JP2000275964A

JP2000275964A - 現像装置

Info

Publication number: JP2000275964A
Application number: JP8402299A
Authority: JP
Inventors: Shogo Sato; 正吾佐藤
Original assignee: Brother Industries Ltd
Current assignee: Brother Industries Ltd
Priority date: 1999-03-26
Filing date: 1999-03-26
Publication date: 2000-10-06

Abstract

(57)【要約】【課題】現像ローラの周面上の薄層化されたトナーを掻
き取ることなく帯電させることができる非磁性１成分方
式の現像装置を提供する【解決手段】現像装置１には、シランカップリング剤に
て疎水化処理され、しかもＢＥＴ比表面積が２００ｍ²
／ｇおよび５０ｍ²／ｇのシリカをそれぞれ０．３ｗｔ
％，１．０ｗｔ％添加した正帯電性の粉砕トナーＴと、
フッ素添加ウレタンゴムを備えた帯電均一化部材１５
と、導電性ウレタンゴムとを備えた現像ローラ７とが設
けられている。すると、トナーＴの内部摩擦抵抗μｔ
が、トナーＴと帯電均一化部材１５との間の運動摩擦係
数μｂよりも大きくなり、かつ、トナーＴと現像ローラ
７との周面間の運動摩擦係数μｄが摩擦係数μｂよりも
大きくなるため、トナーＴを摩擦帯電させる際に、トナ
ーＴは帯電均一化部材１５にて全く掻き取られることが
ない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、非磁性１成分方式
の現像装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、電子写真複写機などに用いられる
現像装置、特に移動する現像剤担持体の周面上に層厚規
制部材を圧接して非磁性１成分の現像剤の薄層を形成
し、薄層化された当該現像剤を静電潜像と接触または近
接する現像領域に供給することにより可視像を形成する
非磁性１成分現像方式の現像装置において、安定して高
品位の画像を得るためには、均一に帯電した非磁性１成
分の現像剤（以下、トナーという）の薄層を感光体に供
給しなければならない。

【０００３】そのためには、まず現像剤担持体上に均一
なトナーの薄層を形成する必要がある。そして、現像剤
担持体上に均一にトナーの薄層を形成するには層厚規制
部材を設けて、その層厚規制部材の先端部を回転する現
像剤担持体（以下、現像ローラという）上に圧接し、余
分なトナーを掻き落とすのが一般的である。また、均一
にトナーを帯電させるには、トナーが層厚規制部材と現
像ローラとの間を通過する際に層厚規制部材または現像
ローラから受ける摩擦によって帯電させるのが一般的で
ある。

【０００４】層厚規制部材と現像ローラとの間を通過し
薄層化されたトナーは、感光体と対向する現像領域にお
いて、一部は感光体に付着して静電潜像を顕像化し、残
りはそのまま現像ローラの周面上に滞留する。そして、
現像ローラの周面上に滞留したトナーの一部は、現像ロ
ーラに接触し、現像ローラ上にトナーを供給する供給ロ
ーラによって掻き落とされ、残りは供給ローラに掻き落
とされずそのまま通過する。また、掻き落とされたトナ
ーは再び供給ローラにて現像ローラ上に供給されるの
で、そのトナーは再び層厚規制部材と現像ローラとの間
を通過することになる。層厚規制部材と現像ローラとの
間を通過したトナーは、層厚規制部材または現像ローラ
から受ける摩擦により帯電する。そのため、層厚規制部
材と現像ローラの間を一回だけ通過したトナーと、両者
の間を複数回通過したトナーとでは帯電量が異なるとい
う現象が発生している。

【０００５】このような現象が発生している時には、黒
べたを印字した後と白べたを印字した後では、特に中間
調の画像濃度に差が生じてしまい、均一な画像濃度にな
らないという問題が発生する。そこで、逆ブレード（層
厚規制部材）と順ブレード（帯電均一化部材）とを一体
構成した層厚規制部材を備えた現像装置が提案されてい
る（特開昭６３−１５５０６６号公報）。このようにす
れば、逆ブレードにて一旦形成されたトナーの薄層を、
さらに、順ブレードにてトナーを掻き取らずにトナーの
層厚を均一にして、トナーを均一に帯電させることがで
きる。

【０００６】ところが、特開昭６３−１５５０６６号公
報では、順ブレードにてトナーを掻き取らずにトナーの
層厚を均一にして、トナーを均一に帯電させる方法が具
体的に述べられていない。また、弾性体ブレード（層厚
規制部材）の先端部と、当該弾性体ブレードにおける現
像剤保持部材（現像ローラ）との接触部との間の距離
を、他の弾性体ブレード（帯電均一化部材）における現
像剤保持部材との接触部と、当該他の弾性体の基端部と
の間の距離よりも短くした現像装置が提案されている
（特開昭６２−２７８５７８号公報）。このようにすれ
ば、弾性体ブレードにて一旦形成されたトナーの薄層
を、さらに、他の弾性体ブレードにてトナーを掻き取ら
ずにトナーの層厚を均一にして、トナーを均一に帯電さ
せることができる。

【０００７】ところが、特開昭６２−２７８５７８号公
報では、他の弾性体ブレードの材質等、具体的な構成が
述べられていない。そして、層厚規制部材に対して現像
剤搬送体（現像ローラ）の搬送方向の下流側に層厚均一
化部材（帯電均一化部材）を設け、当該層厚均一化部材
は現像剤（トナー）との非粘着性に優れた材質から成る
現像装置が提案されている（特開昭６１−１５６１６９
号公報）。このようにすれば、層厚規制部材にて一旦形
成されたトナーの薄層を、さらに、層厚均一化部材にて
トナーを掻き取らずにトナーの層厚を均一にして、トナ
ーを均一に帯電させることができる。

