JPH11190932A - 現像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 耐久濃度の低下防止を図る一成分現像装置を
提供する。 【解決手段】 トナーＴを現像スリーブ３に搬送するト
ナー搬送部材をベルト部材１０により構成し、現像スリ
ーブ３へのトナーＴの供給と共に、現像後の現像スリー
ブ３上のトナーをベルト部材１０により剥ぎ取る。そし
て、剥ぎ取られたトナーは現像スリーブ３から遠方へ搬
送されるので、トナーの放熱時間を増すことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真感光体あ
るいは静電記録誘電体等の像担持体に潜像を形成し、前
記潜像を顕像化するための現像装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】コンピュータ等の外部装置の出力手段
や、複写機としては従来より図７に示したような電子写
真法を用いた画像形成装置が提案されている。潜像担持
体としての通常ドラム状とされる電子写真感光体１００
は、一次帯電器１１７にて一様に帯電される。次に外部
装置より入力された画像情報に対応して露光装置１２３
より感光体１００上に光照射を行い、潜像を形成する。

【０００３】この感光ドラム１００上の静電潜像は、現
像装置１４０において、一次帯電器１１７の印加電圧と
同極性の摩擦帯電極性を有する現像剤Ｔにより反転現像
され、可視像すなわちトナー像とされる。前記トナー像
は転写帯電器１１４にて転写材Ｐに転写される。転写材
Ｐは感光体１００より分離され、続いて定着装置１２６
に搬送されて、定着後に永久像となる。

【０００４】一方、転写帯電器１１４で転写されずに残
った感光体ドラム１００上の現像剤Ｔは、クリーニング
装置１１６にて除去され、感光ドラム１００は次の画像
形成プロセスに供される。

【０００５】ここで、図７中の現像装置１４０について
図８で詳しく説明する。近年、簡易なカラー現像方法と
して非磁性一成分現像法が実用化されてきている。非磁
性一成分現像装置は基本的には磁性一成分現像法と類似
した構成を取る事が可能であり、従来例として図８に示
したような構成を挙げることが出来る。

【０００６】非磁性一成分現像装置は、絶縁性一成分現
像剤であるトナーＴを収容した現像容器１４０を有す
る。本例ではトナーＴは負帯電性であり、かつイエロー
・マゼンタ・シアン・ブラック各色いずれかの顔料を含
有した負帯電性非磁性トナーである。

【０００７】現像装置１４０中には、各種形状に加工さ
れた板状もしくはスクリュー等からなるトナー第１撹拌
部材１０９、トナー第２撹拌部材１０６が図中矢印の方
向に回転して存在しており、現像容器１０４中のトナー
Ｔを現像スリーブ１０２方向に搬送して、トナー供給路
Ａを形成している。

【０００８】ここで撹拌部材は２個である必要はなく、
各種現像器構成にあわせて、現像容器端部から現像剤担
持体近傍までトナーを搬送するトナー供給路Ａを発生出
来れば撹拌部材の個数は問わない。

【０００９】図中、１０８は現像容器仕切板であり、常
に一定量のトナーを現像スリーブ１０２近傍の剥ぎ取り
／供給ローラ１０５上に供給すべく仕切板の高さは適正
化されている。

【００１０】非磁性一成分現像法においては、磁力によ
るトナー供給が不可能となるため、現像スリーブ１０２
にはウレタンスポンジ製の剥ぎ取り／供給ローラ１０５
が当接されている。剥ぎ取り／供給ローラ１０５は、現
像スリーブ１０２とニップ部でカウンタ方向に回転する
ことでトナーＴを現像スリーブ１０２上に供給すると同
時に、感光ドラム対向位置を通過しても現像されなかっ
た現像スリーブ１０２上のトナー１０７を剥ぎ取ってい
る。

【００１１】現像スリーブ１０２には、トナー量規制部
材としてウレタンゴム等の弾性体から成型される規制ブ
レード１０３が当接されており、現像スリーブ１０２上
のトナーを規制してトナー薄層１０７を形成し、現像領
域（ドラム対向位置）に搬送されるトナー量を規定して
いる。現像領域に搬送されるトナー量は、現像スリーブ
１０２上に接触する規制ブレード１０３の当接圧や当接
長さ等により決定される。

【００１２】規制ブレード１０３は、厚さ数百μｍのリ
ン青銅・ステンレス等の金属薄板１０４上に接着もしく
は溶着されており、金属薄板１０４の弾性によって規制
ブレード１０３は均一に現像スリーブ１０２に当接され
ているチップブレードである。このとき金属薄板１０４
の材質、厚さ、侵入量、設定角によって規制ブレード１
０３の当接条件が決定され、搬送トナー量は現像スリー
ブ１０２の表面単位面積当たりで０．３〜１．０ｍｇ／
ｃｍ² 程度に規定される。

【００１３】現像領域に搬送されたトナーは、前述した
磁性一成分現像法と同様に、感光ドラム１００上の潜像
に付着し、潜像をトナー像として可視化する。

【００１４】ここでトナーＴについて説明する。従来よ
りトナーを製造する方法としては、樹脂、低軟化点物質
からなる離型剤、着色剤、荷電制御剤、磁性体等を加圧
ニーダーやエクストルーダーまたはメディア分散機を用
い均一に分散せしめた後、機械的またはジェット気流下
でターゲットに衝突させ、所望のトナー粒径に微粉砕化
せしめた後、更に分級工程を経て粒度分布をシャープ化
せしめトナー化する所謂粉砕方法によるトナーの製造方
法の他に、特公昭５６−１３９４５号公報等に記載のデ
ィスクまたは多流体ノズルを用い溶融混合物を空気中に
霧化し球状トナーを得る方法や特公昭３６−１０２３１
号公報、特開昭５９−５３８５６公報号、特開昭５９−
６１８４２公報号に述べられている懸濁重合方法を用い
て直接トナーを生成する方法や単量体には可溶で得られ
る重合体が不溶な水系有機溶剤を用い直接トナーを生成
する分散重合方法または水溶性極性重合開始剤存在下で
直接重合しトナーを生成するソープフリー重合方法に代
表される乳化重合方法等を用いトナーを製造することが
可能である。

