JP2003066729A - 電子写真装置のトナー供給方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 現像機のトナー供給部にトナーを供給する際
に、画像品質を落とさずに、さらにはトナーのよどみ、
漏れを防ぎ、十分なトナーの供給を図ることを目的とし
ている。 【解決手段】 現像ローラに接触して液体現像液を供給
するパターンドローラは、その円周面には現像ローラと
掻き取りブレードを除いては何も接触しない構造を有し
ている。トナー供給皿は、パターンドローラ表面との間
にスペースをあけて配置し、そのスペースに液体現像液
を循環して供給しかつ排出する構成にしている。制御手
段は、液体現像液をトナー供給皿に供給する際に、パタ
ーンドローラを回転させながら供給することにより、液
体現像液がトナー供給皿より漏れ出すことなく、パター
ンドローラ上に搬送する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、不揮発性を示す高
粘度で高濃度の液体トナーを用いる電子写真装置のトナ
ー供給方式に関する。

【０００２】

【従来の技術】シリコーンオイルなどに高濃度のトナー
を分散させることで構成される高粘度で高濃度の現像液
を用いる電子写真装置においては、液体トナーは現像ロ
ーラや現像ベルトに塗布し、これを用いて感光体上の静
電潜像を現像することになるが、高粘度で高濃度の液体
トナーは、均一にして現像ローラに塗布することが困難
であった。

【０００３】図１０は、従来技術による高粘度で高濃度
の液体トナーの供給構成を示す図である。液体トナーを
使用する場合には、供給皿から供給ローラ（パターンド
ローラ）を介して現像ローラへ供給される。供給ローラ
として、パターンセルが刻まれているパターンドローラ
を用いる場合には、掻き取りブレードにより余分なトナ
ーは掻き落される。このような構成の場合、装置全体が
傾いた場合や、過剰にトナーが供給された場合に、トナ
ーが漏れ出して、装置や印刷媒体等を汚してしまう可能
性があった。

【０００４】そこで、本出願人は、先に、図１１に示す
ような液体トナー供給構成を提案した（特願２００１−
７７４４０号）。現像ローラ表面への液体トナーの供給
は、その接触部において表面が同方向に移動する（即
ち、順回転の）パターンドローラから供給される。パタ
ーンドローラの溝を利用して搬送することにより、溝の
数及び溝の大きさ（断面積）のみにより制限される一定
量のトナーを供給することが可能となる。このパターン
ドローラへのトナーの供給は、トナー供給皿内のトナー
から行われる。

【０００５】このように、トナー供給皿の開口部の蓋を
するような位置関係で、パターンドローラが配置され
る。また、パターンドローラ上において、トナー供給皿
からの出口側には、掻き取りブレードを設け、ばね弾性
により一定の圧力でパターンドローラに装着することに
よって、現像ローラ上にトナーを均一に搬送・供給する
ことができる。

【０００６】このような図示の従来例では、これに加え
て、パターンドローラの周囲の隙間を、シール（図示の
シール１及びシール２）によって前後左右から、密閉す
ることが行われる。円筒状のケーシングとスポンジゴム
などにより、トナーの容器を静的に密閉している。この
方法では、あらゆる角度での取り付けに対して漏れの無
い構造を提供できるが、掻き取りブレード以外の部分に
もシールのためのゴム材が接触するため、この部分でト
ナーの凝集が発生し、そこで濃度が変化してしまい、画
像にムラやスジとなって画像品質を低下させるという問
題があった。

【０００７】この現象についてさらに説明する。現像ロ
ーラに供給されるトナーの量はパターンドローラに刻ま
れているセル容積で決まる。ただし、パターンドローラ
から現像ローラへ転移する量は、その接圧やセルの形状
に起因するが、通常セル内のトナー全てが転移するわけ
ではない。つまり、現像ローラ通過後のパターンドロー
ラのセル内には転移しきれなかった多少のトナーが存在
していることになる。これに関しては大きな問題ではな
いが、その後に密閉するために設けられたシール材など
に接触することにより、トナー濃度が変化し、もしく
は、残っていたトナーが掻き取られたりする。ただ、こ
れは、パターンドローラがトナー供給皿のトナー溜まり
を通過することにより、解消する。実際に、パターンド
ローラが比較的遅く回転している場合にはこの現象は見
られなくなる。

【０００８】しかしながら、印字スピードを必要とする
場合には、パターンドローラの周速も速くなる。その場
合には、トナー溜まり通過時間が短いために先程の現象
が解消しきれずに、画像としてムラやスジとなって発生
する。