【０００８】ところが、特開昭６１−１５６１６９号公
報では、現像剤および現像剤搬送体の必要とされる条件
が述べられていない。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上記のように帯電均一
化部材を備えた現像装置では、その帯電均一化部材がト
ナーの薄層を掻き落とせば、高品位な画像が得られなく
なるだけでなく、掻き落とされたトナーが帯電均一化部
材と層厚規制部材との間の現像ローラ上に次第に貯留さ
れてゆく。そして、トナーが貯留すると帯電均一化部材
と層厚規制部材との間からトナーが漏れてしまうため、
トナーが漏れるのを防止するためにシール材を配設する
などの対策を講じなければならなくなる。したがって、
現像装置が複雑化してしまい、現像装置の製造コストも
高くなる。

【００１０】本発明は上記問題点を解決するためになさ
れたものであって、その目的は、現像ローラの周面上の
薄層化されたトナーを掻き取ることなく均一に帯電させ
ることができる非磁性１成分方式の現像装置を提供する
ことにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めになされた請求項１に記載の発明は、移動する現像剤
担持体の周面上に層厚規制部材を圧接して非磁性１成分
の現像剤の薄層を形成し、薄層化された当該現像剤を静
電潜像と対向する現像領域に供給することにより可視像
を形成する非磁性１成分現像方式の現像装置において、
前記層厚規制部材と前記現像領域との間における前記現
像剤担持体の周面上に圧接される圧接部を有し、前記現
像剤の薄層を均一に帯電させる帯電均一化部材を備え、
該帯電均一化部材の圧接部と前記現像剤との間の運動摩
擦係数をμｂ、前記現像剤同士の運動摩擦係数をμｔ、
前記現像剤担持体の周面と前記現像剤との間の運動摩擦
係数をμｄとしたとき、μｂ＜μｔかつ μｂ＜μｄ
となることをその要旨とする。

【００１２】したがって、本発明によれば、現像剤の内
部摩擦抵抗μｔが、現像剤と帯電均一化部材との間の運
動摩擦係数μｂよりも大きくなり、かつ、現像剤と現像
剤担持体の周面との間の運動摩擦係数μｄが運動摩擦係
数μｂよりも大きくなるため、現像剤担持体の周面上の
薄層化された現像剤を、帯電均一化部材を現像剤担持体
の周面に圧接して、帯電均一化部材または現像剤担持体
の周面との摩擦にて帯電させる際に、現像剤は帯電均一
化部材または現像剤担持体の周面にて全く掻き取られる
ことがない。したがって、現像剤が帯電均一化部材と層
厚規制部材との間の現像剤担持体上に貯留されることが
ない。また、薄層化された現像剤を帯電させる際に掻き
取られることがないため、当該現像剤の層厚が減少する
ことがなく、現像剤全てを均一に帯電させることができ
る。したがって、そのように均一に帯電した現像剤を現
像領域に供給することで高品位な画像を現像領域に形成
することができる。

【００１３】次に、請求項２に記載の発明は、請求項１
に記載の現像装置において、前記帯電均一化部材の前記
圧接部は、ゴム弾性を有する材料から成ることをその要
旨とする。したがって、本発明によれば、ゴム弾性を有
する材料（以下、ゴム材という）は加えられた圧力に対
して変形して力を受け止めることができるため、そのよ
うなゴム材を帯電均一化部材に使用して当該ゴム材の部
分を現像剤担持体の周面上に圧接しても、現像剤の流動
性を高めるために添加された外添剤が現像剤の母粒子に
埋まり込むことがない。したがって、現像剤の流動性が
低下するのを確実に防止することができる。

【００１４】なお、以下に述べる発明の実施の形態にお
いて、特許請求の範囲または課題を解決するための手段
に記載の「現像剤担持体」は現像ローラ７に相当し、同
じく「現像剤」はトナーＴに相当し、同じく「現像領
域」は感光ドラム２５と現像ローラ２７の接触部分に相
当し、同じく「圧接部」は圧接部分Ｐに相当し、同じく
「ゴム弾性を有する材料」はゴム材１７に相当する。

【００１５】

【発明の実施の形態】（第１実施形態）以下、本発明を
具体化した一実施形態を図面と共に説明する。図１は、
本実施形態の現像装置１の概略構成を示す縦断面図であ
る。

【００１６】現像装置１は、ケース２、トナー収容室
３、アジテータ４、現像室５、供給ローラ６、現像ロー
ラ７、摺設部材８、層厚規制部材９、帯電均一化部材１
５から成る。トナー収容室３はケース２の内側に形成さ
れている。そして、トナー収容室３の内側には、正帯電
性の非磁性１成分現像剤のトナーＴが収容されている。
また、トナーＴには正帯電性の粉砕トナーが使用されて
いる。なお、トナーＴには、シランカップリング剤にて
疎水化処理され、窒素吸着によるＢＥＴ比表面積が２０
０ｍ²／ｇの流動化グレードのシリカおよびＢＥＴ比表
面積が５０ｍ²／ｇの研磨剤グレードのシリカが外添剤
として、それぞれ０．３ｗｔ％，１．０ｗｔ％添加され
ている。トナー収容室３の内側には、供給ローラ６にト
ナーＴを供給する薄板状のアジテータ４が駆動手段（図
示略）によって回転可能に枢支されている。また、トナ
ー収容室３の隣には現像室５が形成されている。そし
て、現像室５の内側には、供給ローラ６と現像ローラ７
とがそれぞれ駆動手段（図示略）によって、それぞれ図
中矢印方向へ回転可能に枢支されている。

