JPH0922186A

JPH0922186A - 現像方法および現像装置

Info

Publication number: JPH0922186A
Application number: JP7172027A
Authority: JP
Inventors: Yasushi Matsune; 泰真常; Koichi Tsunemi; 宏一常見; Mitsunaga Saitou; 三長斉藤
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1995-07-07
Filing date: 1995-07-07
Publication date: 1997-01-21

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】均一なトナーの帯電がなされ、また、トナー
担持体表面に常時一定量のトナー層を形成でき、かつ潜
像保持体上に所要のトナーが供給されて、高品質な画像
を現像できる現像装置の提供。【解決手段】現像装置は、潜像の保持が可能なを潜像
保持体と、潜像保持体に近接して配置されたトナー担持
体１と、トナー担持体１面上に非磁性トナーを供給する
トナー供給部材９と、非磁性トナーを収容するトナー容
器７と、トナー容器７内に配置され、トナー供給部材９
で供給する非磁性トナーに適度な流動性を保持させてト
ナー供給を補助する周速度が20mm/sec以下に設定される
回転式撹拌子（もしくは回転式撹拌装置）８と、トナー
供給部材９によって供給される非磁性トナーをトナー担
持体１面上に薄層に形成するトナー層形成部材10とを備
え、トナー担持体１面上の薄層化された非磁性トナーに
よって、前記潜像保持体の潜像を現像する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子写真装置や静電記
録装置において潜像を可視化する現像方法および現像装
置に係り、さらに詳しくは、トナー担持体上に形成され
た非磁性トナー層を潜像に接触・供給して現像を行う現
像方法および現像装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】トナー担持体上に形成された非磁性トナ
ーの薄層を、潜像保持体に形成された潜像に接触・供給
することによって、前記潜像の現像（可視像化）を行う
現像手段においては、トナー担持体表面に常に一定量の
トナー層を担持・形成させることが重要なポインとな
る。すなわち、磁性トナーを磁気作用によってトナー担
持体表面に担持させて現像を行う手段に比べて、非磁性
トナーは磁気力のような遠隔作用を確実に作用させるこ
とができないため、トナー担持体表面に、常に一定量の
トナーを担持させることが困難である。ここで、トナー
担持体表面に常時一定量のトナーを担持させ、潜像保持
体の潜像に接触・供給できないことは、前記潜像の現像
によってトナー担持体表面のトナー層が消費されたと
き、速やかな所要トナーの供給・回復が困難なことを意
味するからである。換言すると、トナー担持体表面に速
やかにトナー薄層の担持・形成を回復し、常に一定量の
トナー薄層を潜像に供給する能力（トナー搬送性）が劣
ることを指し、このトナー搬送性の良否は、現像された
トナー像の品質に影響する。

【０００３】従来の現像器では、一成分非磁性トナーの
自重で逐次トナーを搬送，供給（消費）している。しか
し、この場合、非磁性トナーが自重によってブロッキン
グを起し易く、流動性が低下して搬送不良を起こすとい
う問題があるし。また、トナーの自重によって非磁性ト
ナーが押し込められ、トナーのカブリ原因になる。

【０００４】さらに、非磁性トナーにシリカなどの無機
粉体を外添加して、流動性を付与するすることも知られ
ている。すなわち、一般的に平均粒径50nm以下の無機粉
体を外添すると、トナー粒子表面でベアリング的な役割
を果たし、トナー全体の流動性の良好化に寄与する。前
記したように、非磁性現像方式では磁気力を作用させる
ことができないため、潜像を現像することに伴うトナー
担持体表面のトナー層消費に対する速やかな回復・補給
に、トナーの流動性が重要である。ここで、シリカに代
表されるような無機粉体は、流動性を付与するだけでな
くトナーの表面状態にも大きく影響を及ぼす。つまり、
外添された無機粉体は実質トナーの最表面に存在するた
め、トナー表面を改質する役割も果たし、より疎水的な
無機粉体を外添した場合は、トナーの表面も疎水的にな
り、多湿環境におけるトナーのカブリを防止できるなど
の利点がある。

