JPH07152244A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】感光ドラムのような像搬送体の表面に形成され
た潜像を、現像ローラのようなトナー搬送体で搬送され
るトナーによって現像するようにした画像形成装置に関
し、トナー帯電量のずれが小さくて現像効率が大きく変
動せず、その結果、感光ドラムなど像搬送体に対するト
ナー供給量が安定して均一になり、良好な現像品質を得
ることができる画像形成装置を提供することを目的とす
る。 【構成】表面に潜像が形成されて回転駆動される像搬送
体１と、上記潜像を現像するためのトナー５０を表面に
付着させて上記像搬送体１に搬送するように上記像搬送
体１と接触した状態で回転駆動されるトナー搬送体２１
とを有し、上記トナー搬送体２１表面上のトナー５０
が、−１６μＣ／ｇないし−１９μＣ／ｇに帯電するよ
うに構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、感光ドラムのような
像搬送体の表面に形成された潜像を、現像ローラのよう
なトナー搬送体で搬送されるトナーによって現像するよ
うにした画像形成装置に関する。

【０００２】そのような画像形成装置の現像剤として、
キャリア粒子を含まないトナーのみからなるいわゆる一
成分現像剤が広く用いられているが、良好な現像品質を
得るためには、トナー搬送体から像搬送体へのトナー供
給量がばらつかないようにする必要がある。

【０００３】特に複数色のトナーを重ね合わせてフルカ
ラー画像を形成するようにした電子写真装置などにおい
ては、トナー供給量が色によって異なると、色の再現性
が悪くなって画像品質が著しく低下してしまう。

【０００４】

【従来の技術】電子写真装置などにおいては、トナーが
トナー搬送体である現像ローラの表面に付着して搬送さ
れる間に、現像ローラの表面に圧接するように配置され
た層厚規制ブレードによって、トナーの層厚が所定の均
一な厚さに形成される。

【０００５】そして、そのトナー層は現像ローラの回転
によって、像搬送体である感光ドラムの表面に搬送され
て、感光ドラム表面の潜像が現像される。この際に、現
像ローラの周速度を感光ドラムの周速度より高く設定す
ることによって、現像に必要なトナー量を確保してい
る。

【０００６】現像ローラから感光ドラムに供給されるト
ナー量Ｍは、次式で表すことができる。 Ｍ＝（Ｖｄ／Ｖｐ）Ｄｔ・ａ・Ｐ・ｎｄ ただし、Ｖｄ／Ｖｐ：周速比（現像ローラの周速度／感
光ドラムの周速度） Ｄｔ：トナー層厚 ａ：トナー密度 Ｐ：トナー充填率 ｎｄ：現像効率（現像ローラから感光ドラムへ移るトナ
ーの割合）である。

【０００７】そこで従来は、上式から、トナー層厚が薄
い場合は周速比を大きく設定し、逆にトナー層厚が厚い
場合は周速比を小さく設定すれば、感光ドラムに対する
トナー供給量を一定に保てると考えられ、設計時に、ト
ナー層厚と周速比とを適当な関係に設定していた。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、現像効率、即
ち現像ローラに付着しているトナーのうち感光ドラム側
へ移動するトナーの比率は、トナーの帯電量の相違によ
って変動する。

【０００９】したがって、トナー層厚と周速比との関係
だけを考慮して装置を設計しても、感光ドラムへ移動す
るトナーの帯電量を常に適正な値にしなければ、感光ド
ラム上にカブリが発生して、画像品質が低下する。

【００１０】特にカラー画像形成装置の場合は、各カラ
ートナーごとにトナーの帯電量が相違するので、各カラ
ートナーごとに帯電量を適正な値に設定してカブリの発
生を防止しなければ、色合いが大きく変化し、画像品質
が著しく低下する。

【００１１】また、同じ色のトナーであっても、交換単
位ごとのトナーの帯電量の微妙な相違によりカブリが発
生することがある。したがって、トナーを交換するごと
に画像品質をチェックし、装置の現像プロセス部をカブ
リが発生しないように調整しなければならない。この課
題はモノクロ装置においても同様である。

