ）を行なう部材で、現像スリーブ７の感光ド
ラム１とは反対側の斜め下部に当接して設置されてい
る。ＲＳローラ１００は、ウレタンなどのスポンジロー
ラからなり、現像スリーブ７に対して一定の周速差で、
現像スリーブ７の回転と順方向に回転している。

【０００８】撹拌羽根８により現像スリーブ７に向けて
搬送されたトナー５は、現像スリーブ７とＲＳローラ１
００との周速差にもとづく摩擦により、予備的に帯電さ
れながら現像スリーブ７上に供給されて塗布され、現像
スリーブ７の回転にともない現像ブレード９の箇所に搬
送される。そして現像スリーブ７上のトナー５は、現像
ブレード９による規制により所定層厚にされた後、感光
ドラム１と対向した現像部に搬送され、感光ドラム１上
の潜像の現像に供される。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところで、近年、従来
の粉砕トナーに比べ、粒径が均一で転写効率が非常に高
いという理由から、重合法で製造された重合トナーが使
用されるようになってきた。重合トナーは、製法上、そ
の形状が粉砕トナーに比べ限りなく球形に近く、そのた
め流動性が粉砕トナーよりも非常に良好なのが特徴であ
る。

【００１０】しかしながら、重合トナーでは、その流動
性が極めてよいが故に、現像スリーブ７に対するトナー
の剥ぎ取りおよび供給を、粉砕トナーのようにはバラン
スよく行なえず、現像スリーブ上にトナーのコートムラ
（塗布ムラ）を発生しがちであった。このためＶ−Ｄ特
性（現像コントラスト−濃度特性）が安定しないだけで
なく、トナーの供給過多によるトナーの吹出しや、供給
不足によるコート不良が発生していた。

【００１１】本発明の目的は、流動性の高い非磁性トナ
ーを、トナーの吹出しやコート不良を生じることなく現
像スリーブ上に均一に塗布でき、トナーの摩擦帯電電荷
量のばらつきを小さくできて、感光ドラム上の潜像の現
像効率を高め、Ｖ−Ｄ特性を安定化することができ、現
像ムラやゴーストのない高品質な画像を安定して得るこ
とを可能とした現像装置を提供することである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的は、本発明にか
かる現像装置にて達成される。要約すれば、本発明は、
現像容器内に現像剤として重合法により製造された非磁
性の重合トナーを収容し、現像剤担持体に当接したＲＳ
部材を現像剤担持体の回転と周速差を持って回転するこ
とにより、前記トナーを像担持体の回転と周速差を持っ
て回転する現像剤担持体上に供給する現像装置におい
て、前記重合トナーは、形状係数ＳＦ１が１００〜１１
０の実質的に球形な形状を有し、ＲＳ部材の回転方向
は、像担持体との当接部において逆方向であり、そして
像担持体の周速をｖｄ、現像剤担持体の周速をｖｓ、Ｒ
Ｓ部材の周速をｖｒとしたときに、ｖｒ≧１．４・α・ｖｓかつｖｓ≧１．４・ｖｄただし、αはＲＳ部材の材質で定まる定数で、０．８〜
１．４の範囲の数値を満たすことを特徴とする現像装置
である。

【００１３】本発明によれば、ＲＳ部材を発泡体ローラ
とすることができ、定数αの値が０．８≦α≦１．０で
ある。またＲＳ部材をブラシローラとすることもでき、
定数αの値が１．０≦α≦１．４であり、さらに、ＲＳ
部材をトナーの帯電極性と逆極性の材質の表面を有する
発泡体ローラとすることもでき、定数αの値が０．９≦
α≦１．２である。

【００１４】

【実施例】

実施例１図１は、本発明の現像装置の一実施例を示す断面図であ
る。本現像装置４は、図２に示したような画像形成装置
に設置して、感光ドラム１上の潜像の現像に使用され
る。

【００１５】現像装置４は、非磁性トナー５を収容した
現像容器６内に、現像スリーブ７と撹拌羽根８と、現像
ブレード９とＲＳローラ１００を設けてなっており、現
像スリーブ７は、容器６の感光ドラム１と対面した位置
に設けられた開口部６ａに配置され、撹拌羽根８は、容
器６内の奥側に配置され、現像ブレード９は、容器６の
現像スリーブ上方位置に取付けられ、その先端部が現像
スリーブ７の外周面に当接されている。ＲＳローラ１０
０は、現像スリーブ７の感光ドラム１とは反対側の斜め
下部に当接して設置されている。本発明では、現像スリ
ーブ７は感光ドラム１に対し順方向に回転し、ＲＳロー
ラ１００は現像スリーブ７に対し逆方向（カウンター方
向）に回転されている。

【００１６】本発明の特徴は、感光ドラム１の周速ｖｄ
と現像スリーブ７の周速ｖｓとの間に周速差を設け、ま
た現像スリーブ７の周速ｖｓとＲＳローラ１００の周速
ｖｒとの間に周速差を設けて、現像スリーブ７上にトナ
ー５を安定してコートすることにある。これについては
後で詳しく説明する。なお、本発明において、上記の周
速差とは、２つのものの回転方向に関係なく、それらの
周速の絶対値の間に差があることをいう。

