JPH0980905A

JPH0980905A - 画像形成装置

Info

Publication number: JPH0980905A
Application number: JP25830295A
Authority: JP
Inventors: Kiyonari Ogawa; 研也小川; Yukihiro Ozeki; 行弘大関; Katsuhiro Sakaizawa; 勝弘境澤; Tatsuya Tada; 達也多田; Makoto Nonomura; 真野々村; Takeshi Yamamoto; 毅山本; Katsumi Itou; 功已伊藤
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1995-09-12
Filing date: 1995-09-12
Publication date: 1997-03-28

Abstract

(57)【要約】【課題】現像剤規制部材へのトナー融着及び未帯電ト
ナーの擦り抜けを防止する。【解決手段】現像剤規制部材を回転ローラ１として、
現像スリーブ３の回転方向において、現像剤供給ローラ
５の下流方向に配置し、現像スリーブ３とカウンタ方向
に回転させる。回転ローラ１の材料としては弾性を有
し、トナーと逆極性のものとする。これにより、トナー
擦り抜けを防止でき、また現像剤規制ニップの当接圧を
低下させることができ、トナー融着を防止することがで
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、例えば複写機ある
いプリンターなどとされる画像形成装置に関し、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形成さ
れた潜像を顕像化するための現像装置に特徴を有する。

【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９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
体として通常ドラム状とされる電子写真感光体ドラム１
００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１２
３より感光体ドラム１００上に光照射を行ない、潜像を
形成する。

【０００３】この感光体ドラム１００上の静電潜像は現
像装置１４０において、一次帯電器１１７と同極性の現
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。該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は感光体ドラム１００より分離さ
れ、続いて定着装置１２６に搬送されて、そこでトナー
像が定着されて永久像となる。

【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、感光体ドラム１００は次の画
像形成プロセスに供される。

【０００５】ここで図９中の現像装置１４０について図
１０により詳しく説明する。近年、簡易なカラー画像形
成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。上記現像装置は、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１４０ａを有する。本実施例で
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。

【０００６】現像装置１４０の現像容器１４０ａ中には
図中矢印の方向に回転するトナー撹拌部材１０６が配置
されており、トナーＴを現像スリーブ１０２ならびに現
像剤供給ローラ１０５に向けて搬送している。

【０００７】また現像装置１４０はアルミニウム、ステ
ンレス等の金属からなる外径１６ｍｍの導電性円柱スリ
ーブ、即ち現像スリーブ１０２を有し、図示されていな
い間隙規制部材により、対向する感光体ドラム１００と
一定間隔を保って配置されている。

【０００８】現像剤担持体である現像スリーブ１０２に
は現像剤供給部材であるウレタンスポンジ製の現像剤供
給ローラ１０５が当接されている。現像剤供給ローラ１
０５は現像スリーブ１０２と逆方向に回転することで現
像スリーブ３上のトナー履歴（いわゆるゴースト）を除
去すると同時にトナーＴを現像スリーブ１０２上に供給
する。

【０００９】現像スリーブ１０２には現像剤規制部材と
して現像ブレード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上に接触する現像ブレード１０３の当接
圧や当接長さ等により決定される。

【００１０】現像ブレード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、金属薄板１０４の弾性によって均一に現像ス
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
によって現像ブレード１０３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。

【００１１】現像領域に搬送されたトナーは、現像時、
現像スリーブ１０２に感光体ドラム１００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
１０２から矢印方向に回転する感光体ドラム１００上に
飛翔し、感光体ドラム１００上の潜像に付着し、潜像を
トナー像として可視化する。

【００１２】ここで、トナーＴについて説明する。従来
よりトナーＴ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、荷電制御剤等を加圧ニー
ダーやエクストルーダー又はメディア分散機を用い均一
に分散せしめた後、機械的又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が知ら
れている。

【００１３】また上記製造方法の他に、特公昭５６−１
３９４６号公報等に記載のディスク又は多流体ノズルを
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、特公昭３６−１０２３１号公報、特開昭５９−５３
８５６号公報、特開昭５９−６１−６１８４２号公報に
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、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又
は水溶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の
トナー製造方法が知られている。

【００１４】そして重合トナーの製造方法としては比較
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。

【００１５】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、その画像情報をインターフェースを介し
てニコレ社製画像解析装置（Ｌｕｚｅｘ３）に導入して
解析を行ない下式より算出し得られた値と定義できる。

