(57)【要約】【課題】非磁性１成分現像装置の長寿命化を図る為に、剥ぎ取り供給ローラに付着あるいは近傍を搬送される現像剤に関して、現像装置内の循環状態を整え、入れ替わりを促進させることでトナー劣化を防止する。【解決手段】現像ローラに剥ぎ取り供給ローラを当接させ、さらに、剥ぎ取り供給ローラに当接させたトナー除去部材を配する現像装置について、トナー撹拌（搬送）軸位置を、除去部材あるいは剥ぎ取り供給ローラの最上位置よりも高い位置に配する。【選択図】        図１
2004163789.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
現像容器と現像剤容器とを開口部により繋げた構成の現像装置において、現像容器に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、を配設し、現像剤容器には現像剤担持体側に現像剤を搬送する回転可能な現像剤搬送部材と、を有し、
現像容器内に、剥ぎ取り供給部材に当接させた剥ぎ取り供給部材の硬度以上の硬度を有する現像剤除去部材を配置する現像装置において、
画像形成時に、現像剤容器内の回転可能な現像剤搬送部材の回転軸中心が、剥ぎ取り供給部材に当接させた現像剤除去部材の当接部位よりも水平面に対して高い位置となる位置関係を有すること、を特徴とする現像装置。
【請求項２】
画像形成時に、現像剤容器内の回転可能な現像剤搬送部材の回転軸中心が、剥ぎ取り供給部材に当接させた現像剤除去部材の最頂上部よりも水平面に対して高い位置となる位置関係を有すること、を特徴とする請求項１に記載の現像装置。
【請求項３】
前記現像剤除去部材の最頂上点は、前記剥ぎ取り供給部材の最頂上点よりも上方に位置することを特徴とする請求項１又は２に記載の現像装置。
【請求項４】
前記現像剤除去部材の剥ぎ取り供給部材への当接位置は、現像容器と現像剤容器とを繋げる開口部の下側開口線よりも上方に位置することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の現像装置。
【請求項５】
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から４のいずれか１項に記載のの現像装置。
【請求項６】
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５のいずれか１項に記載の現像装置。
【請求項７】
前記現像剤除去部材は、少なくとも前記剥ぎ取り供給部材との当接部において回転可能であることを特徴とする請求項６の現像装置。
【請求項８】
前記現像剤除去部材の回転方向は、少なくとも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７の現像装置。
【請求項９】
請求項１から８のいずれかの１項に記載の現像装置を用いた画像形成装置、およびカートリッジ。
【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、プリンター等の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８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Ａ９方向に回転する像坦持体（以下、「感光体ドラム」という）９０１、帯電装置９０２、感光体ドラム９０１上に画像情報に応じた静電潜像を形成する露光装置９０３、現像装置９０４、転写装置９０５、定着装置９０６、クリーナー９０７などで構成されている。
【０００５】
現像装置９０４は、現像剤（以下、「トナー」という）を感光体ドラム９０１との接触部に搬送するため矢印Ｂ９方向に回転する現像剤坦持体（以下、「現像ローラ」という）９１０を有する。この現像ローラ９１０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、感光体ドラム９０１に当接配置される。また、現像ローラ９１０の周囲には、現像ローラ９１０上へ非磁性一成分トナーの供給および現像ローラ９１０上からトナーを剥ぎ取る役割を担い矢印Ｃ９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９１１、現像ローラ９１０上のトナーに所望の帯電量を与えると共に現像ローラ９１０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９１２、剥ぎ取り供給ローラ９１１にトナーを供給する攪拌部材である攪拌羽根９１３を有する。前述の剥ぎ取り供給ローラ９１１は、通常、金属の芯金支軸とその上に設けられた連泡性発泡弾性体とで構成されている。
【０００６】
図８において、感光体ドラム９０１は矢印Ａ９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装置９０２によって一様にその表面が負極性に帯電される。その後、露光装置９０３から照射されたレーザービームによって感光体ドラム９０１上に静電潜像が形成される。そしてこの静電潜像は、感光体ドラム９０１と当接配置された現像ローラ９１０により搬送された現像装置９０４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、転写装置９０５によって感光体ドラム９０１上のトナー像を紙、ＯＨＰなどの転写材９０８に転写し、定着装置９０６によって最終的に転写材９０８上にトナー像を融解定着させる。