【００１７】本発明によれば、さらに、非磁性トナー５
は重合トナーとされている。この重合トナーは、懸濁重
合法で製造された低軟化物質を５〜３０重量％含み、形
状係数ＳＦ１が１００〜１１０の実質的に球形な微粒の
トナーである。その重合トナー５の概略構成を図３に示
す。

【００１８】重合トナー５は、図３に示すように、エス
テル系ワックスを内包したコア５ａと、その外側を包む
トナー実質層のスチレン−ブチルアクリレートの樹脂層
５ｂと、樹脂層５ｂの表面を覆うスチレン−ポリエステ
ルの表層５ｃとからなっており、製造法上、球形にな
る。重合トナー５が３層構成となっている理由は、コア
５ａにワックスを内包することにより、定着工程でのト
ナーのオフセットを防止する効果が得られ、樹脂の表層
５ｃを設けることにより、帯電効率の向上が図られるた
めである。重合トナーは、摩擦帯電電荷の安定のために
オイル処理したシリカを外添して使用する。

【００１９】上記の形状係数ＳＦ１とは、図１６に示す
ように、球状物質の形状の丸さの割合を示す数値であ
り、球状物質を２次元平面上に投影してできる楕円状図
形の最大長さＭＸＬＮＧの二乗を図形面積ＡＲＥＡで割
って、これに１００π／４を乗じたときの値で表され
る。つまり、形状係数ＳＦ１は、次式：ＳＦ１＝｛（ＭＸＬＮＧ）² ／ＡＲＥＡ｝×（１００π
／４）で定義されるものである。本実施例では、日立製作所Ｆ
Ｅ−ＳＥＭ（Ｓ−８００）を用い、トナー像を１００回
無作為にサンプリングし、その画像情報をインターフェ
ースを介して、ニコレ社製画像解析装置（ＬＵＳＥＸ
３）に導入して解析し、上記式より形状係数ＳＦ１を算
出した。

【００２０】現像容器６内には、上記の重合トナーから
なる非磁性トナー５が収容されている。この非磁性トナ
ー５は、図１の矢印方向に回転する撹拌羽根８により、
現像スリーブ７およびＲＳローラ１００のニップ付近に
搬送され、ついでＲＳローラ１００により現像スリーブ
７上に供給される。現像スリーブ７上に供給されたトナ
ー５はその粗い表面上に担持され、現像スリーブ７の回
転にともない感光ドラム１と対向した現像部へ向けて搬
送される。その途中で現像ブレード９によって摺擦され
て、トナー５に所定の摩擦帯電電荷量（トリボ）（μＣ
／ｇ）が付与されるとともに、トナー５が現像スリーブ
７上に所定の厚みのトナー層、つまり単位面積当たり所
定のトナーコート量（ｍｇ／ｃｍ² ）のトナー層に形成
される。

【００２１】このようにして現像スリーブ７上に形成さ
れたトナー層は、感光ドラム１との現像部において、感
光ドラム１上の静電潜像の電位と現像スリーブ７に印加
された現像バイアスの電位との電位差にもとづいて現像
に供され、感光ドラム１上の潜像がトナー像として可視
化される。潜像の現像に使用されなかったトナーは、現
像スリーブ７の回転により現像容器６内に戻った後、Ｒ
Ｓローラ１００によって現像スリーブ７上から剥ぎ取ら
れ、現像スリーブ７上にはＲＳローラ１００により新た
なトナー５が供給される。

【００２２】上記の現像スリーブ７上に形成されたトナ
ー層の上層、下層とで、トナーの摩擦帯電量に差がある
場合、感光ドラム１上の潜像に対する現像効率が著しく
低下して、潜像へのトナーの付着量（ｍｇ／ｃｍ² ）が
少なくなり、得られたトナー像を転写紙上に転写した際
に、満足なベタ画像を得ることができなくなる。そこ
で、現像スリーブ７上のトナー層の上層、下層における
トナーの摩擦帯電量をできるだけ同じにすることが重要
である。

【００２３】以下、現像スリーブ上のトナー層の上層、
下層のトナー摩擦帯電量を揃える方法について、本発明
で行なった実験に従いながら説明する。

【００２４】本発明において、感光ドラム１は公知の光
導電性感光体からなるが、特に重合トナーは、その球形
という形状の要因から感光ドラム１への鏡映力が強く、
クリーニング性が劣るので、感光ドラム１の表層にフッ
素樹脂等を分散したＯＣＬ（ＯｖｅｒＣｏａｔＬａ
ｙｅｒ）を設けたものが好ましく、本実験ではそれを用
いた。

【００２５】現像スリーブ７は、導電性剛体の円筒体、
例えばアルミニウム、ステンレス鋼等の円筒体でよい
が、現像スリーブによるトナー搬送性を良くするため
に、表面粗さが１０点平均粗さＲｚで２〜８μｍ程度の
ものを用いた。

【００２６】現像ブレード９は、トナーに対する摩擦帯
電付与能力がなければならないので、たとえばウレタン
ゴムなどの基層の弾性層上に、ネガ系トナーを使用する
場合には、帯電系列でポジ側にあるナイロン等を被覆し
たものがよく、ポジ系のトナーを使用する場合には、ネ
ガ側のフッ素ゴム等を被覆したものがよい。本実験で
は、現像ブレード９は、厚さ０．２ｍｍのりん青銅の板
上に、弾性層としてウレタンゴムの板を接着し、その表
層にナイロンをコートしたものを使用した。