【０００５】従来、非磁性トナーを使用する現像装置で
は、現像装置が具備するトナーホッパーを兼ねる形で、
現像装置の奥行きが広くなっており、トナー残量が少な
くなった場合でも、トナー搬送性が悪化（低下）しない
ように、トナー供給部材およびトナー担持体へトナーを
送り込む撹拌装置（撹拌子）を、前記トナー供給部材お
よびトナー担持体の後方に設置した構成が採られてい
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前記撹拌装置
（撹拌子）を設置した従来の方式では、撹拌子の回転半
径をある程度大きくしないと、回転数が同じ場合には小
半径のものよりも周速度が速くなり、またギアの組み合
わせで減速する場合は駆動トルクの増大につながる。一
方、大きい半径で現像器内の広範囲を撹拌することにな
るため、新たに現像器内に非磁性トナーを添加したと
き、その直後では摩擦帯電されたトナーと未帯電のトナ
ーとが急激に混ざり合うので、現像された画像が縞模様
に乱れるという問題が起っている。

【０００７】前記問題について、さらに言及すると、回
転式撹拌装置の周速度が早過ぎる場合は、非磁性トナー
に流動性を付与するために添加されたシリカなどの無機
粉体が剥がれ落ちたり、トナー粒子表面に埋め込まれた
りして流動性が悪化して、トナー担持体表面に常に一定
量のトナー層を形成することが困難となる。この結果、
ベタ画像の追従性なども悪化してしまう。

【０００８】ところで、近年、複写機やレーザプリンタ
などの電子写真装置においては、カラー画像化や装置の
小型化が進んでいる。そして、このような状況の下で
は、前記撹拌方式を採っている現像方法および現像装置
は、現像画質の点や装置の小型化の点で、なお問題を内
蔵しているといえる。すなわち、非磁性トナーをトナー
とする現像方式は、いわゆる二成分系磁性トナーなどに
比べて、連続的な現像過程で組成分の変化も起こらな
い。したがって、トナー成分調整も不要となるなど、操
作上の煩雑さを回避できるし、また高品質の画像形成も
期待されながら、前記したような問題があって、なお、
改善・改良が望まれているのが実情といえる。本発明
は上記事情に対処してなされたもので、均一なトナーの
帯電がなされ、また、トナー担持体表面に常時一定量の
トナー層を形成でき、かつ潜像保持体上に所要のトナー
が供給されて、高品質な画像を現像できる現像方法、お
よびその現像方法の実施に適する小型化が可能な現像装
置の提供を目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明に係る現像方法
は、撹拌・流動する非磁性トナーをトナー担持体表面に
薄層に担持させ、このトナー担持体に近接配置された潜
像保持体の潜像を現像する現像方法であって、周速度が
20mm/sec以下の回転式撹拌子（もしくは回転式撹拌装
置）によって、前記トナーを撹拌・流動させることを特
徴とする。

【００１０】本発明に係る現像装置は、潜像の保持が可
能な潜像保持体と、前記潜像保持体に近接して配置され
たトナー担持体と、前記トナー担持体面上に非磁性トナ
ーを供給するトナー供給部材と、前記無機粉体外添形の
非磁性トナーを収容するトナー容器と、前記トナー容器
内に配置され、トナー供給部材で供給する非磁性トナー
に適度な流動性を保持させてトナー供給を補助する周速
度が20mm/sec以下に設定される回転式撹拌子（もしくは
回転式撹拌装置）と、前記トナー供給部材によって供給
される非磁性トナーをトナー担持体面上に薄層に形成す
るトナー層形成部材とを備え、前記トナー担持体面上の
薄層化された非磁性トナーによって、前記潜像保持体の
潜像を現像することを特徴とする。

【００１１】前記発明において、前記回転式撹拌装置
（回転式撹拌子）の周速度は20mm/sec以下に設定され
る。すなわち、自重のかかったトナー中に設置される回
転式撹拌子の回転速度が速いと、撹拌子の回転軌道内の
トナーのみが撹拌され、回転軌道外周部のトナーが、よ
りブロッキングし易い傾向にありトンーの搬送性が低下
する。また、外添剤などを使用し、非磁性トナーに流動
性を付与しブロッキングを低減させると、シリカなどの
無機粉体を添加したトナーは、前記撹拌子の周速度が早
過ぎると、外添加されている無機粉体が剥がれ落ちた
り、あるいはトナー粒子表面に埋め込まれたりする。そ
して結果的には、流動性が損なわれ、トナー担持体表面
に常時一定量のトナー層を形成し難くなり、ベタ画像の
追従性なども悪化するという問題がある。

【００１２】こうした問題に対して、本発明者らは鋭意
検討した。その結果、前記回転式撹拌子の周速度を20mm
/sec以下に設定した場合には、継続的な画像出力の際に
も、トナーのブロッキングやトナー流動性の悪化がみら
れず、ベタ画像の追従性も良好となることを見出した。
ここで、回転式撹拌子の周速度を余りにも遅く設定する
と駆動トルクが増大し、また撹拌周期に伴う画像むらを
生じ易くなるため、10mm/sec〜20mm/secの範囲で設定す
ることが好ましい。