【００１６】ＳＦ−１＝｛（ＭＸＬＮＧ）² ／ＡＲＥ
Ａ｝×（π／４）×１００ＳＦ−２＝（ＰＥＲＩ／ＡＲＥＡ）×（１／４π）×１
００ＭＸＬＮＧ：絶対最大長ＡＲＥＡ：トナー投影面積
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、球から徐々に不定形となる。ＳＦ−２は凹
凸度合を示し、１２０より大きいとトナー表面の凹凸が
顕著となる。ＳＦ−１が１４０を超えたり、ＳＦ−２が
１２０を超えると、かぶりが増えたり、耐久性が若干劣
る場合がある。

【００１７】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付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。

【００１８】懸濁重合法ではトナー中に低軟化点物質を
内包化せしめることが可能である。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
脂を又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。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、又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。

【００１９】コア／シェル構造の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。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ＡＳＴ
ＭＤ−３４１８−８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。

【００２０】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・重合を行なうための極大ピー
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。

【００２１】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．で測定を行なった。

【００２２】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ことも可能で
ある。これによって定着器シリコーンオイル等の離型剤
を塗布する必要がなくなるため、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。

【００２３】具体的にコア物質となる低軟化物質として
はパラフィンワックス、ポリオレフィンワックス、フィ
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又はこれら
のグラフト／ブロック化合物等が利用できる。

【００２４】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、
又３０重量％を越える場合は、重合法による製造におい
ても造粒時にトナー粒子同士の合一が起き易く、粒度分
布の広いものが生成しやすく、不適当である。

【００２５】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。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、重合法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。

【００２６】

【発明が解決しようとする課題】先に述べたように、重
合法によれば小粒径で且つ粒径分布も狭いトナーを製造
し易いため、高画質化に有利であるというメリットがあ
る。

【００２７】しかしながら、重合法によるトナー、所謂
重合トナーは一般に球形であるためトナーの滑り性や離
型性が非常に高く、現像ブレードやクリーニングブレー
ドを擦り抜けるという問題が生じ易い。また非磁性一成
分現像系においては現像ブレードのニップ部にて帯電で
きるトナー量には限界があり、現像スリーブを擦り抜け
るトナー量が多すぎると、現像ブレードのニップ部で帯
電しきれずに未帯電トナーがスリーブ上に発生してしま
う。

【００２８】とりわけ高画質化を図るために重合トナー
の粒径を１０μｍ以下にまで小さくすると、現像ブレー
ドが重合トナーを十分に規制できずに、未帯電のまま擦
り抜けるトナー量が増大した。

【００２９】未帯電のまま現像ブレードを擦り抜けた場
合、重合トナーは現像スリーブ上の均一なトナーコート
を妨げるだけでなく、現像スリーブに鏡像力で付着でき
ずに現像スリーブから落下したり（ボタ落ち）、出力画
像中にカブリ、画像欠陥を生じる原因となっていた。

【００３０】また、現像ブレードの当接圧を上げること
は、トナーに対する規制力を向上するため、重合トナー
の過剰な擦り抜けの防止に対して有効であるが、同時に
トナーに対するストレスを増大させるため、現像ブレー
ドにおいてトナーが破砕・溶融しやすくなり、現像ブレ
ードへの融着、スジ等の発生により現像装置の寿命を著
しく短くしていた。

【００３１】また近年、電子写真装置の消費電力を低減
する手段の一つとして定着過程における消費電力の低減
が望まれている。定着過程の低消費電力化を達成するた
めにはトナーを溶融するのに必要な熱量の低減、すなわ
ちトナーの融点を低くすることが有効である。しかしな
がらトナーの融点を低温にしていくと低温定着は容易に
なるものの、従来の一成分現像系ではトナーが現像ブレ
ードに融着し易くなってしまう。局所的にトナーがブレ
ード融着すると、トナー規制量が不均一になるためスリ
ーブ上にスジ状のトナーコートムラが発生する。また現
像ブレードにはトナーが融着すると、現像ブレードによ
るトナーへの本来の電荷付与が阻害されるため、トナー
帯電量が不安定になり、さまざまな画像劣化が発生して
しまう。

【００３２】これは、現像ブレードを用いた従来の一成
分現像系では、トナーが現像ブレードを通過する際に、
現像ブレードから受ける鏡像力ならびに摩擦力により静
止する（現像ブレード上にトラップされる）トナーが存
在するため、回転する現像スリーブとの摺擦により発生
する摩擦熱が静止したトナーに蓄積してしまい、ついに
は溶融してしまうものである。これまでは現像ブレード
の離型性を上げるなどしてトナーが現像ブレード上で静
止し難くしていたが効果は不十分であり、長時間使用の
うちに現像ブレードや現像スリーブに融着して、現像装
置の寿命を短くしていた。