【００２７】ＲＳローラ１００には、ポリウレタン系の
発泡スポンジのローラを用いた。このポリウレタン系の
発泡スポンジは、ポリエーテル系の発泡スポンジとは異
なり、セル数で管理できるために使用に便利である。

【００２８】感光ドラム１上の潜像および現像条件は、
以下のように設定した：感光ドラム表面電位暗電位（１次帯電による非画像部電位）：Ｖｄ＝−７０
０Ｖ明電位（レーザ露光による画像部電位）：Ｖｌ＝−１５
０Ｖ現像方法：ジャンピング現像法現像バイアス：Ｖｄｃ＝−５００ＶＶａｃ＝１６００Ｖｐｐ、周波数＝１８００Ｈｚ感光ドラム周速：１００ｍｍ／秒

【００２９】初めに、現像装置４をレーザプリンタに組
込む前に現像装置４単体で、現像スリーブ７とＲＳロー
ラ１００とを空回転し（現像スリーブ上にトナーをコー
トするが、感光ドラムの潜像の現像には使用しない状態
で回転する）、１０回の空回転後に、現像スリーブ７上
トナー層の上層および下層におけるトナーの摩擦帯電量
を測定した。

【００３０】現像スリーブ７とＲＳローラ１００の外径
はともに１６ｍｍで、ＲＳローラ１００の芯金径は６ｍ
ｍとした。現像スリーブ７の材質はアルミニウム、ＲＳ
ローラ１００の材質はポリエステル径ポリウレタンフォ
ームで、そのセル数は１００個／ｉｎｃｈ（拡大鏡を用
い１インチ辺りのセル数を数える）である。ＲＳローラ
１００の現像スリーブ７への侵入量は約１．５ｍｍとし
た。ＲＳローラ１００の回転は、現像スリーブ７の回転
に対しカウンター方向とした。これは、現像スリーブ７
に対しＲＳローラ１００がカウンター方向に回転する
と、ＲＳローラ１００による現像スリーブ７表面のトナ
ーを剥ぎ取る効果に加え、現像ブレード９と現像スリー
ブ７の当接部にトナーを供給する機能を持たせることが
できるためである。

【００３１】トナーの摩擦帯電量の測定には分割Ｍ法を
用いた。トナー層の上層部、下層部の区別は、測定に用
いるＱメータ（トナー摩擦帯電量測定器）に接続したフ
ァラデーゲージの吸い口を、１．０ｍｍ離したところで
吸引したものを上層部のトナーとし、つづいて離間距離
Ｏで吸引して、全てのトナーを吸引したものを下層部の
トナーとした。吸引のための離間距離を１．０ｍｍにし
た理由は、隙間ゲージを用いて離間距離を変更しながら
試しの吸引を１０回したときに、トナーの上層、下層の
重量比がほぼ１：１となる付近が、ファラデーゲージの
吸い口から１．０ｍｍ離れた位置であったからである。

【００３２】ＲＳローラと現像スリーブの周速比ｖｓ／
ｖｒに対する現像スリーブ上トナーの摩擦帯電量（トリ
ボ）の変化を図４に示す。

【００３３】現像スリーブ７上のトナー層の下層のトナ
ーは、現像スリーブ７の表面による摩擦帯電が支配的な
ので、現像スリーブ７の表面からトナーが剥ぎ取られ
ず、新たなトナーに置き換えられないと、帯電電荷量が
チャージアップして高い値を示す。そこで、現像スリー
ブ７の周速ｖｓよりもＲＳローラ１００の周速ｖｒが速
くなるように周速差を設けて、ＲＳローラ１００による
トナーの剥ぎ取り力を向上させると、新たなトナーの置
き換えがあるので、下層トナーの摩擦帯電電荷が下が
る。一方、トナー層の上層のトナーは、現像ブレード７
による摩擦帯電が支配的なので、その帯電量は、現像ス
リーブ７とＲＳローラ１００の周速差に左右されず一定
である。

【００３４】このため、図４に示すように、現像スリー
ブ７とＲＳローラ１００の周速差、つまりＲＳローラと
現像スリーブの周速比ｖｓ／ｖｒを大きくしていくにつ
れて、トナー層の上層、下層間でのトナーの帯電量の差
が段々なくなって来、周速比が１４０％以上では実質的
に帯電量の差がなくなっている。

【００３５】しかしながら、以上の結果は同一のＲＳロ
ーラ１００を使用した場合についてであって、ＲＳロー
ラ１００の材料の発泡スポンジのセル数により、ＲＳロ
ーラ１００の表面性が変わってくると、ＲＳローラ１０
０による現像スリーブ７上トナーの剥ぎ取り性能が変化
し、必ずしも同一結果が得られないことが分かった。

【００３６】図５は、ＲＳローラに用いたウレタンフォ
ームのセル数およびＲＳローラの現像スリーブへの侵入
量と、トナーコート等に対する効果との関係を示したも
のである。これは、現像スリーブ７およびＲＳローラ１
００の外径がともに１〜３０ｍｍの範囲での結果であ
る。図５に示されるように、ウレタンフォームの１イン
チ辺りのセル数が少なく、つまりセル径が大きくなる
と、ウレタンフォームの見かけ上の硬度が下がり、ＲＳ
ローラ１００による現像スリーブ７上のトナーを剥ぎ取
る能力が減少している。