【００１５】そして重合トナーとしては比較的容易に粒
度分布がシャープで４〜８μｍ粒径の微粒子トナーが得
られる常圧下での、または、加圧下での懸濁重合方法が
特に好ましい。

【００１６】懸濁重合方法によれば、形状が球形で、表
面がなめらかなトナーが容易に得られる。ここでトナー
形状の測定方法の一例について説明する。形状係数を示
すＳＦ−１、ＳＦ−２とは、日立製作所製ＦＥ−ＳＥＭ
（Ｓ−８００）を用いトナー像を１００個無作為にサン
プリングし、その画像情報はインターフェースを介して
ニコレ社製画像解析装置（Ｌｕｚｅｘ３）に導入し解析
を行い下式より算出し得られた値を形状係数ＳＦ−１、
ＳＦ−２と定義できる。

【００１７】ＳＦ−１＝｛（ＭＸＬＮＧ）² ／ＡＲＥ
Ａ｝×（π／４）×１００ ＳＦ−２＝｛（ＰＥＲＩ）² ／ＡＲＥＡ｝×（１／４
π）×１００ ＡＲＥＡ：トナー投影面積、ＭＸＬＮＧ：絶対最大長、
ＰＥＲＩ：周長 トナーの形状係数ＳＦ−１は球形度合を示し、１４０よ
り大きいと、球形から除々に不定形となる。ＳＦ−２は
凸凹度合を示し、１２０より大きいとトナー表面の凸凹
が顕著となる。

【００１８】ＳＦ−１が１４０を越えたり、ＳＦ−２が
１２０を越えると、かぶりが増えたり、耐久性が若干劣
る場合がある。

【００１９】トナー形状の作用効果としては、球形とす
ることでトナーの流動性が向上し、トナーの機械的スト
レスが減少する。また転写効率が１００％近くまで得る
ことが可能となり、また粉砕トナーのような不定形トナ
ーではローラ転写において転写ローラ押圧が高いと、ト
ナーが感光体に機械的に押しつけられて転写不良とな
る、いわゆる“文字の中抜け”が発生しやすくなるが、
球形トナーでは“文字の中抜け”も発生し難くなる。

【００２０】懸濁重合法では、トナー中に低軟化点物質
を内包化せしめる事が可能である。具体的方法として
は、水系媒体中での材料の極性を主要単量体より低軟化
点物質の方を小さく設定し、更に少量の極性の大きな樹
脂または単量体を添加せしめることで、低軟化点物質を
外殻樹脂で被覆した所謂コア／シェル構造を有するトナ
ーを得ることができる。

【００２１】トナーの粒度分布制御や粒径の制御は、難
水溶性の無機塩や保護コロイド作用をする分散剤の種類
や添加量を変える方法や機械的装置条件、例えばロータ
ーの周速・パス回数・撹拌羽根形状等の撹拌条件や容器
形状または、水溶液中での固形分濃度等を制御すること
により所定のトナーを得ることができる。

【００２２】コア／シェル構造を有する重合トナーで
は、コア物質として低軟化点物質を用いることで従来よ
りも少ない熱量での熱定着が可能となる。

【００２３】したがって、コア部の主たる成分としては
低軟化点物質が好ましく、ＡＳＴＭＤ３４１８−８に準
拠し測定された主体極大ピーク値が、４０〜９０℃を示
す化合物が好ましい。極大ピークが４０℃未満である
と、低軟化点物質の自己凝集力が弱くなり、結果として
高温オフセット性が弱くなり好ましくない。一方極大ピ
ークが、９０℃を越えると定着温度が高くなり、好まし
くない。更に直接重合方法によりトナーを得る場合にお
いては、水系で造粒・重合を行うため極大ピーク値の温
度が高いと主に造粒中に低軟化点物質が析出してきて懸
濁系を阻害するため好ましくない。

【００２４】極大ピーク値の温度の測定には、例えばパ
ーキンエレマー社製ＤＳＣ−７を用いる。装置検出部の
温度補正はインジウムと亜鉛の融点を用い、熱量の補正
についてはインジウムの融解熱を用いる。サンプルはア
ルミニウム製パンを用い対照用に空パンをセットし、昇
温速度１０℃／ｍｉｎ．で測定を行った。

【００２５】更にコア物質として高離型性物質を用いる
ことで、定着ローラへのトナー溶着を防ぐ事も可能であ
る。これによって、定着器にシリコーンオイル等の離型
剤を塗布する必要が無くなるため、定着器構成が簡潔に
なり定着器の低価格化・メンテナンスフリーを達成する
こともできる。

【００２６】具体的にコア物質となる低軟化点物質とし
ては、パラフィンワックス、ポリオレフィンワックス、
フィッシャートロピッシュワックス、アミドワックス、
高級脂肪酸、エステルワックス及びこれらの誘導体また
はこれらのグラフト／ブロック化合物等が利用できる。

【００２７】また、低軟化点物質はトナー中へ５〜３０
重量％添加することが好ましい。仮に５重量％未満の添
加では先に述べた残存モノマーの除去に負担がかかり、
また３０重量％を越える場合は、重合法による製造に於
いても造粒時にトナー粒子同士の合一が起きやすく、粒
度分布の広いものが生成しやすい。

【００２８】また、近年の電子写真の高画質化の一環と
してトナーの小粒径化があるが、粒子を粉砕するのに必
要なエネルギーはトナー粒径の−２乗に比例するため、
粉砕法によるトナーの小粒径化は困難である。

【００２９】しかしながら、重合法は化学反応を用いて
トナー粒子を生成するため、トナーの小粒径化が容易で
あり、かつシャープな粒径分布も得られ易いため、重合
性は高品位な画像形成にも適したトナー製法であるとい
える。