【００１３】なお、外添する無機粉体は、一般的に平均
粒径50nm以下で、トナー粒子表面でベアリング的な役割
を果たし、トナー全体の流動性の良好化に寄与する。こ
こで、外添する無機粉体とは、シリカ（ SiO₂）をはじ
め、チタニア（ TiO₂）、チタン酸バリウム（ BaTi
O₃）、アルミナ（Al₂ O₃）などが挙げられ、表面処
理を施したものも含む。また、上記無機粉体（以後外添
剤と呼ぶ）は、トナーの摩擦帯電性にも大きく影響し、
特に、一成分非磁性トナー現像方式は、帯電チャンスの
少ない現像方式であるため、トナーに十分な帯電性を付
与することが望まれる。したがって、バインダ樹脂自身
の帯電性の活用や帯電制御剤の添加など以外にも、上記
のような外添剤の帯電性が重要な要素となる。

【００１４】また、本発明においては、前記回転式撹拌
装置（回転式撹拌子）の軌跡直径が、24mm程度以下であ
ることが望ましい。すなわち、軌跡直径が大きいと、回
転数が一定のとき周速は速くなり、低周速で駆動すると
ギア比を大きくして減速することになる。この場合、複
数のギアを組み合わせるか、または回転式撹拌装置の軸
に径大のギアを装着する必要があり、いずれの場合も駆
動トルクの増大につながって、駆動ムラに起因する現像
の濃淡ムラが発生し易い。したがって、前記回転式撹拌
装置を低周速（20mm/sec以下）で駆動する場合、現像装
置の小型化，駆動トルクの低減を考慮して検討した結
果、前記回転式撹拌装置の軌跡直径は、24mm以下が望ま
しいことが分かった。ただし、回転式撹拌装置としての
機能を考慮した場合、好ましくは16〜24mmである。

【００１５】また、回転式撹拌子は、ブロック化したト
ナーをほぐし、流動性の良好な状態でトナー担持体に供
給するためのものである。子のことを考慮すれば、回転
式撹拌子とトナー担持体との位置関係、あるいはトナー
担持体の隣接する位置にトナー供給部材を配置するとき
には、回転式撹拌子とトナー供給部材との位置関係が重
要である。すなわち、回転式撹拌子の回転軌道の少なく
とも一部が、トナー担持体あるいはトナー供給部材の中
心軸よりも高い位置に設置され、かつ回転式撹拌子の回
転軌道とトナー担持体あるいはトナー供給部材との最短
距離が 0.1〜 5cmの範囲内になるように、それぞれ設置
すことが望ましい。

【００１６】さらに、本発明においては、現像器構造が
縦長構造、すなわち回転式撹拌子（回転式撹拌装置）よ
りも上方に多量のトナーが充填される構造の場合、特に
ブロッキング防止の効果が大きい。具体的には、トナー
容器の最大奥行きを、前記回転式撹拌子の軌道直径の 1
00％を超え， 150％未満の範囲になるように狭くし、ト
ナー容器の高さを前記最大奥行きの 1.5倍以上と大きく
して、トナー量を稼ぐ構造にした現像器に好適である。
ここで、前記最大奥行きとは、回転式撹拌子の回転軌道
の最下部に接する水平面から、回転軌道の最上部に接す
る水平面間での範囲内でのトナー容器の幅の最も大きい
値を指す。

【００１７】前記回転式撹拌子の軌跡直径を小さくした
場合、撹拌装置としての機能（現像器内部のトナーを一
様に撹拌すること）を考慮すると、現像装置の奥行きを
狭くすることになる。逆に、奥行きの小さい（狭い）縦
型構造の場合、奥行きの大きい（広い）横長構造の現像
器に比べて同量のトナーを投入した際、重力によりトナ
ーが受ける圧力が大きくなる。したがって、トナーのブ
ロッキングがより起き易く、流動性が悪化し易いが、前
記撹拌装置の直径も必然的に小さくなるため、撹拌装置
を低周速（20mm/sec以下）で駆動することが容易にな
る。つまり、結果として、長期継続的な画像出力の際に
もトナーに外添された外添剤が初期状態を維持し、流動
性も良好な状態を維持することができる。しかも、現像
器内部の奥行きが小さい縦長構造にすることにより、現
像装置全体の小型化が可能となり、複数の現像器を搭載
する構成のあるフルカラー現像装置などへの応用も可能
である。