【０００７】
転写後に感光体ドラム９０１上に残留している転写残トナーは、クリーナー９０７によって感光体ドラム９０１上から排除される。
【０００８】
また、感光体ドラム９０１と現像ローラ９１０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９１０上の現像残トナーは、現像ローラ９１０の回転によって現像装置９０４の内部に戻される。そして現像ローラ９１０と剥ぎ取り供給ローラ９１１の当接部において、現像ローラ９１０上の現像残トナーは現像ローラ９１０から剥ぎ取られ、それと同時に剥ぎ取りローラ９１１の回転によって、現像ローラ９１０上にトナーが供給され、再び規制ブレード９１２と現像ローラ９１０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】
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う場合、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】
例えば、現像ローラや規制ブレードにトナーが融着してしまった場合、トナー同士が摩擦帯電することになり、トナー対して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、感光体ドラム上の画像部に適正に付着させることが出来なくなるばかりか、非画像部に不必要に付着して画像不良を引き起こしたり、さらには飛散し感光体ドラム上や画像形成装置内部を汚染してしまうという問題も生じた。
【００１３】
特に、剥ぎ取り供給ローラとして発泡弾性体を用いている場合、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で、繰り返しトナーに摩擦負荷を与え、摩擦熱がトナーに蓄積されてしまうことになり、トナーが急激に劣化しやすくなる現象が生じていた。
【００１４】
さらに、トナーが発泡弾性体の内部に侵入することにより、発泡弾性体内部の気泡が目詰まりし、見かけ上、弾性体が硬くなる。このように見かけ上、弾性体の硬度が上がると現像ローラとの当接部での当接圧が上昇し、トナーに対する摺擦負荷が増えるためにトナーの劣化がさらに促進されてしまう。
【００１５】
トナー劣化が進行していくと、現像ローラや規制ブレードにトナーが融着し易くなり、前述した現像ローラ上に均一なトナーコートを形成出来なくなるという問題や、現像ローラや規制ブレードからの帯電付与力が低下してしまうという問題が生じる。
【００１６】
また、摩擦熱の蓄積によって生じるトナー軟化により、通常トナー表面に添加してある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】
そこで、低温定着可能な現像剤を用いた場合における問題点を解決するために、図９で示すように、従来、特開平８―２２０８８６号、１１―１５２４６号等で示される、剥ぎ取り供給ローラ１０１１に当接されたトナー除去部材１０１４すなわちトナー除去板あるいはトナー除去ローラを配設する構成の画像形成装置が提案されている。この方式の現像装置においては、剥ぎ取り供給ローラ１０１１がトナー除去部材１０１４との当接部に侵入する時に生じる発泡弾性体の変形を利用し、剥ぎ取り供給ローラの気泡内に保持していたトナーを強制的に排出させることにより、現像ローラとの当接部に現像残トナーが連続して供給されることを防止すると共に剥ぎ取り供給ローラ内へのトナーの侵入による硬度上昇を防止するものであり、これにより低温定着可能な現像剤を用いた場合においても現像装置内でのトナー劣化の発生を防止しようとするものである。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで特開平１１―１５２４６号公報で示されるような、剥ぎ取り供給ローラ１０１１に当接するように配置されたトナー除去部材１０１４すなわちトナー除去板あるいはトナー除去ローラにより、剥ぎ取り供給ローラがトナー除去部材との当接部に侵入する時に生じる発泡弾性体の変形を利用し、剥ぎ取り供給ローラの気泡内に保持していた現像残トナーを強制的に排出させることによって、現像ローラとの当接部に現像残トナーが連続して供給されることを防止し、同時に剥ぎ取り供給ローラ内へのトナーの侵入による硬度上昇を防止する従来の構成においては、剥ぎ取り供給ローラにトナー除去部材を当接させているために現像装置内部のトナー循環を大きく乱れさせるという問題が生じてしまっていた。
【００１９】
即ち、トナー除去部材が無い、図８に示すような構成の場合は図１０−ｂのようにトナー容器側のトナー送り部材により現像容器側に搬送されたトナーは、剥ぎ取り供給ローラの回転による現像容器内においてトナー循環の流れに乗って、矢印Ｐ９の様に一方向の大きな流れを形成するように搬送される。
【００２０】
これに対して、トナー除去部材を配置した従来の構成では、図１０−ａに示すようにトナー除去部材と剥ぎ取り供給部材との当接部位から剥ぎ取り供給部材から離れるような現像残トナーの流れＰ１０ｂが形成される。この時、トナー容器側のトナー送り部材により現像容器側に搬送されるトナーの流れＰ１０ａと反対方向の流れを形成してしまう。これらの異なる方向のトナーの流れが形成されることによって、現像容器内の２つのトナーの流れＰ１０ａ、Ｐ１０ｂはぶつかり合い、互いに妨げあうような複雑な流れを形成してしまう。
