(57)【要約】【課題】融解温度の低い低温定着可能なトナーを用いた場合においても、トナー劣化による融着や未帯電トナーの発生を防止し、長期にわたって安定した現像を行なうことのできる現像装置を提供する。【解決手段】回転可能な循環ローラ１４を剥ぎ取り供給ローラ１１に当接配置させ、同速度で回転させる。これにより、両者の当接入口で剥ぎ取り供給ローラ気泡内に含まれたトナーを押し出し、当接部出口で気泡内に新しいトナーを吸引でき、トナーが現像ローラ１０と剥ぎ取り供給ローラ１１の当接部を連続的に通過することを防止できる。その結果、トナーの摩擦熱蓄積が防止でき、トナー軟化による各種部材への融着や、トナーの帯電性能劣化を防止することができる。【選択図】　　　　　図１
2004133267.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも回転可能な現像剤担持体と、該現像剤担持体に当接配置され現像剤を搬送する回転可能な剥ぎ取り供給部材とを有する現像装置において、
前記剥ぎ取り供給部材の硬度以上の硬度を有する回転可能な循環部材を前記剥ぎ取り供給部材に当接面と非当接面を交互に当接配置することを特徴とする現像装置。
【請求項２】
前記循環部材の回転方向は、前記剥ぎ取り供給部材との当接部において前記剥ぎ取り供給部材と順方向であることを特徴とする請求項１の現像装置。
【請求項３】
前記循環部材外周面の周速度は、前記剥ぎ取り供給部材外周面の周速度と等速度であることを特徴とする請求項２の現像装置。
【請求項４】
前記現像剤担持体と前記剥ぎ取り供給部材の当接部における前記現像剤担持体の前記剥ぎ取り供給部材への最大侵入量は、前記剥ぎ取り供給部材と前記循環部材の当接部における前記循環部材の前記剥ぎ取り供給部材への最大侵入量以下であることを特徴とする請求項１、２、または３の現像装置。
【請求項５】
前記剥ぎ取り供給部材は弾性発泡体から構成されることを特徴とする請求項１から４のいずれかの項に記載の現像装置。
【請求項６】
前記循環部材の最頂上点は、前記剥ぎ取り供給部材の回転中心よりも上方に位置することを特徴とする請求項１から５のいずれかの項に記載の現像装置。
【請求項７】
前記現像剤のガラス転移温度（Ｔｇ）は６０℃以上であり、前記剥ぎ取り供給ローラ外周面と前記循環部材外周面の周速度差は−１１０〜＋１０ｍｍ／ｓであることを特徴とする請求項１、２、４、５、または６のいずれかの項に記載の現像装置。
【請求項８】
前記現像剤のガラス転移温度（Ｔｇ）は５５℃以上であり、前記剥ぎ取り供給ローラ外周面と前記循環部材外周面の周速度差は−９０〜０ｍｍ／ｓであることを特徴とする請求項１、２、４、５、または６のいずれかの項に記載の現像装置。
【請求項９】
前記現像剤のガラス転移温度（Ｔｇ）は５０℃以上であり、前記剥ぎ取り供給ローラ外周面と前記循環部材外周面の周速度差は−６０〜０ｍｍ／ｓであることを特徴とする請求項１、２、４、５、または６いずれかに記載の現像装置。
【請求項１０】
像が形成される像担持体と、前記像担持体に現像剤を搬送する回転可能な現像剤担持体、および該現像剤担持体に当接配置され現像剤を搬送する回転可能な剥ぎ取り供給部材を有する現像装置と、を備える画像形成装置において、
前記剥ぎ取り供給部材の硬度以上の高い硬度を有する回転可能な循環部材を該剥ぎ取り供給部材に当接面と非当接面を交互に当接配置することを特徴とする画像形成装置。
【請求項１１】
前記循環部材の回転方向は、前記剥ぎ取り供給部材との当接部において前記剥ぎ取り供給部材と順方向であることを特徴とする請求項１０の画像形成装置。
【請求項１２】
前記循環部材外周面の周速度は、前記剥ぎ取り供給部材外周面の周速度と等速であることを特徴とする請求項１１の画像形成装置。
【請求項１３】
前記現像剤担持体と前記剥ぎ取り供給部材の当接部における前記現像剤担持体の前記剥ぎ取り供給部材への最大侵入量は、前記剥ぎ取り供給部材と前記循環部材の当接部における前記循環部材の前記剥ぎ取り供給部材への最大侵入量以下とすることを特徴とする請求項１０、１１、または１２のいずれかの画像形成装置。
【請求項１４】
前記剥ぎ取り供給部材は弾性発泡体から構成されることを特徴とする請求項１０から１３のいずれかの項に記載の画像形成装置。
【請求項１５】
前記循環部材の最頂上点は、前記剥ぎ取り供給部材の回転中心よりも上方に位置することを特徴とする請求項１０から１４のいずれかの項に記載の画像形成装置。
【請求項１６】
前記現像剤のガラス転移温度（Ｔｇ）は６０℃以上であり、前記剥ぎ取り供給ローラ外周面と前記循環部材外周面の周速度差が−１１０〜＋１０ｍｍ／ｓであることを特徴とする請求項１０、１１、１３、１４、または１５のいずれかの項に記載の画像形成装置。
【請求項１７】
前記現像剤のガラス転移温度（Ｔｇ）は５５℃以上であり、前記剥ぎ取り供給ローラ外周面と前記循環部材外周面の周速度差は−９０ｍｍ〜０ｍｍ／ｓであることを特徴とする請求項１０、１１、１３、１４、または１５のいずれかの項に記載の画像形成装置。
【請求項１８】
