JPH08171336A - 電子写真方式のプロセスカートリッジ - Google Patents
電子写真方式のプロセスカートリッジInfo
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- JPH08171336A JPH08171336A JP7228008A JP22800895A JPH08171336A JP H08171336 A JPH08171336 A JP H08171336A JP 7228008 A JP7228008 A JP 7228008A JP 22800895 A JP22800895 A JP 22800895A JP H08171336 A JPH08171336 A JP H08171336A
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03G—ELECTROGRAPHY; ELECTROPHOTOGRAPHY; MAGNETOGRAPHY
- G03G15/00—Apparatus for electrographic processes using a charge pattern
- G03G15/06—Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for developing
- G03G15/08—Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for developing using a solid developer, e.g. powder developer
- G03G15/0806—Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for developing using a solid developer, e.g. powder developer on a donor element, e.g. belt, roller
- G03G15/0812—Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for developing using a solid developer, e.g. powder developer on a donor element, e.g. belt, roller characterised by the developer regulating means, e.g. structure of doctor blade
-
- G—PHYSICS
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- G03G—ELECTROGRAPHY; ELECTROPHOTOGRAPHY; MAGNETOGRAPHY
- G03G2221/00—Processes not provided for by group G03G2215/00, e.g. cleaning or residual charge elimination
- G03G2221/16—Mechanical means for facilitating the maintenance of the apparatus, e.g. modular arrangements and complete machine concepts
- G03G2221/18—Cartridge systems
- G03G2221/183—Process cartridge
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- Developing Agents For Electrophotography (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 廃トナー発生をなくしてその分の容積を不要
とし、設計自由度向上、経済性向上を図ったプロセスカ
ートリッジを提供する。 【解決手段】 付勢手段２０で付勢されて現像ローラ１
４に押接する規制ローラ１８を設ける。規制ローラ１８
の押接により、現像ローラ１４と規制ローラ１８との間
を通過するトナーは粒子層が２層未満に規制される。ト
ナーには、添加剤と炭素を水に溶かし重合反応させて得
たほぼ球形で粒揃いの良い重合トナーを用いる。現像ロ
ーラ１４に付着するトナーが２層未満なので感光ドラム
１２の静電潜像へ供給されるトナーも２層未満となり、
これが転写されるため転写効率が非常に良い。また転写
後に感光ドラム１２に残留するトナーも２層未満である
ため、再びバイアスをかけた現像ローラ１４と接触する
際に感光ドラム１２から現像ローラ１４側へ回収され
る。従って、廃トナー発生はない。
とし、設計自由度向上、経済性向上を図ったプロセスカ
ートリッジを提供する。 【解決手段】 付勢手段２０で付勢されて現像ローラ１
４に押接する規制ローラ１８を設ける。規制ローラ１８
の押接により、現像ローラ１４と規制ローラ１８との間
を通過するトナーは粒子層が２層未満に規制される。ト
ナーには、添加剤と炭素を水に溶かし重合反応させて得
たほぼ球形で粒揃いの良い重合トナーを用いる。現像ロ
ーラ１４に付着するトナーが２層未満なので感光ドラム
１２の静電潜像へ供給されるトナーも２層未満となり、
これが転写されるため転写効率が非常に良い。また転写
後に感光ドラム１２に残留するトナーも２層未満である
ため、再びバイアスをかけた現像ローラ１４と接触する
際に感光ドラム１２から現像ローラ１４側へ回収され
る。従って、廃トナー発生はない。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はレーザビームプリン
タ、複写機、普通紙ファクシミリ等の電子写真方式を用
いた印刷装置に使用されるプロセスカートリッジに関す
る。
タ、複写機、普通紙ファクシミリ等の電子写真方式を用
いた印刷装置に使用されるプロセスカートリッジに関す
る。
【０００２】