【００３７】たとえばセル数７０個／ｉｎｃｈのＲＳロ
ーラ１００を用い、現像スリーブ７への侵入量を０．５
〜２．５ｍｍとして確認したところ、現像スリーブ７と
の周速差をいくら大きくしてもトナーの剥ぎ取り不良が
生じ、現像スリーブ７上トナー層の上層、下層で、トナ
ーの摩擦帯電量に５〜１５μＣ／ｇの差が出てしまっ
た。またＲＳローラ１００の侵入量が０．３ｍｍ以下で
は、ウレタンフォームのセル数をいくつにしても、現像
スリーブ７との周速差で現像スリーブ７上のトナーを剥
ぎ取ることができなかった。

【００３８】検討した結果、ＲＳローラに使用したウレ
タンフォームのセル数と、ＲＳローラの現像スリーブへ
の侵入量の関係は、図５に示すように、セル数が８０〜
２５０個／ｉｎｃｈ、侵入量が０．４〜２．５ｍｍの範
囲に望ましい値があることが分かった。

【００３９】しかし、ＲＳローラのセル数および現像ス
リーブに対する侵入量を上記の範囲内にしても、先の図
４に示した、ＲＳローラと現像スリーブの周速比ｖｓ／
ｖｒが１４０％以上において、トナー層の上層、下層で
のトナーの帯電量を同じにできる効果を、必ずしも得る
ことができないことが分かった。

【００４０】図６は、現像スリーブに対するＲＳローラ
の周速差と現像スリーブ上トナー層の上層、下層のトナ
ーの摩擦帯電量差との関係を複数のセル数について示し
たものである。ＲＳローラ１００の現像スリーブ７への
侵入量は１．５ｍｍ一定にした。

【００４１】図６に示されるように、上層、下層のトナ
ーの摩擦帯電量差が収束して解消されるときの、現像ス
リーブの周速ｖｓに対するＲＳローラの周速ｖｒの周速
差が変わることが分かる。摩擦帯電量差が解消されると
きの周速差を周速比ｖｒ／ｖｓで示すと、セル数が１０
０のときに周速比ｖｒ／ｖｓが１４０％であったのが、
セル数１５０のときは約１３０％、セル数２００のとき
は約１２０％で解消した。

【００４２】また、図には示さなかったが、同一セル数
の場合はＲＳローラの侵入量が大きいほど、現像スリー
ブ上のトナーの剥ぎ取り効果が大きくなる傾向があり、
上層、下層のトナーの摩擦帯電電荷量の差がなくなるＲ
Ｓローラ、現像スリーブの周速差は、やはり小さくなっ
た。

【００４３】そこで、ＲＳローラ１００のウレタンフォ
ームのセル数１００個／ｉｎｃｈ、現像スリーブ７への
侵入量１．５ｍｍを基準とし、セル数８０〜２５０個／
ｉｎｃｈおよび侵入量０．３〜２．５ｍｍの範囲内で、
あるセル数および侵入量を有するＲＳローラの周速を規
格化した。つまり、基準のときのＲＳローラの周速をｖ
ｒ₁₀₀ 、あるセル数および侵入量を有するＲＳローラの
周速をｖｒ_X として、ｖｒ_X ／ｒ₁₀₀ ＝αなる係数を用
いて規格化した。図７に、ＲＳローラのウレタンフォー
ムのセル数および現像スリーブへの侵入量と係数αとの
関係を示す。係数αは、セル数および侵入量を種々変更
して実験的に求めた。なお、このような係数（規格化の
係数）αは、一般にＲＳ部材の材質により決まる定数と
いうことができる。

【００４４】基準のときのＲＳローラの現像スリーブに
対する適切な周速を周速比で表すと、ｖｒ₁₀₀ ／ｖｓ＝
１．４（１４０％）であるので、あるセル数および侵入
量を有するＲＳローラの現像スリーブに対する適切な周
速差は、周速比で表すとｖｒ_X ／ｖｓ＝（ｖｒ_X ／ｖｒ
₁₀₀ ）・（ｖｒ₁₀₀ ／ｖｓ）＝１．４・αとなる。従っ
て、あるセル数および侵入量のＲＳローラについて、図
７により、そのセル数および侵入量から係数αが決ま
り、現像スリーブの周速ｖｓに対し適切な周速差を有す
るＲＳローラの周速ｖｒが、ｖｒ＝１．４・α・ｖｓと
して求まる。

【００４５】上記の手法により、ＲＳローラと現像スリ
ーブの周速差を最適化してやったところ、２３℃、６０
％Ｒの通常環境下で、現像スリーブ上に、トナーの摩擦
帯電電荷量が−２０〜−３０μＣ／ｇ、トナーのコート
量が０．５〜０．８ｍｇ／ｃｍ² と安定したトナー層が
得られた。

【００４６】つぎに、現像コントラスト（現像バイアス
と明電位との電位差ΔＶ＝Ｖｄｃ−Ｖｌ）と感光ドラム
１上のトナー濃度との関係を、感光ドラム１に対する現
像スリーブ７の周速差をパラメータとして測定した。そ
の結果を図８に示す。