【０００９】このように、密閉構造を作るためのスポン
ジゴムやシールのゴムが、パターンドローラに接触する
と、トナー固形分の凝集を招き、掻き取りブレードを持
ってしても、均一化できなくなってしまうという問題が
あった。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、かかる事情
に鑑みてなされたものであって、不揮発性を示す高粘度
で高濃度の液体トナーを用いる電子写真装置において、
現像機のトナー供給部にトナーを供給する際に、画像品
質を落とさずに、さらにはトナーのよどみ、漏れを防
ぎ、かつ部材を共有化して装置の簡素化を可能とし、十
分なトナーの供給を図ることを目的としている。

【００１１】また、供給ローラとしてパターンセルが刻
まれているパターンドローラを使用する場合に、パター
ンドローラについた余分なトナーを掻き取る前に、トナ
ーの供給皿からの漏れを防ぐためのシール材等がパター
ンドローラの円周面にあると、その部分のトナー濃度が
変化してしまう現象があるが、本発明は、それを改善し
て、そのような接触物をなくし、かつ、トナーが漏れな
いようにすることを目的としている。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明の電子写真装置の
トナー供給方式は、現像ローラに接触して回転すること
により液体現像液を該現像ローラに供給するパターンド
ローラと、該パターンドローラの表面に液体現像液を供
給するトナー供給皿と、パターンドローラの回転及び液
体現像液の供給を制御する制御手段とを備えている。パ
ターンドローラは、その円周面には現像ローラと掻き取
りブレードを除いては何も接触しない構造を有してい
る。トナー供給皿は、パターンドローラの幅方向長さを
越える長さと、該パターンドローラの円周方向の一部を
覆う幅とを有し、かつ、該パターンドローラ表面との間
にスペースをあけて配置し、そのスペースに液体現像液
を循環して供給しかつ排出する構成にしている。制御手
段は、液体現像液をトナー供給皿に供給する際に、パタ
ーンドローラを回転させながら供給することにより、液
体現像液がトナー供給皿より漏れ出すことなく、パター
ンドローラ上に搬送する。

【００１３】また、本発明の制御手段は、現像ローラへ
の液体現像液の供給開始時にパターンドローラを回転さ
せ、次に液体現像液をトナー供給皿に供給し、液体現像
液がパターンドローラ全域に行き渡った後に、現像ロー
ラとパターンドローラを接触させ現像ローラに液体現像
液を供給し、そして、液体現像液が必要なくなったとき
には、トナー供給皿への供給を停止し、現像機容器内の
トナーを排出するよう制御を行うことができる。

【００１４】また、本発明の制御手段は、トナー供給皿
への液体現像液の供給を制御するために、パターンドロ
ーラの回転数を読み取り、該パターンドローラの回転数
に基づきトナー消費量を把握して、トナー供給を調整す
ることができる。

【００１５】また、トナー供給皿は、パターンドローラ
の上流側において、パターンドローラ表面とトナー供給
皿との間の流路を狭くした構成を有することができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、実施の形態に従って本発明
を詳細に説明する。図１に、本発明を適用することので
きる液体トナーを用いる電子写真装置の全体構成を図示
する。図示したように、電子写真装置は主要構成部材と
して、感光体と、帯電器と、露光装置と、色毎の現像機
（２つのみ図示）と、中間転写体ＩＭＲと、バックアッ
プローラとを備える。

【００１７】帯電器は、感光体を約７００Ｖに帯電させ
る。露光装置は、レーザ光或いはＬＥＤを使って感光体
を露光することで、露光部分の電位が約１００Ｖとなる
静電潜像を感光体に形成する。

【００１８】現像機は、通常、イエロー／マゼンタ／シ
アン／ブラックに対応付けて設けられ、約４００Ｖ（＋
Ｅ１）にバイアスされ、かつ、トナー粘度が４００〜４
０００ｍＰａ・Ｓで、キャリア粘度が２０ｃＳｔを持つ
液体トナーを用いて、現像ローラに２〜３μｍの厚さの
トナー層を形成する。現像ローラは、感光体との間の電
界に従って、正に帯電しているそのトナー粒子を感光体
に供給することで、約１００Ｖに帯電される感光体の露
光部分（あるいは未露光部分）にトナー粒子を付着させ
る。

【００１９】中間転写体ＩＭＲは、約−８００Ｖ（−Ｅ
２）にバイアスされて、感光体との間の電界に従って、
感光体に付着されたトナーを転写する。この中間転写体
ＩＭＲは、先ず最初に、例えば、感光体に付着されるイ
エローのトナーを転写し、続いて、感光体に付着される
マゼンタのトナーを転写し、続いて、シアンのトナーを
転写し、続いて、ブラックのトナーを転写することにな
る。