【００１７】また、現像ローラ７には導電性のウレタン
ゴムが使用されている。なお、供給ローラ６と現像ロー
ラ７とは互いに周面が接触するように設けられ、後述す
る感光ドラムの表面上に供給されずに現像ローラ７の周
面上に滞留しているトナーＴの何割かを、供給ローラ６
の表面と現像ローラ７の表面とを擦り合って現像室５内
に掻き落とすように構成されている。また、ケース２の
下端部と現像ローラ７の周面との間からトナーＴが漏れ
るのを防止するため、ケース２の下端部には現像ローラ
７の周面に接触するシート状の摺設部材８が突設されて
いる。

【００１８】そして、ケース２の上端部には、層厚規制
部材９および帯電均一化部材１５が設けられている。層
厚規制部材９の始端部は、断面が図中において略逆Ｌ字
状の座金１２の始端部と共にねじ１３にてケース２に締
め付けられて固定され、他方、終端部は現像ローラ７の
周面に圧接するように設けられている。そして、層厚規
制部材９は、薄板状のステンレス鋼から形成されてバネ
性を有する基材１０に、断面が半円形のゴム材１１が貼
付されて形成されている。しかも、ゴム材１１は、現像
ローラ７の周面に当該ゴム材１１の半円形部分の略頂部
が圧接するように基材１０に貼付されている。

【００１９】帯電均一化部材１５の始端部は、ねじ１３
とナット１４とで前記座金１２の終端部に締め付けられ
て固定されている。また、帯電均一化部材１５の終端部
側は、現像ローラ７の周面上に圧接部分Ｐを有して圧接
するように設けられている。なお、前記層厚規制部材９
は、図中矢印方向に回転する現像ローラ７の周面の上流
側に圧接しているのに対し、帯電均一化部材１５は、現
像ローラ７の周面において層厚規制部材９よりも下流側
に圧接している。

【００２０】そして、帯電均一化部材１５は、薄板状の
ステンレス鋼から形成されてバネ性を有する基材１６
に、シート状のゴム材１７が貼付されて形成されてい
る。しかも、ゴム材１７は、帯電均一化部材１５におけ
る現像ローラ７の周面に圧接する側の面に貼付されてい
る。そして、ゴム材１７にはフッ素を添加したウレタン
ゴムが使用されている。なお、ウレタンゴムにフッ素を
添加するのは、フッ素が正帯電性のトナーＴとは逆の極
性（負の極性）を有しているからである。そのようにフ
ッ素が添加されたウレタンゴムを現像ローラ７の周面に
圧接し、さらに、ウレタンゴムと現像ローラ７の周面と
の間である圧接部分ＰにトナーＴを送り込むと、トナー
Ｔとフッ素が添加されたウレタンゴムとの間に摩擦が生
じ、トナーＴに摩擦帯電することができる。したがっ
て、トナーＴを確実に所定の帯電量となるように帯電さ
せることができる。

【００２１】また、トナーＴをさらに確実に所定の帯電
量となるように帯電させるため、帯電均一化部材１５の
ゴム材１７と現像ローラ７の周面との接触面積が必要か
つ十分となるように、帯電均一化部材１５のゴム材１７
には、当該帯電均一化部材１５の始端部から終端部にか
けて長い形状を有するウレタンゴムが使用されている。
また、ゴム材１７において帯電均一化部材１５の始端部
に近い部分を現像ローラ７の周面から浮き上がらせてい
る。

【００２２】そのため、層厚規制部材９にて薄層化され
たトナーＴを帯電均一化部材１５と現像ローラ７と間に
送り込む時点で、トナーＴがゴム材１７の端部にて掻き
落とされてしまうのを未然に防止することができる。と
ころで、ウレタンゴムは加えられた圧力に対して変形し
て力を受け止めることができるため、そのようなウレタ
ンゴムを帯電均一化部材１５のゴム材１７に使用する
と、当該帯電均一化部材１５を現像ローラ８の周面上に
圧接する際に、トナーＴに添加された外添剤がトナーＴ
の母粒子に埋まり込むことがない。したがって、トナー
Ｔの流動性が低下するのを確実に防止することができ
る。

【００２３】図１に示した現像装置１において、現像ロ
ーラ７の周面上にトナーＴの薄層を均一に形成し、トナ
ーＴの薄層を均一に帯電させるには、まず、トナー収容
室３に収納されているトナーＴを回転するアジテータ４
にて掻き取り、トナーＴを供給ローラ６の周面上に供給
する。

【００２４】そして、供給ローラ６を図中矢印方向に回
転させ、トナーＴを現像ローラ７の周面上に供給する。
次に、現像ローラ７を図中矢印方向に回転させ、供給ロ
ーラ６から供給されたトナーＴを現像ローラ７と層厚規
制部材９の周面との間に送り込む。すると、トナーＴは
層厚規制部材９の半円形のゴム材１１と現像ローラ７と
に除々に押圧されながら送り込まれるので、トナーＴが
現像ローラ７と層厚規制部材９の周面との間を通過した
後では、トナーＴは充填密度の高い均一な薄層となる。
なお、トナーＴの薄層の形成に使用されない現像ローラ
７の周面上の不要なトナーＴは、トナーＴの薄層が形成
されるのと同時に層厚規制部材９にて現像室５内に掻き
落とされる。