【００３０】

【発明が解決しようとする課題】先に述べたように一成
分現像方法によれば、簡易な構成で現像に適したトナー
薄層を形成することが可能となるため、電子写真装置の
小型化・簡易メンテナンス化が可能とされている。

【００３１】しかしながら、上述した一成分現像装置で
は長期にわたり画像出力を重ねていく内に画像濃度が低
下したり、ハーフトーン画像部のドット再現性が低下す
るという問題点があった。

【００３２】具体的には、一成分現像装置においてはト
ナー薄層を形成するために現像スリーブと近接あるいは
圧接された現像剤規制部材を通過させるが、トナーは現
像剤規制部材から受けるストレスと摩擦熱によってトナ
ー帯電性などの諸物性値が変化してしまい、現像特性が
劣化してしまっていた。

【００３３】現像剤規制部材を現像スリーブと接触させ
たとき（例えば金属製剛体スリーブと規制ブレード当
接、または弾性スリーブと金属ブレード当接など）に
は、良好なトナー摩擦帯電性と均一なトナー薄層が形成
されるため、簡易な構成で高品位な画像出力が得られる
ものの、現像スリーブと非接触である磁性ブレード等に
よる現像剤規制と比べたときに、前述したような規制ブ
レード通過時のストレス・摩擦熱が多量に発生するた
め、とりわけトナーが劣化し易く、従って現像装置の高
寿命化と高画質化の両立を妨げていた。

【００３４】ここで現像剤規制部材通過時にトナーが摩
擦熱により上昇する温度はトナー表面というミクロな領
域に関しては数十℃以上に達していると言われており、
さらに連続的に現像剤規制部材を通過することでトナー
表面温度は更に上昇し、ついにはトナー表面を局所的に
溶融せしめ、トナー表面に存在する外添剤がトナーバイ
ンダ中に埋め込まれてトナー帯電性を低下させたり、ト
ナー間凝集力を上昇させる。

【００３５】即ち、現像剤規制部材通過時にトナー表面
の温度は上昇し、連続的に現像剤規制部材を通過させる
ことでトナーは劣化し、濃度低下・ハーフトーン画像の
濃度ムラを発生させる。

【００３６】規制ブレードの規制圧を低下することは一
回通過当たりの発生熱量を低下するためトナー劣化防止
に関しては有効であるが、トナーに対する摩擦帯電性も
低下するため、特に高湿環境下ではトナーが十分な電荷
をもてず濃度低下、文字周辺の飛び散りを引き起こすた
め高画質との両立が難しくなる。

【００３７】図８に示した非磁性一成分現像装置では、
剥ぎ取り／供給ローラ１０５が現像スリーブ上のトナー
を剥ぎ取り、連続的に規制ブレードを通過することによ
るトナーのチャージアップを防止している。

【００３８】しかし、現像スリーブ１０２から剥ぎ取ら
れたトナーは剥ぎ取り／供給ローラ１０５近傍に存在
し、剥ぎ取り／供給ローラ１０５の駆動力により形成さ
れるトナー剥ぎ取り路Ｂ上に存在するため、十分にトナ
ー表面が冷却される以前に再度現像スリーブ１０２に供
給されてしまい、結果的にはトナー温度は上昇しトナー
劣化していた。

【００３９】また一成分現像装置においてトナーとして
球形トナーを用いることにより、上述したように、 （１）トナーの流動性が向上する （２）転写効率が向上するといった利点がある。

【００４０】球形トナーとして重合トナーを用いること
により、 （３）トナーの小粒径化が容易 （４）トナーの粒度分布がシャープ（従ってトナーの摩
擦帯電分布がシャープ）になるといった優位性が加わ
り、 さらに、懸濁重合法により重合トナーにコア／シェル構
造を持たせることにより （５）トナーの定着性の向上と耐ブロッキング性の両立 （６）トナーのコア部に離型材を用いることにより定着
ローラの離型材オイル塗布部材の簡素化が可能になると
いう利点が加わる。

【００４１】しかしながら、球形トナーは球形であるが
故に、不定形で表面に凹凸が多い粉砕トナーと比べて摩
擦が大きく滑りやすい。

【００４２】このため、上述の非磁性一成分現像装置に
用いると、球形トナーは現像スリーブ１０２との当接部
において剥ぎ取り／供給ローラ１０５の表面をすり抜
け、連続的に規制ブレード１０２を通過して前述と同様
の理由によりトナー劣化し易かった。

【００４３】また、トナー中の低軟化点物質を増量する
ことで、定着プロセスにおいて必要な熱量が低下し、電
子写真装置の低消費電力化が図られるが、一方トナー表
面が溶融し劣化する温度の閾値も低下するため、現像装
置の寿命は短くなってしまっていた。

【００４４】本出願に係る発明の目的は、耐久濃度の低
下を防止し、トナーに起因する装置の寿命をより一層延
ばすことができる現像装置を提供しようとするものであ
る。

【００４５】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに、本出願に係わる第１の発明は、現像剤を収容する
ケースと、一定方向に回転することによって像担持体上
に形成した静電潜像に現像剤を供給して可視化せしめる
現像剤担持体と、現像剤を搬送する現像剤搬送手段と、
前記現像剤担持体に圧接もしくは近接して前記現像剤担
持体上の現像剤の量を規制し、且つ均一に塗布せしめる
現像剤規制部材と、を備えた電子写真記録装置の現像装
置において、前記現像剤搬送手段は前記現像剤担持体上
に現像剤を供給する現像剤供給路と、前記現像剤担持体
上の現像剤を剥ぎ取る現像剤剥ぎ取り路を形成し、且つ
前記現像剤供給路と前記現像剤剥ぎ取り路が１つの現像
剤循環路を形成するようにしたものである。

【００４６】上記の構成では、現像剤を現像剤担持体か
ら剥ぎ取り現像剤が連続的に現像剤規制部材を通過する
ことがなくなる。且つ現像剤担持体から剥ぎ取られた現
像剤は現像剤担持体近傍から搬出され、再度現像剤担持
体に供給されるまでに十分なトナー冷却時間が設けられ
る。