【００２１】
この結果、除去部材により剥ぎ取り供給部材から剥ぎ取られた現像残トナーは、トナー容器内に戻ることが妨げられ、剥ぎ取り供給部材と現像容器の空隙部位に長期間滞留してしまう。これにより、トナー同士での摺擦が繰り返されてしまうためにトナー劣化が著しく促進されてしまう。同時に、剥ぎ取り部材と現像容器の空隙部位にトナーが詰まってしまうことから、圧力的に開放されている吹き出し防止部材部位から現像機外部へトナーが吹き出してしまう原因となる。
【００２２】
さらに、トナー容器側のトナー送り部材により現像容器側に搬送された未使用トナーの流れＰ１０ａが阻害されてしまいＰ１０ｃのようにトナー容器側に戻されてしまうために、未使用トナーが現像容器部の剥ぎ取り部材と現像ローラの当接部位に供給されにくくなる。この結果、特にトナー容器中のトナー量が少なくなった時に現像ローラ近傍へのトナーの供給不良が起こり、濃度低下あるいは、画像後半部分の濃度薄が生じる。
【００２３】
このような問題は、特に、低温定着性に優れた溶融温度の低い現像剤の場合、剥ぎ取り供給部材と現像容器の空隙部位に滞留することにより著しく劣化が促進されてしまうことになるため、画像品位の低下が非常に顕著になり、低温定着性に優れたトナーを利用することが困難であった。
【００２４】
従って、本発明の目的は、特に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ものである。
【００２５】
【課題を解決するための手段】
前記課題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、現像容器と現像剤容器とを開口部により繋げた構成の現像装置において、現像容器に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、を配設し、現像剤容器には現像剤担持体側に現像剤を搬送する回転可能な現像剤搬送部材と、を有し、
現像容器内に、剥ぎ取り供給部材に当接させた剥ぎ取り供給部材の硬度以上の硬度を有する現像剤除去部材を配置する現像装置において、
画像形成時に、現像剤容器内の回転可能な現像剤搬送部材の回転軸中心が、剥ぎ取り供給部材に当接させた現像剤除去部材の最頂上部よりも水平面に対して高い位置となる位置関係を有すること、を特徴とする現像装置を用いることにより解決することが可能となる。
【００２６】
【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。
【００２７】
（実施例１）
本発明の第１実施例について図１、図２を参照して説明する。
【００２８】
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体ドラム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を感光体ドラム１に当接させて現像を行う一成分画像形成装置である。
【００２９】
本発明の第１の実施例に示す現像装置を備えた画像形成装置は、図２中矢印Ａ方向に回転する直径４０ｍｍの感光体ドラム１を具備し、その周囲には、回転方向に沿って順次、帯電装置２、露光装置３、現像装置４、転写装置５、および、クリーナー７が配設され、さらに定着装置６を備えている。
【００３０】
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。
【００３１】
矢印Ａ方向に周速１２０ｍｍ／ｓで回転する感光体ドラム１を不図示のバイアス電源に接続された帯電装置１により均一に負極性に帯電する。ついで、帯電した感光体ドラム１の表面を露光装置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、画像情報を感光体ドラム１に静電潜像として書き込む。
【００３２】
現像装置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体ドラム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と感光体ドラム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体ドラム１上に形成される。
【００３３】
搬送される転写材８を挟んで感光体ドラム１の反対側には転写装置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。感光体ドラム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装置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。
【００３４】
その後、トナー像が転写された転写材８は定着装置６に搬送され、ここでトナー像が加熱されて、転写材８に溶融定着する。
【００３５】
また、転写後に感光体ドラム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。
【００３６】
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。
【００３７】
つぎに現像器内の詳細な構成・動作について説明する。