【００２５】そして、現像ローラ７の周面上の薄層化さ
れたトナーＴは、現像ローラ７を回転させると帯電均一
化部材１５と現像ローラ７の周面との間の圧接部分Ｐに
送り込まれる。すると、薄層化されたトナーＴは、帯電
均一化部材１５のシート状のゴム材１７と現像ローラ７
とに除々に押圧されながら圧接部分Ｐを通過する。しか
も、トナーＴは、帯電均一化部材１５のゴム材１７から
摩擦を受けているにもかかわらず全く掻き取られること
なく圧接部分Ｐを通過する。

【００２６】また、トナーＴは、帯電均一化部材１５の
ゴム材１７のフッ素が添加されたウレタンゴムと摩擦す
ることにより、正極性に摩擦帯電される。しかも、帯電
均一化部材１５のゴム材１７には、帯電均一化部材１５
の始端部から終端部にかけて長い形状を有するウレタン
ゴムが使用されているので、トナーＴをウレタンゴムと
現像ローラ７との間に長い間滞留させることができ、ト
ナーＴをウレタンゴムまたは現像ローラ７の周面から必
要かつ十分の摩擦力を受けさせることができる。したが
って、層厚規制部材９にて薄層化されたトナーＴを確実
に所定の帯電量となるように均一に帯電させることがで
きる。

【００２７】ところで、現像装置１は、複写機やレーザ
プリンタなどの画像形成装置に組み込んで使用する装置
である。図２は、現像装置１を組み込んだレーザプリン
タ２０の概略構成を示す縦断面図である。レーザプリン
タ２０は、本体ケース２１、現像装置１、フィーダユニ
ット２２、用紙Ｐ、給紙ローラ２３、レジストローラ２
４ａ，２４ｂ、感光ドラム２５、帯電器２６、レーザス
キャナユニット２７、転写ローラ３２、加熱ローラ３
３、押圧ローラ３４、搬送ローラ３５ａ，３５ｂ、排紙
ローラ３６ａ，３６ｂ、排紙トレイ３７から成る。ま
た、レーザスキャナユニット２７は、レーザ発信器（図
示略）、ポリゴンミラー２８、レンズ３０ａ，３０ｂ、
反射ミラー３１ａ，３１ｂから成る。

【００２８】表面上に可視像を形成するための感光ドラ
ム２５は、現像装置１に設けられた現像ローラ８の隣
に、駆動手段（図示略）によって回転可能に枢支されて
いる。なお、感光ドラム２５は、正帯電性のポリカーボ
ネートを主成分とする有機感光体から形成される。そし
て、感光ドラム２５の表面を帯電させるため、感光ドラ
ム２５の表面と対向する位置に帯電器２６が設けられて
いる。なお、帯電器２６は、タングステン製のワイヤお
よびグリッド電極を備える周知のスコロトロン型の帯電
器から構成される。

【００２９】そして、感光ドラム２５の表面上に可視像
を形成するには、まず、帯電器２６にて感光ドラム２５
の表面を一様に正帯電させ、感光ドラム２５の表面電位
を上昇させる。次に、画像情報に応じて変調されたレー
ザ光Ｌをレーザスキャナユニット２７から照射する。す
ると、レーザ光Ｌが照射された部分は正電荷が除電され
るため、その部分の表面電位が下がり静電潜像が形成さ
れる。

【００３０】次に、この静電潜像を可視像化するには、
まず、現像ローラ７に感光ドラム２５のレーザ光Ｌを照
射した部分の表面電位と、レーザ光Ｌを照射していない
部分の表面電位との間の所定の電圧を印加し、現像ロー
ラ７の周面上の正帯電したトナーＴの薄層を感光ドラム
２５の表面に接触させる。すると、正帯電したトナーＴ
が現像ローラ７と感光ドラム２５の表面との電位差によ
り、感光ドラム２５の表面上に形成された前記静電潜像
に付着するため、当該静電潜像は現像される。

【００３１】以上に説明したように、レーザプリンタ２
０の感光ドラム２５の表面上に可視像を形成することが
できる。なお、感光ドラム２５の表面上に形成された静
電潜像に供給されずに現像ローラ８上に滞留したトナー
Ｔは、その何割かが供給ローラ６にて現像ローラ７の周
面上から現像室６内に掻き落とされ、再び供給ローラ６
にて現像ローラ７の周面上に供給される。

【００３２】このように、現像装置１は、トナーＴの薄
層を現像ローラ７の周面上に均一に形成でき、確実に所
定の帯電量となるように均一に帯電させることができ
る。しかも、現像装置１は、帯電均一化部材１５を現像
ローラ７の周面に圧接してトナーＴを帯電させる際に、
トナーＴが帯電均一化部材１５にて掻き取られることが
ない。したがって、層厚規制部材９にて薄層化されたト
ナーＴ全てを均一に帯電させることができる。そして、
現像装置１をレーザプリンタ２０に組み込むと、均一に
帯電したトナーＴをレーザプリンタ２０の感光ドラム２
５の表面上に供給できるため、感光ドラム２５の表面上
に高品位な可視像を形成することができる。

【００３３】そこで、上記した現像装置１において、ト
ナーＴが帯電均一化部材１５または現像ローラ７の周面
とから摩擦を受けても全く掻き取られることがない理由
について、図３〜図５を用いて以下に説明する。まず、
現像装置１に備えたトナーＴ、帯電均一化部材１５、現
像ローラ７において、トナーＴ同士の運動摩擦係数μ
ｔ、トナーＴと帯電均一化部材１５との間の運動摩擦係
数μｂ、トナーＴと現像ローラ７の周面との間の運動摩
擦係数μｄを測定し、各運動摩擦係数μｂ，μｄ，μｔ
の間の関係を調査するための実験を以下のように行っ
た。（実験１）本実験は、トナーＴ同士の運動摩擦係数μｔ
と、トナーＴと帯電均一化部材１５との間の運動摩擦係
数μｂとの間の関係を調査するための実験である。