【００２０】中間転写体ＩＭＲに付着されたトナーは、
図示しない加熱装置により加熱されて溶融される。バッ
クアップローラは、溶融された中間転写体ＩＭＲ上のト
ナーを印刷媒体に転写して定着させる。

【００２１】図２及び図３は、本発明を具体化する電子
写真装置のトナー供給構成の第１及び第２の例を示す図
である。図２及び図３に示したように、トナー供給皿と
パターンドローラの間のトナー溜りを密閉せずに、パタ
ーンドローラの円周上には現像ローラ（図示せず）と掻
き取りブレード以外の接触物は存在しない。

【００２２】パターンドローラ（例えばアサヒロールの
アニロックスローラ）は、例えば、円周方向に対して角
度を持った斜めの溝状ラインを、１インチ当たり１００
〜３５０線設けたライン状、或いはさらにそのラインに
交差する方向のラインをも加えて格子状にした細かいパ
ターンのローラである。このようなパターンドローラの
溝を利用して搬送することにより、溝の数及び溝の大き
さ（断面積）のみにより制限される一定量のトナーを供
給することが可能となる。なお、溝に囲まれた領域をセ
ルと言う。このパターンドローラへのトナーの供給は、
トナー供給皿内のトナーから行われる。

【００２３】トナー供給の際にはパターンドローラを回
転させることにより、トナー供給皿より漏れ出すことな
く、パターンドローラ全域にトナーを供給できる。ま
た、トナーが過剰に供給されても、図４に示されるよう
に排出口を設けておくことにより、トナー供給皿内には
一定のトナー量が存在することとなる。

【００２４】図４は、トナー供給皿の構成を例示する図
である。図示の例は、断面円弧形状にして、パターンド
ローラとは一定のギャップを形成するように配置され
る。トナー供給皿は、パターンドローラの幅方向長さを
越える長さと、該パターンドローラの円周方向の一部を
覆う幅とを有して、パターンドローラ表面との間にスペ
ースをあけて配置している。図示したように、左右両端
部のうちのいずれかの端部において、幅方向の一端の底
面もしくは側面から供給して、反対の端部において底面
もしくは側面から排出することができる。また、トナー
供給は、供給皿の中央から行い、両側から排出すること
も可能である。なお、トナー供給皿内のトナー通路とし
て、パターンドローラと供給皿のギャップ間のほかに、
供給皿の底にローラ幅方向に溝を掘って、トナーの流動
性をより高めた構造にすることができる。

【００２５】液体トナーはパターンドローラと供給皿の
間の通路をながれ、排出した液体トナーはトナータンク
に戻り再び供給トナーとして利用するために、供給・排
出を繰り返すことになる。このようにして、液体トナー
は、供給皿より漏れ出さずに、液体トナーをパターンド
ローラ上に均一に早く搬送することができる。

【００２６】ただし、トナーの供給量とトナー粘度、さ
らにはパターンドローラの周速、供給皿形状によって
は、当然密閉されていないので、漏れ出す可能性があ
る。図５に、オイル粘度と漏れ開始流量の関係を示す。
オイル粘度が上昇するにつれて、漏れ開始流量は下が
る。設計する際には、これらのことを十分に考慮する必
要がある。

【００２７】パターンドローラを回転しながらトナーを
供給する方法は、トナーの漏れマージンを考慮に入れれ
ば非常に有効な手法である。なぜならば、多少トナー供
給皿が傾いても、トナーはパターンドローラの回転に追
従しているため、漏れにくいという結果がある。

【００２８】カラー電子写真装置において必要色数分の
現像装置が必要となり、感光ドラムや転写ドラム等の円
周上に、現像装置を各色分配置しようとすると、それぞ
れの配置角度によって、トナー供給皿の配置角度の制限
により構造が異なり複雑化するが、パターンドローラを
回転させながら供給することにより、供給皿の配置角度
の制限は小さくなり、各色の現像装置の配置角度が違っ
ても、各色共通な構造でトナーを供給することが可能と
なる。

【００２９】当然ながら、密閉されていないためパター
ンドローラを停止すると配置角度によっては、トナーの
自然落下によりトナーは漏れ出してくる。そこで、トナ
ー供給を、図９に示すポンプ制御タイミングに示すよう
に制御することにより、停止時のトナーの漏れを防ぐこ
とができる。

