JPH02242272A - トナー現像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概　要〕 無端状の静電潜像担持体として例えば感光ドラムあるい
は誘導体ドラムを利用する静電記録装置に組み込まれる
トナー現像装置、−層詳しくは一成分非磁性トナーを用
いるトナー現像装置に関し、帯電トナーを層状にして静
電潜像担持体に搬送するトナー搬送体と、トナー層の厚
さを所定の厚さに均一にすべくトナー搬送体に物理的に
作用するトナー層厚規制手段とを具備し、トナー搬送体
から現像履歴を消滅させて、トナー層厚規制手段による
帯電トナー層厚の均一化を可能とし、これにより静電潜
像担持体へのトナー搬送量を常に均一にし得る構成され
たトナー現像装置を提供することを目的とし、 静電潜像担持体に対接して設けられ、しかも帯電トナー
を層状にして静電潜像担持体に搬送するトナー搬送体と
、帯電トナー層の厚さを所定の厚さに均一にすべくトナ
ー搬送体に物理的に作用するトナー層厚規制手段と、ト
ナー搬送体から未現像残留トナーを物理的に分離させる
べくトナー搬送体と係合し、しかもトナー搬送体から未
現像残留トナーを静電的に分離すべくトナー搬送体の現
像バイアス電圧以上の電位を持つトナー回収手段とを具
備するトナー現像装置を構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は無端状の静電潜像担持体として例えば感光ドラ
ムあるいは誘導体ドラムを利用する静電記録装置に組み
込まれるトナー現像装置に関し、−層詳しくは一成分非
磁性トナーを用いるトナー現像装置に関する。

静電記録装置では、静電潜像担持体である感光ドラムあ
るいは誘導体ドラムの表面上に静電潜像が形成され、こ
の静電潜像は帯電トナーで現像されて可視像とされる。

次いで、そのようなトナー像に記録媒体すなわち記録紙
を適用させると共に該記録紙にその背面から帯電トナー
とは逆極性の電荷を与え、これによりトナー像は静電的
に該記録紙に転写される。このような転写トナー像を持
つ記録紙はドラムから分離されて、例えば熱定着器等に
送られ、そこで該転写トナー像は記録紙上に熱定着され
る。

このような静電記録装置に組み込まれるトナー現像装置
としては、そこで用いられるトナーのタイプに応じた種
々の形式のものが知られている。

最も一般的なトナーとしては、二成分トナーが挙げられ
、それは着色微粒子である所謂トナーと磁性粉である磁
性キャリヤとからなる。二成分トナーを用いるトナー現
像装置では、磁石を内蔵した現像ドラムが設けられ、こ
の現像ドラムの周囲に磁性キャリヤからなる磁気ブラシ
を形成し、この磁気ブラシによってトナーを搬送して静
電潜像担持体の静電潜像に静電的に付着させる。二成分
トナーを用いるトナー現像装置の利点としては、比較的
安定したトナー現像が行われるという点が挙げられるが
、その不利点としては、磁性キャリヤの劣化問題が伴う
ことから、またトナーと磁性キャリヤとの混合比の変動
が発生し易いことがら、その維持管理が面倒である点が
指摘されている。

このような二成分トナーの問題点を解消するために着色
微粒子であるトナー自体に磁性体を混入させた一成分磁
性トナーが開発されているが、この−成分磁性トナーの
欠点はカラー現像には向がないという点が問題とされる
。というのは、磁性体は不透明であるから、その色剤の
影響を受けて、鮮明なカラー画像を得ることが難しいか
らである。

そこで、近年、特にカラー記録に対しては、成分非磁性
トナーが注目されているが、−成分非磁性トナーは二成
分トナーおよび一成分磁性トナーに比べて搬送性が悪く
、その結果安定した現像が行われ難く、この点が一成分
トナーを用いるトナー現像装置では配慮されなければな
らない。

〔従来の技術〕

第４図を参照すると、静電記録装置の一例として、電子
写真方式を採用したレーザプリンタの構成が概略的に示
されている。レーザプリンタは略方形状のハウジング１
０を具備し、このハウジング１０の端面側壁の底部側に
は給紙トレイ１２が設けられる。給紙トレイ１２内には
記録紙Ｐが収容され、記録紙Ｐは繰出ローラ１４によっ
て一枚づつ繰り出される。給紙トレイ１２から繰り出さ
れた記録紙Ｐは一対の搬送ローラ１６によって記計部１
８に搬送される。