【００３４】図３（ａ）は、トナーＴ同士の運動摩擦係
数μｔを測定するための実験装置の概要を示す縦断面図
である。トナーＴ同士の運動摩擦係数μｔの測定は、特
公平６−５２４４８号公報にて開示されているトナー層
の内部摩擦係数の測定と同様の方法（直接一面剪断法）
にて行った。

【００３５】実験装置４０は、可動セル４１、固定セル
４２、おもり４３、引き金４４、トナーＴから成る。各
セル２１，２２はぞれぞれ外径７６ｍｍ，内径６１ｍ
ｍ，高さ５ｍｍの樹脂製のリングから成り、固定セル４
２は固定部材４５にて床４６に固定され、可動セル４１
は固定セル４２の上に重ねられている。また、可動セル
４１には針金から成る引き金４４が取り付けられてい
る。そして、互いに重なった状態の各セル２１，２２の
中には、トナーＴが各セル２１，２２と同じ高さ（５ｍ
ｍ）となるように収納されている。さらに、トナーＴ全
体に垂直応力σを加えるため、トナーＴの上には各セル
２１，２２の内径にて形成される円と同じ形状および同
じ大きさの底面形状を有するおもり４３が載せられてい
る。

【００３６】実験は次のように行った。まず、引き金４
４に応力測定用のデジタルフォースゲージ（図示略）を
取り付けて、そのデジタルフォースゲージを図中矢印方
向に引き、可動セル４１を移動速度０．１ｍｍ／ｓｅｃ
で移動させた。そして、可動セル４１が固定セル４２の
上を移動する際の力をデジタルフォースゲージの目盛り
から読みとり、トナーＴの剪断応力τを求めた。さら
に、各セル２１，２２に加える垂直応力σが所定値
（７，１８，３５，５３，７１，８８，１０６ｇ／ｃｍ
²）となるようにおもり４３の重さを異ならせ、各垂直
応力σに対するトナーＴの剪断応力τを測定した。な
お、垂直応力σの異なる値に対して剪断応力τを測定す
れば、破壊包絡線を得ることができる。そして、固体摩
擦に関するクーロンの法則を用いることにより破壊包絡
線の傾きからトナーＴ同士の運動摩擦係数μｔを得るこ
とができる。

【００３７】図３（ｂ）は、本測定におけるトナーＴの
破壊包絡線を示すグラフである。測定の結果、垂直応力
σと剪断応力τとは比例関係にあることが分かり、その
破壊包絡線の傾きから、トナーＴ同士の運動摩擦係数μ
ｔが０．５であった。図３（ｃ）は、トナーＴと帯電均
一化部材１５との間の運動摩擦係数μｂを測定するため
の実験装置４７の概要を示す縦断面図である。運動摩擦
係数μｂの測定は、上記したトナーＴ同士の運動摩擦係
数μｔの測定の場合と同様に直接一面剪断法にて行っ
た。

【００３８】実験装置４７は、可動セル４１、おもり４
３、引き金４４、ウレタンゴム４８、トナーＴから成
る。大きさが１００ｍｍ×１００ｍｍのシート状のウレ
タンゴム４８にはフッ素が添加されており、帯電均一化
部材１５のゴム材１７に使用されているものと同一の材
質から成る。また、ウレタンゴム４８は固定部材４５に
て床４６に固定され、その上に可動セル４１が載せられ
ている。そして、可動セル４１には引き金４４が取り付
けられ、可動セル４１の中には高さが可動セルと同じ高
さ（５ｍｍ）となるようにトナーＴが収納されている。
そして、トナーＴの上にはおもり４３が載せられてい
る。

【００３９】実験は次のように行った。まず、引き金４
４にデジタルフォースゲージ（図示略）を取り付けて、
そのデジタルフォースゲージを図中矢印方向に引き、可
動セル４１を移動速度０．１ｍｍ／ｓｅｃで移動させ
た。そして、可動セル４１がウレタンゴム４８の上を移
動する際の力をデジタルフォースゲージの目盛りから読
みとり、応力τを求めた。さらに、可動セル４１に加え
る垂直応力σが５０〜４００ｇ／ｃｍ²の間で５０ｇ／
ｃｍ²毎に異ならせるようにおもり４３の重さを調整
し、各垂直応力σに対してトナーＴがウレタンゴム４８
の上を移動する際の応力τを測定した。

【００４０】図３（ｄ）は、本測定における、垂直応力
σとセルをウレタンシート上にて移動させる際の応力τ
との関係を示すグラフである。測定の結果、垂直応力σ
と応力τとは比例関係にあることが分かり、グラフにお
ける直線の傾きから、トナーＴと帯電均一化部材１５と
の間の運動摩擦係数μｂは０．４であった。

【００４１】以上に説明した本実験から、トナーＴ同士
の運動摩擦係数μｔは０．５であり、トナーＴと帯電均
一化部材１５との間の運動摩擦係数μｂが０．４である
ため、運動摩擦係数μｔは運動摩擦係数μｂよりも大き
いことが分かった。（実験２）本実験は、トナーＴと現像ローラ７の周面と
の間の運動摩擦係数μｄと、トナーＴと帯電均一化部材
１５との間の運動摩擦係数μｂとの間の関係を調査する
ための実験である。