【従来の技術】現在一般的な電子写真方式の原理は、感
光ドラム(photosensitive drum) を媒体にして、帯電→
露光→現像→転写→クリーニング及び定着のサイクルを
反復実施することで複写等を含めた印刷を行うようにな
っている。このプロセスについて図１０を参照して具体
的に説明すると次のようになる。
光ドラム(photosensitive drum) を媒体にして、帯電→
露光→現像→転写→クリーニング及び定着のサイクルを
反復実施することで複写等を含めた印刷を行うようにな
っている。このプロセスについて図１０を参照して具体
的に説明すると次のようになる。
【０００３】第１段階の帯電(charging)で、コロナ放電
等により空気中の分子をイオン化して感光ドラムに電荷
層を均一に形成する。第２段階の露光(exposure)では、
形成した感光ドラムの均一な電荷層へ選択的に光を照射
して静電潜像(latent image)を形成する。次いで第３段
階の現像(development) で、この感光ドラムに形成した
静電潜像にトナー(toner) を供給して電荷像を可視化す
る。第４段階の転写(transfer)で、感光ドラムに供給し
たトナーを普通紙等の記録媒体上に移し、そして、第５
段階のクリーニング(cleaning)及び定着(fixing)で、記
録媒体に移ったトナーを熱・圧力により固着させ、また
感光ドラムに残った残留トナーを除去する。このとき、
静電潜像を除去するイレージング(erasing) も行われ
る。
等により空気中の分子をイオン化して感光ドラムに電荷
層を均一に形成する。第２段階の露光(exposure)では、
形成した感光ドラムの均一な電荷層へ選択的に光を照射
して静電潜像(latent image)を形成する。次いで第３段
階の現像(development) で、この感光ドラムに形成した
静電潜像にトナー(toner) を供給して電荷像を可視化す
る。第４段階の転写(transfer)で、感光ドラムに供給し
たトナーを普通紙等の記録媒体上に移し、そして、第５
段階のクリーニング(cleaning)及び定着(fixing)で、記
録媒体に移ったトナーを熱・圧力により固着させ、また
感光ドラムに残った残留トナーを除去する。このとき、
静電潜像を除去するイレージング(erasing) も行われ
る。
【０００４】このような帯電→露光→現像→転写→クリ
ーニング及び定着のサイクルで印刷を行うプロセスをカ
ールスンプロセスとも呼ぶ。これは、カールスン(Carls
on)による１９４２年９月６日付登録の米国特許第２，
２９７，６９１号を基としていることからくるものであ
る。
ーニング及び定着のサイクルで印刷を行うプロセスをカ
ールスンプロセスとも呼ぶ。これは、カールスン(Carls
on)による１９４２年９月６日付登録の米国特許第２，
２９７，６９１号を基としていることからくるものであ
る。
【０００５】一方、図１０に示すような、感光ドラムを
中心にして各種プロセス手段（帯電、現像、クリーニン
グ手段等）を１つのユニットとしてカトーリッジ化した
ものをプロセスカトーリッジという。このプロセスカト
ーリッジ関連の代表的な技術としては、米国特許第３，
９８５，４３６号、第４，５３８，８９６号、第４，４
６２，６７７号、及び第４，４７０，６８９号等の技術
がある。
中心にして各種プロセス手段（帯電、現像、クリーニン
グ手段等）を１つのユニットとしてカトーリッジ化した
ものをプロセスカトーリッジという。このプロセスカト
ーリッジ関連の代表的な技術としては、米国特許第３，
９８５，４３６号、第４，５３８，８９６号、第４，４
６２，６７７号、及び第４，４７０，６８９号等の技術
がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】この電子写真方式のプ
ロセスカートリッジを用いたレーザビームプリンタ等の
製品で重要なのは、感光ドラム上の残留トナーの問題で
ある。即ち、通常のコロナ転写機を使用する場合にその
転写効率は８０％内外で、これはつまり、２００ｇのト
ナーを供給すると、記録媒体に転写されて実際に使用さ
れるトナーは１６０ｇ程度であり、残りの４０ｇは残留
して廃トナーとなり浪費されることを意味する。この４
０ｇの廃トナーのために、プロセスカトーリッジの設計
に多くの制約が伴うことになっている。
ロセスカートリッジを用いたレーザビームプリンタ等の
製品で重要なのは、感光ドラム上の残留トナーの問題で
ある。即ち、通常のコロナ転写機を使用する場合にその
転写効率は８０％内外で、これはつまり、２００ｇのト
ナーを供給すると、記録媒体に転写されて実際に使用さ
れるトナーは１６０ｇ程度であり、残りの４０ｇは残留
して廃トナーとなり浪費されることを意味する。この４
０ｇの廃トナーのために、プロセスカトーリッジの設計
に多くの制約が伴うことになっている。
【０００７】一例をあげて説明すると、プロセスカトー
リッジの感光ドラムと現像ローラが１５，０００ページ
を印刷できる程度の寿命をもつものであれば、プロセス
カトーリッジは、丁度１５，０００ページ印刷した後に
新たなカトーリッジに交換するタイプに設計できれば経
済的且つ有益である。このときの設計の制約として廃ト
ナーの問題が絡んでくる。即ち、一般的にトナー２００
ｇで３，０００ページを印刷できるので、１５，０００
ページの印刷には１０００ｇのトナーを用意すればよい
ことになる。しかしながら、転写効率が８０％であれ
ば、トナー１０００ｇから廃トナーが１０００ｇ×０．
２＝２００ｇほど発生する。従って、これを考慮した設
計としなければならない。一般的なトナーの密度は≒
０．６ｇ／Ｃｍ3 であるので、廃トナー２００ｇを収納
するために２００ｇ÷０．６ｇ／Ｃｍ 3 ≒３３３Ｃｍ3
の容積が余分に必要な計算になる。このように安全率ま
で考慮した廃トナー分のトナー収容容積は大き過ぎると
もいえ、製品デザイン等の競争力に影響する。また、ト
ナーは環境問題とも絡んでくるので、可能な限り廃トナ
ー発生は抑制してあった方がよい。
リッジの感光ドラムと現像ローラが１５，０００ページ