【００４７】本出願に係わる第２の発明は、前記現像剤
搬送手段としてベルト部材を用いた構成としたもので、
現像剤担持体から剥ぎ取られた現像剤に十分なトナー冷
却時間を設けると共に、装置の小型化と撹拌部材の簡略
化が図られる。

【００４８】本出願に係わる第３の発明は、前記現像剤
搬送手段が前記現像剤搬送手段上の現像剤を剥ぎ取る現
像剤剥ぎ取り部材を有するようにしたもので、前記現像
剤搬送手段から現像剤を確実に剥ぎ取り、現像容器中の
比較的低温のトナーと混合することにより、効果的にト
ナーの放熱が図られる。

【００４９】本出願に係わる第４の発明は、前記現像剤
剥ぎ取り部材がスクレーパから成り、前記現像剤収納ケ
ース内に存在し、前記現像剤搬送手段に対して圧接され
ているもので、簡易な構成で現像剤を剥ぎ取ることが可
能となる。

【００５０】本出願に係わる第５の発明は、前記現像剤
剥ぎ取り部材は前記現像剤搬送手段に関して現像剤担持
体の位置する側の現像剤搬送手段端部と略反対側の現像
剤搬送手段端部に配置するようにしたもので、現像剤担
持体から剥ぎ取ったトナーの冷却時間を効果的に延長
し、かつ現像容器中のトナーと混合することが可能とな
る。

【００５１】本出願に係わる第６の発明は、前記現像剤
搬送手段は前記現像剤搬送手段表面にブラシ層を有する
ようにしたもので、現像剤担持体と現像剤搬送手段の接
触面積を拡大し、現像剤担持体上のトナーを効果的に剥
ぎ取ることが可能となる。

【００５２】本出願に係わる第７の発明は、前記現像剤
搬送手段は前記現像剤担持体対向部において、前記現像
剤担持体から前記現像剤搬送手段方向に現像剤を移動さ
せる電界を発生する電極部材を少なくとも有するように
したもので、現像剤搬送部材と現像剤担持体の接触圧を
低下させる、もしくは非接触にし、現像剤搬送手段の駆
動トルクを低下し、且つトナーへのストレスも軽減する
事が可能となる。

【００５３】本出願に係わる第８の発明は、現像剤の形
状係数ＳＦ−１が１００〜１４０、ＳＦ−２が１００〜
１２０の範囲とするもので、現像剤の流動性向上と良好
な転写性を付与する。

【００５４】本出願に係わる第９の発明は、現像剤の一
部または全体が重合法により形成されるもので、安価に
高品位な画像を達成する。

【００５５】本出願に係わる第１０の発明は、現像剤の
一部または全体が低軟化点物質であり、前記低軟化点物
質の融点が４０〜９０℃とするもので、定着温度を低下
し、定着過程における消費電力を低減する。

【００５６】

【発明の実施の形態】［第１の実施の形態］図１は本発
明の第１の実施の形態を示す。

【００５７】本実施の形態における現像装置４０は、非
磁性一成分現像器に本発明を適用したものである。以下
に現像装置４０について詳細に説明する。

【００５８】図１において、Ｔは前述した粉砕法により
製造された非磁性負帯電性トナーであり、現像装置４０
中にはトナー搬送ベルト１０、ベルト駆動ローラ６、テ
ンションローラ５が存在する。ベルト駆動ローラ５並び
にテンションローラ６は図中矢印の方向に周速５０ｍｍ
／ｓｅｃで回転しており、トナー搬送ベルト１０上方に
多量に存在しているトナーＴを現像スリーブ３方向に搬
送し現像スリーブ３に十分なトナー量を供給している。

【００５９】本実施の形態では、トナー搬送ベルト１０
として厚さ５０μｍのナイロンフィルム、駆動ローラ・
テンションローラ５としてはＥＰＤＭのφ８ｍｍローラ
を用いている。

【００６０】トナー搬送ベルト１０を用いることで、従
来は（重力方向以外に）トナー搬送するためには必須だ
った撹拌部材を省略することが可能である。とりわけプ
ロセスカートリッジでの現像容器は大型化することでト
ナー貯蔵量を拡大し、現像装置（＝プロセスカートリッ
ジ）の高寿命化を図ることが出来るが、全トナーを余す
ことなく現像プロセスに供するためには、水平方向より
も上方にトナー容器を拡大し、重力を利用してトナーを
搬送するか、現像容器中で多数の撹拌部材を駆動するこ
とが必要であった。

【００６１】しかしながら、前者の重力を利用したトナ
ー搬送は簡潔ではあるものの、トナーのハンドリングが
難しく、とりわけ非磁性トナーではトナーの圧力による
現像容器開口部からのトナー吹き出し・飛散が問題とな
ってしまう。

【００６２】また、現像容器中に撹拌部材を設けること
は現像装置が大型化するほどギア構成が複雑になりコス
トアップの要因となっていた。

【００６３】一方、本実施の形態のトナー搬送ベルトを
用いた場合には、現像容器が大型化しても基本的にはベ
ルト長を長くするだけで良好なトナー搬送が実現でき、
現像容器構成によらず比較的簡易なギア構成を取ること
が可能となるという利点がある。

【００６４】駆動ローラ６は、４０ｇ／ｃｍという当接
圧で現像スリーブ３と当接しており、トナー搬送ベルト
１０上を搬送されてきたトナーを現像スリーブ３と摩擦
帯電し、トナー自身の鏡像力によりトナーを現像スリー
ブ３に塗布すると同時に、現像スリーブ３上の現像に供
さなかったトナーを摺擦する事で剥ぎ取っている。

【００６５】また現像装置４０は、アルミニウムからな
る直径１６φの導電性である現像スリーブ３を有し、図
示されていない間隙規制部材により３００μｍの間隙を
以て、図示されていない対向する感光ドラムと一定間隔
を保って配置され、周速１００ｍｍ／ｓｅｃで回転して
いる。