【００１２】そこで本発明は、トナー帯電量のずれが小
さくて現像効率が大きく変動せず、その結果、感光ドラ
ムなど像搬送体に対するトナー供給量が安定して均一に
なり、良好な現像品質を得ることができる画像形成装置
を提供することを目的とし、さらに一成分現像剤を使用
した画像形成装置において、トナー材料の差異に関係な
く高品位の画質が得られる画像形成装置を提供すること
を目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明の画像形成装置は、実施例を説明するための
図１に示されるように、表面に潜像が形成されて回転駆
動される像搬送体と、上記潜像を現像するためのトナー
を表面に付着させて上記像搬送体に搬送するように上記
像搬送体と接触した状態で回転駆動されるトナー搬送体
と、上記トナー搬送体の表面に付着して搬送されるトナ
ーの層厚を規制するために上記トナー搬送体の表面に圧
接して配置されたトナー層厚規制体とを有し、上記トナ
ー搬送体表面上のトナーが、−１６μＣ／ｇないし−１
９μＣ／ｇに帯電していることを特徴とする。

【００１４】なお、上記トナー搬送体は、上記像搬送体
の周速の１．２ないし２．５倍の周速で回転駆動される
のがよく、上記トナー搬送体表面上のトナーの層厚は、
上記トナー層厚規制体によって１１μｍないし１８μｍ
の厚さに規制されるのがよい。また、上記トナー層厚規
制体にはバイアス電圧を印加しないのがよい。

【００１５】また、本発明の多色画像形成装置は、静電
潜像が形成される像搬送体と、上記像搬送体に各色ごと
にトナーを搬送する複数のトナー搬送体と、上記像搬送
体を回転駆動する駆動手段と、上記各トナー搬送体を回
転駆動する駆動手段と、上記各トナー搬送体に設けら
れ、上記各トナー搬送体上のトナーの層厚を規制するト
ナー層厚規制体と、を備えた多色画像形成装置であっ
て、上記各トナー搬送体が、上記像搬送体の周速の１．
２ないし２．５倍の周速で回転駆動され、上記各トナー
搬送体上のトナー層厚が、上記各トナー層厚規制体によ
り１１μｍないし１８μｍの厚さに規制されていること
を特徴とし、上記各トナー層厚規制体にバイアス電圧が
印加されていないようにしてもよい。

【００１６】

【作用】トナー搬送体表面上のトナーの帯電量を−１６
μＣ／ｇないし−１９μＣ／ｇにすることにより、その
範囲では、トナー搬送体と像搬送体の周速比及びトナー
搬送体上のトナー層厚が設計上のばらつき程度の範囲で
ばらついても、トナー帯電量があまりばらつかないので
現像効率が大きく変動しない。その結果、トナー搬送体
から像搬送体に対して安定した均一なトナー供給量が保
たれる。

【００１７】

【実施例】発明者は、トナーの帯電量が現像ローラ上の
トナー層厚と、現像ローラと感光ドラムの周速比に関係
していることに着目して実験を行った。

【００１８】その結果、上記トナーの帯電量は現像ロー
ラ上のトナー層厚の値が１１μｍ〜１８μｍの間でトナ
ーの帯電量が−１６μＣ／ｇ〜−１９μＣ／ｇの間に安
定すること、また、現像ローラ／感光ドラムの周速比が
１．２倍〜２．５倍の間でもトナーの帯電量が−１６μ
Ｃ／ｇ〜−１９μＣ／ｇの間に安定することを発見した
（図３、図４）。

【００１９】そして、トナー層厚、現像ローラ／感光ド
ラムの周速比をこの範囲に保つことによりトナーの帯電
量を安定にし、カブリの発生を防止できることを確認し
た（図５）。

【００２０】以下、図面を参照して実施例を説明する。
図２は、本発明が適用された電子写真方式のフルカラー
プリンタ装置を示している。ただし本発明は、単色プリ
ンタ装置の他、トナーによって潜像を現像する種々の画
像形成装置に適用することができる。