前記現像剤のガラス転移温度（Ｔｇ）は５０℃以上であり、前記剥ぎ取り供給ローラ外周面と前記循環部材外周面の周速度差は−６０〜０ｍｍ／ｓであることを特徴とする請求項１０、１１、１３、１４、または１５のいずれかの項に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、プリンターなどとされる電子写真方式あるいは静電記録方式の画像形成装置、および乾式現像剤を用いる現像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、複写機、プリンターなどの画像形成装置において、電子写真感光体や静電記録誘電体などの像坦持体上に形成した静電潜像を、粉体である現像剤（トナー）を用いて可視化することを行っている。
【０００３】
その一例として、従来の非磁性一成分トナーを用いた反転現像系の画像形成装置について図６により説明する。
【０００４】
この画像形成装置は、静電潜像を担持するための矢印ｐ方向に回転する像坦持体（以下、「感光ドラム」という）１０１、帯電器１０２、感光ドラム１０１上に画像情報に応じた静電潜像を形成する露光器１０３、現像器（現像装置）１０４、転写帯電器１０５、定着器１０６、クリーナー１０７などで構成されている。
【０００５】
現像器１０４は、現像剤（以下、「トナー」という）を感光ドラム１０１との接触部に搬送するため矢印ｑ方向に回転する現像剤坦持体（以下、「現像ローラ」という）１１０を有する。この現像ローラ１１０は導電性芯金上に弾性体を成型したいわゆる弾性現像ローラであり、感光ドラム１０１に当接配置される。また、現像ローラ１１０の周囲には、現像ローラ１１０上へ非磁性一成分トナーの供給および現像ローラ１１０上からトナーを剥ぎ取る役割を担い矢印ｒ方向に回転する剥ぎ取り供給部材である剥ぎ取り供給ローラ１１１、現像ローラ１１０上のトナーに所望の帯電量を与え、現像ローラ１１０上のトナー量を規制する規制部材としての規制ブレード１１２、剥ぎ取り供給ローラ１１１にトナーを供給する攪拌部材である攪拌羽根１１３を有する。前述の剥ぎ取り供給ローラ１１１は、金属の芯金支軸とその上に設けられた連泡性発泡体とで構成されている。
【０００６】
図６において、感光ドラム１０１は矢印ｐ方向に回転され、不図示のバイアス電源により電圧を印加された帯電器１０２によって一様にその表面が負極性に帯電される。その後露光器１０３から照射されたレーザービームによって感光ドラム１０１上に静電潜像が形成される。そしてこの静電潜像は、感光ドラム１０１と当接配置された現像ローラ１１０により搬送された現像器１０４内のトナーによってトナー像として可視化される。その後、転写帯電器１０５によって感光ドラム１０１上のトナー像を紙、ＯＨＰなどの転写材１０８に転写し、定着器１０６によって最終的に転写材１０８上にトナー像を融解定着させる。
【０００７】
転写後に感光ドラム１０１上に残留している転写残トナーは、クリーナー１０７によって感光ドラム１０１から排除される。
【０００８】
また、感光ドラム１０１と現像ローラ１１０の当接部において可視化に用いられなかった現像ローラ１１０上のトナーは、現像ローラ１１０の回転によって現像器１０４の内部に戻される。そして現像ローラ１１０と剥ぎ取り供給ローラ１１１の当接部において、現像ローラ１１０上のトナーは現像ローラ１１０から剥ぎ取られ、それと同時に剥ぎ取りローラ１１１の回転によって、現像ローラ１１０上にトナーが供給され、再び規制ブレード１１２と現像ローラ１１０の当接部に搬送される。
【０００９】
上記動作を繰り返すことにより、画像形成がおこなわれる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ところで近年は、画像形成装置においても省エネルギー化や環境問題への取り組みが盛んに行われており、その一環として、従来のトナーより低温で定着可能なトナーや、定着オイルの不要を目的とした定着用ワックス内包トナーが注目されている。しかしながらこのようなトナーは、低温で融解するように設計されているため、摺擦や熱に大変弱いという難点がある。
【００１１】
このような低温で融解するトナーを従来の現像装置を用いて画像形成動作を行ったところ、現像ローラや剥ぎ取り供給ローラ、規制ブレードにトナーが融着固着してしまい、現像ローラ上に均一なトナーコートを行えず、所望の画像を得ることが困難であった。
【００１２】
また、現像ローラや規制ブレードにトナーが融着してしまうと、トナー同士が摩擦帯電することになり、トナーに適正な電荷付与を行うことができなくなる。その結果、現像ローラ上に未帯電トナーや帯電量不足なトナーが搬送され、感光ドラム上の非画像部に付着し画像不良を引き起こしたり、さらには感光ドラム上や画像形成装置内部に飛散し汚染してしまうという問題も生じた。
【００１３】
本発明者らが上記問題の原因を究明したところ、現像ローラから剥ぎ取り供給ローラによって剥ぎ取られたトナーが剥ぎ取り供給ローラ表面の気泡内から排出されることなく、すぐさま剥ぎ取り供給ローラの回転により現像ローラとの当接部に再度搬送されることによって、トナーが急激に劣化していくことに主な原因があることを見出した。
【００１４】
このトナーの劣化というのは、主に、トナーが変形することや、変形によってトナー内部のワックスが染み出してしまうことをいう。その原因は、トナーが各部材間の当接部で加圧を受けながら摺擦されることによって発生した摩擦熱が、トナーにどんどん蓄積することにあり、その結果トナー軟化が生じてしまう。つまり、このトナー軟化は、上記のように連続的に剥ぎ取り供給ローラと現像ローラや、現像ローラと規制ブレードの当接部において摩擦を受け、トナーが放熱しきれないうちに当接部での摩擦熱を立て続けに受けることによって、発生する。