【００６６】また現像スリーブ３には、トナー量規制部
材としてシリコーン樹脂より成る弾性規制ブレード１が
当接されている。規制ブレード１は、支持部材である厚
さ１５０μｍのリン青銅板２に熱溶着され、現像スリー
ブ３の回転方向に対してカウンタ方向に３０ｇ／ｃｍの
線圧で当接し、現像スリーブ３上のトナーを規制してト
ナー薄層７を形成し、現像領域（ドラム対向位置）に搬
送されるトナー量を規定すると同時にトナーに適切な電
荷（−２０μＣ／ｇ）を付与している。

【００６７】現像領域に搬送されたトナーは、現像スリ
ーブ３と感光ドラムとの間に印加した現像バイアスによ
る現像電界により、現像スリーブ３から感光ドラム上に
飛翔し、感光ドラム上の潜像に付着し、潜像をトナー像
として可視化する。現像バイアスとしては直流電圧−５
００Ｖ（直流電源３０）に交流電圧２０００Ｈｚ２２ｋ
Ｖｐｐ（交流電源３１）を重畳して用いている。

【００６８】ドラム対向部で現像に供されなかったトナ
ーは、トナー搬送ベルト１０との摺擦により現像スリー
ブ３上から剥ぎ取られ、トナー搬送ベルト１０が形成す
るトナー剥ぎ取り路Ｂに沿って搬送され、現像容器後方
まで到達した後、再度トナー供給路Ａによって再度現像
スリーブ３に向けて搬送されるという、図中点線で示し
たトナー循環を形成する。

【００６９】ここで本実施の形態におけるトナー循環の
役割について詳しく説明する。

【００７０】本実施の形態では、トナー供給路Ａとトナ
ー剥ぎ取り路Ｂがほぼ同等の長さを有し、現像容器内に
略一つの大きなトナー循環を形成する事に特長を有す
る。

【００７１】まず、図８に示した従来の一成分現像器で
は、撹拌部材１０６，１０９が形成するトナー供給路Ａ
の長さに対して、剥ぎ取り／供給ローラ１０５が現像ス
リーブ１０２から剥ぎ取ったトナーを搬送するトナー剥
ぎ取り路Ｂは非常に短い（トナー供給路Ａとトナー剥ぎ
取り路Ｂが一つのトナー循環を形成しない）ため、規制
ブレードを通過することでトナーに発生した摩擦熱を十
分冷却する時間が経過する以前に再度現像スリーブに供
給されて、連続的に規制ブレードを通過することでトナ
ー温度は上昇し続け、ついにはトナー表面を溶融するに
至り、トナー劣化が生じる。

【００７２】即ち、従来の一成分現像装置において規制
ブレード通過後のトナー表面温度の時間変化を図２に示
すと、規制ブレードにより発生したトナー表面の摩擦熱
を完全に放熱する以前に再度規制ブレード摺擦部を通過
するため、トナー表面が温度上昇し、トナーが劣化して
しまう。

【００７３】一方、本実施の形態における一成分現像器
ではトナー搬送ベルトによって形成されるトナー剥ぎ取
り路Ｂはトナー供給路Ａと同等の長さを有し、一度規制
ブレードにより発熱したトナー表面は、十分な熱媒体
（現像容器中の発熱していないトナー）と十分な放熱時
間を以て冷却される。

【００７４】したがって、図３に示したように一度現像
に供されたトナーの温度変化は、規制ブレードを通過す
ることで温度上昇するものの、十分放熱した後に再度現
像スリーブに供給されることになるので、トナーの温度
上昇が抑えられトナー劣化を防止することが出来た。

【００７５】また本実施の形態において、現像装置内に
おいてトナー供給路Ａとトナー削ぎ取り路Ｂをほぼ同等
の長さとし、一つのトナー循環を形成するためには、現
像容器長と同等の大きさのローラを用いることもできる
が、ベルト部材とすることで、装置の大幅な小型化が可
能となる。

【００７６】即ち、本実施の形態における一成分現像装
置を用いることで、（１）比較的大型の現像容器に対し
ても、多数の撹拌部材や付随するギアを用いることな
く、１本のトナー搬送ベルトで、良好なトナー循環を形
成することが出来るだけでなく、（２）剥ぎ取ったトナ
ーを現像スリーブ近傍より遠方に搬送し、トナーが放熱
する時間を延長すると共に、現像スリーブ遠方に多量に
存在する比較的低温なトナー中で効果的に放熱する事で
トナー劣化を防止する事が可能となった。

【００７７】［第２の実施の形態］図４は第２の実施の
形態を示す。

【００７８】本実施の形態は第１の実施の形態における
トナー搬送ベルト１０が高速に移動したときに、トナー
搬送ベルト１０上にスクレーバ９を設けた構成を特徴と
するものである。

【００７９】なお、基本的な構成は第１の実施の形態と
同様であるため、同一な部材には同一の記号が付してあ
る。

【００８０】３はアルミ製φ１６ｍｍの現像スリーブ
で、図中矢印の方向に２００ｍｍ／ｓｅｃで回転し、薄
層にコートされたトナーを感光ドラム対向面に搬送し、
３００μｍの間隙をもって存在する感光ドラム上の静電
潜像を現像電源（直流電圧−５００Ｖに交流電圧２ｋＶ
ｐｐ２ｋＨｚを重畳したもの）により顕像化する。

【００８１】ここで、現像スリーブ３としては金属の剛
体スリーブを用いたが、シリコンゴム・ウレタンゴム等
の弾性スリーブを用いても本発明における効果は変わら
ない。

【００８２】図４における１０は第１の実施の形態同様
にトナー搬送ベルトであり、駆動ローラ６並びにテンシ
ョンローラ５により図中矢印の方向に１００ｍｍ／ｓｅ
ｃで駆動され、図中点線で示したトナー供給路Ａ並びに
トナー剥ぎ取り路Ｂに沿った唯一のトナー循環を発生し
ている。