【００１８】

【作用】本発明に係る現像方法、および現像装置によれ
ば、現像器構造が縦長構造で、現像器内部のトナー層形
成部材とトナー担持体の後部の隙間が狭く設定され、収
容した非磁性トナーの自重で逐次トナーが搬送，供給さ
れる一方、撹拌手段によって無機粉体外添形の非磁性ト
ナーのブロッキングおよび流動性低下が防止される。つ
まり、トナー担持体表面に常に一定量の非磁性トナー層
が形成され、潜像保持体上に供給されるので、濃度ムラ
などのない高品質な画像の現像が可能となる。さらに、
前記現像器内部構造の縦長構造，奥行きの狭小化などが
可能なことに伴って、現像装置全体の小型化も可能にな
るので、コンパクトなフルカラー現像に適する現像装置
を供給し得ることになる。

【００１９】

【実施例】以下図１を参照し本発明の実施例を説明す
る。

【００２０】図１は本発明に係る現像装置の構成例を示
す要部断面図である。図１において、１はトナー担持体
（たとえば直径18mmのトナー担持ローラ）で、金属シャ
フト２の外周に弾性体層３および導電体層４を同心円的
に設けた構成を成しており、図中反時計方向周速Vt（mm
/sec）で回転する。なお、このトナー担持体１の表面導
電層４と金属シャフト２とは導通状態にあり、金属シャ
フト２には保護抵抗５を介して現像バイアス電源６が接
続されている。一方、前記トナー担持体１面には、トナ
ー容器７内部に収容・装着された回転式撹拌装置（回転
式撹拌子）８およびトナー供給部材（たとえば直径12mm
のトナー供給ローラ）９によってトナー（現像剤）が供
給され、トナー層形成部材10の規制作用によって均一な
厚さのトナー薄層11が形成される。かくしてトナー担持
ローラ１面に形成されたトナー層11は、潜像保持体（た
とえば直径30mmの感光体ドラム）12に接触し、感光ドラ
ム12面の潜像の現像が行われる。さらに、図１におい
て、13は転写装置、14はクリーニング手段、15は帯電手
段を示す。

【００２１】本実施例では、感光体ドラム12面の未露光
部電位 V₀が＋550V、露光後の電位V_iが＋120Vの潜像
に反転現像法によって非磁性トナーを付着させる場合に
ついて例示する。すなわち、背景電位、画像部電位は各
々 V₀， V_iに対応する。トナー担持ロー体ラ１の導電
体層４には、現像バイアス電圧 V_dが印加されている。
具体的には、現像バイアス電圧 V_d＝250V、トナー担持
ローラ１の表面速度 V_t＝ 120mm/sec，感光ドラム12の
表面速度 v_t＝60mm/sec、感光体ドラム12とトナー担持
ローラ１の接触幅 1〜 3mmとした。なお、前記非磁性ト
ナーは、ポリエステル系樹脂、顔料、帯電制御剤、ワッ
クスおよび疎水性シリカなどからなる安息角が20〜40°
の正帯電型の一成分非磁性トナーである。

【００２２】上記構成の現像装置において、トナー層規
制部材10として板ばねの先端にシリコーンゴムのチップ
を具備したものを用い、現像器内部の最大奥行きＡを32
mm、回転式撹拌装置８の中心軸からトナー層形成部材10
とトナー担持ローラ１との接点を通る水平線までの距離
Ｂを12mm、回転式撹拌装置８の軌跡直径Ｃを22mmに設定
した。またこのとき、回転式撹拌装置８の回転数を 17r
pmとし、周速19.6mm/secとなるように調整した。この現
像装置に、正帯電型のマゼンタトナーを投入し、常温常
湿下で印字率 5％の画像を 5万枚出力したところ、ベタ
画像濃度は初期値（I.D.＝ 1.5）を維持し、べた画像の
追従性も終始良好であった。また感光ドラム12上カブリ
も終始 1％以下であった。

【００２３】比較例１回転式撹拌装置の回転速度を 30rpmとし、周速度を34.6
mm/secとした外は、実施例１の場合と同様に構成した現
像装置において、同様の現像試験（実験）を行ったとこ
ろ、感光ドラム12上のカブリは終始 1％以下であったも
のの、現像枚数5千枚当たりから画像の劣化が激しくな
り、ベタ画像濃度は初期のI.D.＝ 1.5から 1.0まで低下
した。また、ベタ画像も追従しなくなり、かすれが見ら
れた。前記試験終了後、トナー容器（ホッパー）内７の
トナーを観察したところ、一部ブロッキングが発生して
いた。