【００３３】また低融点のトナーにおいて現像ブレード
の当接圧を低下させることは、トナーに対するストレス
を低減するため、現像ブレード部における摩擦熱の発生
を抑えることができ、トナーの融着に対しては有利であ
るが、同時にトナーに対する規制力が弱くなるため、現
像ブレード通過後のスリーブ上トナーコート量が増え、
十分な電荷を付与されないトナーが多数発生し、出力画
像における画像カブリや高湿環境下での濃度低下を生じ
てしまっていた。

【００３４】従って、本発明の第１の目的は、現像剤規
制部材へのトナー融着及び未帯電トナーの現像剤規制部
材からの擦り抜けを防止できる現像装置を備えた画像形
成装置を提供することである。

【００３５】本発明の第２の目的は、トナーの現像剤担
持体への均一なコートができる現像装置を備えた画像形
成装置を提供することである。

【００３６】本発明の第３の目的は、トナーに対するス
トレスを軽減できる現像装置を備えた画像形成装置を提
供することである。

【００３７】

【課題を解決するための手段】上記目的は本発明に係る
画像形成装置にて達成される。要約すれば、本発明は、
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
静電潜像に一成分現像剤を供給して可視化せしめる現像
剤担持体と、該現像剤担持体に圧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現像装置を有する画像形成装置
において、前記現像剤規制部材が回転可能であることを
特徴とする画像形成装置である。

【００３８】前記現像剤担持体に対向配置され前記現像
剤担持体上に非磁性一成分現像剤を塗布する現像剤供給
部材を有し、前記現像剤規制部材が、前記現像剤供給部
材の前記現像剤担持体回転方向下流側に配置されてなる
ことが好ましい。前記現像剤規制部材は前記現像剤担持
体と同方向に回転することが好ましい。

【００３９】前記現像剤規制部材は、弾性を有するロー
ラであることが好ましい。また、前記ローラはアスカー
Ｃ硬度６０°以下であることが好ましい。更に、前記ロ
ーラは、前記現像剤担持体表面に接触する部分に、少な
くとも前記現像剤の帯電極性と逆極性に帯電する樹脂に
よって構成されている現像剤帯電層を有することが好ま
しい。また前記ローラは、１０³ 〜１０¹⁰Ω・ｃｍの体
積抵抗値を有することが好ましい。前記ローラは、前記
現像剤担持体に対して、現像剤の帯電極性と同極性の電
位に設定されることが好ましい。

【００４０】現像剤の形状係数ＳＦ−１が１００〜１４
０、ＳＦ−２が１００〜１２０の範囲であることが好ま
しい。現像剤の一部又は全体は重合法により形成される
ことが好ましい。現像剤の一部又は全体が低軟化点物質
であり、該低軟化点物質の融点が４０〜９０℃であるこ
とが好ましい。

【００４１】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る画像形成装置
を図面に則して更に詳しく説明する。尚、次に説明する
実施例では、本発明の画像形成装置は、図９に示した画
像形成装置に具現化されるものとする。従って、画像形
成装置の全体的構成、機能についての詳しい説明は省略
し、本発明の特徴部について説明する。

【００４２】実施例１本発明における実施例１を図１により説明する。本実施
例における現像装置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。

【００４３】図１に示すように、現像装置４０の現像容
器４０ａ内には前述した重合法により製造されたトナー
Ｔが収容されており、又、トナー撹拌部材６が設けられ
ている。トナー撹拌部材６は図中矢印方向に回転してお
り、トナーＴを現像スリーブ３ならびに現像剤供給ロー
ラ５に向けて搬送している。

【００４４】また現像装置４０はアルミニウム製の直径
１６φの導電性円筒スリーブ３ａからなる現像スリーブ
３を有し、図示されていない間隙規制部材により、対向
する感光体ドラムと３００μｍの間隔を保って配置され
ている。

【００４５】現像剤担持体である現像スリーブ３にはウ
レタンスポンジ製の現像剤供給ローラ５が当接されてい
る。現像剤供給ローラ５は直径８ｍｍであり、現像スリ
ーブ３に侵入量１ｍｍで当接されており、図示されてい
ないギアにより現像スリーブ３とカウンタ方向に周速５
０ｍｍ／ｓｅｃで駆動される。