【００８３】駆動ローラ６は４０ｇ／ｃｍという当接圧
で現像スリーブ３と当接しており、トナー搬送ベルト１
０上を搬送されてきたトナーを現像スリーブと摩擦帯電
し、トナー自身の鏡像力によりトナーを現像スリーブ３
に塗布すると同時に、現像スリーブ３上の現像に供さな
かった残留トナーを摺擦する事で剥ぎ取っている。

【００８４】現像スリーブ３上に塗布されたトナーはシ
リコーンゴムより成る規制ブレード１によりトナーコー
ト量０．５ｍｇ／ｃｍ² に規制されると同時にトナー帯
電量−２０μＣ／ｇのトナー薄層７を形成する。

【００８５】ここで電子写真装置全体としての画像形成
速度を向上するためには、通常現像プロセスにおいても
各部材の高速化が必要とされるが、現像スリーブや現像
剤搬送部材を高速化すると前述のトナー放熱時間が減少
するためトナー温度は上昇し、トナー劣化が発生しやす
くなる。

【００８６】そこで、本実施の形態ではトナー搬送ベル
ト１０上のトナーをスクレーパ９により完全に剥ぎ取っ
ている。規制ブレード１の通過時に発熱したトナーは、
トナー搬送ベルト１０上で放熱していくが、スクレーパ
９によりトナー搬送ベルト１０から一旦剥ぎ取ること
で、再度現像スリーブ３に供給されるまでの放熱時間を
更に増大する事が出来る。

【００８７】さらに、現像容器中に多量に存在する比較
的低温の（発熱していない）トナーと混合されることに
なるため、効果的にトナーを放熱する事が可能となる。

【００８８】本実施の形態では、スクレーパ９として厚
さ３ｍｍのウレタンゴムを用いている。

【００８９】即ち、本実施の形態では、スクレーパ９に
より実質的なトナーの放熱効率を向上することが出来た
ため、現像プロセスを高速化した際にも十分なトナーの
放熱が行われ、トナー劣化を防止することが出来た。

【００９０】したがって、長期の使用に対しても安定し
て画像濃度、ハーフトーン再現性を維持することが可能
となった。

【００９１】なお、本実施の形態では粉砕トナーを用い
た非磁性一成分現像装置としたが、同様の構成で磁性ト
ナーを用いることももちろん可能である。

【００９２】また、スクレーパ９の位置としてはトナー
搬送ベルト上に設けることで本発明における効果を得る
ことが出来るが、本実施の形態のようにトナー搬送ベル
トの現像スリーブと逆の端部付近にスクレーパを設ける
ことでトナーを現像スリーブから、より遠方で剥ぎ取り
十分なトナー放熱時間を設定すると共に、現像容器中の
トナー循環を良好にする事が出来る。

【００９３】［第３の実施の形態］第３の実施の形態
は、本発明において現像剤搬送部材として表面にブラシ
層を有するベルト部材を用い、トナーＴとして小粒径化
が容易である重合トナーを用いたことを特徴とする一成
分現像装置である。

【００９４】以下、図５に従って説明する。基本的な構
成は非磁性一成分現像装置である第２の実施の形態と同
様なため、同一の部材には同一の番号が付してある。

【００９５】トナー搬送ブラシ１５は、表面に太さ６デ
ニール長さ２ｍｍのナイロン繊維からなるブラシ層を有
しており、現像スリーブ３と接触している。

【００９６】ここでブラシ層を設けるメリットとして
は、 （１）平滑なベルトと比べて多量のトナーを搬送するこ
とが可能となるため、ベルト部材の移動速度が低下して
もトナー漏れを生じずに安定してトナー搬送できる。

【００９７】（２）ブラシ先端が弾性的に現像スリーブ
３と当接する事により、トナーとの接触機会が増大しト
ナー剥ぎ取り能力が増大する、事が挙げられる。

【００９８】トナー搬送ブラシ１５は、本実施の形態に
おけるトナー搬送部材であり、駆動ローラ６およびテン
ションローラ５に駆動され、図中矢印方向に１００ｍｍ
／ｓｅｃで駆動され、現像容器中のトナーＴを現像スリ
ーブ３に向けて搬送するトナー供給路Ａと、現像スリー
ブ上から剥ぎ取ったトナーを現像スリーブ遠方に搬送す
るトナー剥ぎ取り路Ｂを形成する。

【００９９】また、トナー搬送ブラシ１５は現像スリー
ブ３と４０ｇ／ｃｍという線圧を以て当接されており、
現像スリーブ３を摺擦する事によりトナーを摩擦帯電
し、トナー自身の電荷による鏡像力により、トナーを現
像スリーブ３に塗布すると同時に、現像スリーブ上の現
像されなかったトナーをブラシで摺擦する事により現像
スリーブ上から剥ぎ取っている。

【０１００】トナー搬送ブラシ１５には、フリッカーバ
ー２１が当接されており、トナー搬送ブラシ１５中のト
ナーを剥ぎ取り、現像容器中のトナーＴと混合する。し
たがって第２の実施の形態と同様の理由により、規制ブ
レード１を通過することで発熱したトナーを効果的に放
熱し、トナーの劣化を防止する。

【０１０１】本実施の形態においてトナーＴは重合法に
より製造されている。先述したように重合トナーを用い
ることで小粒径かつ粒度分布がシャープなトナーを低コ
ストで製造することが可能となるため、低コストかつ高
画質な画像出力が図られるようになるが、一般的に重合
トナー等の球形トナーを用いるとトナーが滑りやすくな
るため、感光ドラムや現像スリーブ上に付着したトナー
を完全に剥ぎ取ることが難しくなる。

【０１０２】現像スリーブ３上から剥ぎ取られないトナ
ーは、規制ブレードを連続的に通過することになるた
め、トナー表面の温度が上昇しトナー劣化を生じてしま
うが、本実施の形態においてはトナー搬送部材としてブ
ラシを用いて、トナーとの接触機会を増大したことで、
簡易な構成で現像スリーブ３上の残留トナーをほぼ完全
に掻き取ることが可能となった。