【００４２】図４（ａ）は、ステンレス箔５１と現像ロ
ーラ７の周面との間の運動摩擦係数μｄ′を測定するた
めの実験装置３０の概要を示す斜視図である。実験装置
５０は、現像ローラ７、ステンレス箔５１、おもり５２
から成る。ステンレス箔５１は、層厚０．００３ｍｍ、
幅３０ｍｍの短冊状の形状を有する。そして、ステンレ
ス箔５１の第１端部には、おもり５２が取り付けられて
鉛直方向に垂らされている。他方、第２端部にはデジタ
ルフォースゲージ５３が取り付けられ、さらにステンレ
ス箔５１の中央の部分は、水平に支持された現像ローラ
７の周面に巻き付けられている。なお、おもり５２を取
り付けたステンレス箔を現像ローラ７の周面に巻き付け
ることで、現像ローラ７の周面にステンレス箔５１にて
垂直応力σを加えることができる。

【００４３】実験は次のように行った。まず、デジタル
フォースゲージ５３を図中矢印方向に引き、ステンレス
箔５１を現像ローラ７の周面上を移動速度０．１ｍｍ／
ｓｅｃで移動させた。そして、ステンレス箔５１が移動
する際の力をデジタルフォースゲージの目盛りから読み
とり、応力τを求めた。さらに、おもり５２を取り付け
たステンレス箔５１が現像ローラ７の周面に加える垂直
応力σを５０〜４００ｇ／ｃｍ²の間で５０ｇ／ｃｍ²毎
に異ならせるようにおもり５２の重さを調整し、各垂直
応力σに対してステンレス箔５１が現像ローラ７の周面
上を移動する際の応力τを測定した。

【００４４】ところで、実験装置５０ではトナーＴの代
用としてステンレス箔５１が用られている。なお、ステ
ンレス箔５１を用いる理由は、ステンレス箔５１と現像
ローラ７との間の運動摩擦係数μｄ′を測定し、さら
に、後述するようにステンレス箔５１と帯電均一化部材
１５に使用しているウレタンゴムとの間の運動摩擦係数
μｂ′を測定すれば、各運動摩擦係数μｄ′，μｂ′の
間の大きさの比較ができ、間接的にトナーＴと帯電均一
化部材１５との間の運動摩擦係数μｂの大きさと、トナ
ーＴと現像ローラ７の周面との間の運動摩擦係数μｄの
大きさとの比較ができるからである。また、現像ローラ
７を図３（ｃ）のようにシート状としないのは、現像ロ
ーラ７のウレタンゴムの表面は現像ローラ７を回転させ
て削ることにより成形するため、シート状に成形したウ
レタンゴムとは表面の状態が全く異なり、しかも、その
ような現像ローラ７の表面状態は、シート状に成形した
ウレタンゴムでは再現できないからである。

【００４５】図４（ｂ）は、本測定における、応力σと
ステンレス箔５１を現像ローラ７上にて移動させる際の
応力τとの関係を示すグラフである。測定の結果、垂直
応力σと応力τとは比例関係にあることが分かり、グラ
フにおける直線の傾きから、ステンレス箔５１と現像ロ
ーラ７の周面との間の運動摩擦係数μｂ′は０．４５で
あった。

【００４６】図４（ｃ）は、ステンレス箔５１と帯電均
一化部材１５のゴム材１７に使用されるウレタンゴムと
の間の運動摩擦係数μｂ’の測定に用いるウレタンゴム
の試験片５４の縦断面図である。このウレタンゴムの試
験片５４は、ウレタンゴムにフッ素が添加されており、
帯電均一化部材１５のゴム材１７に使用されているもの
と同一の材質からなり、さらに、外周の半径を現像ロー
ラ７と等しくした半円柱形状を呈している。このウレタ
ンゴムの試験片５４の外周面は、帯電均一化部材１５の
ゴム材１７の表面と、表面粗さなどの表面状態を同じに
する必要がある。そのため、ウレタンゴムの試験片５４
を作成する際に使用する金型の表面粗さと帯電均一化部
材１５のゴム材１７を作成する際に使用する金型の表面
粗さを揃える必要がある。ステンレス箔５１とウレタン
ゴムの試験片５４との間の運動摩擦係数μｂ’の測定
は、ウレタンゴムの試験片５４を、その内周面に一致す
る金属軸に接着して固定したものを、図４（ａ）に示し
た実験装置５０の現像ローラ７の代わりに設置し、上記
したステンレス泊５１と現像ローラ７との間の運動摩擦
係数μｄ’の測定実験と同様の方法および手順にて行っ
た。

【００４７】図４（ｄ）は、本測定における、応力σと
ステンレス箔５１をウレタンゴム５４上にて移動させる
際の応力τとの関係を示すグラフである。測定の結果、
垂直応力σと応力τとは比例関係にあることが分かり、
グラフにおける直線の傾きから、ステンレス箔５１とウ
レタンゴム５４との間の運動摩擦係数μｂ′は０．３８
であった。

【００４８】以上に説明した本実験から、ステンレス箔
５１と現像ローラ７の周面との間の運動摩擦係数μｄ′
が０．４５であり、ステンレス箔５１とウレタンゴム５
４との間の運動摩擦係数μｂ′が０．３８であるため、
運動摩擦係数μｄ′は運動摩擦係数μｂ′よりも大きい
ことが分かった。このことから、トナーＴと現像ローラ
７との間の運動摩擦係数μｄの大きさは、トナーＴと帯
電均一化部材１５との間の運動摩擦係数μｂよりも大き
いといえる。