【００１５】
このような摩擦熱によるトナー軟化や変形が繰り返し進行していくと、現像ローラや規制ブレードにトナーが融着してしまい、上述した現像ローラ上に均一なトナーコートを形成できなくという問題や、現像ローラや規制ブレードの帯電付与性能が低下してしまうという問題が生じる。
【００１６】
また、トナー軟化によりトナー表面に添加してあった帯電制御剤がトナー内部に埋め込まれたり剥離してしまうことによって、トナー自身の帯電性能が低下し、未帯電トナーも生じやすくなる。その結果、画像不良やトナー飛散という問題が生じてしまう。
【００１７】
上記の問題は、熱に弱い溶融温度の低いトナーの場合には、非常に顕著になる。
【００１８】
従って、本発明の目的は、融解温度の低い低温定着可能な現像剤を用いた場合においても、現像剤の劣化による融着や未帯電現像剤の発生を防止し、長期にわたって安定した現像を行なうことのできる現像装置、および該現像装置を備え、長期にわたって高品質画像を得ることのできる画像形成装置を提供することである。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
上記目的は本発明に係る現像装置および画像形成装置にて達成される。要約すれば、本発明は、少なくとも回転可能な現像剤担持体と、該現像剤担持体に当接配置され現像剤を搬送する回転可能な剥ぎ取り供給部材とを有する現像装置において、前記剥ぎ取り供給部材の硬度以上の硬度を有する回転可能な循環部材を前記剥ぎ取り供給部材に当接面と非当接面を交互に当接配置することを特徴とする現像装置である。
【００２０】
本発明に係る他の態様によると、像が形成される像担持体と、前記像担持体に現像剤を搬送する回転可能な現像剤担持体、および該現像剤担持体に当接配置され現像剤を搬送する回転可能な剥ぎ取り供給部材を有する現像装置とを備える画像形成装置において、前記剥ぎ取り供給部材の硬度以上の硬度を有する回転可能な循環部材を該剥ぎ取り供給部材に当接面と非当接面を交互に当接配置することを特徴とする画像形成装置が提供される。
【００２１】
上記各発明における一実施態様によると、前記循環部材の回転方向は、前記剥ぎ取り供給部材との当接部において前記剥ぎ取り供給部材と順方向である。
【００２２】
上記各発明における他の実施態様によると、前記循環部材外周面の周速度は、前記剥ぎ取り供給部材外周面の周速度と等速度である。
【００２３】
上記各発明における他の実施態様によると、前記現像剤担持体と前記剥ぎ取り供給部材の当接部における前記現像剤担持体の前記剥ぎ取り供給部材への最大侵入量は、前記剥ぎ取り供給部材と前記循環部材の当接部における前記循環部材の前記剥ぎ取り供給部材への最大侵入量以下である。
【００２４】
上記各発明における他の実施態様によると、前記剥ぎ取り供給部材は弾性発泡体から構成される。
【００２５】
上記各発明における他の実施態様によると、前記循環部材の最頂上点は、前記剥ぎ取り供給部材の回転中心よりも上方に位置する。
【００２６】
上記各発明における他の実施態様によると、前記現像剤のガラス転移温度（Ｔｇ）は６０℃以上であり、前記剥ぎ取り供給ローラ外周面と前記循環部材外周面の周速度差は−１１０〜＋１０ｍｍ／ｓである。
【００２７】
上記各発明における他の実施態様によると、前記現像剤のガラス転移温度（Ｔｇ）は５５℃以上であり、前記剥ぎ取り供給ローラ外周面と前記循環部材外周面の周速度差は−９０ｍｍ／ｓ〜等速である。
【００２８】
上記各発明における他の実施態様によると、前記現像剤のガラス転移温度（Ｔｇ）は５０℃以上であり、前記剥ぎ取り供給ローラ外周面と前記循環部材外周面の周速度差は−６０ｍｍ／ｓ〜等速である。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る現像装置および画像形成装置を図面に則して更に詳しく説明する。
【００３０】
実施例１
本発明の第１実施例について図１〜図３を参照して説明する。
【００３１】
図１に示す本実施例の画像形成装置は、像担持体である感光ドラム１の画像部に現像剤（トナー）を付着させて可視化する反転現像系であり、負帯電トナーを担持した現像剤担持体である現像ローラ１０を感光ドラム１に当接させて現像を行う一成分画像形成装置である。
【００３２】
画像形成装置は、図中矢印Ａ方向に回転する直径４０ｍｍの感光ドラム１を具備し、その周囲には、回転方向に沿って順次、帯電器２、露光器３、現像器（現像装置）４、転写帯電器５、および、クリーナー７が配設され、さらに定着器６を備えている。
【００３３】
この画像形成装置における画像形成動作について概略的に説明する。
【００３４】
矢印Ａ方向に周速１２０ｍｍ／ｓで回転する感光ドラム１を不図示のバイアス電源に接続された帯電器１により均一に負極性に帯電する。ついで、帯電した感光ドラム１の表面を露光器３によってレーザー光などを用いて露光することにより、画像情報を感光ドラム１に静電潜像として書き込む。
【００３５】
現像器４は矢印Ｂ方向に２００ｍｍ／ｓで回転する弾性現像ローラ１０を備えており、表面にコートされたトナーが、現像ローラ１０の回転によって感光ドラム１と現像ローラ１０の当接部に搬送され、不図示のバイアス電源により直流電圧が印加されている現像ローラ１０と感光ドラム１上の潜像電位の関係により、静電潜像に応じたトナー像が感光ドラム１上に形成される。