【００４６】現像剤供給部材である現像剤供給ローラ５
は現像スリーブ３と同方向に回転することで現像スリー
ブ３上のトナー履歴、いわゆるゴーストを除去すると同
時にトナーＴを現像スリーブ３上に供給する。現像剤供
給ローラ５は連泡のスポンジからできており、アスカー
Ｃ硬度で２０°の低硬度品である。

【００４７】現像スリーブ３には本発明におけるトナー
量規制部材として現像剤規制部材１が当接されており、
現像スリーブ３上のトナーを規制してトナーＴを摩擦帯
電し、現像に適した電荷をトナーに与えると同時に、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している。

【００４８】現像領域に搬送されたトナーは、現像時、
現像スリーブ３に感光体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
体ドラム１００上に飛翔し、感光体ドラム１００上の潜
像に付着し、潜像をトナー像として可視化する。

【００４９】なお現像剤規制部材１にはスクレーパ２が
当接されている。スクレーパ２は、厚さ２ｍｍのウレタ
ンゴムからなり、現像剤規制部材１に対してエッジ当接
することで現像剤規制部材１上のトナーを完全に掻き落
とし、トナーが外部に飛散するのを防いでいる。

【００５０】以下に重合トナーＴについて詳しく説明す
る。

【００５１】本実施例において重合トナーＴを作製する
ためには、まずイオン交換水７１０ｇに、０．１Ｍ−Ｎ
ａ₂ ＰＯ₄ 水溶液４５０ｇを投入し、６０℃に加温した
後、ＴＫ式ホモミキサー（特殊機化工業製）を用いて、
１２０００ｒｐｍにて撹拌した。これに１．０Ｍ−Ｃａ
Ｃｌ₂ 水溶液６８ｇを徐々に添加し、Ｃａ₃ （ＰＯ₄）₂
を含む水系媒体を得た。

【００５２】（モノマー）スチレン１６５ｇｎ−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）エステルワックス（融点７０℃）１５ｇ上記処方による原料を６０℃に加温し、ＴＫ式ホモミキ
サー（特殊機化工業製）を用いて、１２００ｒｐｍにて
均一に溶解、分散した。これに、重合開始剤２，２’−
アゾビス（２，４−ジメチルバレロニトリル）１０ｇを
溶解し、重合性単量体組成物を調製した。

【００５３】前記水系媒体中に上記重合性単量体組成物
を投入し、６０℃、Ｎ₂ 雰囲気下において、ＴＫ式ホモ
ミキサーにて１００００ｒｐｍで１０分間撹拌し、重合
性単量組成物を造粒した。その後、パドル撹拌翼で撹拌
しつつ、８０℃に昇温し、１０時間反応させた。重合反
応終了後、減圧下で残存モノマーを留去し、冷却後、塩
酸を加えリン酸カルシュウムを溶解させた後、濾過、水
洗、乾燥をして、重量平均径約７．５μｍのシャープな
着色懸濁粒子を得た。得られた粒子１０００重量部に対
して、ＢＥＴ法による比表面積が、２００ｍ² ／ｇであ
る疎水性シリカを外添し、懸濁重合トナーＴを得た。

【００５４】ここで本発明における現像剤規制部材１に
ついて図６により詳しく説明する。

【００５５】現像剤規制部材１は直径４ｍｍの心棒１ａ
を有し、心棒１ａ上にウレタンゴム１ｂを形成して直径
８ｍｍのウレタンゴムローラとしている。ウレタンゴム
ローラ１はアスカーＣ硬度（総加重５００ｇ）５０°で
あり、現像スリーブ３に対して当接圧３０ｇ／ｃｍで配
設され、図１中矢印の方向（現像スリーブとカウンタ方
向）に周速５ｍｍ／ｓｅｃで駆動されている。現像剤規
制部材１は後述する理由により、現像スリーブ３上のト
ナーをカウンタ方向に摺擦する必要があるが、より好ま
しくは現像スリーブ３の周速以下で現像スリーブと同方
向に回転し、カウンタ方向にトナーを摺擦することで、
トナー飛散・現像器のトルク上昇を抑えつつ、本発明に
おける効果を得ることができる。