【００２１】このプリンタ装置の現像部１０は、３原色
のイエロー、マゼンタ、シアンにブラックを加えた４色
の記録を行うための４組の現像ユニット１１，１２，１
３，１４が設けられている。

【００２２】記録を行う際には、まず、帯電器２により
感光ドラム１（像搬送体）の表面をマイナスの電圧に帯
電させる。続いて、レーザ光学ユニット３によって感光
ドラム１表面を露光して、記録したい画像の静電潜像
を、感光ドラム１の表面に形成する。

【００２３】感光ドラム１は矢印方向に回転駆動され、
現像部１０では、感光ドラム１上の潜像にカラートナー
が選択的に付着される。ここでは、イエローの色のトナ
ーを最初に用いる。

【００２４】転写部４では、感光ドラム１上のトナー画
像を転写ベルト５に転写する。そして、転写後に、クリ
ーナー部６において感光ドラム１をクリーニングして残
留トナーを除去し、再び作像工程を繰り返す。

【００２５】次の工程では、現像にイエローに代えてマ
ゼンタを使用し、マゼンタのトナー画像を、転写ベルト
５上に、先程のイエローのトナー像と位置合わせをして
重ね合わせる。以下同様にして、シアンのトナー像、そ
して黒のトナー像を順次転写ベルト５上で重ね合わせ
る。

【００２６】４色のトナー像の重ね合わせが終わると、
第二の転写部７において、トナー像を転写ベルト５から
一括して記録紙１００に転写する。その後、定着器８で
記録紙１００を加熱し、トナーを溶融して記録紙１００
に定着させる。

【００２７】転写ベルト５は、記録紙１００への転写
後、クリーナ９で残留トナーを取り去って、再び記録に
使用する。以上の動作を繰り返して、フルカラー画像を
記録紙１００に記録する。

【００２８】図１は、現像部１０の４つの現像ユニット
のうちから、マゼンタ用の現像ユニット１２を例にとっ
て示している。他の色のトナーを用いた現像ユニット１
１，１３，１４も構成は同じである。

【００２９】この現像ユニット１２は、現像剤として磁
性キャリア粒子を混合しない非磁性のトナー５０だけを
用いたいわゆる一成分現像剤方式のものであり、例え
ば、体積抵抗率４×１０^-14 Ω・cm、平均粒径１２μ
ｍ、シリカ外添剤０．５％のポリエステル系トナーを用
いている。

【００３０】現像ローラ２１（トナー搬送体）は、導電
性を付与された弾力性のある発泡ウレタン材などによっ
て形成されていて、感光ドラム１の表面に圧接され、感
光ドラム１の周速度より速い周速度で、その接触部にお
いて感光ドラム１と同方向に回転駆動される。

【００３１】現像ユニット１２内で現像ローラ２１に接
触しながら回転駆動されるリセットローラ２２は、導電
性を附与された弾力性のある発泡ウレタン材などによっ
て形成されている。

【００３２】現像ユニット１２内に貯留されたトナー５
０は、リセットローラ２２によって現像ローラ２１に送
られる。そして、現像ローラ２１の表面に引張コイルス
プリング２４で所定圧力（例えば３５gf／cm）で押し付
けられた板ばね状のステンレス板からなる層厚規制ブレ
ード２３によって、現像ローラ２１の表面のトナー５０
の層厚が一定に規制された状態で、感光ドラム１側に搬
送される。

【００３３】感光ドラム２１との接触部において感光ド
ラム１側に移動せずに現像ローラ２１側に残ったトナー
は、リセットローラ２２によって、現像ユニット１２内
に回収される。

【００３４】２６及び２７は、現像ローラ２１とリセッ
トローラ２２にバイアス電圧を印加するためのバイアス
電源であり、例えば現像ローラ２１に−３００Ｖ、リセ
ットローラ２２に−４００Ｖの電圧を印加する。