【００３６】
搬送される転写材８を挟んで感光ドラム１の反対側には転写帯電器５が配置され、かつ不図示のバイアス電源に接続されている。感光ドラム１上に形成されたトナー像は、バイアス電源からトナーと反極性電圧が転写帯電器５に印加されることにより、搬送されてきた転写材８に転写される。
【００３７】
その後トナー像が転写された転写材８は定着器６に搬送され、ここでトナー像が加熱されて、転写材８に融解定着する。
【００３８】
また、転写後に感光ドラム１上に残留した転写残トナーは、クリーナー７によって回収される。
【００３９】
上記のような動作を繰り返すことにより、画像形成がおこなわれる。
【００４０】
つぎに現像器内の詳細な構成・動作について説明する。
【００４１】
現像器４は、その長手方向に延在する開口部を有し、その開口部には感光ドラム１に当接するように配置された矢印Ｂ方向に２００ｍｍ／ｓで回転する直径２０ｍｍの弾性現像ローラ１０が取り付けられている。また現像ローラ１０に当接するように配置されている直径２０ｍｍの剥ぎ取り供給部材である剥ぎ取り供給ローラ１１（矢印Ｃ方向に周速１２０ｍｍ／ｓで回転）と、現像ローラ１０に圧接するように配置された規制部材としての規制ブレード１２と、剥ぎ取り供給ローラ１１に当接するように配置された図５（ａ）に示すような循環部材すなわち循環ローラ１４と、トナーを攪拌・搬送する攪拌羽根である攪拌部材１３（矢印Ｅ方向に回転）を有しており、さらに現像器４内には非磁性１成分トナーが収容されている。この循環ローラ１４は、剥ぎ取り供給ローラ１１との当接部Ｔにおいて同方向（矢印Ｄ方向）に１２０ｍｍ／ｓで回転している。本実施例における循環ローラ１４の駆動方法は、剥ぎ取り供給ローラ１１と等速になるようなギアを用いた駆動方法である。
【００４２】
剥ぎ取り供給ローラ１１は直径８ｍｍの金属支軸上にウレタンゴムからなる連泡性発泡体が形成された直径２０ｍｍの弾性体であり、循環ローラ１４はステンレスなどの金属からなる剛体である。また現像ローラ１０の剥ぎ取り供給ローラ１１への侵入量は１．５ｍｍであり、循環ローラ１４の剥ぎ取り供給ローラ１１への最小侵入量は１．６ｍｍである。
最小侵入量δとは、図５（ｂ）に示すように、「当接面イの頂点（すなわち最大侵入部分）と循環ローラ１４の中心点との距離」と「当接面イの頂点と次の当接面ロの頂点とを結んだ線と循環ローラ１４の中心点との最短距離」の差のことである。
【００４３】
現像器４内では、攪拌部材１３が剥ぎ取り供給ローラ１１近傍にトナーを搬送する。剥ぎ取り供給ローラ１１の近傍に搬送されたトナーは、剥ぎ取り供給ローラ１１の回転により現像ローラ１０と剥ぎ取り供給ローラ１１との当接部に搬送され、現像ローラ１０の表面に担持される。そして、現像ローラ１０の回転により、現像ローラ１０上のトナーは規制ブレード１２との当接部に搬送される。この当接部を通過する際、トナーは規制ブレード１２や現像ローラ１０との摩擦により負極性に帯電されると同時に、トナーの層厚が均一に規制される。
【００４４】
このようにして均一にコートされたトナーは、感光ドラム１と現像ローラ１０の当接部に搬送され、感光ドラム１上に潜像がある場合には感光ドラム１上で現像され、感光ドラム１上に潜像がない場合には現像ローラ１０上に残留したまま、現像器４内に戻される。
【００４５】
現像器４内に戻された現像ローラ１０上のトナーは、剥ぎ取り供給ローラ１１によって現像ローラ１０から剥ぎ取られる。現像ローラ１０から剥ぎ取られたトナーの大部分は、剥ぎ取り供給ローラ１１の気泡内に保持され、循環ローラ１４と剥ぎ取り供給ローラ１１の当接部まで搬送される。
【００４６】
現像器４内のトナーの流れを図示したものが図２（ａ）を用いて、循環ローラ１４の役割を説明する。循環ローラ１４の表面形状が図中に示すように凹凸であるため、トナーたまりＴは、適正にトナーの入れ替わりが行われる。循環ローラ１４の周囲においては、循環ローラ１４が回転しているため、トナーたまりＴにたまったトナーの一部は、図中のＦまで搬送される。剥ぎ取り供給ローラ１１が循環ローラ１４との当接部に侵入する際、発泡弾性体で構成されている剥ぎ取り供給ローラ１１は変形し、気泡内に保持していたトナーは図中のＦに押し出される。Ｆ付近においては、剥ぎ取り供給ローラ１１から循環ローラ１４によって、搾り出されたトナーがあり、これを上記トナーたまりＴから搬送されたトナーにより、入れ替え・または混合が積極的に行われ、重力により現像器４内に落下し、攪拌部材１３によって現像器４内のトナーと混合・攪拌される。
【００４７】
また、剥ぎ取り供給ローラ１１が循環ローラ１４との当接部から脱出する際、変形された剥ぎ取り供給ローラ１１が弾性復元力により元の形状に戻ると同時に、攪拌部材１３によって新たに供給されたトナーたまりＴにあるトナーを気泡内に吸引し、再び現像ローラ１０に搬送する。
【００４８】
このように、図２（ａ）に示したようなトナーの循環経路を現像器内で形成することにより、図２（ｂ）に実線で示した従来例のようにトナーが現像ローラ１１０と剥ぎ取り供給ローラ１１１の当接部を連続的に通過することを防止できる。
【００４９】