を印刷できる程度の寿命をもつものであれば、プロセス
カトーリッジは、丁度１５，０００ページ印刷した後に
新たなカトーリッジに交換するタイプに設計できれば経
済的且つ有益である。このときの設計の制約として廃ト
ナーの問題が絡んでくる。即ち、一般的にトナー２００
ｇで３，０００ページを印刷できるので、１５，０００
ページの印刷には１０００ｇのトナーを用意すればよい
ことになる。しかしながら、転写効率が８０％であれ
ば、トナー１０００ｇから廃トナーが１０００ｇ×０．
２＝２００ｇほど発生する。従って、これを考慮した設
計としなければならない。一般的なトナーの密度は≒
０．６ｇ／Ｃｍ3 であるので、廃トナー２００ｇを収納
するために２００ｇ÷０．６ｇ／Ｃｍ 3 ≒３３３Ｃｍ3
の容積が余分に必要な計算になる。このように安全率ま
で考慮した廃トナー分のトナー収容容積は大き過ぎると
もいえ、製品デザイン等の競争力に影響する。また、ト
ナーは環境問題とも絡んでくるので、可能な限り廃トナ
ー発生は抑制してあった方がよい。
【０００８】本発明では、以上のような従来技術に着目
して、廃トナーの発生をなくして経済性を向上させ、ま
た廃トナー分の容積を不要とすることが可能で、プロセ
スカトーリッジの設計自由度が向上するようなプロセス
カートリッジを提供する。
して、廃トナーの発生をなくして経済性を向上させ、ま
た廃トナー分の容積を不要とすることが可能で、プロセ
スカトーリッジの設計自由度が向上するようなプロセス
カートリッジを提供する。
【０００９】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために本発明では、電子写真方式の印刷装置に用いら
れるプロセスカートリッジにおいて、感光ドラムに均一
電荷層を形成する帯電手段と、前記感光ドラムに形成し
た静電潜像に重合トナーを供給して現像する現像ローラ
と、この現像ローラに押接して該現像ローラに付着する
重合トナーを２層未満に規制する規制手段と、を少なく
とも備えてなり、前記感光ドラムの残留トナーを、バイ
アス電圧をかけた前記現像ローラで回収することを特徴
としたプロセスカートリッジを提供する。
るために本発明では、電子写真方式の印刷装置に用いら
れるプロセスカートリッジにおいて、感光ドラムに均一
電荷層を形成する帯電手段と、前記感光ドラムに形成し
た静電潜像に重合トナーを供給して現像する現像ローラ
と、この現像ローラに押接して該現像ローラに付着する
重合トナーを２層未満に規制する規制手段と、を少なく
とも備えてなり、前記感光ドラムの残留トナーを、バイ
アス電圧をかけた前記現像ローラで回収することを特徴
としたプロセスカートリッジを提供する。
【００１０】この本発明による作用効果等については、
以下に述べる実施形態に交えて説明する。
以下に述べる実施形態に交えて説明する。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
添付の図面を参照して詳細に説明する。尚、図中の同じ
部分にはできるだけ同じ符号を付して説明する。
添付の図面を参照して詳細に説明する。尚、図中の同じ
部分にはできるだけ同じ符号を付して説明する。
【００１２】この実施形態における電子写真方式のプロ
セスカートリッジ１０は、その特徴部分として図１に示
すように、感光ドラム１２を均一電荷に帯電させる帯電
手段の帯電ローラ１３と、第１現像ローラ１４へ付着す
るトナーを２層未満に規制するための規制手段である規
制ローラ１８と、を有する。そして、ここで使用するト
ナーは、感光ドラム１２へ２層未満で供給されて現像を
行えるように、各粒子がほぼ球形の重合トナーである。
この重合トナーは、現在一般的な複写機、レーザビーム
プリンタに使用される粉砕トナーとは次の点で異なって
いる。
セスカートリッジ１０は、その特徴部分として図１に示
すように、感光ドラム１２を均一電荷に帯電させる帯電
手段の帯電ローラ１３と、第１現像ローラ１４へ付着す
るトナーを２層未満に規制するための規制手段である規
制ローラ１８と、を有する。そして、ここで使用するト
ナーは、感光ドラム１２へ２層未満で供給されて現像を
行えるように、各粒子がほぼ球形の重合トナーである。
この重合トナーは、現在一般的な複写機、レーザビーム
プリンタに使用される粉砕トナーとは次の点で異なって
いる。
【００１３】従来の粉砕トナーは、まず、炭素(carbon)
を２００〜２５０℃程度の温度にした炉に入れて熔解し
た後、線形状に取り出したものを１次粉砕して直径２〜
３ｍｍのボール形とする。そして、この１次粉砕トナー
に対し、高速のエアジェット(air-zet) を通過させて金
属板に衝突させる２次粉砕を行い、得られた２次粉砕ト
ナーを篩分けし、通常に使用される１０μｍ〜１２μｍ
のものを抽出することで得られる。この粉砕トナーで
は、１０μｍ〜１２μｍのトナー生産管理をしてあって
も、重いトナー、軽いトナーが無視できない量混ぜられ
ている。また、粉砕トナーひとつひとつの粒子形状は、
電子顕微鏡で拡大観察してみると、球形と呼べるものに
はなっていない。感光ドラム１２の静電潜像を現像する
にあたってトナーを２層未満で供給しようとする場合、
ほぼ球形状でなければ実施は難しい。
を２００〜２５０℃程度の温度にした炉に入れて熔解し
た後、線形状に取り出したものを１次粉砕して直径２〜
３ｍｍのボール形とする。そして、この１次粉砕トナー
に対し、高速のエアジェット(air-zet) を通過させて金
属板に衝突させる２次粉砕を行い、得られた２次粉砕ト
ナーを篩分けし、通常に使用される１０μｍ〜１２μｍ
のものを抽出することで得られる。この粉砕トナーで
は、１０μｍ〜１２μｍのトナー生産管理をしてあって
も、重いトナー、軽いトナーが無視できない量混ぜられ
ている。また、粉砕トナーひとつひとつの粒子形状は、
電子顕微鏡で拡大観察してみると、球形と呼べるものに
はなっていない。感光ドラム１２の静電潜像を現像する
にあたってトナーを２層未満で供給しようとする場合、
ほぼ球形状でなければ実施は難しい。
【００１４】従って、本実施形態では、各粒子がほぼ球