【００４７】図８に示されるように、感光ドラム１の周
速ｖｄに対する現像スリーブ７の周速ｖｓが等速以下に
遅ければ、現像コントラストを上昇させても感光ドラム
上のトナーの濃度は高まらず、低いところで頭打ちにな
ってしまう。これに対し、現像スリーブ周速ｖｓを感光
ドラム周速ｖｄの等速以上に徐々に上昇させていくと、
感光ドラム上のトナー濃度も上昇し、現像スリーブ周速
ｖｓを感光ドラム周速ｖｄの１４０％以上とすると（ｖ
ｓ≧１．４・ｖｄ）、転写紙への転写後の画像の光学的
反射濃度で約１．５付近で飽和し、濃度の安定した画像
が得られるようになる。

【００４８】転写紙上で画像の光学的濃度１．５を得る
には、感光ドラム上のトナーの付着量は０．８〜０．９
ｍｇ／ｃｍ² 程度必要であった。仮に現像効率が１００
％であるとしても、現像スリーブ上のトナー量が０．５
〜０．８ｍｇ／ｃｍ² であるから、感光ドラム上に十分
にトナーを供給できない。従って、現像スリーブ周速を
感光ドラム周速よりも速くし、トナーの感光ドラム上へ
の供給効率を高めるのである。

【００４９】本実施例において、前述したように、非磁
性トナー５として流動性の高い重合トナーを用い、非画
像部電位（暗電位）：−７００Ｖ、画像部電位（明電
位）：−１５０Ｖ、感光ドラムの周速ｖｄ：１００ｍｍ
／秒、現像スリーブの周速ｖｓ：１４０ｍｍ／秒、ＲＳ
ローラの周速ｖｒ：１９６ｍｍ／秒、ＲＳローラのウレ
タンフォームセル数：１００個／ｉｎｃｈ、ＲＳローラ
の現像スリーブへの侵入量：１．５ｍｍとして、感光ド
ラム上でベタ画像を現像したところ、反射濃度で１．５
以上の極めて良好な画像が安定して得られるようになっ
た。

【００５０】以上では、現像スリーブ上トナー層の上
層、下層のトナーの摩擦帯電量の差をなくすことができ
る、現像スリーブに対するＲＳローラの周速差として、
ウレタンフォームのセル数１００個／ｉｎｃｈ、現像ス
リーブへの侵入量１．５ｍｍのとき１４０％としたが、
これよりも周速差が大きければ、当然、その効果が発揮
される。

【００５１】上記のベタ画像の形成において、ＲＳロー
ラのセル数もしくは現像スリーブへの侵入量を増加し、
そして、図７に示したセル数と侵入量とで規格化した係
数αを用い、下記条件を満たすようにすることにより、
同様に安定した画像が得られた。

【００５２】ｖｒ≧１．４・α・ｖｓかつｖｓ≧１．４・ｖｄただし、ｖｒ：ＲＳローラの周速（ｍｍ／秒）ｖｓ：現像スリーブの周速（ｍｍ／秒）ｖｄ：感光ドラムの周速（ｍｍ／秒） α：ＲＳローラのセル数（個／ｉｎｃｈ）と現像スリー
ブへの侵入量（ｍｍ）によって規格化した係数で、０．
８〜１．０の値

【００５３】実施例２本実施例では、図１０に示すように、現像装置のＲＳ部
材としてブラシローラ１０１を使用したことが特徴であ
る。本実施例のその他の構成は図１に示した現像装置と
基本的に同様で、図１０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。

【００５４】ＲＳブラシローラ１０１は、図９に示すよ
うに、芯金１０１ａの表面上にレーヨン、ナイロン、ア
クリル、ポリエステル、ポリプロピレン、テフロン等の
毛１０１ｂを植毛してなっている。ブラシ毛１０１ｂ
は、使用する非磁性トナー５の極性によって材質を選択
することが好ましく、本例では、トナー５としてネガ系
の重合トナーを用いているために、レーヨン、ナイロ
ン、アクリルおよびポリプロピレン等の毛が好適であ
る。本実施例では、ＲＳブラシローラ１０１は、外径６
ｍｍの芯金１０１ａ上にポリプロピレンの毛１０１ｂを
植毛して、ローラ外径１６ｍｍに形成した。

【００５５】ＲＳブラシローラ１０１の場合も、実施例
１のウレタンフォームを用いたＲＳローラ１００のとき
と同様、ブラシ密度、硬さ、および現像スリーブ７への
侵入量によって、現像スリーブ７上のトナーの剥ぎ取り
量が変わり、剥ぎ取り量が少ないと、現像スリーブ上ト
ナー層の上層、下層でのトナー摩擦帯電量に差が生じ
て、現像効率が著しく低下してしまう。

【００５６】本発明者等の調べたところによれば、ＲＳ
ブラシローラ１０１の性能を左右するパラメータは、主
にブラシの密度と硬さであるが、このうちのブラシ密度
は、現像スリーブ上のトナーの剥ぎ取りよりも、トナー
のコートムラに関係することが分かった。ただし、ブラ
シ密度が低ければ剥ぎ取りムラを生じるので、ある一定
以上のブラシ密度は必要である。

【００５７】調べたところ、ブラシ密度が２５，０００
フィラメント／ｉｎｃｈ² 以上であれば、現像スリーブ
上のトナー層にコートムラが生じないことが確認され
た。上限は２００，０００フィラメント／ｉｎｃｈ²
で、これ以上になると、ブラシにトナーによる目詰まり
が発生し、ＲＳ部材として機能しなくなる。従って、Ｒ
Ｓブラシローラ１０１のブラシ密度は、２５，０００〜
２００，０００フィラメント／ｉｎｃｈ² 、好ましくは
５０，０００〜１００，０００フィラメント／ｉｎｃｈ
² である。本実施例では、ブラシ密度を６０，０００フ
ィラメント／ｉｎｃｈ² とした。