現像器４は、現像容器４ｄとトナー容器４ｈからなり、開口部Ｔを持って接合されている。現像容器には感光体ドラム１に当接するように配置され、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。
【００３８】
また現像ローラ１０に当接するように直径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、さらに現像容器からのトナーの漏れを防止するための吹き出し防止シートがそれぞれ配置されており、又、剥ぎ取り供給ローラ１１に当接して厚さ２．６ｍｍ、長さ５．２ｍｍのＳＵＳ板金からなる板状のトナー除去部材である除去板１４が、剥ぎ取り供給ローラ１１に対する侵入量δ＝１．５ｍｍとなるように、剥ぎ取り供給ローラの回転方向に対して４５度の角度を持ってカウンター方向で当接するように配置されている。
【００３９】
ここで、剥ぎ取り供給ローラからのトナーの除去を効率的に行なうためには、図３に示すように現像ローラ１０の剥ぎ取り供給ローラ１１への侵入量γと、剥ぎ取り供給ローラ１１への除去板１４の最大侵入量δとの関係は、以下の不等式を満たすことが望ましい。
【００４０】
現像ローラの剥ぎ取り供給ローラへの侵入量γ≦除去板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、除去板１４と剥ぎ取り供給ローラ１１の当接部において、剥ぎ取り供給ローラにより大きな変形をもたらすことで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防止できる。
【００４１】
又、剥ぎ取り供給ローラ１１と除去板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除去板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。
【００４２】
本実施例では、除去板１４はステンレスからなる剛体であり、一方、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）であるので、除去板１４の硬度の方が大きくなる構成である。
【００４３】
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。
【００４４】
本実施例において、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、又、同一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。
【００４５】
なお、連泡性発泡体である剥ぎ取り供給ローラの硬度は、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。
【００４６】
本実施例において用いた剥ぎ取り供給ローラについては、以下のような特徴を有する。
【００４７】
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倍以上とすることが好ましい。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のものを用いている。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
現像容器４ｄとトナー容器４ｈは、開口下側開口線Ｙと開口上側開口線により分けられた開口幅２２ｍｍの開口部Ｔにより仕切られている。
【００５４】
トナー容器中には、トナーを現像容器へ攪拌・搬送する攪拌羽根である回転半径４５ｍｍの２枚の可ショウ性シートからなる攪拌部材１３（矢印Ｅ方向に５４．５ｒｐｍで回転）を有しており、さらにトナー容器４ｈ内には非磁性１成分トナーが収容されている。
【００５５】
本実施例ではトナーとして、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、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、ポ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。
【００５６】
本実施例で用いたトナーでは、低温定着性を満たすためにバインダー樹脂：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：オイル処理シリカを材料として用い、トナーのガラス転移温度（Ｔｇ）を５５℃としたものを用いた。
【００５７】
又、現像装置内のトナーを無駄無く利用するために、現像容器の底面は、剥ぎ取り供給ローラと空隙１．５ｍｍの間隔を保った円弧形状とし、又、トナー容器底面についても攪拌羽根が接触しつつ回転するように、Φ４５の半円状に形成している。これらは、現像容器とトナー容器を繋ぐ開口部下側開口線位置まで円弧形状を保っている。
【００５８】
次に、本発明の特徴である、各部材の位置関係について図３を参照してさらに説明する。
【００５９】
剥ぎ取り供給ローラと除去部材の位置関係については、攪拌羽根により搬送されるトナーは攪拌軸中心の位置よりも高い位置には送ることが出来ない。
【００６０】