【００５６】現像剤規制部材１の材料としては帯電系列
でトナーと逆極性のものが好ましく、本実施例にて用い
た負帯電性トナーに対してはウレタンゴムのように正帯
電性の材料を用いることでトナーに適切な電荷（−１０
〜−２０ｍＣ／ｋｇ）を付与し、安定した画質を得るこ
とができる。またゴムローラ１ｂの材料としてはＮＢＲ
・ＥＰＤＭ・シリコーンなどの一般のゴムを用いて、最
表層にトナー帯電用にナイロン・ウレタン等の帯電系列
でトナーと逆極性の材料を数μｍ〜数十μｍの厚さでコ
ートして良好なトナー帯電特性を得ることが可能であ
る。

【００５７】ここで本発明における現像剤規制部材と、
従来の現像ブレードとの差異を詳しく説明する。

【００５８】まず図２に現像ブレードによる従来のトナ
ーコートの概念図を示す。トナーＴは、現像ブレード１
０３の現像スリーブ回転方向上流側に存在する現像剤供
給部材１０５（図８参照）により不均一ながらも電荷を
付与され、矢印方向に回転する現像スリーブ１０２に付
与された電荷の鏡像力によって付着し、現像ブレード１
０３と現像スリーブ１０２の間に搬送される。

【００５９】現像ブレード１０３を通過時にトナーＴは
現像ブレード１０３の圧力により２〜５層に規制され、
同時に現像に適した電荷を与えられるが、例えば３層に
規制された場合を考えてみると、スリーブ表面のトナー
にはＦ１、中間トナーにはＦ２、現像ブレード表面のト
ナーにはＦ３という搬送力が現像スリーブから与えられ
る。ここでスリーブ表面のトナーには現像スリーブに対
して大きな鏡像力が働き、さらに現像スリーブ表面の摩
擦力が現像スリーブ１０２の回転方向に加わるため搬送
力Ｆ１はスリーブ回転方向に大きく働いていると考えら
れる。

【００６０】一方、現像ブレード表面のトナーには現像
ブレードに対して大きな鏡像力と摩擦力が生じるため、
搬送力Ｆ３は現像ブレードの搬送速度すなわちほとんど
０に等しい。

【００６１】中間のトナー層に関しては現像スリーブ・
現像ブレード共に鏡像力が働くため、むしろ上下のトナ
ー層から受ける摩擦力が支配的であり、したがって中間
のトナー層の搬送力Ｆ２は上下のトナー層の搬送力に強
く依存している。

【００６２】すなわち、従来の現像ブレードによる現像
剤規制ではブレード表面に静止したトナーが発生する確
率が高い。かつ１度静止すると図２でハッチングで示し
たような、自らの電荷により発生する鏡映力によって強
く現像ブレード１０３上に強く固定されたトナーが発生
してしまう。

【００６３】現像ブレードにトナーが固定されるのは、
図３のグラフに現像ブレードと現像スリーブの摺擦部
（以下、現像剤規制ニップと称す）における、トナー厚
さ方向（Ｚ軸；縦軸）の位置とトナー搬送速度（横軸）
の関係を示すと、現像ブレード表面にトナー搬送速度が
０になる点が存在するためである。鏡像力により現像ブ
レード上に強固に付着したトナーは現像スリーブもしく
中間のトナー層に摺擦され続けるため、ついには摺擦熱
により溶融し、現像ブレード１０３上に融着してトナー
コート不良・画像欠陥を引き起こしてしまう。

【００６４】一方、本実施例における現像剤規制部材１
について同様に考えてみると、図４に示したように現像
剤規制部材１を現像スリーブ３とカウンタ方向に回転さ
せることで、現像剤規制部材１の表面にはトナーを現像
容器中に押し返す力Ｆ３が発生する。したがって現像剤
規制部材１の表面のトナーが現像剤規制ニップ中に静止
する確率は非常に低い。すなわちたとえトナーが鏡像力
によって強固に現像剤規制部材１上に固着しても、現像
剤規制ニップからＦ３方向に搬送されてスクレーパ２に
よりトナー容器中に戻される。

【００６５】図５のグラフに示すようにトナー搬送速度
が０になる点は現像ブレード表面ではなく、中間のトナ
ー層にできる。中間層のトナーは上下左右に存在するト
ナーの微妙なバランスにより瞬間的に静止することがあ
っても、上記の現像ブレードのように鏡映力により固定
されているわけではないため、長時間静止していること
はなく、トナーに摩擦熱が蓄積される前に中間のトナー
層は移動するのが通常であり、ブレード融着が発生し難
い。