【００３０】１．トナー供給開始 ・最初にパターンドローラを回転する。

【００３１】・次に、トナー供給ポンプを駆動して、ト
ナーを供給する。

【００３２】・トナーがパターンドローラ全域に行き渡
ったら、パターンドローラと現像ローラを接触させ、ト
ナーを現像ローラへ供給する。

【００３３】２．トナー供給停止 ・まず、トナー供給ポンプ駆動を停止して、トナーの供
給を停止する。

【００３４】・トナー供給皿内のトナーがなくなると、
パターンドローラを現像ローラから退避させる。

【００３５】・パターンドローラの回転を停止する。

【００３６】トナー供給皿内のトナー有無を判断する方
法としては、供給流量とパターンドローラの回転数を把
握することにより、行うことができる。トナー供給皿
は、前述したようにトナー循環構造をしているため、ト
ナー供給皿内のトナー量は一定であり、さらにパターン
ドローラは一定量を現像ローラへ供給することから、供
給流量とパターンドローラの回転数を把握することによ
り、トナー供給皿内のトナー量の有無を判断することが
できる。このような方法により、トナー供給皿の流路を
密閉せずに、傾きによる漏れに強い構造を得ることが可
能となる。

【００３７】パターンドローラに当接されている掻き取
りブレードは、パターンドローラのセルよりはみだした
余分なトナーを掻き取るためのものである。このブレー
ドがない場合には、いくらパターンドローラにセルが刻
まれていてもトナーの一定供給は保証されない。この掻
き取りブレードをパターンドローラに安定に確実に当て
るために図２のように、トナー供給皿にばね弾性を利用
して力を加わえ、このトナー供給皿を介して掻き取りブ
レードをパターンドローラに当接させる。また、図３の
ように直接掻き取りブレードにばね弾性を利用して力を
加えることにより、掻き取りブレードをパターンドロー
ラに当てることもできる。

【００３８】また、掻き取りブレードとトナー供給皿の
当接面やパターンドローラの側面からの漏れを防ぐため
に、ウレタンゴムや独立発泡スポンジなどの弾性体を用
いて密着性を高める。ただしこの場合に、上述の理由に
よりパターンドローラ円周上において、少なくとも画像
領域範囲内では、それらはパターンドローラと接触させ
ることはできない。

【００３９】図６は、本発明を具体化する電子写真装置
のトナー供給構成の第３の例を示す図である。図示の例
においては、パターンドローラの上流側において、トナ
ー供給皿との間の流路を狭くしたものである。液体トナ
ーをパターンドローラの横方向（軸方向）に拡げるため
に流路を広くした部分を備えると共に、流路を狭くした
部分によって漏れを防ぐよう構成したものである。ロー
ラ停止時、及びローラ回転時の作用をそれぞれ示す図７
及び図８を参照してさらに説明する。

【００４０】図７には、パターンドローラ停止時の狭い
流路部分でのトナー速度プロファイルを、図中右側に示
している。このように狭くしても、静的には密閉してい
ないため、トナーを送る際に圧力をかけると狭い隙間か
ら漏れていってしまうことになる。このような漏れを防
ぎつつトナーを送るために、ポンプなどを起動する際に
は、最初にパターンドローラを回転させて、トナーを内
側に封じ込める力を発生させる。

【００４１】パターンドローラが回転した状態では、図
８の図中右側に示すような速度プロファイルを有してい
る。すなわち、固定したトナー供給皿面のゼロから、ロ
ーラ面でのローラ速度まで直線的に増加する速度のプロ
ファイルを有している。この速度プロファイルを維持で
きる限り、トナーが漏れ出ることはない。ただし、トナ
ーを送り込む圧力が高くなると、この速度プロファイル
が崩れ、外に漏れ出すようになってしまう。一般には、
粘度が高いほど排出路の管路抵抗が大きくなるため、結
果として、トナー供給皿内部の圧力が高くなり、漏れや
すくなる傾向がある。

【００４２】

【発明の効果】本発明の電子写真装置において、供給ロ
ーラとしてパターンセルが刻まれているパターンドロー
ラを使用する場合に、パターンドローラは、その円周面
には現像ローラと掻き取りブレードを除いては何も接触
しない構造を有しているために、トナー濃度が変化して
しまうこともない。これによって、現像機のトナー供給
部にトナーを供給する際に、画像品質を落とさずに、さ
らにはトナーのよどみ、漏れを防ぎ、十分なトナーの供
給を図ることができる。

【００４３】また、本発明は、現像装置を各色分配置
し、それぞれの配置角度によって、トナー供給皿の配置
角度の制限を受けても、構造が複雑化することもなく、
各色共通な構造でトナーを供給することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用することのできる液体トナーを用
いる電子写真装置の全体構成を図示する。