図示のレーザプリンタは電子写真方式を採用するもので
あるから、記録部１８には感光ドラム２０が設けられ、
この感光ドラム２０は矢印ａの方向に回転駆動される。

感光ドラム２０の周囲部にはその回転方向に沿って帯電
器２２、トナー現像装Ｗ２４、転写器２６およびクリー
ナ２８が順次配置される。帯電器２２は例えばコロナ放
電器として構成され、感光ドラム２０に負の電荷を帯電
させる。その帯電領域にはレーザビームしによって静電
潜像の書込みが行われ、その静電潜像はトナー現像装置
２４によって帯電トナーでもって現像される。この帯電
トナー像は転写器２６に向かって進み、−万感光ドラム
２０と転写器２６との間には記録紙Ｐが進入させられ、
この記録紙Ｐは転写器２６によって帯電トナー像の電荷
とは逆極性の電荷でもって帯電させられ、これにより該
帯電トナー像は記録紙Ｐに静電的に転写される。

転写トナー像を持つ記録紙Ｐは例えばヒートローラ熱定
着器３０を通過させられ、該転写トナー像は記録紙Ｐ上
に熱定着される。定着トナー像を持つ記録紙Ｐはガイド
３２に沿って案内されて、ハウジング１０の上部に形成
された記録紙取出部３４まで運ばれる。なお、記録紙Ｐ
に転写されずに感光ドラム２０上に残留したトナーはク
リーナによって清掃され、その清掃領域は再び帯電器２
２によって帯電させられる。

第４図に示したレーザプリンタに組み込まれたトナー現
像装置２４は一成分非磁性トナーを用いる形式のもので
あり、その詳細な構成は第５図に示される。

トナー現像装置２４は感光ドラム２０に対接して設けら
れた現像ローラ２４ａを具備し、この現像ローラ２４ａ
はトナー搬送体として機能する。現像ローラ２４ａは一
般的には導電性ゴムローラとして構成され、その周囲部
には例えば導電性ウレタンゴム層あるいは導電性シリコ
ンゴム層が形成され、その導電性ゴム層には現像バイア
ス電圧として例えば−５００ボルトの電圧が印加される
。現像ローラ２４ａは一成分非磁性トナーＴ（以下トナ
ー）を収容保持するトナー容器２４ｂ内に配置され、し
かも感光ドラム２０の周速度の１ないし４倍の周速度で
矢印すの方向に回転させられる。トナーＴとしては、現
像ローラ２４ａとの機械的摩擦によって負に帯電される
トナー、例えば着色ポリスチル樹脂あるいは着色ポリエ
ステル樹脂の微粉末が用いられ、このためトナーＴは現
像ローラ２４ａの回転に伴ってその表面に付着させられ
て、そこにトナーＴの薄層が形成される。このようなト
ナー層は現像ローラ２４ａの表面に弾性的に圧接された
ブレード要素２４ｃによって均一な厚さにされた後、現
像ローラ２４ａと感光ドラム２０との係合部すなわち現
像領域に向かって搬送される。

一方、感光ドラム２０は例えばＡＩ製の円筒体２０ａの
表面に感光材料層２０ｂを形成したものから構成される
。第５図に示す従来例ではトナーＴが負に帯電させられ
るので、感光材料層２０ｂは負の電荷を帯びる光導電性
物質によって形成される。

円筒体２０ａは第５図に示すように接地され、−万感光
材料層２０ｂは帯電器２２（第４図）・にょって例えば
−６００ボルトの電位を持つように帯電させられる。

第５図に示す従来のトナー現像装置２４の現像原理につ
いて説明すると、感光ドラム２０の感光材料層２０ｂに
形成された静電潜像領域は所謂“電荷の井戸゛と呼ばれ
、そこの電位は一６００ボルトよりも高い電位例えば−
５０ボルト程度まで上昇させられた状態となっている。

というのは、静電潜像領域は上述したようにレーザＬの
照射によって形成された領域であり、そのレーザ照射領
域は導電性となってそこの負の電荷が円筒体２０ａを通
ってアースされるからである。このような高電位の静電
潜像領域が現像領域に進入すると、現像ローラ２４ａに
印加された現像バイアス電圧−５００ボルトのために該
静電潜像領域には負の帯電トナーＴが静電的に付着し、
これにより静電潜像はトナー像として現像されることに
なる。なお、静電潜像領域以外の領域の電位は現像バイ
アス電圧−５００ボルトよりも低い一６００ボルトとな
っているために静電潜像領域以外の領域へのトナーの付
着は阻止されることになる。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、第５図に示したような従来のトナー現像装置
においては、トナー現像を繰り返し行っているうちに、
現像ローラの周囲に形成されるトナー層の厚さが次第に
不均一になり、その結実現像トナー量にバラツキが生じ
て、定着記録像の品位が劣化することが問題点として指
摘されている。