【００５８】図１１は、ＲＳブラシローラ１０１のブラ
シ材質をプロピレンとし、ブラシの硬さ、現像スリーブ
への侵入量によって、現像スリーブ７上トナーの剥ぎ取
り効果がどのように変わるかを示した図である。

【００５９】ブラシの硬さは繊度（繊維の太い、細いの
程度を示す）に比例するため、繊度で代表することがで
きる。繊度は、長さ９，０００ｍの繊維の重さがａグラ
ムのときａデニール、１グラムのとき１デニールである
といい、１デニールは１／９，０００（ｇ／ｍ）であ
る。通常用いられる表現方法として、たとえば１０００
デニール／１００フィラメントがあるが、これは、１０
デニールのフィラメントが１００本集まって、１０００
デニールとなっているという意味である。

【００６０】ＲＳブラシローラ１０１のブラシの繊度が
大きくなると、ＲＳブラシローラ１０１の見かけ上の硬
度は上がり、図１１に示すように、現像スリーブ上のト
ナーを剥ぎ取る能力は上昇する。２００／４０Ｄ／Ｆ、
つまり２００デニール／４０フィラメント（繊度：５デ
ニール）のナイロン糸によるＲＳブラシローラ１０１を
用い、現像スリーブへの侵入量を０．５〜２．５ｍｍと
して確認したところ、ＲＳブラシローラ１０１の現像ス
リーブ７との周速差をいくら変化させても、現像スリー
ブ上のトナー層の上層、下層で、トナーの摩擦帯電電荷
量に５〜１５μＣ／ｇの差が生じてしまった。

【００６１】またＲＳブラシローラ１０１の侵入量が
０．５ｍｍ以下では、ブラシの繊度をいくつにしても、
周速差でトナーを剥ぎ取ることができなかった。さらに
侵入量が２．５ｍｍ以上では、ＲＳブラシローラの現像
スリーブに対する当接が強くなり、現像スリーブの撓み
や駆動トルクの上昇を引き起こし、現像ムラ、ピッチム
ラを生じてしまう。また繊度が２５デニール以上の場合
は、現像スリーブそのものを傷つけてしまう虞があっ
た。

【００６２】今回の検討により、ＲＳブラシローラ１０
１の繊度が６〜２５デニール／フィラメント（Ｄ／
Ｆ）、ＲＳローラの現像スリーブへの侵入量が０．５〜
２．５ｍｍの範囲に、トナーコートが良好になる値があ
ることが分かった。

【００６３】実施例１のウレタンフォームを用いたＲＳ
ローラ１００のときと同様、ＲＳブラシローラ１０１を
用い、現像スリーブ７との周速差を設けて、現像スリー
ブ上トナー層の上層、下層のトナーの摩擦帯電電荷量の
差をなくすことができ、その場合、同様に、繊度と侵入
量によって、上層、下層のトナーの摩擦帯電電荷量の差
が解消するような周速差が異なる。

【００６４】表１は、ＲＳブラシローラ１０１の繊度と
現像スリーブ７への侵入量を種々変更して実験したとき
の、現像スリーブ７上トナー層の上層、下層のトナーの
摩擦帯電電荷量の差がほぼ零になる、現像スリーブ７の
周速ｖｓに対するＲＳブラシローラ１０１の周速ｖｒの
周速差を、それらの比で示したものである。

【００６５】

【表１】

【００６６】表１では、ＲＳブラシローラ１０１の材質
をナイロン、レーヨン、アクリルおよびポリプロピレン
としたが、この４者には差がなく、単に繊度が異なるだ
けである。本発明者等は、さらに実験を重ねてデータを
取り、ウレタンフォームＲＳローラ１００（実施例１）
のセル数１００個／ｉｎｃｈ、現像スリーブへの侵入量
１．５ｍｍを基準として、ある繊度および侵入量を有す
るＲＳブラシローラについて、前記と同様な条件、ｖｒ≧１．４・α・ｖｓかつｖｓ≧１．４・ｖｄに合うように規格化した。

【００６７】図１２は、その結果を示している。図１２
に示したαは、ウレタンフォームＲＳローラを基準とし
て、任意のＲＳブラシローラを規格化したときの係数
で、実験的に求められたものである。ただし、ＲＳブラ
シローラ１０１のとき、αは１．０〜１．４の範囲の数
値を取る。実施例１のＲＳローラ１００の特性とは異な
り、現像スリーブ７とＲＳブラシローラ１０１の周速差
の関係は、ＲＳブラシローラが速くなる方向にシフトし
ている。

【００６８】本実施例において、前述したように、非磁
性トナー５として流動性の高い重合トナーを用い、非画
像部電位（暗電位）：−７００Ｖ、画像部電位（明電
位）：−１５０Ｖ、感光ドラムの周速ｖｄ：１００ｍｍ
／秒、現像スリーブの周速ｖｓ：１４０ｍｍ／秒、ＲＳ
ブラシローラの周速ｖｒ：１９６ｍｍ／秒、ＲＳブラシ
ローラの現像スリーブへの侵入量：１．５ｍｍ、ＲＳブ
ラシローラの材質：ポリプロピレン、繊度：１１２０デ
ニール／６０フィラメントとして、感光ドラム上でベタ
画像を現像したところ、反射濃度で１．５以上の極めて
良好な画像が安定して得られるようになった。