【図２】本発明を具体化する電子写真装置のトナー供給
構成の第１の例を示す図である。

【図３】本発明を具体化する電子写真装置のトナー供給
構成の第２の例を示す図である。

【図４】トナー供給皿の構成を例示する図である。

【図５】オイル粘度と漏れ開始流量の関係を示す図であ
る。

【図６】本発明を具体化する電子写真装置のトナー供給
構成の第３の例を示す図である。

【図７】図６に示した第３の例におけるパターンドロー
ラ停止時の作用を説明するための図である。

【図８】図６に示した第３の例におけるパターンドロー
ラ回転時の作用を説明するための図である。

【図９】液体トナーを供給するポンプ制御タイミングを
例示する図である。

【図１０】従来技術による高粘度で高濃度の液体トナー
の供給構成を示す図である。

【図１１】先に、本出願人が提案した液体トナー供給構
成を示す図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 本 悟 石川県河北郡宇ノ気町字宇野気ヌ98番地の ２ 株式会社ピーエフユー内 (72)発明者 高畠 昌尚 石川県河北郡宇ノ気町字宇野気ヌ98番地の ２ 株式会社ピーエフユー内 (72)発明者 市田 元治 石川県河北郡宇ノ気町字宇野気ヌ98番地の ２ 株式会社ピーエフユー内 (72)発明者 岸本 靖彦 石川県河北郡宇ノ気町字宇野気ヌ98番地の ２ 株式会社ピーエフユー内 (72)発明者 野崎 達夫 石川県河北郡宇ノ気町字宇野気ヌ98番地の ２ 株式会社ピーエフユー内 (72)発明者 本江 雅信 石川県河北郡宇ノ気町字宇野気ヌ98番地の ２ 株式会社ピーエフユー内 (72)発明者 中島 豊 石川県河北郡宇ノ気町字宇野気ヌ98番地の ２ 株式会社ピーエフユー内 (72)発明者 稲本 彰彦 石川県河北郡宇ノ気町字宇野気ヌ98番地の ２ 株式会社ピーエフユー内 (72)発明者 西川 禎 石川県河北郡宇ノ気町字宇野気ヌ98番地の ２ 株式会社ピーエフユー内 Ｆターム(参考） 2H074 AA03 BB01 BB31 CC01 CC22 CC41

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 液体現像液を現像ローラに供給する電子
   写真装置のトナー供給方式において、 前記現像ローラに接触して回転することにより液体現像
   液を該現像ローラに供給するパターンドローラと、該パ
   ターンドローラの表面に液体現像液を供給するトナー供
   給皿と、パターンドローラの回転及び液体現像液の供給
   を制御する制御手段とを備え、 前記パターンドローラは、その円周面には現像ローラと
   掻き取りブレードを除いては何も接触しない構造を有
   し、 該トナー供給皿は、前記パターンドローラの幅方向長さ
   を越える長さと、該パターンドローラの円周方向の一部
   を覆う幅とを有し、かつ、該パターンドローラ表面との
   間にスペースをあけて配置し、そのスペースに液体現像
   液を循環して供給しかつ排出する構成にし、 前記制御手段は、液体現像液を前記トナー供給皿に供給
   する際に、パターンドローラを回転させながら供給する
   ことにより、液体現像液がトナー供給皿より漏れ出すこ
   となく、パターンドローラ上に搬送する、 ことから成る電子写真装置のトナー供給方式。
2. 【請求項２】 前記制御手段は、現像ローラへの液体現
   像液の供給開始時にパターンドローラを回転させ、次に
   液体現像液をトナー供給皿に供給し、液体現像液がパタ
   ーンドローラ全域に行き渡った後に、現像ローラとパタ
   ーンドローラを接触させ現像ローラに液体現像液を供給
   し、そして、液体現像液が必要なくなったときには、ト
   ナー供給皿への供給を停止し、現像機容器内のトナーを
   排出するよう制御を行う請求項１に記載の電子写真装置
   のトナー供給方式。
3. 【請求項３】 前記制御手段は、トナー供給皿への液体
   現像液の供給を制御するために、前記パターンドローラ
   の回転数を読み取り、該パターンドローラの回転数に基
   づきトナー消費量を把握して、トナー供給を調整する請
   求項１又は請求項２に記載の電子写真装置のトナー供給
   方式。
4. 【請求項４】 前記トナー供給皿は、パターンドローラ
   の上流側において、パターンドローラ表面とトナー供給
   皿との間の流路を狭くした構成を有する請求項１〜請求
   項３のいずれかに記載の電子写真装置のトナー供給方
   式。