形をもつ重合トナーを使用する。この重合トナーは、炭
素を添加剤と共に水に溶かして重合反応を行うことによ
り生産される。このようにして生産される重合トナー
は、炭素と添加剤を水に溶かすために添加剤の分布が均
一になる特徴を有し、各粒子の形状はほぼ球形となるた
め、転写効率に優れるし、また、添加剤の特性を調節す
ることにより帯電量の制御を容易に行える。本実施形態
においては、重合反応の温度及び時間を調節することで
直径８μｍクラスの重合トナーを得ている。粉砕トナー
及び重合トナーの粒度分布について、図２に比較グラフ
を示す。同図のように、粉砕トナーの粒度が広い分布を
示すのに比べ、重合トナーの粒度は、ほぼ８μｍに集中
分布している。
形をもつ重合トナーを使用する。この重合トナーは、炭
素を添加剤と共に水に溶かして重合反応を行うことによ
り生産される。このようにして生産される重合トナー
は、炭素と添加剤を水に溶かすために添加剤の分布が均
一になる特徴を有し、各粒子の形状はほぼ球形となるた
め、転写効率に優れるし、また、添加剤の特性を調節す
ることにより帯電量の制御を容易に行える。本実施形態
においては、重合反応の温度及び時間を調節することで
直径８μｍクラスの重合トナーを得ている。粉砕トナー
及び重合トナーの粒度分布について、図２に比較グラフ
を示す。同図のように、粉砕トナーの粒度が広い分布を
示すのに比べ、重合トナーの粒度は、ほぼ８μｍに集中
分布している。
【００１５】この重合トナーを使用して、図１に示すプ
ロセスカートリッジ１０では、感光ドラム１２に重合ト
ナーを２層未満で供給して現像できるように、第１現像
ローラ１４に対し、重合トナーを２層未満で付着させ
る。このために規制ローラ１８が設けられており、該規
制ローラ１８は、規制付勢手段２０による付勢力で第１
現像ローラ１４へ押接するようになっている。この例で
は、規制ローラ１８の直径を４〜１０ｍｍにしている。
規制付勢手段２０は、図示のコイルスプリングに限ら
ず、所定の付勢力を規制ローラ１８へ加えられる弾性部
材であればよい。この例で規制付勢手段２０による規制
ローラ１８の押接力は０．５ｋｇ〜２ｋｇとしてある。
ロセスカートリッジ１０では、感光ドラム１２に重合ト
ナーを２層未満で供給して現像できるように、第１現像
ローラ１４に対し、重合トナーを２層未満で付着させ
る。このために規制ローラ１８が設けられており、該規
制ローラ１８は、規制付勢手段２０による付勢力で第１
現像ローラ１４へ押接するようになっている。この例で
は、規制ローラ１８の直径を４〜１０ｍｍにしている。
規制付勢手段２０は、図示のコイルスプリングに限ら
ず、所定の付勢力を規制ローラ１８へ加えられる弾性部
材であればよい。この例で規制付勢手段２０による規制
ローラ１８の押接力は０．５ｋｇ〜２ｋｇとしてある。
【００１６】第１現像ローラ１４は、感光ドラム１２表
面に接触して回転するように設けられれる。そして更
に、第１現像ローラ１４表面に重合トナーを送るための
第２現像ローラ１６が設けられており、第１現像ローラ
１４と同じように回転する。
面に接触して回転するように設けられれる。そして更
に、第１現像ローラ１４表面に重合トナーを送るための
第２現像ローラ１６が設けられており、第１現像ローラ
１４と同じように回転する。
【００１７】感光ドラム１２は、帯電ローラ１３により
その表面電位が形成され、そして形成された均一な電荷
層に対し露光部（図示略）で選択的に光が照射され、静
電潜像が形成される。帯電ローラ１３は、コイルスプリ
ング等の帯電付勢手段２２による所定の付勢力が加えら
れて感光ドラム１２表面に接触して回転可能とされてい
る。感光ドラム１２に形成された電荷像は、第１現像ロ
ーラ１４により重合トナーを供給することで可視化され
て現像される。現像が終わると、感光ドラム１２に供給
された重合トナーは転写ローラ２４にて記録媒体２８へ
転写される。この転写ローラ２４は、鉄心と導電性ラバ
ーとで構成されている。
その表面電位が形成され、そして形成された均一な電荷
層に対し露光部（図示略）で選択的に光が照射され、静
電潜像が形成される。帯電ローラ１３は、コイルスプリ
ング等の帯電付勢手段２２による所定の付勢力が加えら
れて感光ドラム１２表面に接触して回転可能とされてい
る。感光ドラム１２に形成された電荷像は、第１現像ロ
ーラ１４により重合トナーを供給することで可視化され
て現像される。現像が終わると、感光ドラム１２に供給
された重合トナーは転写ローラ２４にて記録媒体２８へ
転写される。この転写ローラ２４は、鉄心と導電性ラバ
ーとで構成されている。
【００１８】このプロセスカートリッジ１０において、
規制ローラ１８が規制付勢手段２０により第１現像ロー
ラ１４に押接することで、図３に示すように、第１現像
ローラ１４の導電性ＮＢＲ(acrylonitrile-butadiene r
ubber)における規制ローラ１８との接触部分で重合トナ
ーをつまみ出すニップ(nip) 部が形成される。即ち、第
１現像ローラ１４が回転すると、重合トナーの各粒子は
ニップ部から規制ローラ１８と第１現像ローラ１４との
間を通った後に感光ドラム１２へ供給される。この規制
ローラ１８を経る際に重合トナーは、所定の高さの層つ
まり２層未満ないしは単層に規制される。直径８μｍの
重合トナーを使用し、直径８ｍｍのステンレス鋼材質の
規制ローラ１８を０．５ｋｇ〜２ｋｇの力で第１現像ロ
ーラ１４へ押しつけて実施した結果、規制ローラ１８通
過後の重合トナーの分布がほぼ単層（１層）になってい
ることを顕微鏡確認できた。このときの第現像ローラ１
４の表面硬度は、２０度〜５０度である。
規制ローラ１８が規制付勢手段２０により第１現像ロー
ラ１４に押接することで、図３に示すように、第１現像
ローラ１４の導電性ＮＢＲ(acrylonitrile-butadiene r
ubber)における規制ローラ１８との接触部分で重合トナ
ーをつまみ出すニップ(nip) 部が形成される。即ち、第
１現像ローラ１４が回転すると、重合トナーの各粒子は
ニップ部から規制ローラ１８と第１現像ローラ１４との