【００６９】上記において、ＲＳブラシローラ１０１の
繊度と現像スリーブ７への侵入量につき、図１２に示す
係数αを用いて前述した条件を満たすようにすることに
より、同様に安定した画像が得られるに至った。

【００７０】実施例３本実施例では、発泡スポンジローラ上に表層物質とし
て、トナーとは帯電極性が反対の物質をコーティングし
たローラを、ＲＳローラとして用いたことに特徴を有す
る。

【００７１】発泡スポンジとしては、物性的に安定でブ
リードのないスポンジ材がよく、本実施例ではＥＰスポ
ンジを用いた。表層物質としては、トナーと反対極性で
ある物質で、コーティング可能なものであれば使用可能
である。本実施例では、使用した重合トナーがネガ系の
トナーであるため、強ポジ系の物質であるナイロン系の
樹脂を使用した。

【００７２】本実施例によれば、図１３に示すように、
ＲＳローラ１０２は、芯金１０２ａ上にＥＰスポンジ層
１０２ｂを設け、その上にナイロンコート層１０２ｃを
設けてなっており、ＲＳローラ１０２の外径は１６ｍ
ｍ、芯金１０２ａの外径は６ｍｍとした。ナイロンコー
ト層１０２ｃの厚さは２０〜１００μｍの範囲がよく、
本実施例では５０μｍとした。

【００７３】コート層１０２ｃの厚さが２０μｍ以下に
薄すぎれば、長期間の使用によりコート層１０２ｃに削
れが生じ、逆に１００μｍ以上に厚すぎれば、スポンジ
層１０２ｂのスポンジのセルが潰れ、ＲＳローラ１０２
による現像スリーブ上トナーの剥ぎ取り効果がなくな
る。ＲＳローラ１０２の硬度はアスカーＣ硬度で２２〜
３０°が適当である。ＥＰスポンジはウレタンフォーム
と異なりセル数の制御が難しいため、ＥＰスポンジに分
散したカーボン量および加硫条件を変えて、その硬度を
上記の範囲に調節した。

【００７４】本実施例では、ＲＳローラ１０２の表層に
トナーと反対極性の物質のナイロンコート層１０２ｃを
コーティングしたが、これによれば、現像スリーブ上の
トナーを剥ぎ取るのに、ＲＳローラ１０２による機械的
な剥ぎ取り力に加えて、その表面での静電気的な剥ぎ取
り力が強まるメリットがあり、さらにはトナー自体に対
して摩擦帯電電荷を付与する効果もある。

【００７５】本実施例において、上記のＲＳローラ１０
２を図１の現像装置４に組込み、実施例１のとき同様に
空回転を行ない、現像スリーブ７に対するＲＳローラ１
０２の周速を変えて、現像スリーブ７上のトナーの摩擦
帯電電荷量をＥ−ＳＰＡＲＴアナライザーを用いて測定
し、現像スリーブ上トナー層の上層、下層のトナーに摩
擦帯電量の差をなくすような周速差を求めた。

【００７６】図１４にその結果を示す。図中の数字
（％）は、ＲＳローラ１０２の硬度と現像スリーブ７へ
の侵入量との関係で変わる周速差を示している。ＲＳロ
ーラ１０２の現像スリーブ７への侵入量を０．３〜２．
５ｍｍまで変化させた場合、侵入量が概ね０．５ｍｍ以
下では剥ぎ取り能力がなく、上層、下層のトナーの帯電
量差が大きかった。また侵入量が２．５ｍｍ以上では、
駆動トルクの上昇と現像スリーブ上トナーの融着が生じ
る領域が生じる。硬度を高めることにより剥ぎ取り能力
が向上するが、比較的低い硬度領域が安定で、高硬度に
なると、駆動トルク上昇と現像スリーブ上トナーの融着
が生じた。

【００７７】上記結果をもとに、前記の条件：ｖｒ≧１．４・α・ｖｓかつｖｓ≧１．４・ｖｄに合うように、αを用いて規格化した結果を図１５に示
す。図１５に示されるαも、ナイロンコートＲＳローラ
の硬度（°）と現像スリーブへの侵入量（ｍｍ）を種々
変更して実験的に求めたものである。ナイロンコートＲ
Ｓローラの場合、この係数αは０．９〜１．２の範囲の
数値である。

【００７８】本実施例において、前述したように、非磁
性トナー５として流動性の高い重合トナーを用い、非画
像部電位（暗電位）：−７００Ｖ、画像部電位（明電
位）：−１５０Ｖ、感光ドラムの周速ｖｄ：１００ｍｍ
／秒、現像スリーブの周速ｖｓ：１４０ｍｍ／秒、ＲＳ
ローラの周速ｖｒ：１９６ｍｍ／秒、ＲＳローラの現像
スリーブへの侵入量：１．５ｍｍ、ＲＳローラの材質：
ＥＰスポンジ層＋ナイロン表層として、感光ドラム上で
ベタ画像を現像したところ、反射濃度で１．５以上の極
めて良好な画像が安定して得られるようになった。