【０１０３】従って、重合トナーを用いた際にも連続的
に規制ブレードを通過してトナー劣化するのを防止する
ことが出来るようになった。

【０１０４】［第４の実施の形態］第４の実施の形態
は、トナーの供給と剥ぎ取りを電界で行い、トナーＴと
して低温定着が可能となる低融点トナーを用いたことを
特徴とする一成分現像装置である。

【０１０５】以下、図６に従って説明する。基本的な構
成は非磁性一成分現像装置である実施例３と同様なた
め、同一の部材には同一の番号が付してある。

【０１０６】現像剤担持体としての現像スリーブ３はφ
１６ｍｍアルミ製であり、図中矢印の方向に２００ｍｍ
／ｓｅｃで回転している。

【０１０７】現像容器４０中のトナー搬送ブラシ１５
は、供給ローラ１１、剥ぎ取りローラ１２、テンション
ローラ５により支持され、図示されていないモーターに
より駆動された剥ぎ取りローラ１２によって図中矢印の
方向に１００ｍｍ／ｓｅｃで移動している。

【０１０８】現像スリーブ３にはウレタンゴムからなる
規制ブレード４が当接されており、現像スリーブ３上ト
ナーを規制して塗布量０．５ｍｇ／ｃｍ² の均一なトナ
ー薄層を形成すると同時に、−２０μＣ／ｇ程度までト
ナーを摩擦帯電する。

【０１０９】図示されていない感光ドラム（現像スリー
ブとの間隙２００μｍ）対向面において現像バイアス
（交流電圧１ｋＶｐｐ２ｋＨｚに直流電圧−４００Ｖ重
畳したもの）により、感光ドラム上の静電潜像の現像が
行われトナー像として顕像化される。

【０１１０】ここで、トナー搬送ブラシ１５は表面に太
さ６デニール長さ２ｍｍのナイロン繊維からなるブラシ
層を有しており、現像スリーブ３と１０ｇ／ｃｍという
低い線圧で接触している。

【０１１１】供給ローラ１１と剥ぎ取りローラ１２は共
にカーボンブラック等の導電粉を分散することで中抵抗
化されたＥＰＤＭスポンジローラである。供給ローラ１
０は直流電源３２により−８００Ｖにバイアスされてお
り、トナー搬送ブラシ上で供給ローラ１０対向部に存在
する摩擦帯電されたネガトナーを電界により現像スリー
ブ３上に塗布する。

【０１１２】また、剥ぎ取りローラ１２は電気的に接地
されており、現像スリーブ３との間に発生する電界によ
って、現像スリーブ３上の重合トナーをトナー搬送ブラ
シ１５に付着せしめ、現像スリーブ上からほぼ完全に除
去する。トナー搬送ブラシ１５のブラシ繊維は電気抵抗
１０⁹ Ωに設定されており、１０⁶ Ω以下ではリークが
発生し、１０¹³Ω以上ではチャージアップによる剥ぎ取
り不良が発生した。

【０１１３】トナー搬送ブラシ１５により剥ぎ取られた
トナーは、トナー剥ぎ取り路Ｂに沿って現像スリーブ３
近傍から遠方に搬送され、フリッカーバー２１により叩
かれ現像容器中の比較的低温なトナーと混合され放熱す
る。フリッカーバー２３はスクレーパと比べてトナー搬
送部材を低トルクで動作可能であり、且つ設定ラチチュ
ードが広く組立が容易であるというメリットがある。

【０１１４】ここで、トナーＴとしてはコア／シェル構
造を有する重合トナーに、コア物質として低軟化点物質
であるパラフィンワックスを内包させている。以下に本
実施例に用いた重合トナーの処方を示す。

【０１１５】 （モノマー） スチレン １６５ｇ ｎ−ブチルアクリレート １５ｇ （荷電制御剤） サリチル酸金属化合物 ３ｇ （極性レジン） 飽和ポリエステル １０ｇ （酸価１４、ピーク分子量；８０００） （離型剤） パラフィンワックス（融点６０℃） ５０ｇ 従来の現像装置では、このような低温で溶融する重合ト
ナーは現像スリーブ、現像剤剥ぎ取り／供給部材や現像
剤規制部材に融着して、スジなどの画像不良を発生しや
すかったが、本実施の形態では現像スリーブにトナーを
供給／剥ぎ取りを行うトナー搬送ブラシとの当接部を低
圧化することでトナーへのストレスを低下している。

【０１１６】さらに、トナー搬送ブラシとの当接部に電
界を用いることで低い当接圧でも現像スリーブ３とトナ
ー搬送ブラシ１５間で良好なトナー供給／剥ぎ取りが可
能となった。

【０１１７】しかも本実施の形態の効果によれば、一度
規制ブレードを通過する事で発熱したトナーを、トナー
搬送ブラシにより十分な放熱時間と放熱媒体（現像容器
中のトナー）を以て冷却できるため、トナーの昇温を抑
えトナー劣化を防止する事が出来た。

【０１１８】したがって、再度現像スリーブ３に供給さ
れるまでにトナー温度は十分低下しており、規制ブレー
ド・供給ローラ摺擦時のトナー劣化を抑えることが出来
たため、低軟化点物質を有する重合トナーにおいても現
像スリーブ３にトナーが融着したり、トナー自身の帯電
性低下を防止することが可能となった。

【０１１９】したがって、長期にわたって良好なトナー
コートと画像形成が可能となると同時に、トナー定着過
程における定着温度を大幅に低下し、画像形成装置全体
として消費電力の低下が可能となった。

【０１２０】また、本実施の形態ではプロセスカートリ
ッジを用いた場合について説明したが、例えばトナー容
器に開口部を設けて、トナー残量が少なくなった際には
トナーを補給する、補給方式の現像装置に本発明を用い
ても、本発明における効果は同様である。

【０１２１】

【発明の効果】請求項１に係る発明によれば、現像剤が
連続的に現像剤規制部材を通過することがなくなり、且
つ現像剤担持体から剥ぎ取られた現像剤は現像剤担持体
近傍から搬出され、再度現像剤担持体に供給されるまで
に十分なトナー冷却時間が設けられた。