間を通った後に感光ドラム１２へ供給される。この規制
ローラ１８を経る際に重合トナーは、所定の高さの層つ
まり２層未満ないしは単層に規制される。直径８μｍの
重合トナーを使用し、直径８ｍｍのステンレス鋼材質の
規制ローラ１８を０．５ｋｇ〜２ｋｇの力で第１現像ロ
ーラ１４へ押しつけて実施した結果、規制ローラ１８通
過後の重合トナーの分布がほぼ単層（１層）になってい
ることを顕微鏡確認できた。このときの第現像ローラ１
４の表面硬度は、２０度〜５０度である。
【００１９】現在一般的に広く用いられている磁気ブラ
シ現像法(MAGNETIC BRUSH DEVELOPING METHOD)は、１成
分あるいは２成分トナーを使用して通常０．３ｍｍ〜１
ｍｍの磁気ブラシを形成するようにしている。１成分磁
気ブラシ現像法では、規制ブレードを通過したトナーが
感光ドラムの対向面へ移動するときのトナー層の高さ
は、０．３ｍｍ以上となる。このとき、トナー粒子の大
きさが１０μｍと仮定すると、３０層のトナー積層があ
ることになる。また、２成分磁気ブラシ法では、感光ド
ラムと現像ローラとの現像ギャップが１ｍｍ近くに設定
されるので、１成分法よりも更に多くのトナー層が形成
されることになる。
シ現像法(MAGNETIC BRUSH DEVELOPING METHOD)は、１成
分あるいは２成分トナーを使用して通常０．３ｍｍ〜１
ｍｍの磁気ブラシを形成するようにしている。１成分磁
気ブラシ現像法では、規制ブレードを通過したトナーが
感光ドラムの対向面へ移動するときのトナー層の高さ
は、０．３ｍｍ以上となる。このとき、トナー粒子の大
きさが１０μｍと仮定すると、３０層のトナー積層があ
ることになる。また、２成分磁気ブラシ法では、感光ド
ラムと現像ローラとの現像ギャップが１ｍｍ近くに設定
されるので、１成分法よりも更に多くのトナー層が形成
されることになる。
【００２０】本実施形態によれば、図３及び図４に示す
ように、規制ローラ１８による押接力で規制を受けなが
ら第１現像ローラ１４と規制ローラ１８との間を重合ト
ナー２６が通過するので、第１現像ローラ１４には重合
トナー２６の粒子が２層未満で付着することになる。そ
して、第１現像ローラ１４が回転して感光ドラム１２と
接触するときに、第１現像ローラ１４にかけてあるバイ
アス電圧−３００Ｖに応じ、第１現像ローラ１４上の重
合トナー２６は感光ドラム１２の静電潜像へ移動する。
ように、規制ローラ１８による押接力で規制を受けなが
ら第１現像ローラ１４と規制ローラ１８との間を重合ト
ナー２６が通過するので、第１現像ローラ１４には重合
トナー２６の粒子が２層未満で付着することになる。そ
して、第１現像ローラ１４が回転して感光ドラム１２と
接触するときに、第１現像ローラ１４にかけてあるバイ
アス電圧−３００Ｖに応じ、第１現像ローラ１４上の重
合トナー２６は感光ドラム１２の静電潜像へ移動する。
【００２１】図５中に示したａ−ｂ線でみた表面電位
は、図６に示すようになる。重合トナー２６が電場によ
り受ける力は、クーロンの法則によりベクトルＦ＝ｑベ
クトルＥで表現される。重合トナー２６は負（−）電荷
に帯電しているので、電場方向とは反対方向に力が作用
することになる。従って図６に示すように露光領域
（Ｂ）で、負電荷を帯びた重合トナー２６は、−３００
Ｖ→−５０Ｖの方へ力を受ける。即ち、その力の方向
は、第１現像ローラ１４→感光ドラム１２へ向かう方向
である。一方、非露光領域（Ａ）で重合トナー２６の受
ける力は、−７００Ｖ→−３００Ｖの方向になる。即
ち、感光ドラム１２→第１現像ローラ１４の方向であ
る。
は、図６に示すようになる。重合トナー２６が電場によ
り受ける力は、クーロンの法則によりベクトルＦ＝ｑベ
クトルＥで表現される。重合トナー２６は負（−）電荷
に帯電しているので、電場方向とは反対方向に力が作用
することになる。従って図６に示すように露光領域
（Ｂ）で、負電荷を帯びた重合トナー２６は、−３００
Ｖ→−５０Ｖの方へ力を受ける。即ち、その力の方向
は、第１現像ローラ１４→感光ドラム１２へ向かう方向
である。一方、非露光領域（Ａ）で重合トナー２６の受
ける力は、−７００Ｖ→−３００Ｖの方向になる。即
ち、感光ドラム１２→第１現像ローラ１４の方向であ
る。
【００２２】廃トナー容積を不要とできる本実施形態の
プロセスカートリッジ１０について図４及び図５を利用
して説明する。帯電ローラ１３により感光ドラム１２を
均一帯電させた後に露光を行って静電潜像を形成し、一
方、第１現像ローラ１４には、規制ローラ１８により２
層未満のトナー層を付着させる。そして、感光ドラム１
２の露光部分が第１現像ローラ１４との接触位置まで回
転すると、図６で説明しようなクーロンの法則により、
負電荷に帯電した重合トナー２６が感光ドラム１２の静
電潜像に供給され現像が行われる。
プロセスカートリッジ１０について図４及び図５を利用
して説明する。帯電ローラ１３により感光ドラム１２を
均一帯電させた後に露光を行って静電潜像を形成し、一
方、第１現像ローラ１４には、規制ローラ１８により２
層未満のトナー層を付着させる。そして、感光ドラム１
２の露光部分が第１現像ローラ１４との接触位置まで回
転すると、図６で説明しようなクーロンの法則により、
負電荷に帯電した重合トナー２６が感光ドラム１２の静
電潜像に供給され現像が行われる。
【００２３】この後、感光ドラム１２が更に回転してい
くと、図４に示すように転写ローラ２４により、記録媒
体２８と静電潜像を現像した重合トナー２６とが接触
し、転写ローラ２４に印加した正（＋）電圧で重合トナ
ー２６が記録媒体２８へ転写される。このとき、上述の
ように、第１現像ローラ１４へ付着する重合トナー２６
は２層未満ないしは単層であるため、感光ドラム１２に
残留する重合トナー２６はほとんどない。これはまた、
重合トナー２６を使用しているのでその粒子の大きさを
ほぼ均一に管理でき、また、反対極性の電荷に帯電した
粒子が存在しないからであると考えられる。本発明の発
明者による実験では、本実施形態の結果として、９５〜
９８％の良好な転写効率を得られることが確認できてい
る。この場合、感光ドラム１２に残留する残留トナー