従って、剥ぎ取り供給ローラに当接させた除去部材を越えた位置にトナーを供給する場合、図３に示すように攪拌部材である攪拌羽根１３の軸中心Ｚの設置位置は、攪拌部材である攪拌羽根１１の軸中心Ｚが除去部材１４の最頂上位置Ｘより水平方向に対して上方に位置することが必要である。又、より好ましくは除去部材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Ｔより上方に位置することが好ましい。
【００６１】
このような配置にすることにより、図４−ａ、図４−ｂに示すようにトナー容器側のトナー攪拌羽根により現像容器側に搬送されたトナーの流れＰ３ａはトナー除去部材よりも上方側に流れを形成する。これによって除去部材によって剥ぎ取り供給ローラから除去された現像残トナーの流れＰ３ｂとの干渉が低減され、互いに邪魔することなく入れ替われるようになるトナー循環経路を現像装置中に形成することが可能となる。
【００６２】
この結果、現像残トナーはトナー容器中の未使用トナーと混合され希釈された後に供給されることになるので、繰り返して供給されることを低減して利用することが出来る。又、除去部材によって剥ぎ取り供給ローラから除去された現像残トナーが剥ぎ取り供給ローラ近傍で滞留することが無くなるので、トナー同士の摺擦によるトナー劣化を防ぎ、合わせて、吹き出し防止シートからのトナー漏れを防止することが可能となる。
【００６３】
さらに、本実施例の構成においては、攪拌羽根により攪拌軸中心の位置よりも低い位置にある除去部材を越えてトナーを送ることが出来るので、剥ぎ取り供給ローラ１１と除去部材１４の当接部出口側に形成された空間に攪拌部材１３によって搬送された未使用トナーをトナーたまりＫとして溜めることが出来る。この結果、剥ぎ取り供給ローラ１１の除去部材１４との当接部出口側での変形復元の際に、気泡内に十分な量のリフレッシュされた未使用トナーを吸引し供給することができるので、現像ローラ近傍へのトナーの供給不良による画像濃度薄の発生を防止することが可能となる。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Ｋに一定量の未使用トナーを確保できるため、常に安定した供給量を維持することが可能となる。
【００６４】
又、現像容器とトナー容器の開口部の開口下開口線Ｙの位置は、本発明の特徴の一つであるように、除去部材１４と剥ぎ取り供給ローラの当接位置Ｕより水平方向に対して下方に位置することが好ましく、より好ましくは剥ぎ取り供給ローラの回転軸中心位置Ｗが開口下開口線より上方に位置することが好ましい。
【００６５】
この時、現像ローラから剥ぎ取られたトナーの流れは、図４−ｂに示すように剥ぎ取り供給ローラの回転軸中心位置Ｗが開口下開口線Ｙより上方に位置することにより、重力による影響を少なくした状態でトナー除去部材により剥ぎ取り供給ローラから離れることになり、より強く搬送力が作用した状態でトナー容器側に戻る流れＰ３ｂを形成する。
【００６６】
これにより、トナー除去部材と剥ぎ取り供給部材との当接部位から剥ぎ取り供給部材から離れる現像残トナーの流れＰ３ｂは、トナー容器から攪拌羽根による形成された未使用トナーの流れＰ３ａのより下側に潜り込む様に形成されるようになる。
【００６７】
このような上下に分け合うようなトナーの流れが形成されるために、トナー容器下部の領域Ｍで２つのトナーの流れＰ３ａ、Ｐ３ｂが交じり合うこととなる。この結果、剥ぎ取られた現像残トナーは未使用のトナー容器内のトナーに希釈される形で現像ローラ方向に搬送される。
【００６８】
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。
ここで、本実施例の構成においては、現像剤搬送部材であるトナー攪拌羽根の回転軸中心Ｚが、剥ぎ取り供給ローラに当接させた除去部材の当接部位Ｕよりも水平面に対して２．０ｍｍ高い位置となる位置関係を持たせ、又、従来構成については、それぞれ、−２．０ｍｍ、−４．０ｍｍとした。
【００６９】
下記の表１に示す様に、従来の構成においては、１万枚の印字動作終了後には濃度薄およびかぶりの増加という画像不良が発生してしまっていた。又、剥ぎ取り供給ローラに当接させた除去部材の当接部位よりも水平面に対して−４．０ｍｍとなる位置関係を持たせた従来構成２においては、印字動作中に現像装置の吹き出し防止シート部位からのトナー漏れが発生した。
【００７０】
【表１】
2004163789.tif 000003
【００７１】
これに対して本発明の第１の実施例の構成においては、１万枚の印字動作終了後にも濃度薄および、かぶりの増加という画像不良は発生せず、又、吹き出し防止シート部位からのトナー漏れも全く見られなかった。
【００７２】
上記のように、本実施例の現像装置では、トナー攪拌羽根の回転軸中心が、剥ぎ取り供給ローラに当接させた除去部材の当接部よりも水平面に対して高い位置となる位置関係を持たせることにより、現像装置内でのトナー循環の乱れを防止し、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出来るので、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、現像装置内でのトナーの滞留によるトナー劣化とそれを原因とするトナー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。
【００７３】
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。
【００７４】