詳しく述べると、現像ローラ表面には絶えず現像に用い
られなかった帯電トナーが残留し、このため現像ローラ
の表面は電位的に不安定な状態となり、しかも残留帯電
トナーの物理的性質は感光ドラムとの接触時に圧縮力を
受けるためにトナー容器内の帯電トナーの物理的性質と
は異なることになる。したがって、そのようなトナー残
留領域上にトナー層が繰り返し重なり合うように形成さ
れると、現像ローラ表面への帯電トナーの付着量が局部
的に変動し、その結果トナー層厚規制手段すなわちブレ
ード要素の使用だけではトナー層の厚さを均一化し得な
くなって、トナー層の厚さに不均一が生じることになる
。

要するに、第５図に示すような従来のトナー現像装置で
は、帯電トナーを層状にして静電潜像担持体に搬送する
トナー搬送体には常に現像履歴が残され、その現像履歴
の影響のためにトナー層厚規制手段による帯電トナー層
の厚さの均一化が困難となって、静電潜像担持体への帯
電トナーの搬送量が不安定になる点が問題とされている
。

したがって、本発明の目的は、帯電トナーを層状にして
静電潜像担持体に搬送するトナー搬送体と、トナー層の
厚さを所定の厚さに均一にすべくトナー搬送体に物理的
に作用するトナー層厚規制手段とを具備し、トナー搬送
体から現像履歴を消滅させて、トナー層厚規制手段によ
る帯電トナー層厚の均一化を可能とし、これにより静電
潜像担持体へのトナー搬送量を常に均一にし得るように
構成されたトナー現像装置を提供することである。

〔課題を解決するための手段〕

かかる目的を達成するために、本発明によるトナー現像
装置は、静電潜像担持体に対接して設けられ、しかも帯
電トナーを層状にして該静電潜像担持体に搬送するトナ
ー搬送体と、そのトナー層の厚さを所定の厚さに均一に
すべくトナー搬送体に物理的に作用するトナー層厚規制
手段と、トナー搬送体から未現像残留トナーを物理的に
分離させるべく該トナー搬送体と係合し、しかもトナー
搬送体から未現像残留トナーを静電的に分離すべく該ト
ナー搬送体の現像バイアス電圧以上の電位を持つトナー
回収手段とを具備する。

〔作　用〕

以上の構成から明らかなように、本発明によれば、トナ
ー回収手段がトナー搬送体から未現像残留トナーを物理
的に分離させるべく該トナー搬送体と係合し、しかもト
ナー搬送体から未現像残留トナーを静電的に分離すべく
該トナー搬送体の現像バイアス電圧以上の電位を持つの
で、トナー搬送体からは現像履歴が消滅されることにな
る。

〔実施例〕

次に、添付図面の第１図を参照して本発明によるトナー
現像装置の実施例について説明する。

第１図を参照すると、本発明によるトナー現像装置が参
照番号３６によって全体的に示され、このトナー現像装
置３６は第４図のレーザプリンタに組み込まれた従来の
トナー現像装置２４と置き換え得るものである。

トナー現像装置３６は感光ドラム２０に対接して設けら
れたトナー搬送体すなわち現像ローラ３８を具備し、こ
の現像ローラ３８は第５図を参照して説明した従来の場
合と同様に導電性ゴムローラとして構成される。すなわ
ち、現像ローラ３８の周囲部には例えば導電性ウレタン
ゴム層あるいは導電性シリコンゴム層が形成され、その
導電性ゴム層には現像バイアス電圧として例えば−５０
０ボルトの電圧が印加される。また、現像ローラ３６が
一成分非磁性トナー（第１図では図示されない）を収容
保持するトナー容器４０内に配置され、しかも感光ドラ
ム２０の周速度（７０ｍｍ／Ｓ）の１ないし４倍の周速
度（例えば１４０１ｍ／Ｓ）で矢印すの方向に回転させ
られる点も第５図の場合と同様である。なお、トナー容
器４０内にはトナー撹拌器４２が設けられ、このトナー
撹拌器４２はトナーに摩擦帯電を生じさせる撹拌翼４２
ａと、この撹拌翼４２ａを回転駆動させる導電モータ４
２ｂとからなる。