【００６６】さらに図３と図５の各グラフを比較する
と、現像ブレードを用いた時のトナー総圧Ｔ₀ よりも、
本発明における現像スリーブと同方向に回転する現像剤
規制部材によるトナー層厚Ｔ₁ の方が小さくなることが
容易に理解できる。すなわち現像時に必要なトナー層厚
を一定（０．３〜１．０ｍｇ／ｃｍ² ）とすれば、本発
明における現像剤規制部材１は現像剤規制ニップの当接
圧を低下することが可能となる。現像剤規制ニップの当
接圧を低下することで現像剤規制部材へのトナー融着は
更に減少し、またトナーへのストレスが減少するため、
トナーの劣化が発生し難くなり、長期にわたって安定し
た画像出力が可能となった。

【００６７】さらに本発明における現像剤規制部材の特
徴としては、現像剤規制部材表面に搬送力Ｆ３なる力が
存在し、トナー搬送方向の反対方向に強く規制している
ため、重合トナーのように球形で滑り易く、従来は規制
するのが困難であったトナーの規制が比較的容易となっ
た。したがって現像剤規制部材表面からのトナーの擦り
抜けが減少でき、トナー飛散・画像かぶりのない良好な
画像が得られるようになった。

【００６８】実施例２次に本発明に係る実施例２について説明する。本実施例
においては実施例１のトナーＴをさらに低融点の非磁性
一成分トナーとして、現像装置に適用した。

【００６９】本実施例における現像装置の構成として
は、実施例１の現像装置４０におけるトナーＴとして低
温定着用トナー、現像剤規制部材１としてウレタンスポ
ンジローラを用いている。その他の構成は実施例１と基
本的に同様である。

【００７０】本実施例におけるトナーＴは前述した重合
法により製造されたトナーであるが、実施例１と比較す
ると低軟化点物質である離型剤の融点が低く、添加量も
増量してあるため、トナーを溶融するのに必要な総熱量
が減少しており、低温定着プロセスすなわち画像形成装
置の定着過程における低消費電力化が可能となるもので
ある。

【００７１】以下に本実施例に用いたトナーＴの製造方
法を記す。イオン交換水７１０ｇに、０．１Ｍ−Ｎａ₃
ＰＯ₄ 水溶液４５０ｇを投入し、６０℃に加温した後、
ＴＫ式ホモミキサー（特殊機化工業製）を用いて、１２
０００ｒｐｍにて撹拌し、これに１．０Ｍ−ＣａＣｌ₂
水溶液６８ｇを徐々に添加し、Ｃａ₃ （ＰＯ₄ ）₂ を含
む水系媒体を得た。

【００７２】（モノマー）スチレン１６５ｇｎ−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℃）１５ｇ上記処方による原料を６０℃に加温し、ＴＫ式ホモミキ
サー（特殊機化工業製）を用いて、１２０００ｒｐｍに
て均一に溶解、分散した。これに、重合開始剤２，２’
−アゾビス（２，４−ジメチルバレロニトリル）１０ｇ
を溶解し、重合性単量体組成物を調製した。

【００７３】前記水系媒体中に上記重合製単量体組成物
を投入し、６０℃、Ｎ₂ 雰囲気下において、ＴＫ式ホモ
ミキサーにて１００００ｒｐｍで１０分間撹拌し、重合
性単量体組成物を造粒した。その後、パドル撹拌翼で撹
拌しつつ、８０℃に昇温し、１０時間反応させた。重合
反応終了後、減圧下で残存モノマーを留去し、冷却後、
塩酸を加えリン酸カルシウムを溶解させた後、濾過、水
洗、乾燥をして、重量平均径約７．５μｍのシャープな
着色懸濁粒子を得た。得られた粒子１００重量部に対し
て、ＢＥＴ法による比表面積が、２００ｍ² ／ｇである
疎水性シリカを外添し、懸濁重合トナーＴを得た。

【００７４】次に図７に基づき本実施例における現像剤
規制部材１０の説明を行なう。現像剤規制部材であるス
ポンジローラ１０は芯金１０ａの上に発泡体層１０ｂを
設けて形成される。スポンジの材質はＥＰＤＭであり、
これを発泡形成して研摩を行ない直径８ｍｍのスポンジ
ローラを形成した。さらにトナー帯電性を向上するため
にスポンジローラ表面にはナイロン樹脂がディッピング
コートされており、厚さ２０μｍほどのナイロンコート
層１０ｃを形成している。スポンジ研摩面だけではスポ
ンジ表面の凹凸がスリーブのコートムラとして画像に表
れ易いのに対し、表面にナイロンコート層１０ｃを設け
ることにより、スポンジローラは平滑となり、均一で良
好なトナーコート性が得られた。