なお、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。
【００７５】
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。
【００７６】
（実施例２）
つぎに、本発明の第２実施例について図５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。
【００７７】
本発明の第２の実施例である現像器１０４は、実施例１と同様に感光体ドラムに当接するように配置された弾性現像ローラ１１０が取り付けられている。また現像ローラ１１０に当接するように配置されている剥ぎ取り供給部材である剥ぎ取り供給ローラ１１１（周速１２０ｍｍ／ｓで回転）と、現像ローラ１１０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１１２が配置されている。
【００７８】
又、剥ぎ取り供給ローラ１１１には、本実施例の特徴である回転可能な除去部材、すなわち除去ローラ１１４が当接されている。
【００７９】
除去ローラ１１４は、剥ぎ取り供給ローラ１１１との当接部において同方向（矢印Ｅ１方向）に回転している。回転速度は１２０〜２４０ｍｍ／ｓに変化させられるようにした。本実施例における除去ローラ１１４の駆動方法は、剥ぎ取り供給ローラ１１１と等速になるようなギアを用いた駆動方法である。
【００８０】
剥ぎ取り供給ローラ１１１は実施例１と同様に直径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、除去ローラ１１４はステンレスなどの金属からなる直径８ｍｍの剛体である。また現像ローラ１１０の剥ぎ取り供給ローラ１１１への侵入量は１．２５ｍｍであり、除去ローラ１１４の剥ぎ取り供給ローラ１１１への最大侵入量は１．５ｍｍとした。
【００８１】
現像ローラ１１０と剥ぎ取り供給ローラ１１１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、剥ぎ取り供給ローラ１１１と除去ローラ１１４当接部近傍で速やかに放熱できるように、除去ローラ１１４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、当接部入り口で押し出した剥ぎ取り供給ローラ１１１内のトナーを、剥ぎ取り供給ローラ１１１や除去ローラ１１４の回転によって当接部に引き込まず、効率よく現像器１０４内へ落下させるためには、除去ローラ１１４の表面は平滑な方が良い。本実施例では上記条件を満たすため、鏡面加工を施したステンレスから構成された除去ローラを用いた。
【００８２】
剥ぎ取り供給ローラ１１１と除去ローラ１１４の位置関係は、除去ローラ１１４の最頂上位置Ｘ２が剥ぎ取り供給ローラ１１１の軸中心Ｗ２より水平方向に対して上方に位置することが好ましく、より好ましくは除去ローラ１１４の最頂上位置Ｘ２が剥ぎ取り供給ローラ１１１の最頂上位置Ｔ２より上方に位置することが好ましい。
【００８３】
このような配置にすることにより、図７に示すような剥ぎ取り供給ローラ１１１と除去ローラ１１４の当接部出口にトナーがトナーたまりＫ２としてたまりやすくなり、剥ぎ取り供給ローラ１１１の変形復元の際に気泡内に十分量のトナー量を吸引し現像ローラに供給することができる。特に現像器１０４内のトナー量が少なくなってきた時でも、トナーたまりＫ２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。本実施例においては、除去ローラ１１４の最頂上位置は剥ぎ取り供給ローラ１１１の最頂上位置よりも２ｍｍ上方に位置する配置とした。
【００８４】
除去部材として剥ぎ取りローラを用いた場合には、以下のような現象によって剥ぎ取り供給ローラから現像残トナーの除去が行われる。
【００８５】
現像器１０４内に戻された現像ローラ１１０上の現像残トナーは、剥ぎ取り供給ローラ１１１によって現像ローラ１１０から剥ぎ取られる。現像ローラ１１０から剥ぎ取られた現像残トナーの大部分は、剥ぎ取り供給ローラ１１１の気泡内に保持され、除去ローラ１１４と剥ぎ取り供給ローラ１１１の当接部まで搬送される。
【００８６】
剥ぎ取り供給ローラ１１１が除去ローラ１１４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１１１は変形し、気泡内に保持していた現像残トナーは押し出され、剥ぎ取り供給ローラから除去され、トナー容器側への現像残トナーの流れを形成する。
【００８７】
剥ぎ取り供給ローラ１１１が除去ローラ１１４との当接部出口側において当接部から脱出する際には、変形された剥ぎ取り供給ローラ１１１が弾性復元力により元の形状に戻ると同時に、攪拌部材１１３によって新たに供給されたトナーたまりＫ２部にある未使用トナーを気泡内に吸引し、再び現像ローラ１１０に搬送・供給する。
【００８８】
ここで、除去ローラ１１４と剥ぎ取り供給ローラ１１１の周速が等速（本実施例の場合、除去ローラ１２０ｍｍ／ｓである時）の場合は、当接部侵入口において摺擦を与えずに現像残トナーを剥ぎ取り供給ローラ１１１の気泡内から押し出すことができる。この時、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。
【００８９】