また、トナー現像装置３６は現像ローラ３８から未現像
トナーを分離させるためのトナー回収手段４４を具備し
、このトナー回収手段４４は本実施例では適当な導電性
樹脂ローうとして構成される。そのような導電性樹脂ロ
ーラ（スポンジローラ）は例えば導電性発泡ウレタン材
料（発泡セル数４０）から形成され得るものであり、そ
れはプリジストン社製のエバーライト（商標名）として
入手可能である。また、このトナー回収ローラとして導
電性ウレタンゴムローラ（バンド−製ウレタンゴム）、
導電性レーヨンブラシ（東英産業製）を用いることがで
きる。トナー回収手段すなわち導電性樹脂ローラ４４は
現像ローラ３８と接触するようにトナー容器４０内に配
置されしかも現像ローラ３８と同じ方向に回転駆動させ
られる。導電性樹脂ローラ４４の回転速度はその周速度
が現像ローラ３８の周速度の０．５ないし２倍の範囲内
とされ、好ましくはその両者の周速度が異なるようにさ
れる。というのは、現像トナー３８と導電性樹脂ローラ
４４との周速度が異なると、その間に相対的な摺動変位
が生じ、これにより現像ローラ３８からその未現像トナ
ーが物理的に掻き落とされることになるからである。ま
た、注目すべき点は、導電性樹脂ローラ４４には電圧が
印加され、その電位が現像ローラ３８の現像バイアス電
圧−５００ボルト以上、例えば−４００ボルトにされ、
現像ローラ３８からその未現像トナーが導電性樹脂ロー
ラ４４によって静電的に分離されるということである。

更に、トナー現像装置３６はトナー搬送体すなわち導電
性樹脂ローラ４４に帯電トナーを静電的に供給してそこ
でのトナー層の形成を促進させるためのトナー供給手段
４６を具備し、このトナー供給手段４６は本実施例では
導電性レーヨン繊維からなる回転ファーブラシとして構
成される。このトナー供給手段としては、導電性レーヨ
ンブラシ（東英産業製）の他、前述のトナー回収手段と
同様のものを用いることができる。トナー供給手段すな
わち回転ファーブラシ４６も導電性樹脂ローラ４４と同
様に現像ローラ３８と同じ方向に回転駆動させられ、ま
たその周速度も同じく現像ローラ３８の周速度の０．５
ないし２倍の範囲内とされる。回転ファーブラシ４６に
はその電位を現像ローラ３８の現像バイアス電圧−５０
０ボルト以下、例えば−６００ボルトとするような電圧
が印加され、これにより回転ファーブラシ４６はそれと
現像ローラ３８との間に取り込まれた帯電トナーを静電
的に現像ローラ３８に供給して、そこでの帯電トナー層
の形成が促進されることになる。

このように形成された帯電トナー層はトナー層厚規制手
段４８によって所定の均一な厚さにされた後に感光ドラ
ム２０と現像ローラ３８との係合部すなわち現像領域に
向かって搬送されることになる。本実施例では、トナー
層厚規制手段４８は現像ローラ３８の表面に弾性的に圧
接されたブレード要素として構成される。

第１図に示したトナー現像装置３８の作動について簡単
に述べると、現像ローラ３８によって現像領域に搬送さ
れた帯電トナー層でもって感光ドラム２０上の静電潜像
が現像される態様については、第５図を参照して説明し
た場合と同様である。

静電潜像の現像に用いられなかった未現像トナーはトナ
ー回収手段４４によって現像ローラ３８から上述したよ
うに物理的かつ静電的に分離され、その分離トナーはト
ナー容器４０内のトナーと一緒にされる。このように現
像履歴は絶えず消滅させられ、このためトナー供給手段
４６によって現像ローラ３８の表面に帯電トナーを静電
的に付着させる際の帯電トナーの付着むらが排除される
ので、トナー層厚規制手段４８によるトナー層厚の均一
化が可能となる。

第２図を参照すると、第１図のトナー現像装置の変形実
施例が示され、このトナー現像装置はトナー層厚規制手
段がブレード要素ではなくローラ要素４８′として構成
されている点を除けば第１図のものと同じである。ロー
ラ要素４８′は適当な弾性ゴム材料から形成され、その
回転駆動方向は現像ローラ３８と同じ方向とされる。ブ
レード要素４８の代わりにローラ要素４８′を用いる利
点としては、ブレード要素４８の場合に生じ得る所謂ス
テインクスリップ現象（ブレード要素４８が振動して帯
電トナー層厚を不均一にする現象）が完全に排除される
点、現像ローラに対するローラ要素４８′の相対速度を
変えることによって帯電トナー層厚を容易に調節し得る
点、またローラ要素４８′の積極的な回転駆動によって
帯電量の充分でないトナーに摩擦帯電を及ぼし得る点等
が挙げられる。

