JPH06295123A - 現像装置内トナーの粒度調整方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 現像時に大粒径のトナーが選択的に消費され
て現像装置内に小粒径のトナーが蓄積されていくのを防
止する現像装置内トナーの粒度調整方法を提供する。 【構成】 一定量の現像を行うごとに、現像工程とは別
に、バイアス電圧下でトナーを磁気ロール４から現像ロ
ール３に転移させ、現像ロール３上にトナー層を形成す
る第１工程と、この第１工程とは逆方向のバイアス電圧
下で現像ロール３上のトナー層から、転移し易い大粒径
のトナーを磁気ロール４に返送する第２工程と、現像ロ
ール３と静電潜像保持体１との間のバイアス電圧下で現
像ロール３上に残った小粒径のトナーを静電潜像保持体
１に転移させる第３工程とを含む粒度調整工程を行う。
これにより、小粒径トナーがクリーニング装置により除
去され、現像装置内トナーの粒度分布が一定に保たれ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、現像ロール上に非磁性
トナーの薄層を形成し、静電潜像保持体上の静電潜像に
トナーを転移・付着させて可視化する現像装置におい
て、二成分現像剤中の非磁性トナーの粒度分布を調整す
るトナーの粒度調整方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、感光体上の静電潜像を現像し
て可視像を形成する現像装置は、使用する現像剤の種類
に応じて各種タイプが提案されている。このうち、熱可
塑性樹脂に顔料等を分散したものを粉状とし、電荷制御
剤を外添した非磁性一成分現像剤を用いる現像装置とし
ては、現像剤担持体上にトナー層を形成しトナーを静電
潜像に飛翔させて可視化するものが知られている。この
ような現像装置では、感光体と現像剤担持体とが非接触
なので、可視像の乱れが少なく高画質の画像が得られる
こと、およびカラー電子写真装置において感光体上に複
数色のトナー像を重ねて形成することができる可能性が
ある等の利点を有している。しかし、このような一成分
現像装置はトナーの帯電電荷量が不安定で画質の長期維
持性に問題があったり、トナーの特性の僅かな変化で現
像剤担持体のトナー搬送量が変動するなどの問題点があ
る。

【０００３】一方、非磁性トナーと磁性キャリアとを含
む二成分現像剤を用いた二成分現像装置では、磁性キャ
リアとの摩擦帯電によってトナーの帯電電荷量が安定
し、上記問題点は解消される。しかし、現像剤担持体上
に磁性キャリアが穂状に連なった磁気ブラシを形成し、
現像領域で磁気ブラシを静電潜像に接触させて現像を行
なうため、可視像が乱され画像の鮮明度が低下する等の
問題点がある。

【０００４】上記のように一成分現像装置と二成分現像
装置とはそれぞれ特徴を有しており、一成分現像剤を用
いる現像装置の利点と二成分現像剤を用いる現像装置の
利点とをうまく組み合わせ、両者の望ましい特徴を有す
る現像装置が提案されている。図４は特開平３−１１３
４７４号公報に記載の現像装置を示す概略構成図であ
る。この現像装置１２０は、二成分現像剤を収容するハ
ウジング１１５内に、静電潜像保持体１０５と対向し表
面に非磁性トナーを付着して搬送する現像ロール１０１
と、この現像ロール１０１と近接して配置され、表面に
二成分現像剤を吸着しながら搬送する磁気ロール１０２
と、現像剤を攪拌するとともに搬送し、磁気ロール１０
２に現像剤を供給する現像剤攪拌部材１１３とを有して
いる。

【０００５】上記現像ロール１０１は円筒状をなし、そ
の軸線回りに回転が可能となるように支持されている。
この現像ロール１０１が回転することにより表面に形成
されたトナーの薄層が、静電潜像保持体１０５と対向す
る現像領域に搬送されるようになっている。上記静電潜
像保持体１０５は、一様帯電後、像光の照射により表面
に帯電電位の差による静電潜像を形成することができる
ベルト状感光体であり、この静電潜像保持体１０５と現
像ロール１０１との間隙には、現像ロール１０１の軸方
向に複数のワイヤーをほぼ平行に張設してなる制御電極
１１１が現像ロール１０１の近傍に離れて配置されてい
る。上記磁気ロール１０２は内部に位置を固定して複数
の磁極が配置されており、非磁性トナーを伴う磁性キャ
リアが穂状に連なった磁気ブラシを表面に形成すること
ができるものである。