その結果、トナーの摩擦熱蓄積が防止でき、トナー軟化による各種部材への融着や、トナーの帯電性能劣化を防止することができる。また、剥ぎ取り供給ローラ１１と循環ローラ１４の当接部を通過するたびに、剥ぎ取り供給ローラ１１内のトナーが入れ替わるため、剥ぎ取り供給ローラ１回転あたりの現像ローラ１０へのトナー供給量を一定に保つことができ、前周の画像履歴や濃度変動などの問題も防止することができる。
【００５０】
特に循環ローラ１４と剥ぎ取り供給ローラ１１の周速が等速の場合は、当接部侵入口において摺擦を与えずにトナーを剥ぎ取り供給ローラ１１の気泡内から押し出すことができる。当接途中においても、摺擦を生じないため、摩擦熱の発生もなく、トナーは全く摩擦熱を受けることなく、当接部を通過することができる。また、循環ローラ１４と剥ぎ取り供給ローラ１１とが当接する際に、循環ローラ１４の表面形状を図５（ａ）のように、接触面と非接触面をもたせることにより、
さらに、剥ぎ取り供給ローラ１１と循環ローラ１４の当接によって形成されるトナーたまりＴに存在するトナーは循環ローラ１４を攪拌性能の高い形状としていることにより、トナーたまりＴにあるトナーを流動性の高い状態に維持することができ、パッキングを防止し剥ぎ取り供給ローラ１１に吸引されやすいトナーの状態を維持することができる。加えてトナーたまりＴにトナーをためることができるので、現像器４内のトナー量が少なくなった場合でも従来構成に比べて画像濃度不足が発生することなく、画像印字を行うことができる。
【００５１】
本発明では剥ぎ取り供給ローラ１１と循環ローラ１４が重要な構成要素であるため、剥ぎ取り供給ローラ１１と循環ローラ１４の詳細条件について図３を参照してさらに説明する。
【００５２】
［剥ぎ取り供給ローラと循環ローラの位置関係］
循環ローラ１４の設置位置は、循環ローラ１４の最頂上位置ｘが剥ぎ取り供給ローラ１１の軸中心ｚより水平方向に対して上方に位置することが好ましく、より好ましくは循環ローラ１４の最頂上位置ｘが剥ぎ取り供給ローラ１１の最頂上位置ｙより上方に位置することが好ましい。
【００５３】
このような配置にすることにより、剥ぎ取り供給ローラ１１と循環ローラ１４の当接部出口に攪拌部材１３によって搬送されたトナーがトナーたまりＴとしてたまりやすくなり、剥ぎ取り供給ローラ１１の変形復元の際に気泡内に十分量のトナー量を吸引することができる。特に現像器４内のトナー量が少なくなってきた時でも、トナーたまりＴに一定量のトナーを確保できるため安定した供給量を維持することができる。
【００５４】
また、循環ローラ１４と剥ぎ取り供給ローラ１１の当接状態は、見かけ上正多角柱の循環ローラを当接しているものとすることにより、効果を得る。すなわち、循環ローラ１４と剥ぎ取り供給ローラ１１の当接ニップ内に、循環ローラ１４の回転周方向において、常に当接部分が連続して少なくとも２箇所以上あることが望ましい。
【００５５】
また、現像ローラ１０の剥ぎ取り供給ローラ１１への侵入量γと、先述した循環ローラ１４の剥ぎ取り供給ローラ１１への最小侵入量δ（「当接面イの頂点（すなわち最大侵入部分）と循環ローラ１４の中心点との距離」と「当接面イの頂点と次の当接面ロの頂点とを結んだ線と循環ローラ１４の中心点との最短距離」の差）との関係は、以下の不等式を満たすことが望ましい。
【００５６】
現像ローラの剥ぎ取り供給ローラへの侵入量γ≦循環ローラの剥ぎ取り供給ローラへの最大侵入量δ　…　（１）
上記関係式（１）を満たすことにより、現像ローラ１０上から剥ぎ取った剥ぎ取り供給ローラ１１内の未現像トナーを、循環ローラ１４と剥ぎ取り供給ローラ１１の当接部において確実に押し出すことができ、未現像トナーがすぐさま次周の現像工程に使用されることを確実に防止できる。
【００５７】
また、実施例において循環ローラ１４は図５（ａ）に示すような当接面が長手方向に直線状となる形状のものを用いたが、本発明はこの形状に限られるのもではなく、長手方向に対して、らせん状・曲線状・折れ線状など、ローラの回転周方向に対して、当接面と非当接面が交互に存在し、長手方向に連続した形状であれば、発明の効果を得られるものである。
【００５８】
［硬度］
剥ぎ取り供給ローラ１１と循環ローラ１４との当接部入り口において、剥ぎ取り供給ローラ気泡内のトナーを押し出すためには、少なくとも剥ぎ取り供給ローラ１１は変形可能な材質構成であって、より確実にトナーを押し出すには循環ローラ１４の硬度が、剥ぎ取り供給ローラ１１の硬度以上であることが望ましい。
【００５９】
本実施例では、循環ローラ１４はステンレスからなる剛体であり、剥ぎ取り供給ローラ１１の硬度はＪＩＳ　Ｋ　６４０２に基づいた測定法で２０ｋｇ／３１４ｃｍ２（＝６３．７ｇｆ／ｃｍ２≒６．３７×１０３Ｐａ）であり、循環ローラの硬度の方が大きい構成である。
【００６０】
また、現像ローラ１０と剥ぎ取り供給ローラ１１との当接部において、現像ローラ１０表面のトナーを剥ぎ取るためには、少なくとも剥ぎ取り供給ローラ１１は変形可能な構成であって、好ましくは現像ローラ１０の硬度は剥ぎ取り供給ローラの硬度以上であることが好ましい。
【００６１】
弾性現像ローラ１０の硬度はＪＩＳ　Ｋ　６２５３　ＪＩＳ−Ｅ硬度に基づいた測定法で４０度であり、この測定方法で剥ぎ取り供給ローラ１１の硬度を測定してみるとやわらかすぎて測定不能（測定値ほぼ０度）であった。つまり弾性現像ローラ１０硬度の方が大きい構成となっている。