一方、除去ローラ１１４と剥ぎ取り供給ローラ１１１に周速差がある場合（本実施例の場合、１２０ｍｍ／ｓ以外である時）、剥ぎ取り供給ローラ１１１が除去ローラ１１４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１１１表面は除去ローラ１１４に引きずられることになるので、より大きく変形し、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１１１と除去ローラ１１４の当接部でより強く押し出される。この結果、剥ぎ取り供給ローラ内部に浸透した現像残トナーについても入れ替えをさらに確実に行うことが可能となる。
【００９０】
さらに、除去ローラ１１４を回転させることにより剥ぎ取り供給ローラ１１１に当接する除去ローラ１１４の当接面が常時変わるため、当接部入り口に発生する摩擦熱は除去ローラ１１４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大きく低減させることができる。
【００９１】
上記のような理由から、除去部材として回転可能な部材を用いた場合、剥ぎ取り供給ローラ１１１と除去ローラ間の周速差の有無にかかわらず、現像残トナーを効率的に剥ぎ取り供給ローラ１１１の気泡内から押し出すことが出来、さらに摩擦熱がトナーに蓄積されにくくすることができる。
【００９２】
実施例１と同様に、現像容器とトナー容器は、開口下側開口線Ｙ２と開口上側開口線により分けられた開口部により仕切られている。又、トナー容器中には、トナーを現像容器へ攪拌・搬送する攪拌羽根である回転半径４５ｍｍの２枚の可ショウ性シートからなる攪拌部材１１３（矢印Ｄ１方向に回転）を有しており、さらにトナー容器１０４ｈ内には非磁性１成分トナーが収容されている。
【００９３】
ここで除去ローラ１１４の設置位置は、本発明の特徴であるような以下の設定に配置される。即ち、攪拌部材である攪拌羽根１１１の軸中心Ｚ２が除去ローラ１１４の最頂上位置Ｘ２より水平方向に対して上方に位置しており、より好ましくは除去ローラ１１４の最頂上位置Ｘ２が剥ぎ取り供給ローラ１１１の最頂上位置Ｔ２より上方に位置することが好ましい。本実施例においては、攪拌部材である攪拌羽根１１１の軸中心Ｚ２は除去ローラ１１４の最頂上位置Ｘ２よりも２ｍｍ上方に位置している。
【００９４】
さらに、現像容器とトナー容器との開口部の開口下開口線Ｙ２の位置は、除去ローラ１１４と剥ぎ取り供給ローラの当接位置Ｕより水平方向に対して下方に位置することが好ましく、さらに好ましくは剥ぎ取り供給ローラの回転軸中心位置Ｘ２が開口下開口線より上方に位置することが好ましい。本実施例においては、現像容器とトナー容器との開口部の開口下開口線Ｙ２の位置は、剥ぎ取り供給ローラの回転軸中心位置Ｚ２よりも２ｍｍ下方に位置している。
【００９５】
このような配置にすることにより、攪拌部材によって搬送されるトナーは剥ぎ取り供給ローラによって剥ぎ取られたトナーにより形成されたトナーの流れに邪魔されることなく除去ローラ１１４の最頂上位置より高い位置にトナーを持ち上げて搬送することが出来るので、剥ぎ取り供給ローラ１１１と除去ローラ１１４の当接部出口との間に形成される空間に攪拌部材１１３によって搬送された未使用のトナーがトナーたまりＫ２としてたまり、供給不良による画像濃度薄を防止することが出来、剥ぎ取り供給ローラ１１１の変形復元の際に気泡内に十分量のリフレッシュされたトナーを吸引することができる。この結果、特に現像器１０４内のトナー量が少なくなってきた時でも、トナーたまりＫ２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。
【００９６】
又、トナー除去部材と剥ぎ取り供給部材との当接部位から剥ぎ取り供給部材から離れるトナーの流れは、トナー容器側のトナー攪拌羽根により現像容器側に搬送されたトナーの流れによって遮られることが無くなるために、剥ぎ取り部材と現像容器の空隙部位にトナーが詰まってしまうこと無く現像ローラから剥ぎ取られたトナーが搬送される様になり、吹き出し防止シートからのトナー漏れを防止することが出来る。
【００９７】
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、それぞれ画像比率１％での１万枚の低印字画像出力動作を行なった。このような低画像出力では画像比率を低下させることにより、現像ローラ上の現像残トナーが増加するために、現像容器中でのトナー循環に乱れを生じさせ易く、滞留等によるトナー劣化を起こし易い。
【００９８】
除去ローラ１１０以外の主要な構成部材および使用したトナーは、第１実施例と同様のものを用いた。剥ぎ取り供給ローラ１１１の周速は第１実施例と同様に１２０ｍｍ／ｓとし、除去ローラ１１４の周速を剥ぎ取り供給ローラ１１１に対して１５０ｍｍ／ｓで回転するように、駆動ギアを介して調整した。
【００９９】
下記の表２に示す様に、従来の構成においては、１万枚の低印字画像出力動作終了後には濃度薄およびかぶりの増加という画像不良が発生してしまっていた。又、剥ぎ取り供給ローラに当接させた除去ローラの当接部位よりも水平面に対して−４．０ｍｍとなる位置関係を持たせた従来構成においては、８千枚程度から印字動作中に現像装置の吹き出し防止シート部位からのトナー漏れが発生した。
【０１００】
【表２】
2004163789.tif 000004
【０１０１】