【００３５】また２８は、層厚規制ブレード２３にバイ
アス電圧を印加するためのバイアス電源であり、例えば
−４００Ｖの電圧を印加する。ただし、この電源２８は
取り外すことができる。

【００３６】上述の実施例装置を用いて、現像ローラ２
１と感光ドラム１の周速比、および現像ローラ２１上の
トナー層の厚さを変化させた場合の、トナーの帯電量の
違いを測定した。

【００３７】現像ローラ２１と感光ドラム１の周速比
は、感光ドラム１の周速度を７０mm／s に固定し、現像
ローラ２１の周速度を変化させることで決めた。その周
速度の制御は、図７に示されるように、現像ローラ２１
を回転駆動するモータ２１ａと感光ドラム１を回転駆動
するモータ１ａの各々の駆動回路２１ｂ，１ｂに対し
て、図示されていないＣＰＵ等を内蔵するコントローラ
３０から制御信号を出力して行われる。

【００３８】また、現像ローラ２１上のトナー層厚は、
図８に示される層厚規制ブレード２３の先端部分である
突き出しの長さｅを変化させることで調整した。図９に
示されるように、層厚規制ブレード２３の突出量ｅを変
えることにより、トナー層厚は確実に変化する。

【００３９】トナーの帯電は、トナーが層厚規制ブレー
ド２３を通過する際の摩擦によって生じ、帯電量は、現
像ローラ２１と感光ドラム１の周速比及びトナー層厚に
よって制御することができる。

【００４０】図３に、現像剤供給量を所定の条件とした
ときの、現像ローラ２１上のトナー層厚とトナーの帯電
量の変化を示す。トナー層厚が１１μｍ以下の範囲では
急激な帯電量の変動が発生するので、わずかなトナー層
厚のばらつきで現像効率が大きく変動してしまうことに
なり、現像品質が低下しやすい条件であることが分か
る。そこで、トナー層厚は１１μｍ以上を選ぶのがよ
い。

【００４１】図４に、トナー供給量を所定の条件とした
ときの、現像ローラ２１と感光ドラム１の周速比とトナ
ーの帯電量の変化を示す。周速比条件が２．５以上の範
囲において、やはり、わずかな周速比のばらつきで帯電
量の急激な増加がおきるので、現像品質が低下しやすい
ことが分かる。そこで、周速比は２．５以下を選ぶとよ
い。

【００４２】この実験において、感光ドラム１へのトナ
ーの付着量とほぼ比例する印字濃度を調べると、図５の
通りとなり、周速比が１．２以下の範囲では、帯電量は
良好条件であっても印字濃度の低下が顕著となって、使
用に耐えない状態である。したがって、周速比は１．２
以上を選ぶとよい。

【００４３】また図６は、現像ローラ２１上のトナー層
厚と印字濃度の関係を示す実験結果である。印字濃度の
低下を考慮すると、トナー層厚は１８μｍ以下の範囲で
あるのがよい。

【００４４】また図３ないし図６に示されるように、層
厚規制ブレード２３に電圧を印加していると、同一の帯
電量であっても印字濃度の低下が顕著におきるので、層
厚規制ブレード２３には電圧を印加しないほうがよい。

【００４５】層厚規制ブレード２３に電圧を印加しない
条件下で、トナー帯電量の急激な変動が生じないよう
に、トナー層厚を１１μｍ以上、周速比を２．５以下と
すると、そのときのトナー帯電量は図３及び図４より、
−１６μＣ／ｇないし−１９μＣ／ｇの範囲にある。

【００４６】そこで、トナー帯電量を−１６μＣ／ｇ〜
−１９μＣ／ｇの範囲及びその近くで変化させて印字試
験を行い、かぶりと印字濃度の状態を判定した。その結
果、図１０に示されるようにトナー帯電量が−１６μＣ
／ｇ〜−１９μＣ／ｇの範囲ではかぶり及び印字濃度と
もに良好であった。