【００６２】
なお、連泡性発泡体の硬度は、剥ぎ取り供給ローラと同材料で成型した３００ｍｍ×３００ｍｍ×５０ｍｍのブロック形状のものを用いて測定した値である。
【００６３】
［循環ローラ］
本発明の循環ローラ１４は、表面形状が凹面凸面を持っているため、単なる円柱形状とするよりも表面積が大きくなっているため、現像ローラ１０と剥ぎ取り供給ローラ１１の当接部でのトナー剥ぎ取りにおいてトナーに生じた摩擦熱を、良好に放熱できるものとなっている。更なる効果を得るために、剥ぎ取り供給ローラ１１と循環ローラ１４当接部近傍で速やかに放熱できるように、循環ローラ１４は熱伝導率が高く熱容量の小さい材質―たとえば金属（ステンレス、アルミ、真鍮など）―で構成することが望ましい。
【００６４】
［剥ぎ取り供給ローラ］
現像ローラ１０と剥ぎ取り供給ローラ１１の当接部でのトナー剥ぎ取りにおいて、トナーに生じた摩擦熱をできるだけ低減するためには、剥ぎ取り供給ローラ１１の硬度は、ＪＩＳ　Ｋ　６４０２に基づいた測定法で３００ｇｆ／ｃｍ２（≒３×１０４Ｐａ）以下であることが好ましい。また、この当接部において現像ローラ上の未現像トナーを確実に剥ぎ取り搬送するためには表面に凹凸のある構成が非常に好ましく、本実施例のような発泡スポンジは低硬度と剥ぎ取り性を容易に満たすことができる。剥ぎ取り供給ローラ１１が発泡体で構成されている場合、剥ぎ取り性とトナー供給性を両立させるためには、剥ぎ取り供給ローラ表面の平均セル径は粉体平均粒径の１０倍以上が好ましい。本実施例で用いたトナーの平均粒径は７μｍであり、剥ぎ取り供給ローラの平均セル径は４００μｍである。
【００６５】
本実施例では変形可能な剥ぎ取り供給ローラとして、連泡性発泡体から構成されるローラを用いたが、その製造方法の一例を以下に示す。
【００６６】
発泡剤やカーボンブラックなどの導電材の配合剤を一様に分散させた未加硫・未発泡のウレタンゴム層を金属芯金上に形成する。これらを円筒型金型の成型キャビネット内にセットし加熱することにより、未加硫・未発泡のゴム層を加硫・発泡させると共に、成型キャビネット内で金型どおりの導電性スポンジとして成型する。発泡によって発生した気体は、発泡によって形成された連通した気泡を通って金型の側面から排出される。この段階では芯金周面の貫通穴上に形成された連泡スポンジの気泡にはスキン層があり、気泡は閉じた状態である。最後に連泡スポンジの表面を研磨し、スキン層を破ることによって、所望する外径のスポンジローラを製造することが出来る。
【００６７】
上記の製造方法以外にも成型キャビネット内に入れずに自由状態で、未加硫・未発泡のウレタンゴム層を加熱処理した後、連泡スポンジの表面を研磨する方法もある。
【００６８】
また、複数層から構成されるスポンジローラの場合は、上記工程を繰り返すことで製造できる。
【００６９】
本発明における連泡体スポンジ層を形成する材料は、弾性（スポンジ）層として一般的にウレタンゴム、シリコンゴム、ＥＰＤＭゴム、アクリルゴム、ニトリルゴム、ヒドリンゴム、フッ素ゴムなどが挙げられるが、特に指定はしない。発泡剤としては一般的に炭酸水素ナトリウム、炭酸ナトリウム、炭酸アンモニウムなどの無機発泡剤や、ニトロソ化合物、アゾ化合物、スルホニルヒドラジド化合物などの有機発泡剤があげられるが、特に指定はしない。また、導電剤は電子導電剤とイオン導電剤に大別でき、電子導電剤としてカーボンブラック、金属酸化物などが挙げられ、イオン導電剤として第４級アンモニウム塩、脂肪族アルコールサルフェート塩などが挙げられるが、特に指定はしない。
【００７０】
本実施例では、懸濁重合製法で作られた平均粒径７μｍの球形状のワックス内包トナーを使用した。トナー表面の帯電性と、低温定着性の両立を容易に満たすためには、このようなバインダー樹脂内部にワックスを内包・分散したトナーが好適である。バインダーとしてポリエステル樹脂やスチレン／アクリル共重合体など、ワックスとしてパラフィンワックスや、リオレフィンワックス、エステルワックスや高級脂肪酸などが代表的に用いられる。上記以外の材料でも、トナー製作に使われる一般的な材質であれば特に問題はない。必要であれば、帯電性を制御するために、シリカなどの外添剤をトナー表面に添加してもよい。本実施例で用いたトナーでは、バインダー樹脂：ポリエステル樹脂、内包ワックス：エステルワックス、添加剤：オイル処理シリカで構成した。
【００７１】
つぎに、本実施例と従来例の構成による各現像装置を用いてそれぞれ１万枚の印字動作を行った実験結果について説明する。その結果を下記の表１に示す。表中の記号は、
○：特に問題なく、所望する画質が得られる、
△：現像ローラや剥ぎ取り供給ローラの一部にトナー融着が発生し、現像ローラ上に均一なトナーコートが行えない、
×：感光ドラム上カブリやトナー飛散が発生し、転写材が汚染される、
ということを意味している。△、×については、カッコ内に問題発生時の印字枚数を記してある。検討条件として、トナーの融解温度条件を変化させるために、トナーのガラス転移温度（Ｔｇ）の条件を６通りに変えた。
【００７２】
【表１】
2004133267.tif 000003
【００７３】