【００４９】上記した実験１および実験２の結果から以
下のように考察できる。図５は、トナー、現像ローラ、
帯電均一化部材の三者間の摩擦係数および摩擦力の関係
を示す関係図である。帯電均一化部材を現像ローラの周
面に圧接すると、帯電均一化部材と現像ローラの周面と
の間に送り込まれる薄層化されたトナーは帯電均一化部
材または現像ローラの周面から圧力Ｎを受ける。しか
も、トナーは帯電均一化部材または現像ローラの周面か
ら摩擦力Ｆを同時に受ける。なお、圧力Ｎ、摩擦係数
μ、摩擦力Ｆとの間にはＦ＝μＮの関係がある。

【００５０】まず、薄層化されたトナーが帯電均一化部
材にて剪断されないようにするには、Ｆｂ＜Ｆｔ … （１）の関係を満たす必要がある。この条件の下では帯電均一
化部材を現像ローラの周面上に圧接しても、帯電均一化
部材とトナーとの間に滑りが生じるだけである。

【００５１】また、薄層化されたトナーが帯電均一化部
材にて現像ローラの周面上から剥がされないようにする
には、Ｆｂ＜Ｆｄ … （２）の関係を満たす必要がある。この条件の下では、帯電均
一化部材を現像ローラの周面上に圧接しても、薄層化さ
れたトナーは現像ローラの周面上に単に癒着しているだ
けである。

【００５２】そして、圧力Ｎを常に一定として摩擦係数
μに注目すると、式（１）は次のように変形できる。 μｂ＜μｔ … （３）同様にして式（２）は次のように変形できる。

【００５３】μｂ＜μｄ … （４）よって、各式（３），（４）を同時に満たせば、薄層化
されたトナーが剪断されることなく、しかも、帯電均一
化部材にて掻き取られることはない。以上説明したよう
に、現像装置１は、各運動摩擦係数μｂ，μｄ，μｔの
間に、μｂ＜μｔかつμｂ＜μｄとなるトナーＴ、帯電
均一化部材１５、現像ローラ７を備えているので、現像
ローラ７の周面上に形成した薄層化されたトナーＴを帯
電均一化部材１５または現像ローラ７の周面との摩擦に
て帯電させる際に、トナーＴは帯電均一化部材１５にて
全く掻き取られることがない。

【００５４】したがって、本実施形態の現像装置１によ
れば、以下の作用および効果を得ることができる。（１）現像装置１に収納されているトナーＴには正帯電
性の粉砕トナーが使用されている。しかも、トナーＴに
は、シランカップリング剤にて疎水化処理され、ＢＥＴ
比表面積が２００ｍ²／ｇおよび５０ｍ²／ｇのシリカが
それぞれ０．３ｗｔ％，１．０ｗｔ％添加されている。

【００５５】ＢＥＴ比表面積が２００ｍ²／ｇのシリカ
は粒径が小さく、トナーＴに添加してもトナーＴ同士が
擦れる時に引っ掛かることがないため、添加量を多くす
ると流動性がよくなり、トナーＴ同士の運動摩擦係数μ
ｔは小さくなる。ＢＥＴ比表面積が５０ｍ²／ｇのシリ
カは粒径が大きく、トナーＴに添加するとトナーＴ同士
が擦れる時に引っ掛かってしまうため、添加量を多くす
ると流動性が悪くなり、トナーＴ同士の運動摩擦係数μ
ｔは大きくなる。本実施形態においては、ＢＥＴ比表面
積が２００ｍ²／ｇのシリカよりＢＥＴ比表面積が５０
ｍ²／ｇのシリカを多く添加しているので、トナーＴ同
士の運動摩擦係数μｔは大きくなる。

【００５６】そして、帯電均一化部材１５のゴム材１７
にはフッ素が添加されたウレタンゴムが使用されてい
る。また、現像ローラ７には導電性のウレタンゴムが使
用されている。前記したトナーＴ、帯電均一化部材１
５、現像ローラ７を現像装置１に備えると、トナーＴ同
士の運動摩擦係数μｔが、トナーＴと帯電均一化部材１
５との間の運動摩擦係数μｂよりも大きくなり、かつ、
トナーＴと現像ローラ７の周面との間の運動摩擦係数μ
ｄが運動摩擦係数μｂよりも大きくなるため、現像ロー
ラ７の周面上の薄層化されたトナーＴを帯電均一化部材
１５または現像ローラ７の周面との摩擦にて帯電させる
際に、トナーＴは帯電均一化部材１５にて全く掻き取ら
れることがない。

【００５７】したがって、層厚規制部材９にて薄層化さ
れたトナーＴの層厚が減少することがなく、薄層化され
たトナーＴ全てを均一に帯電させることができる。ま
た、均一に帯電したトナーＴをレーザプリンタ２０の感
光ドラム２５の表面上に供給すると、感光ドラム２５の
表面上に高品位な可視像を形成することができる。

【００５８】（２）帯電均一化部材１５の基材１６に
は、薄板状のステンレス鋼が使用されているためバネ性
を有している。したがって、帯電均一化部材１５を現像
ローラ７の周面上に均一に圧接することができる。（３）帯電均一化部材１５のゴム材１７には、当該帯電
均一化部材１５の終端部から始端部方向にかけて長いウ
レタンゴムが使用されているため、ゴム材１７と現像ロ
ーラ７の周面との圧接面積が大きい。したがって、帯電
均一化部材１５と現像ローラ７の周面との間の圧接部分
ＰにトナーＴを送り込むと、トナーＴはウレタンゴムま
たは現像ローラの周面から十分摩擦を受けることがで
き、トナーＴを所定の帯電量となるように十分帯電する
ことができる。