【００４７】

【発明の効果】本発明によれば、トナー搬送体と像搬送
体との周速比又はトナー搬送体上のトナー層厚を設定す
るだけで、トナー材料の相違にかかわらずカブリの発生
が防止でき、高品位の画質を得ることができる。

【００４８】このことは、装置設計時においてはトナー
搬送体と像搬送体との周速比又はトナー搬送体上のトナ
ー層厚を高精度に規定する必要がなく、製造工数を低減
できるので装置の低価格化を実現することができる。

【００４９】カラー画像形成装置においては、使用する
カラートナーの材料の相違にかかわらず、トナー搬送体
と像搬送体との周速比又はトナー搬送体上のトナー層厚
をラフな範囲に設定して、それらに相当のばらつきがあ
ってもカブリの発生を防止することができ、高品位の画
質を得ることができる。

【００５０】また、同じ色のトナーであっても、各トナ
ー交換による交換単位ごとのトナーの帯電量の微妙な相
違により、画像品質をチェックする必要がない。したが
って、モノクロ装置においても、トナー搬送体と像搬送
体との周速比又はトナー搬送体上のトナー層厚をラフな
範囲に設定して、それらに相当のばらつきがあってもカ
ブリの発生を防止することができ、高品位の画質を得る
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例装置の構成図である。

【図２】実施例のカラープリンタ装置の構成図である。

【図３】実施例の実験結果を示す線図である。

【図４】実施例の実験結果を示す線図である。

【図５】実施例の実験結果を示す線図である。

【図６】実施例の実験結果を示す線図である。

【図７】実施例の部分構成図である。

【図８】ブレード突出量とトナー層厚との関係の説明図
である。

【図９】ブレード突出量とトナー層厚との関係の説明図
である。

【図１０】実施例の実験結果を示す図表である。

【符号の説明】

１ 感光ドラム（像搬送体） ２１ 現像ローラ（トナー搬送体） ２３ 層厚規制ブレード（トナー層厚規制体） ５０ トナー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 滝沢 良美 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】表面に潜像が形成されて回転駆動される像
   搬送体と、 上記潜像を現像するためのトナーを表面に付着させて上
   記像搬送体に搬送するように上記像搬送体と接触した状
   態で回転駆動されるトナー搬送体と、 上記トナー搬送体の表面に付着して搬送されるトナーの
   層厚を規制するために上記トナー搬送体の表面に圧接し
   て配置されたトナー層厚規制体とを有し、 上記トナー搬送体表面上のトナーが、−１６μＣ／ｇな
   いし−１９μＣ／ｇに帯電していることを特徴とする画
   像形成装置。
2. 【請求項２】上記トナー搬送体が、上記像搬送体の周速
   の１．２ないし２．５倍の周速で回転駆動される請求項
   １記載の画像形成装置。
3. 【請求項３】上記トナー搬送体表面上のトナーの層厚
   が、上記トナー層厚規制体によって１１μｍないし１８
   μｍの厚さに規制される請求項１又は２記載の画像形成
   装置。
4. 【請求項４】上記トナー層厚規制体にはバイアス電圧が
   印加されていない請求項１、２又は３記載の画像形成装
   置。
5. 【請求項５】静電潜像が形成される像搬送体と、 上記像搬送体に各色ごとにトナーを搬送する複数のトナ
   ー搬送体と、 上記像搬送体を回転駆動する駆動手段と、 上記各トナー搬送体を回転駆動する駆動手段と、 上記各トナー搬送体に設けられ、上記各トナー搬送体上
   のトナーの層厚を規制するトナー層厚規制体と、 を備えた多色画像形成装置であって、 上記各トナー搬送体が、上記像搬送体の周速の１．２な
   いし２．５倍の周速で回転駆動され、上記各トナー搬送
   体上のトナー層厚が、上記各トナー層厚規制体により１
   １μｍないし１８μｍの厚さに規制されていることを特
   徴とする多色画像形成装置。
6. 【請求項６】上記各トナー層厚規制体にバイアス電圧が
   印加されていない請求項５記載の多色画像形成装置。