は、現像に使用された全体量の２〜５％程度と非常に少
量である。
くと、図４に示すように転写ローラ２４により、記録媒
体２８と静電潜像を現像した重合トナー２６とが接触
し、転写ローラ２４に印加した正（＋）電圧で重合トナ
ー２６が記録媒体２８へ転写される。このとき、上述の
ように、第１現像ローラ１４へ付着する重合トナー２６
は２層未満ないしは単層であるため、感光ドラム１２に
残留する重合トナー２６はほとんどない。これはまた、
重合トナー２６を使用しているのでその粒子の大きさを
ほぼ均一に管理でき、また、反対極性の電荷に帯電した
粒子が存在しないからであると考えられる。本発明の発
明者による実験では、本実施形態の結果として、９５〜
９８％の良好な転写効率を得られることが確認できてい
る。この場合、感光ドラム１２に残留する残留トナー
は、現像に使用された全体量の２〜５％程度と非常に少
量である。
【００２４】更に、この残留トナーは複数層ではなく２
層未満であるので、帯電ローラ１３を通過した後に再び
第１現像ローラ１４と接触する際、クーロンの力により
感光ドラム１２から第１現像ローラ１４へ簡単に回収さ
れる。勿論、残留トナーの部分が再び露光される場合で
あれば、再度重合トナー２６が供給されるため、印刷画
像形成に影響する心配はない。
層未満であるので、帯電ローラ１３を通過した後に再び
第１現像ローラ１４と接触する際、クーロンの力により
感光ドラム１２から第１現像ローラ１４へ簡単に回収さ
れる。勿論、残留トナーの部分が再び露光される場合で
あれば、再度重合トナー２６が供給されるため、印刷画
像形成に影響する心配はない。
【００２５】図６に示すようなクーロンの力は従来の磁
気ブラシ現像法においても同様に働くが、従来の場合に
おいては現像ローラに数十層のトナーが形成されるた
め、現像後のトナー層も数十層になる。従って、記録媒
体への転写を行った後に感光ドラムに残った残留トナー
の全量を現像ローラで回収するのはかなり難しい。つま
り、本実施形態では、ほぼ球形で帯電特性に優れ、粒度
及び帯電量の管理をし易い重合トナーを使用したこと、
そして、付勢した規制ローラ１８を用いた規制で、重合
トナー２６を２層未満で第１現像ローラ１４に付着させ
るようにしたことにより、感光ドラム１２の電荷像を２
層未満の重合トナー２６で現像でき、従って残留した重
合トナー２６もほぼ全量を回収可能となっている。
気ブラシ現像法においても同様に働くが、従来の場合に
おいては現像ローラに数十層のトナーが形成されるた
め、現像後のトナー層も数十層になる。従って、記録媒
体への転写を行った後に感光ドラムに残った残留トナー
の全量を現像ローラで回収するのはかなり難しい。つま
り、本実施形態では、ほぼ球形で帯電特性に優れ、粒度
及び帯電量の管理をし易い重合トナーを使用したこと、
そして、付勢した規制ローラ１８を用いた規制で、重合
トナー２６を２層未満で第１現像ローラ１４に付着させ
るようにしたことにより、感光ドラム１２の電荷像を２
層未満の重合トナー２６で現像でき、従って残留した重
合トナー２６もほぼ全量を回収可能となっている。
【００２６】尚、図４及び図６に示した第１現像ローラ
１４へかけるバイアス電圧は、−３００Ｖを基点として
上下に調整可能である。−３００Ｖから−５０Ｖ側へ上
方調整すると、第１現像ローラ１４から感光ドラム１２
への現像能力は低下するが、−７００Ｖとの電位差は大
きくなるので、感光ドラム１２の残留トナー回収能力は
向上することになる。反対に、−３００Ｖから−７００
Ｖ側へ下方調整すると、第１現像ローラ１４から感光ド
ラム１２への現像能力が向上し、感光ドラム１２の残留
トナー回収能力は低下する。つまり、第１現像ローラ１
４に印加するバイアス電圧は、第１現像ローラ１４に付
着する重合トナー２６が２層未満となる程度としておけ
ば十分であり、現像能力重視か回収能力重視かに応じて
適宜設定可能である。実験結果では、帯電電位−７００
Ｖ、露光部分の電位−５０Ｖの特性をもつ感光ドラム１
２の場合、バイアス電圧は、−３００Ｖ±５０Ｖとして
おくと最も良好な結果が得られた。
１４へかけるバイアス電圧は、−３００Ｖを基点として
上下に調整可能である。−３００Ｖから−５０Ｖ側へ上
方調整すると、第１現像ローラ１４から感光ドラム１２
への現像能力は低下するが、−７００Ｖとの電位差は大
きくなるので、感光ドラム１２の残留トナー回収能力は
向上することになる。反対に、−３００Ｖから−７００
Ｖ側へ下方調整すると、第１現像ローラ１４から感光ド
ラム１２への現像能力が向上し、感光ドラム１２の残留
トナー回収能力は低下する。つまり、第１現像ローラ１
４に印加するバイアス電圧は、第１現像ローラ１４に付
着する重合トナー２６が２層未満となる程度としておけ
ば十分であり、現像能力重視か回収能力重視かに応じて
適宜設定可能である。実験結果では、帯電電位−７００
Ｖ、露光部分の電位−５０Ｖの特性をもつ感光ドラム１
２の場合、バイアス電圧は、−３００Ｖ±５０Ｖとして
おくと最も良好な結果が得られた。
【００２７】他の実施形態として、図７及び図８に示す
ように付勢した規制ローラ１８に代えて、弾性体を直接
的に第１現像ローラ１４へ押接する構成が可能である。
図示の例では、湾曲形成したウレタンラバー３０を第１
現像ローラ１４へ押接させ、２層未満の重合トナー２６
を付着させるようにしている。この実施形態でも上記同
様に、ほぼ球形の重合トナー２６の粒子は、弾性変形す
るウレタンラバー３０により規制されるので、第１現像
ローラ１４の回転で２層未満になって付着しつつウレタ
ンラバー３０と第１現像ローラ１４との間を通過する。
この場合の第１現像ローラ１４に対する２層未満のトナ
ー層付着は、重合トナー２６の粒子の大きさ、第１現像
ローラ１４の表面粗さ、そしてウレタンラバー３０の押
接力（弾性力）に関係している。この例によれば、規制
付勢手段は必要ない。
ように付勢した規制ローラ１８に代えて、弾性体を直接
的に第１現像ローラ１４へ押接する構成が可能である。
図示の例では、湾曲形成したウレタンラバー３０を第１