第３図を参照すると、現像ローラ３８の変形例が示され
、この現像ローラ３８′の周囲面には摩擦係数０．４な
いし１．５の樹脂被覆層が塗布され、そのような樹脂被
覆層は例えばウレタン樹脂をベースとする塗料によって
形成され得る。現像ローラに用いられる導電性ウレタン
ゴム材料あるいは導電性シリコンゴム材料の摩擦係数は
約２．０程となり、その結果トナー層厚規制手段として
ブレード要素４８を用いた場合にはステインクスリップ
現象が発生し易いが、現像ローラの表面摩擦係数を０．
４ないし１．５の範囲内に抑えると、スティックスリッ
プ現象の発生を効果的に減少させることができる。なお
、現象ローラの表面摩擦係数が０、４以下になると、帯
電トナーの搬送性が悪化することになる。

以上に述べた実施例では、感光ドラムを負の電荷で帯電
して、そこに形成された静電潜像を負の帯電トナーで現
像する場合について説明したが、感光ドラムを正の電荷
で帯電して、そこに形成された静電潜像を正の帯電トナ
ーで現像する場合にも本発明を適用し得ることは言うま
でもない。

また、上述の実施例では、静電潜像担持体として感光ド
ラムが示されたが、無端ベルト形式〇ものにも、本発明
によるトナー現像装置は実施化し得ることも言うまでも
ない。

更に、トナー搬送体として現像ローラが用いられたが、
それ無端ベルト形式のトナー搬送体であってもよい。

〔発明の効果〕

以上の記載から明らかなように、本発明によるトナー現
像装置においては、トナー搬送体から現像履歴が常に消
滅させられるので、該トナー搬送体への帯電トナーの付
着むらが排除されて、トナー層厚規制手段によるトナー
層厚の均一化が可能となり、その結果安定したトナー現
像が達成され、記録画像の品位が向上されることになる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるトナー現像装置の一実施例を示す
概略図、第２図は第１図のトナー現像装置の変形実施例
を示す概略図、第３図はトナー搬送体である現像ローラ
の変形例を示す側面図、第４図は電子写真方式を採用し
たレーザプリンタであって、従来のトナー現像装置を組
み込んだレーザプリンタの概略図、第５図は第４図に示
した従来のトナー現像装置の詳細図である。 ３６・・・トナー現像装置、３８　、３８　’・・・ト
ナー搬送体、４０・・・トナー容器、　　４２・・・ト
ナー撹拌器、４４・・・トナー回収手段、４６・・・ト
ナー供給手段、４８　、４８　’・・・トナー層厚規制
手段。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、静電潜像担持体（２０）に対接して設けられ、しか
   も帯電トナーを層状にして該静電潜像担持体に搬送する
   トナー搬送体（３８、３８′）と、そのトナー層の厚さ
   を所定の均一厚さにすべく前記トナー搬送体に物理的に
   作用するトナー層厚規制手段（４８、４８′）と、前記
   トナー搬送体から未現像残留トナーを物理的に分離させ
   るべく該トナー搬送体と係合し、しかも前記トナー搬送
   体から未現像残留トナーを静電的に分離すべく該トナー
   搬送体の現像バイアス電圧以上の電位を持つトナー回収
   手段（４４）とを具備するトナー現像装置。 ２、請求項１に記載のトナー現像装置において、更に、
   前記トナー搬送体に帯電トナーを静電的に供給してそこ
   でのトナー層の形成を促進させるべく該トナー搬送体の
   現像バイアス電圧よりも低い電圧を持つトナー供給手段
   （４６）を具備することを特徴とするトナー現像装置。 ３、請求項１または２に記載のトナー現像装置において
   、前記トナー層厚規制手段が前記トナー搬送体に対して
   弾性的に押圧係合させられたブレード要素（４８）から
   なることを特徴とするトナー現像装置。 ４、請求項１または２に記載のトナー現像装置において
   、前記トナー層厚規制手段が前記トナー搬送体に対して
   転動係合させられたローラ要素（４８′）からなること
   を特徴とするトナー現像装置。 ５、請求項１から４までのいずれか１項に記載のトナー
   現像装置において、前記トナー搬送体（３８′）がその
   周囲面に摩擦係数０．４ないし１．５の樹脂被覆層を有
   することを特徴とするトナー現像装置。