従来例の構成では、トナーのガラス転移温度（Ｔｇ）が高い（６６度以上）場合には問題ないが、Ｔｇが低くなるに連れて、摩擦熱によるトナー劣化や各部材へのトナー融着や画像不良の発生が、少ない印字枚数で起こるようになっていった。それに対して循環ローラを有する本実施例の構成では、トナーのガラス転移温度（Ｔｇ）が４９度というきわめて低温条件においても、問題なく所望する画像を１万枚得ることができた。
【００７４】
なお、上記のガラス転移温度（Ｔｇ）は以下の方法で、ＤＳＣ測定装置、ＤＳＣ−７（パーキンエルマー社製）を用いて測定した。測定方法は、ＡＳＴＭ　Ｄ３４１８−８２に準じて行った。
【００７５】
まず、６ｍｇ精秤したトナーをアルミパンに入れ、またリファレンスとして空のアルミパンを用い、常温常湿条件下において測定温度０〜２００度の間で、４℃／分で一度昇温・降温させ前履歴をとる。その後、昇温速度４℃／分で昇温させ、吸熱ピークを得る。そしてこの吸熱ピークが現れる前後のベースラインの中間点線と、吸熱による曲線の交点をガラス転移温度（Ｔｇ）とした。
【００７６】
表１中のガラス転移温度（Ｔｇ）の条件は、トナー内部に含有するワックス部数の条件を変化させることで行った。
【００７７】
上記のように、本実施例の現像装置では、循環ローラを剥ぎ取り供給ローラに当接配置し、剥ぎ取り供給ローラと同方向で等速に回転させることにより、両ローラの当接部におけるトナーへの摩擦熱発生を防止し、かつ、剥ぎ取り供給ローラ気泡内のトナーを入れ替えることができ、融解温度の低い低温定着可能なトナーを用いる場合でも、トナー劣化による融着や未帯電トナー発生を防止し、長期にわたって安定した現像を行うことができる。従って、本実施例の画像形成装置によれば、長期にわたって高品質の画像を得ることができる。
【００７８】
実施例２
つぎに、本発明の第２実施例について図４を参照して説明する。なお、前出の部材と同一機能を有する部材については同一符号を付す。
【００７９】
図４に示すように、本実施例の画像形成装置は、弾性現像ローラの代わりに、剛体金属現像ローラを用いた非接触現像方式の現像装置を備えている。画像形成動作・構成部材は第１実施例とほぼ同様であるため、詳細な説明は省略する。
【００８０】
さらに本実施例で特徴的な点は、循環ローラ１４と剥ぎ取り供給ローラ１１に周速差がある点である。
【００８１】
第１実施例と同様、剥ぎ取り供給ローラ気泡内のトナーは、剥ぎ取り供給ローラ１１と循環ローラ１４の当接部で押し出されトナーの入れ替えが確実に行われる。循環ローラ１４を回転させることにより剥ぎ取り供給ローラ１１に当接する循環ローラ１４の当接面が常時変わるため、本実施例のように剥ぎ取り供給ローラ１１と循環ローラ１４に周速差がある場合においても、当接部入り口に発生する摩擦熱は循環ローラ１４を介して放熱することができ、トナーへの摩擦熱蓄積やトナー劣化を防止することができる。また当接部入り口で剥ぎ取り供給ローラ１１から押し出されたトナーは、現像器４内に戻され攪拌されているうちにトナー自体の放熱もおこなわれる。
【００８２】
上記のような理由から、剥ぎ取り供給ローラ１１と循環ローラ１４間の周速差による摩擦熱が生じても、従来の構成より摩擦熱がトナーに蓄積されにくく、融解温度の低い低温定着トナーを用いる場合でも、トナー劣化による融着や未帯電トナー発生を防止することができる。
【００８３】
なお、循環ローラ１４と剥ぎ取り供給ローラ１１の当接部での摩擦熱を速やかに放熱するために、循環ローラ１４は熱伝導率が高く、熱容量の小さい材質―たとえば金属（ステンレス、アルミ、真鍮など）―で構成することが望ましい。また循環ローラ１４と剥ぎ取り供給ローラ１１の当接部での摩擦熱を極力低減するために、循環ローラ１４の表面の摩擦係数はできるだけ小さいことが望ましい。本実施例では上記条件を満たすため、鏡面加工をしたステンレスから構成された循環ローラ１４を用いた。
【００８４】
さらに循環ローラ１４と剥ぎ取り供給ローラ１１の当接部での摩擦熱を極力低減するためには、当接圧は低い方が良く、剥ぎ取り供給ローラ１１として低硬度の連泡性発泡体を用いることは最適である。
【００８５】
なお本実施例では、現像ローラ１０と感光ドラム１との距離ＳＤを約３００μｍとした。
【００８６】
第１実施例と同様に本実施例と従来例における構成の各現像装置を用いてそれぞれ１万枚の印字動作を行なった。現像ローラ１０以外の主要な構成部材は、第１実施例と同様である。剥ぎ取り供給ローラ１１の周速は第１実施例と同様に１２０ｍｍ／ｓとし、循環ローラ１４の周速は剥ぎ取り供給ローラ１１に対して所定の周速差がつくようなギアを介して調整した。
【００８７】
下記の表２にその結果を示す。表中の周速差の符号は剥ぎ取り供給ローラ１１に対しての循環ローラ１４の周速差を意味し、たとえば、＋３０ｍｍ／ｓという場合は循環ローラ１４が１５０ｍｍ／ｓで回転していることであり、−３０ｍｍ／ｓと場合は循環ローラ１４が９０ｍｍ／ｓで回転していることである。トナーは第１実施例と同様、ワックス内包トナーを用い、ワックス含有部数の条件を変化させることで、トナーのガラス転移温度（Ｔｇ）を調整した。
【００８８】
表中の記号は第１実施例と同様、○：特に問題なく、所望する画質が得られる、△：現像ローラや剥ぎ取り供給ローラの一部にトナー融着が発生し、現像ローラ上に均一なトナーコートが行えない、×：感光ドラム上カブリやトナー飛散が発生し、転写材が汚染される、という意味を示している。検討は、循環ローラの周速、及びトナーのガラス転移温度（Ｔｇ）を変化させて行った。