現像ローラ１４へ押接させ、２層未満の重合トナー２６
を付着させるようにしている。この実施形態でも上記同
様に、ほぼ球形の重合トナー２６の粒子は、弾性変形す
るウレタンラバー３０により規制されるので、第１現像
ローラ１４の回転で２層未満になって付着しつつウレタ
ンラバー３０と第１現像ローラ１４との間を通過する。
この場合の第１現像ローラ１４に対する２層未満のトナ
ー層付着は、重合トナー２６の粒子の大きさ、第１現像
ローラ１４の表面粗さ、そしてウレタンラバー３０の押
接力（弾性力）に関係している。この例によれば、規制
付勢手段は必要ない。
【００２８】
【発明の効果】以上のような本発明と従来技術とを比較
して説明する。
して説明する。
【００２９】まず、記録媒体へ転写されたトナーの状態
についてみると、本発明によれば、図９Ａに示すように
記録媒体２８上に２層未満ないし単層でトナー２６が転
写されている。これに対し従来の場合は、図９Ｂに示す
ように記録媒体２８上に数十層で転写されることにな
る。このため従来技術では５０μｍ以上のトナー層が形
成されており、印刷された部分を手で触れば印刷画像の
感触が得られる。
についてみると、本発明によれば、図９Ａに示すように
記録媒体２８上に２層未満ないし単層でトナー２６が転
写されている。これに対し従来の場合は、図９Ｂに示す
ように記録媒体２８上に数十層で転写されることにな
る。このため従来技術では５０μｍ以上のトナー層が形
成されており、印刷された部分を手で触れば印刷画像の
感触が得られる。
【００３０】絵や図形等も含む印刷画像の品質評価の基
準は、記録媒体にいかに多量のトナーが転写されている
のかではなく、いかに均一にトナーが転写されているか
によるものとなっている。従来技術では、図９Ｂに示す
ようにトナーが多く転写されるが、光学濃度計(optical
densitometer)にて測定すると、表面の均一性が悪いの
で測定値は低くなる。これに対し、本発明によれば、２
層未満ないし単層で均一にトナー転写されるため、測定
値は格段によくなる。トナーが記録媒体の表面に均一に
形成されるということは、従来よりも少量のトナーで高
い濃度値を現せることにつながり、非常に経済的でもあ
る。
準は、記録媒体にいかに多量のトナーが転写されている
のかではなく、いかに均一にトナーが転写されているか
によるものとなっている。従来技術では、図９Ｂに示す
ようにトナーが多く転写されるが、光学濃度計(optical
densitometer)にて測定すると、表面の均一性が悪いの
で測定値は低くなる。これに対し、本発明によれば、２
層未満ないし単層で均一にトナー転写されるため、測定
値は格段によくなる。トナーが記録媒体の表面に均一に
形成されるということは、従来よりも少量のトナーで高
い濃度値を現せることにつながり、非常に経済的でもあ
る。
【００３１】実験では、本発明によるプロセスカートリ
ッジを使用すると、４％の文字パターンを印刷するとき
のトナー消費量は１ページ当たり２２ｍｇで、従来の磁
気ブラシ現像法を使用すると、４％の文字パターンを印
刷するときのトナー消費量は１ページ当たり５５ｍｇで
あるとの結果が得られており、これによれば、本発明の
方が約２．５倍も経済的である。
ッジを使用すると、４％の文字パターンを印刷するとき
のトナー消費量は１ページ当たり２２ｍｇで、従来の磁
気ブラシ現像法を使用すると、４％の文字パターンを印
刷するときのトナー消費量は１ページ当たり５５ｍｇで
あるとの結果が得られており、これによれば、本発明の
方が約２．５倍も経済的である。
【００３２】このように本発明によれば、廃トナー発生
をなくし、トナー消費量を抑制することができるので、
経済的で、資源の浪費節減や環境問題への影響でも有用
である。また更に、廃トナーをも考慮した容積を必要と
しなくてすむので、プロセスカートリッジの設計自由度
が大きく向上する。
をなくし、トナー消費量を抑制することができるので、
経済的で、資源の浪費節減や環境問題への影響でも有用
である。また更に、廃トナーをも考慮した容積を必要と
しなくてすむので、プロセスカートリッジの設計自由度
が大きく向上する。
【図１】本発明によるプロセスカートリッジの一実施形
態を示す概略構成図。
態を示す概略構成図。
【図２】粉砕トナーと重合トナーを対比して粒度分布を
示すグラフ。
示すグラフ。
【図３】図１に示した実施形態の第１現像ローラと規制
ローラとの間を通過するトナーの状態を説明する説明
図。
ローラとの間を通過するトナーの状態を説明する説明
図。
【図４】図１に示した実施形態のプロセスカートリッジ
における印加電圧の関係を示す説明図。
における印加電圧の関係を示す説明図。
【図５】図１に示した実施形態のプロセスカートリッジ
主要部分の概略斜視図。
主要部分の概略斜視図。
【図６】図４に示した電圧関係から発生するクーロン力
を説明する説明図。
を説明する説明図。
【図７】本発明によるプロセスカートリッジの他の実施
形態を示す概略構成図。
形態を示す概略構成図。
【図８】図７に示した実施形態の第１現像ローラとウレ
タンラバーとの間を通過するトナーの状態を説明する説
明図。
タンラバーとの間を通過するトナーの状態を説明する説
明図。
【図９】分図Ａは、本発明によるプロセスカートリッジ
で記録媒体に転写されたトナーの状態、分図Ｂは、従来
の磁気ブラシ現像法で記録媒体に転写されたトナーの状
態をそれぞれ示す説明図。
で記録媒体に転写されたトナーの状態、分図Ｂは、従来
の磁気ブラシ現像法で記録媒体に転写されたトナーの状
態をそれぞれ示す説明図。
【図１０】従来のプロセスカートリッジを示す概略構成
図。
図。
１０ プロセスカートリッジ １２ 感光ドラム １３ 帯電ローラ １４ 第１現像ローラ １６ 第２現像ローラ １８ 規制ローラ（規制手段） ２０ 規制付勢手段 ２２ 帯電付勢手段 ２４ 転写ローラ ２６ トナー ２８ 記録媒体 ３０ ウレタンラバー（規制手段）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０３Ｇ 21/10
Claims (7)