【００５９】（４）帯電均一化部材１５のゴム材１７に
使用しているウレタンゴムには、正帯電性を有するトナ
ーＴとは逆の極性を有するフッ素が添加されている。そ
のため、帯電均一化部材１５を現像ローラ７の周面に圧
接すると、フッ素が添加されたウレタンゴムとトナーＴ
との間の摩擦により、トナーＴは正極性に摩擦帯電され
る。したがって、トナーＴを確実に所定の帯電量となる
ように帯電させることができる（５）帯電均一化部材１５のゴム材１７において、当該
帯電均一化部材の始端部に近い部分を現像ローラ７の周
面から浮き上がらせているため、薄層化されたトナーＴ
が帯電均一化部材１５と現像ローラ７と間の圧接部分Ｐ
に送り込まれる直前に、トナーＴがゴム材１７の端部に
て掻き落とされてしまうのを未然に防止することができ
る。

【００６０】（６）帯電均一化部材１５のゴム材１７に
はウレタンゴムが使用されているため、帯電均一化部材
１５を現像ローラ７の周面に圧接する際に、トナーＴに
添加された外添剤がトナーＴの母粒子に埋まり込むこと
がないく、トナーＴの流動性が低下するのを確実に防止
することができる。

【００６１】（７）層厚規制部材９は、基材１０に薄板
状のステンレス鋼が使用されているためバネ性を有して
いる。したがって、層厚規制部材９を現像ローラ７の周
面上に均一に圧接することができる。また、層厚規制部
材９のゴム材１１には、断面が半円形のウレタンゴムが
使用されている。したがって、層厚規制部材９の半円形
のウレタンゴムの頂部を現像ローラ７の周面に圧接する
と、トナーＴはウレタンゴムと現像ローラ７の周面との
間に吸い込まれるように送り込まれる。そのため、トナ
ーＴが層厚規制部材９と現像ローラ７の周面との間を通
過すると、トナーＴは充填密度の高い均一な薄層とな
る。

【００６２】なお、本発明は上記実施形態に限定される
ものではなく、以下のように変更してもよく、その場合
でも、上記実施形態と同様の作用および効果を得ること
ができる。（１）現像ローラ７は導電性のウレタンゴムに代えて、
他の導電性の弾性材料（例えば、シリコンゴム、ＥＰＲ
（エチレンプロピレンゴム）、ＥＰＤＭ（エチレンプロ
ピレンジェンモノマー）など）を用いてもよい。

【００６３】（２）層厚規制部材９のゴム材１１はウレ
タンゴムに代えて、他の弾性材料（例えば、シリコンゴ
ム、ＥＰＲ、ＥＰＤＭなど）を用いてもよい。（３）帯電均一化部材１５のゴム材１７はウレタンゴム
に代えて、他の弾性材料（例えば、シリコンゴム、ＥＰ
Ｒ、ＥＰＤＭなど）を用いてもよい。

【００６４】（４）層厚規制部材９の基材１０および帯
電均一化部材１５の基材１６は薄板状のステンレス鋼に
代えて、バネ性を有するならば他の薄板状の材料（例え
ば、リン青銅、硬質樹脂など）に代えてもよい。（５）トナーＴの内部摩擦係数μｔ、トナーＴと帯電均
一化部材１５との間の運動摩擦係数μｂ、トナーＴと現
像ローラ７の周面との間の運動摩擦係数μｄを測定する
方法は、実験１または実験２に示した方法に限定され
ず、内部摩擦係数μｔの大きさと各運動摩擦係数μｂ、
μｄの大きさをそれぞれ正確に比較できるならば、他の
測定方法を用いてもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】一実施形態の現像装置の縦断面図。

【図２】本発明の現像装置を組み込んだレーザプリン
タの概略構成を示す縦断面図。

【図３】実験１における実験装置の縦断面図および実
験結果を示すグラフ。

【図４】実験２における実験装置の構成を示す模式図
および実験結果を示すグラフ。

【図５】トナー，帯電均一化部材，現像ローラの摩擦
係数および摩擦力の関係を示す関係図。

【符号の説明】

１…現像装置７…現像ローラ９…層厚規制部材１５…帯電均一化部材１７…ゴム材２５…感光
ドラムＰ…圧接部分 μｂ，μｄ，μｔ…運動摩擦係数
Ｔ…トナー

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】移動する現像剤担持体の周面上に層厚規
制部材を圧接して非磁性１成分の現像剤の薄層を形成
し、薄層化された当該現像剤を静電潜像と対向する現像
領域に供給することにより可視像を形成する非磁性１成
分現像方式の現像装置において、前記層厚規制部材と前記現像領域との間における前記現
像剤担持体の周面上に圧接される圧接部を有し、前記現
像剤の薄層を均一に帯電させる帯電均一化部材を備え、該帯電均一化部材の圧接部と前記現像剤との間の運動摩
擦係数をμｂ、前記現像剤同士の運動摩擦係数をμｔ、前記現像剤担持体の周面と前記現像剤との間の運動摩擦
係数をμｄとしたとき、 μｂ＜μｔかつ μｂ＜μｄとなることを特徴とする現像装置。
【請求項２】前記帯電均一化部材の前記圧接部は、ゴ
ム弾性を有する材料から成ることを特徴とする請求項１
に記載の現像装置。