【００７９】上記において、ナイロンコートＲＳローラ
１０２の硬度と現像スリーブ７への侵入量につき、図１
５に示す係数αを用いて前述した条件を満たすようにす
ることにより、同様に安定した画像が得られるに至っ
た。

【００８０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の現像装置
は、現像容器内に現像剤として重合法により製造された
非磁性の重合トナーを収容し、現像剤担持体に当接した
ＲＳ部材を現像剤担持体の回転と周速差を持って回転す
ることにより、前記トナーを像担持体の回転と周速差を
持って回転する現像剤担持体上に供給する。その重合ト
ナーは、形状係数ＳＦ１が１００〜１１０の実質的に球
形な形状を有する。ＲＳ部材の回転方向は、現像剤担持
体との当接部において逆方向である。そして像担持体の
周速ｖｄ、現像剤担持体の周速ｖｓ、ＲＳ部材の周速ｖ
ｒの関係を、ｖｒ≧１．４・α・ｖｓかつｖｓ≧１．４・ｖｄとし、そのＲＳ部材の材質で定まる定数αを、ＲＳ部材
が発泡スポンジからなる場合に０．８〜１．１、ブラシ
からなる場合に１．０〜１．４とし、また発泡スポンジ
の表層にトナーの帯電極性と反対極性の物質をコートし
た場合に０．９〜１．２とすることにより、ＲＳ部材に
よる現像剤担持体上のトナーの剥ぎ取り効果を高めて、
現像剤担持体上のトナー層の上層、下層のトナーの摩擦
帯電電荷量の差を限りなく零に近づかすことができる。
このため、像担持体上の潜像に対する現像効率を高くす
ることができ、転写材への転写後の画像の反射濃度で
１．５以上を容易に実現できて、現像ムラ、ゴーストの
ない高品質な画像を再現性良く得ることができる。

【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概略断面図
である。

【図２】画像形成装置を示す概略断面図である。

【図３】本発明で用いた非磁性トナーとしての重合トナ
ーを示す概略断面図である。

【図４】図１の現像装置に設置したＲＳローラの現像ス
リーブに対する周速差と現像スリーブ上トナーの帯電量
の関係を示す図である。

【図５】ＲＳローラのウレタンフォームセル数および現
像スリーブへの侵入量とトナーコート等に対する効果と
の関係を示す図である。

【図６】現像スリーブに対するＲＳローラの周速差と現
像スリーブ上トナー層の上層、下層のトナーの摩擦帯電
量差との関係を複数のセル数について示す図である。

【図７】ＲＳローラのウレタンフォームセル数および現
像スリーブへの侵入量と規格化の係数αとの関係を示す
図である。

【図８】現像コントラストと感光ドラム上トナー濃度と
の関係を、感光ドラムに対する現像スリーブの複数の周
速差について示す図である。

【図９】本発明の他の実施例でＲＳ部材として使用した
ＲＳブラシローラを示す概略断面図である。

【図１０】図９のＲＳブラシローラを備えた現像装置を
示す概略断面図である。

【図１１】ＲＳブラシローラの繊度および現像スリーブ
への侵入量とトナーコート等に対する効果との関係を示
す図である。

【図１２】ＲＳブラシローラの繊度および現像スリーブ
への侵入量と規格化の係数αとの関係を示す図である。

【図１３】本発明のさらに他の実施例でＲＳ部材として
使用したナイロンコートＲＳローラを示す概略断面図で
ある。

【図１４】ナイロンコートＲＳローラの硬度および現像
スリーブへの侵入量とトナーコート等に対する効果との
関係を示す図である。

【図１５】ナイロンコートＲＳローラの硬度および現像
スリーブへの侵入量と規格化の係数αとの関係を示す図
である。

【図１６】球状物質における形状の丸さの割合を示す形
状係数ＳＦ１の測定法を示す説明図である。

【符号の説明】

１感光ドラム４現像装置５非磁性トナー７現像スリーブ８撹拌部材９現像ブレード１００ＲＳローラ１０１ＲＳブラシローラ１０２ナイロンコートＲＳローラ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者剱持和久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)発明者岩崎修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

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】現像容器内に現像剤として重合法により
製造された非磁性の重合トナーを収容し、現像剤担持体
に当接したＲＳ部材を現像剤担持体の回転と周速差を持
って回転することにより、前記トナーを像担持体の回転
と周速差を持って回転する現像剤担持体上に供給する現
像装置において、前記重合トナーは、形状係数ＳＦ１が
１００〜１１０の実質的に球形な形状を有し、ＲＳ部材
の回転方向は、像担持体との当接部において逆方向であ
り、そして像担持体の周速をｖｄ、現像剤担持体の周速
をｖｓ、ＲＳ部材の周速をｖｒとしたときに、ｖｒ≧１．４・α・ｖｓかつｖｓ≧１．４・ｖｄただし、αはＲＳ部材の材質で定まる定数で、０．８〜
１．４の範囲の数値を満たすことを特徴とする現像装
置。
【請求項２】ＲＳ部材が発泡体ローラからなり、定数
αの値が、０．８≦α≦１．０である請求項１の現像装置。
【請求項３】ＲＳ部材がブラシローラからなり、定数
αの値が、１．０≦α≦１．４である請求項１の現像装置。
【請求項４】ＲＳ部材がトナーの帯電極性と逆極性の
材質の表面を有する発泡体ローラからなり、定数αの値
が、０．９≦α≦１．２である請求項１の現像装置。