これに対して本発明の第２の実施例の構成においては、１万枚の低印字画像出力動作終了後にも濃度薄およびかぶりの増加という画像不良は発生せず、又、吹き出し防止シート部位からのトナー漏れも全く見られなかった。
【０１０２】
上記のように、本実施例の現像装置では、トナー攪拌羽根の回転軸中心を、剥ぎ取り供給ローラに当接させた除去ローラの当接部、好ましくは除去ローラの最上位置よりも水平面に対して高い位置となる位置関係を持たせることにより、現像装置内でのトナー循環の乱れを防止し、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出来るので、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、現像装置内でのトナーの滞留によるトナー劣化とそれを原因とするトナー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。
【０１０３】
以上説明したように、本発明の第２の実施例である現像装置において、特に除去部材として回転可能なローラ部材を除去部材として剥ぎ取り供給ローラに当接させた構成においても、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現像残トナーをトナー容器から搬送された魅しようトナーと効率的に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た場合でも、除去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って長期にわたって安定した現像を行うことが出来る。従って、この現像装置を備えた画像形成装置によれば、安定して高品質の画像を得ることが可能となる。
【０１０４】
【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、現像容器と現像剤容器とを開口部により繋げた構成の現像装置において、現像容器に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、を配設し、現像剤容器には現像剤担持体側に現像剤を搬送する回転可能な現像剤搬送部材と、を有し、
現像容器内に、剥ぎ取り供給部材に当接させた剥ぎ取り供給部材の硬度以上の硬度を有する現像剤除去部材を配置する現像装置において、
画像形成時に、現像剤容器内の回転可能な現像剤搬送部材の回転軸中心が、剥ぎ取り供給部材に当接させた現像剤除去部材の最頂上部よりも水平面に対して高い位置となる位置関係を有すること、を特徴とする現像装置を用いることにより、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。
【０１０５】
特に循環部材を回転させることで、現像剤に無用な圧力・摺擦力が加えずに、当接部における現像剤の摩擦熱蓄積を防止しつつ、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。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る現像装置における第１の実施例を示す概略構成図である。
【図２】本発明に係る現像装置を備えた画像形成装置の第１の実施例を示す概略構成図である。
【図３】図１の現像装置における除去部材の配置説明図である。
【図４−ａ】図１の現像装置内部におけるトナーの循環経路を示す説明図である。
【図４−ｂ】図１の現像装置内部におけるトナーの循環経路を示す説明図である。
【図５】本発明に係る現像装置の第２の実施例を示す概略構成図である。
【図６】図４の現像装置における除去ローラの配置説明図である。
【図７】作用の説明図である。
【図８】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。
【図９】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。
【図１０−ａ】図８の現像装置におけるトナーの循環経路を示す説明図である。
【図１０−ｂ】図９の従来例の現像装置におけるトナーの循環経路を示す説明図である。
【符号の説明】
１    感光体ドラム（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）
１３  攪拌部材
１４  除去部材
Ｑ    剥ぎ取り供給部材の最頂上位置
Ｕ    剥ぎ取り供給部材と除去部材の当接位置
Ｖ    除去部材の最下位置
Ｗ    剥ぎ取り供給部材の回転軸中心位置
Ｘ    除去部材の最頂上位置
Ｙ    開口部の開口下位置線
Ｚ    攪拌部材の回転軸中心位置
【図１】
2004163789.tif 000005
【図２】
2004163789.tif 000006
【図３】
2004163789.tif 000007
【図４−ａ】
2004163789.tif 000008
【図４−ｂ】
2004163789.tif 000009
【図５】
2004163789.tif 000010
【図６】
2004163789.tif 000011
【図７】
2004163789.tif 000012
【図８】
2004163789.tif 000013
【図９】
2004163789.tif 000014
【図１０−ａ】
2004163789.tif 000015
【図１０−ｂ】
2004163789.tif 000016