【００７５】スポンジローラ１０の硬度はアスカーＣ硬
度計（総加重５００ｇ）で２５°であり、実施例１のよ
うなソリッドローラよりも、現像スリーブに対して低い
当接圧でも安定した接触が可能となった。

【００７６】本実施例では現像剤規制部材としてのスポ
ンジローラ１０は現像スリーブに対して当接圧１０ｇ／
ｃｍ、カウンタ方向に周速１０ｍｍ／ｓｅｃで回転した
ところ、ブレード融着・トナー擦り抜けのない良好なト
ナーコートが得られた。

【００７７】このように本実施例では現像剤規制部材と
して柔軟なスポンジローラ１０を用いることで、低い当
接圧でも安定した現像ブレードニップを得ることがで
き、さらにこの現像剤規制部材を回転させることで実施
例１に詳述した理由により現像剤規制部材へのトナー融
着を大幅に減少させることが可能になった。したがっ
て、従来は現像ブレードに融着し易かった低温で溶融す
るトナーをも、長期にわたって安定してコートする非磁
性一成分現像器が実現された。

【００７８】さらにトナーとしては重合トナーのように
球形で滑り易く、従来は規制するのが困難であったトナ
ーにおいても、本発明における現像装置によれば現像剤
規制部材表面でのトナー規制力を大きくすることができ
るため、トナーの擦り抜けを削減でき、トナー飛散・画
像かぶりのない良好な画像が得られるようになった。

【００７９】実施例３次に本発明に係る実施例３について説明する。本実施例
は現像剤規制部材として導電性スポンジローラを用い
て、現像剤規制部材と現像スリーブ間に電界を形成する
ことを特徴とした現像装置である。以下図８により発明
の詳細な説明を行なう。基本的な構成は実施例２と同様
であるため、同一の部材には同一符号を付す。

【００８０】本実施例における現像剤規制部材である導
電性スポンジローラ１１は導電性回転軸１１ａを心材と
して、その周面に発泡性ＥＰＤＭに導電性微粒子である
カーボンブラックを分散させてなる導電性スポンジ１１
ｂを発泡成型して研摩を行ない直径８ｍｍとしたもので
ある。さらにトナー帯電を促進するために導電性スポン
ジ１１ｂの表面にはナイロン樹脂に導電フィラーとして
二酸化スズを３０ｗｔ％分散させたものを厚さ２０μｍ
で塗工し、表層１１ｃとした。なお、導電性スポンジ１
１ｂとしてはＥＰＤＭの他にウレタンを用いたり、導電
性微粒子としては金属微粒子、コート剤としてウレタン
・ＰＭＭＡ等を用いることも可能である。

【００８１】このように作製したスポンジローラ１１
は、ローラ外周に幅１ｃｍの金属テープを巻き、これと
芯金間の抵抗値を測定したところ５×１０⁵ Ωであっ
た。現像剤規制部材の抵抗値としては導電性現像スリー
ブを用いた際には、現像スリーブへの電流のリークなら
びに現像スリーブの電位降下を防止するために１０³ Ω
以上のものが好ましい。さらに現像剤規制部材と現像剤
担持体間に電界を印加する際には、実質的な電界を維持
するために現像剤規制部材の抵抗を１０¹⁰Ω以下とする
ことが望ましい。

【００８２】なお本実施例において導電性スポンジロー
ラ１１はアスカーＣ硬度計（総加重５００ｇ）で３５°
であった。

【００８３】現像装置４０において導電性スポンジロー
ラ１１は芯金１１ａを電極として−１ｋＶの直流電圧を
印加されている。一方、現像剤担持体であるところの現
像スリーブ３には現像電源１２が電気的に接続されてお
り、直流−５００Ｖに交流２ｋＶ_pp、２ｋＨｚが印加さ
れることにより、図示されていないドラムとの対向位置
においてドラム上の静電潜像上にトナーＴを選択的に付
着せしめ、トナー像を形成している。

【００８４】したがって現像スリーブ３と導電性スポン
ジローラ１１間には直流で５００Ｖの電位差が存在する
ため、現像剤規制部材通過後に＋極性に帯電した反転ト
ナーを導電性スポンジローラ１１に回収することが可能
である。回収された反転トナーは再度、現像剤規制ニッ
プに搬入されて正規極性に帯電されるか、スクレーパ２
によって掻き落とされる。