【０１２２】本出願に係わる第２の発明によれば、現像
剤担持体から剥ぎ取られた現像剤に十分なトナー冷却時
間を設けると共に、装置の小型化が達成された。

【０１２３】本出願に係わる第３の発明によれば、現像
剤搬送手段から現像剤を確実に剥ぎ取り、現像容器中の
比較的低温のトナーと混合することにより、効果的にト
ナーの放熱が実現された。

【０１２４】本出願に係わる第４の発明によれば、簡易
な構成で現像剤を剥ぎ取ることが可能となった。

【０１２５】本出願に係わる第５の発明によれば、現像
剤担持体から剥ぎ取ったトナーの冷却時間を効果的に延
長し、かつ現像容器中のトナーと混合することが可能と
なった。

【０１２６】本出願に係わる第６の発明によれば、現像
剤担持体と現像剤搬送手段の接触面積を拡大し、現像剤
担持体上のトナーを効果的に剥ぎ取ることが可能とされ
た。本出願に係わる第７の発明によれば、現像剤搬送部
材と現像剤担持体の接触圧を低下させる、もしくは非接
触にする事が可能とされた。

【０１２７】本出願に係わる第８の発明によれば、現像
剤の流動性向上と良好な転写性を付与する事が出来た。

【０１２８】本出願に係わる第９の発明によれば、安価
に高品位な画像を達成した。

【０１２９】本出願に係わる第１０の発明によれば、定
着温度を低下し、定着過程における消費電力を低減し
た。

【０１３０】以上説明してきたように、請求項１〜１０
に係る発明によれば、一成分現像装置において現像領域
通過後に現像剤担持体上から剥ぎ取られたトナーは現像
剤搬送手段によって現像剤担持体より遠方に搬送するた
め、現像剤担持体近傍には昇温した（現像剤規制部材通
過直後の）トナーが蓄積しない。

【０１３１】したがって、連続的に摩擦熱を受けること
がなくなり、現像剤担持体や現像剤剥ぎ取り部材への現
像剤融着・またはトナー表面の溶融に伴うトナー帯電性
・流動性の劣化を防止する事ができ、低軟化点物質を含
む重合トナーや、非磁性一成分現像における現像装置の
寿命を大幅に延ばすことが可能となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施の形態の概略構成図。

【図２】従来の一成分現像装置におけるトナー温度変化
を示す図。

【図３】第１の実施の形態におけるトナー温度変化を示
す図。

【図４】第２の実施の形態の概略構成図。

【図５】第３の実施の形態の概略構成図。

【図６】第４の実施の形態の概略構成図。

【図７】従来の電子写真装置の概略構成図。

【図８】従来の現像装置の概略構成図。

【符号の説明】

１…規制ブレード ３…現像スリーブ ５…テンションローラ ６…駆動ローラ ７…トナーコート層 ９…スクレーパ １０…トナー搬送ベルト １１…供給ローラ １２…剥ぎ取りローラ １５…トナー搬送
ブラシ ２１…フリッカーバー ４０…現像容器

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 現像剤を収容するケースと、一定方向に
   回転することによって像担持体上に形成した静電潜像に
   現像剤を供給して可視化せしめる現像剤担持体と、現像
   剤を搬送する現像剤搬送手段と、前記現像剤担持体に圧
   接もしくは近接して前記現像剤担持体上の現像剤の量を
   規制し、且つ均一に塗布せしめる現像剤規制部材と、を
   備えた電子写真記録装置の現像装置において、 前記現像剤搬送手段は、前記現像剤担持体上に現像剤を
   供給する現像剤供給路と、前記現像剤担持体上の現像剤
   を剥ぎ取る現像剤剥ぎ取り路を形成し、且つ前記現像剤
   供給路と前記現像剤剥ぎ取り路が１つの現像剤循環路を
   形成することを特徴とする現像装置。
2. 【請求項２】 前記現像剤搬送手段は、ベルト部材によ
   り構成されていることを特徴とする請求項１記載の現像
   装置。
3. 【請求項３】 前記現像剤搬送手段は、前記現像剤搬送
   手段上の現像剤を剥ぎ取る現像剤剥ぎ取り部材を有する
   ことを特徴とする請求項１または２記載の現像装置。
4. 【請求項４】 前記現像剤剥ぎ取り部材はスクレーパで
   あって、前記現像剤収納ケース内に設けられ、前記現像
   剤搬送手段に対して圧接されていることを特徴とする請
   求項１、２または３記載の現像装置。
5. 【請求項５】 前記現像剤剥ぎ取り部材は、前記現像剤
   搬送手段に対し、前記現像剤担持体の位置する側の現像
   剤搬送手段端部と略反対側の現像剤搬送手段端部に配置
   されていることを特徴とする請求項１、２、３または４
   に記載の現像装置。
6. 【請求項６】 前記現像剤搬送手段は、前記現像剤搬送
   手段表面にブラシ層を有することを特徴とする請求項
   １、２、３、４または５に記載の現像装置。
7. 【請求項７】 前記現像剤搬送手段は、前記現像剤担持
   体対向部において、前記現像剤担持体から前記現像剤搬
   送手段方向に現像剤を移動させる電界を発生する電極部
   材を少なくとも有することを特徴とする請求項１から６
   のいずれか一つに記載の現像装置。
8. 【請求項８】 前記現像剤の形状係数ＳＦ−１が１００
   〜１４０、ＳＦ−２が１００〜１２０の範囲であること
   を特徴とする請求項１から７のいずれか一つに記載の現
   像装置。
9. 【請求項９】 前記現像剤の一部または全体が重合法に
   より形成されたことを特徴とする請求項１から８のいず
   れか一つに記載の現像装置。
10. 【請求項１０】 前記現像剤の一部または全体が低軟化
    点物質であり、前記低軟化点物質の融点が４０〜９０℃
    であることを特徴とする請求項１から９のいずれか一つ
    に記載の現像装置。