- 【請求項１】 電子写真方式の印刷装置に用いられるプ
ロセスカートリッジにおいて、 感光ドラムに均一電荷層を形成する帯電手段と、前記感
光ドラムに形成した静電潜像に重合トナーを供給して現
像する現像ローラと、この現像ローラに押接して該現像
ローラに付着する重合トナーを２層未満に規制する規制
手段と、を少なくとも備えてなり、前記感光ドラムの残
留トナーを、バイアス電圧をかけた前記現像ローラで回
収するようになっていることを特徴とするプロセスカー
トリッジ。 - 【請求項２】 現像ローラを、導電性ＮＢＲで構成した
請求項１記載のプロセスカートリッジ。 - 【請求項３】 現像ローラの表面硬度が２０度〜５０度
とされる請求項２記載のプロセスカートリッジ。 - 【請求項４】 規制手段を規制ローラとした請求項１〜
請求項３のいずれか１項に記載のプロセスカートリッ
ジ。 - 【請求項５】 規制手段は、規制付勢手段により現像ロ
ーラへ押接される請求項４記載のプロセスカートリッ
ジ。 - 【請求項６】 規制付勢手段の付勢力を０．５〜２．０
ｋｇとした請求項５記載のプロセスカートリッジ。 - 【請求項７】 規制手段を弾性体とした請求項１〜請求
項３のいずれか１項に記載のプロセスカートリッジ。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1994P22610 | 1994-09-08 | ||
| KR1019940022610A KR0149702B1 (ko) | 1994-09-08 | 1994-09-08 | 전자사진 프로세서 카트리지 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08171336A true JPH08171336A (ja) | 1996-07-02 |
| JP2675286B2 JP2675286B2 (ja) | 1997-11-12 |
Family
ID=19392310
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7228008A Expired - Fee Related JP2675286B2 (ja) | 1994-09-08 | 1995-09-05 | 電子写真方式のプロセスカートリッジ |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5592266A (ja) |
| JP (1) | JP2675286B2 (ja) |
| KR (1) | KR0149702B1 (ja) |
| CN (1) | CN1085853C (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004045734A (ja) * | 2002-07-11 | 2004-02-12 | Ricoh Co Ltd | 現像装置及び画像形成装置 |
Families Citing this family (21)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5832336A (en) * | 1996-01-26 | 1998-11-03 | Minolta Co., Ltd. | Image forming apparatus |
| EP0810479B1 (en) * | 1996-05-30 | 2003-11-19 | Canon Kabushiki Kaisha | Electropohotographic photosensitive member, and process cartridge and electrophotographic apparatus employing the same |
| US6434351B2 (en) | 1996-05-30 | 2002-08-13 | Canon Kabushiki Kaisha | Electrophotographic photosensitive member, and process cartridge and electrophotographic apparatus employing the same |
| KR19990011671A (ko) * | 1997-07-25 | 1999-02-18 | 윤종용 | 내부압력 조정용 배기구를 갖는 현상장치 |
| JP3389472B2 (ja) * | 1997-09-04 | 2003-03-24 | シャープ株式会社 | 一成分トナーの現像装置 |
| JP2000315014A (ja) * | 1999-03-02 | 2000-11-14 | Canon Inc | 現像装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置 |
| JP3919381B2 (ja) * | 1999-05-14 | 2007-05-23 | キヤノン株式会社 | 現像装置、現像カートリッジ、プロセスカートリッジおよび画像形成装置 |
| JP4416293B2 (ja) * | 1999-09-22 | 2010-02-17 | キヤノン株式会社 | 現像装置及び画像形成装置 |
| US6501923B2 (en) * | 2001-05-24 | 2002-12-31 | Toshiba Tec Kabushiki Kaisha | Image forming apparatus with increased heat dissipation structure |
| US7764296B2 (en) * | 2007-07-30 | 2010-07-27 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Electrographic apparatus for forming a latent image on an imaging surface |
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