【００８９】
【表２】
2004133267.tif 000004
【００９０】
従来例の構成では、トナーのガラス転移温度（Ｔｇ）が高い場合（６６℃以上）には問題ないが、Ｔｇが低くなるに連れて、摩擦熱によるトナー劣化や各部材へのトナー融着や画像不良が、少ない印字枚数で起こるようになっていった。
【００９１】
それに対して循環ローラ１４を有する本実施例の構成では、トナーのガラス転移温度（Ｔｇ）が５０℃というきわめて低温溶解温度条件においても、剥ぎ取り供給ローラ１１と循環ローラ１４の周速差が−６０ｍｍ／ｓ〜等速の範囲内であれば、急激なトナー劣化を防止でき問題なく所望する画像を１万枚得ることができた。
【００９２】
また、トナーのガラス転移温度（Ｔｇ）が５０℃以上では剥ぎ取り供給ローラ１１と循環ローラ１４の周速差が−６０ｍｍ／ｓ〜等速の範囲内に、トナーのガラス転移温度（Ｔｇ）が５５℃以上では剥ぎ取り供給ローラ１１と循環ローラ１４の周速差が−９０ｍｍ／ｓ〜等速の範囲内に、さらにトナーのガラス転移温度（Ｔｇ）が６０℃以上では剥ぎ取り供給ローラ１１と循環ローラ１４の周速差が−１１０〜＋１０ｍｍ／ｓの範囲内にあれば、問題なく所望する画像を１万枚得ることができた。
【００９３】
上記のように剥ぎ取り供給ローラ１１に対して、循環ローラ１４の周速が遅い場合に効果が良好であるのは、当接ニップ内において、循環ローラ１４が遅いために、剥ぎ取り供給ローラ１１より搾り出されるトナーが良好にＦへと落下するためである。
【００９４】
以上のように、本実施例の現像装置によれば、融解温度の低い低温定着可能なトナーを用いた場合でも、循環ローラと剥ぎ取り供給ローラの周速差が所定の条件範囲内に設定することにより、当接部におけるトナー摩擦熱蓄積を防止しつつ、剥ぎ取り供給ローラ気泡内のトナーを入れ替えることができ、長期にわたって安定した現像を行うことができる。従って、この現像装置を備えた画像形成装置によれば、長期にわたって高品質の画像を得ることができる。
【００９５】
なお、上記各実施例では、循環ローラの周速度にかかわらずギア駆動により循環ローラを駆動したが、剥ぎ取り供給ローラと等速回転の場合は剥ぎ取り供給ローラに従動駆動させてもよい。
【００９６】
また、上記各実施例では、弾性発泡体の剥ぎ取り供給ローラに連泡性発泡体を用いた場合について説明したが、単泡性連泡体の場合でも、トナーに無用な圧力・摺擦力が加えずに表面気泡内のトナーを入れ替えることができる。
【００９７】
さらに、上記各実施例では、非磁性１成分負帯電トナーを用いる場合について説明したが、特にこれに限定するものではなく、たとえば磁性トナーでも正帯電トナーでも同様の効果が得られる。
【００９８】
また、上記各実施例では負極性の反転現像系を例示して説明をしてきたが、反転／正規現像および接触／非接触現像によらず、同様の効果が得ることができる。
【００９９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の現像装置および画像形成装置は、剥ぎ取り供給部材の硬度以上の硬度を有する回転可能な循環部材を該剥ぎ取り供給部材に当接面と非当接面を交互に当接配置することにより、融解温度の低い低温定着可能な現像剤を用いた場合においても現像剤の劣化による融着固着や未帯電現像剤の発生を防止し、長期にわたって安定した現像を行なうことができ、従って、長期にわたって高品質の画像を得ることができる。
【０１００】
特に循環部材を同方向等速に回転させることで、現像剤に無用な圧力・摺擦力が加えずに、つまり当接部における摩擦熱を現像剤に与えることなく、剥ぎ取り供給部材の気泡内の現像剤を入れ替えることができ、融解温度の低い低温定着可能な現像剤を用いる場合でも現像剤の劣化をより確実に防止することができる。
【０１０１】
また、循環部材と剥ぎ取り供給部材の周速差がある場合でも、所定の条件範囲内に設定することにより、融解温度の低い低温定着可能な現像剤を用いる場合でも、当接部における現像剤の摩擦熱蓄積を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る現像装置を備えた画像形成装置の一実施例を示す概略構成図である。
【図２】図１の現像装置（ａ）と従来例の現像装置（ｂ）におけるトナーの循環経路を示す説明図である。
【図３】図２（ａ）の現像装置における循環ローラの配置説明図である。
【図４】本発明に係る現像装置を備えた画像形成装置の他の実施例を示す概略構成図である。
【図５】図２（ａ）の現像装置における循環ローラの形状説明図であり、（ａ）は概観図、（ｂ）は断面図ある。
【図６】従来の現像装置を備えた画像形成装置の一例を示す概略構成図である。
【符号の説明】
１　　　　　　感光ドラム（像担持体）
４　　　　　　現像装置
１０　　　　　現像ローラ（現像剤担持体）
１１　　　　　剥ぎ取り供給ローラ（剥ぎ取り供給部材）
１４　　　　　循環ローラ（循環部材）
【図１】
2004133267.tif 000005
【図２】
2004133267.tif 000006
【図３】
2004133267.tif 000007
【図４】
2004133267.tif 000008
【図５】
2004133267.tif 000009
【図６】
2004133267.tif 000010