【００２４】比較例２また、図２に要部構成を断面的に示す現像装置を用意し
た。この現像装置は、現像器内部の最大奥行きＡ′を50
mm、回転式撹拌装置８の中心軸からトナー層形成部材10
とトナー担持ローラ１との接点を通る水平線までの距離
Ｂ′を18mm、回転式撹拌装置８の軌跡直径Ｃ′を35mmに
設定した。またこのとき、回転式撹拌装置８の回転数を
17rpmとし、周速31.2mm/secとなるように調整した外
は、実施例１の場合と同様な構成となっている。したが
って、図２においては、各構成部および対応する記号
は、図１の場合と同様に示してある。

【００２５】この現像装置に、正帯電型のマゼンタトナ
ーを投入し、常温常湿下で印字率 5％の画像を出力した
ところ、 1万枚程度でベタ画像にムラが発生し、画像濃
度は初期値I.D.＝ 1.5から 1.1間で低下した。

【００２６】なお、上記実施例では、非磁性トナーとし
て正帯電型の一成分非磁性トナーを使用したが、負帯電
型の一成分非磁性トナーもしくは無機粉体非添加系の非
磁性トナーを用いることもできる。

【００２７】

【発明の効果】本発明に係る現像方法によれば、潜像保
持体面に所要のトナーを供給するトナー担持体面には、
容易に所要のトナー層が継続的に形成される。すなわ
ち、現像器のトナー容器内に収容されたトナーの自重
で、逐次、たとえば無機粉体外添形の非磁性トナーが、
トナー供給部材を介してトナー担持体面に搬送，供給さ
れる一方、撹拌手段の適正な撹拌作用によって、前記非
磁性トナーのブロッキングおよび流動性低下が防止され
る。したがって、トナー担持体表面には、常に一定量の
無機粉体外添形の非磁性トナー層が形成され、一定量の
トナーが継続的に潜像保持体上に供給されるので、濃度
ムラなどのない高品質な画像の現像が可能となる。そし
て、現像器構造を縦長構造とし、現像器内部のトナー層
形成部材およびトナー担持体の後部の隙間を狭く設定す
ると、収容した非磁性トナーの自重による搬送，供給な
ど助長されるので、非磁性トナーのブロッキングおよび
流動性低下がより効果的に防止される。

【００２８】さらに、本発明に係る現像装置によれば、
前記現像方法を容易に実施し得るばかりでなく、現像器
内部構造の縦長構造，奥行きの狭小化などが可能なこと
に伴って、現像装置全体の小型化も可能になるので、コ
ンパクトなフルカラー現像に適する現像装置を供給し得
ることになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る現像装置の要部構成例を示す断面
図。

【図２】本発明外の現像装置の要部構成例を示す断面
図。

【符号の説明】

１……トナー担持体２……金属シャフト３……弾性体層４……導電体層５……保護抵抗６……現像バイアス電源７……トナー容器８……回転式撹拌子（回転式撹拌装置）９……トナー供給部材（トナー供給ローラ） 10……トナー層形成部材 11……トナー薄層 12……潜像保持体（感光体ドラム） 13……転写装置 14……クリ−ナ 15……帯電器

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】撹拌・流動する非磁性トナーをトナー担
持体表面に薄層に担持させ、このトナー担持体に近接配
置された潜像保持体の潜像を現像する現像方法であっ
て、周速度が20mm/sec以下の回転式撹拌子によって、前記ト
ナーを撹拌・流動させていることを特徴とする現像方
法。
【請求項２】潜像の保持が可能なを潜像保持体と、前記潜像保持体に近接して配置されたトナー担持体と、前記トナー担持体面上に非磁性トナーを供給するトナー
供給部材と、前記非磁性トナーを収容するトナー容器と、前記トナー容器内に配置され、トナー供給部材によって
供給する非磁性トナーに適度な流動性を保持させてトナ
ー供給を補助する周速度が20mm/sec以下に設定される回
転式撹拌子と、前記トナー供給部材で供給された非磁性トナーをトナー
担持体面上に薄層に形成するトナー層形成部材とを備
え、前記トナー担持体面上の薄層化された非磁性トナーによ
って、前記潜像保持体の潜像を現像することを特徴とす
る現像装置。
【請求項３】トナー容器の最大奥行きが、回転式撹拌
子の軌道直径の 100％を超え、 150％未満であることを
特徴とする請求項２記載の現像装置。
【請求項４】非磁性トナーが、無機粉体外添系である
ことを特徴とする請求項２記載の現像装置。
【請求項５】非磁性トナーが、位置成分非磁性トナー
あることを特徴とする請求項２記載の現像装置。