【００８５】このように本実施例によればプラス（＋）
に帯電した反転トナーは現像剤規制部材によって回収さ
れ、ドラムとの対向位置においては正規に帯電した−
（マイナス）トナーしか存在しないため、現像過程にお
いては非画像部へのトナー付着が減少した。且つ反転ト
ナーが存在しないため、トナーのトリボ分布がシャープ
になりラインシャープネスの優れた高品位な画像が得ら
れるようになった。

【００８６】さらに現像剤規制部材を回転させることで
特定のトナーが現像剤規制部材上に固定されることが無
くなるため、摩擦熱が蓄積されて現像剤規制部材に融着
することがなくなり、且つ現像剤として重合トナー等の
球形で滑り易いトナーを使用した際にも、現像剤規制部
材表面に現像スリーブと反対方向の搬送力を発生せし
め、現像剤規制部材表面からのトナーの擦り抜けを減少
することができた。

【００８７】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
による画像形成装置は、現像剤規制部材が回転可能であ
ることにより、現像剤規制部材へのトナー融着及び未帯
電トナーの現像剤規制部材からの擦り抜けを防止でき、
現像装置の長寿命化を達成できる。また、トナーの現像
剤担持体への均一なコートができ、現像剤担持体からの
トナーのボタ落ち、カブリ、画像欠陥を防止でき、良好
な画像を得ることができる。さらに、トナーへのストレ
スを軽減でき、従ってトナーの劣化を抑制し、長期に亙
って安定した画像出力が可能となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る現像装置の実施例１を示す概略構
成図である。

【図２】従来の現像剤規制部材におけるトナー規制の概
念図である。

【図３】図２のトナー規制の概念を示すグラフである。

【図４】実施例１における現像剤規制部材におけるトナ
ー規制の概念図である。

【図５】図４のトナー規制の概念を示すグラフである。

【図６】実施例１の現像剤規制部材の説明図である。

【図７】実施例２の現像剤規制部材の説明図である。

【図８】本発明に係る現像装置の実施例３を示す概略構
成図である。

【図９】従来の電子写真式画像形成装置の概略構成図で
ある。

【図１０】図９の現像装置をより詳しく示す構成図であ
る。

【符号の説明】

１現像剤規制部材（ゴム製）２スクレーパ３現像スリーブ（現像剤担持体）５現像剤供給ローラ（現像剤供給部材）７トナーコート層１０現像剤規制部材（スポンジ製）１１現像剤規制部材（導電製）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者多田達也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)発明者山本毅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)発明者伊藤功已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】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一成分現像剤を供給して可視
化せしめる現像剤担持体と、該現像剤担持体に圧接して
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現像装置を有す
る画像形成装置において、前記現像剤規制部材が回転可
能であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】前記現像剤担持体に対向配置され前記現
像剤担持体上に一成分現像剤を塗布する現像剤供給部材
を有し、前記現像剤規制部材が、前記現像剤供給部材の
前記現像剤担持体回転方向下流側に配置されていること
を特徴とする請求項１の画像形成装置。
【請求項３】前記現像剤規制部材は前記現像剤担持体
と同方向に回転することを特徴とする請求項１又は２の
画像形成装置。
【請求項４】前記現像剤規制部材は、弾性を有するロ
ーラであることを特徴とする請求項１、２又は３の画像
形成装置。
【請求項５】前記ローラがアスカーＣ硬度６０°以下
であることを特徴とする請求項４の画像形成装置。
【請求項６】前記ローラが、前記現像剤担持体表面に
接触する部分に、少なくとも前記現像剤の帯電極性と逆
極性に帯電する樹脂によって構成されている現像剤帯電
層を有することを特徴とする請求項４又は５の画像形成
装置。
【請求項７】前記ローラが、１０³ 〜１０¹⁰Ω・ｃｍ
の体積抵抗値を有することを特徴とする請求項４、５又
は６の画像形成装置。
【請求項８】前記ローラは、前記現像剤担持体に対し
て、現像剤の帯電極性と同極性の電位に設定されること
を特徴とする請求項７の画像形成装置。
【請求項９】現像剤の形状係数ＳＦ−１が１００〜１
４０、ＳＦ−２が１００〜１２０の範囲であることを特
徴とする請求項１ないし８のうちいずれかひとつの画像
形成装置。
【請求項１０】現像剤の一部又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ないし９のうちい
ずれかひとつの画像形成装置。
【請求項１１】現像剤の一部又は全体が低軟化点物質
であり、該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１〜１０のうちいずれかひとつの
画像形成装置。