【０００６】このような現像装置において、磁気ロール
１０２上に形成された現像剤の磁気ブラシは磁気ロール
表面の回転により搬送されて、現像ロール１０１の表面
に摺擦される。磁気ロール１０２と現像ロール１０１と
の間には直流電源１０６、１０７により静電界が形成さ
れており、磁性キャリアに付着されているトナーは現像
ロール１０１の表面に転移し、トナーの薄層を形成す
る。一方磁性キャリアは現像剤担持体に磁気的に吸着さ
れたまま残る。現像ロール１０１上に形成されたトナー
の薄層は現像領域へ搬送され、現像ロール１０１と制御
電極１１１との間に形成される交番電界によってトナー
はクラウド化し、静電潜像に付着して現像が行なわれ
る。

【０００７】このような現像装置は、主として異なる色
のトナーを収容した複数の現像装置を用いる多色画像形
成装置に使用することができる。特に、静電潜像保持体
が１度周回する間に帯電・露光・現像の各工程を複数回
繰り返して静電潜像保持体上に複数色のトナー像を重ね
て形成する方式の画像形成装置において、トナー層と静
電潜像保持体とが非接触で前工程で形成されたトナー像
を乱すことなく現像できるという利点がある。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような現像装置では、現像ロールと静電潜像保持体との
間のバイアス電圧下で、トナーを静電潜像保持体表面に
転移させる際に、現像ロール上に形成されたトナー層の
うち、大粒径のトナーが選択的に消費されるという現象
が生じる。そのため、初期的には良好に現像を達成する
ことができたものの、長時間の使用により現像装置内に
小粒径のトナーが蓄積し初期の性能を維持することはで
きず、現像性能の低下により画質を低下させるという問
題点がある。本発明は、上記のような問題点に鑑みてな
されたものであり、その目的は、現像装置内に小粒径の
トナーが蓄積するのを防止し、画質低下のない良好な画
像を得ることができる現像装置内トナーの粒度調整方法
を提供することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の問題点を解決する
ために、本発明は、帯電電位の差による静電潜像が形成
される静電潜像保持体と対向して配置され、表面に非磁
性トナーを付着して搬送する現像ロールと、前記現像ロ
ールと対向して設けられ、磁性キャリアと非磁性トナー
とを含む二成分現像剤を磁気的に吸着して搬送し、非磁
性トナーを現像ロールに供給する磁気ロールとを有する
現像装置内のトナーの粒度調整方法であって、 前記磁
気ロールと前記現像ロールとの間のバイアス電圧下で非
磁性トナーを前記磁気ロールから前記現像ロールに転移
させ、現像ロール上にトナー層を形成する第１工程と、
前記第１工程とは逆方向のバイアス電圧下で、現像ロ
ール上のトナー層から、転移し易い大粒径のトナーを前
記磁気ロールに返送する第２工程と、 前記現像ロール
と前記静電潜像保持体との間のバイアス電圧下で前記現
像ロール上に残った小粒径のトナーを静電潜像保持体に
転移させる第３工程とを含むものとする。

【００１０】

【作用】上記のような構成の現像装置内トナーの粒度調
整方法では、バイアス電圧下で非磁性トナーを磁気ロー
ルから現像ロールに転移させ、現像ロール上にトナー層
を形成する第１工程と、前記第１工程とは逆方向のバイ
アス電圧下で現像ロール上のトナー層から転移し易い大
粒径のトナーを磁気ロールに返送する第２工程とを含ん
でいるので、現像ロール上のトナー層から大粒径のトナ
ーが除去され、比較的に小粒径のトナーのみから成るト
ナー層が現像ロール表面に形成される。

【００１１】さらに、現像ロールと静電潜像保持体との
間のバイアス電圧下で現像ロール上に残った小粒経のト
ナーを静電潜像保持体に転移させる第３工程を含んでい
るので、小粒径のトナーが静電潜像保持体からクリーニ
ング装置を通じて除去される。従って、大粒径のトナー
が、現像によって選択的に消費され、小粒径のトナーの
割合が増加すると、上記工程によって小粒径のトナーを
除去し、現像装置内に小粒径のトナーが蓄積されるのを
防止することができる。そのため現像装置内トナーの粒
度分布をほぼ均等に維持することが可能となり、初期の
現像性能を維持して画質の低下を防止することが可能と
なる。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の実施例を図に基づいて説明す
る。図１は本発明に係る現像装置内トナーの粒度調整方
法を実施することができる現像装置の一例を示す概略構
成図であり、図２はこの現像装置の現像ロールと磁気ロ
ールとを示す拡大図である。この現像装置は帯電電位の
差による静電潜像を保持することができる静電潜像保持
体１と対向して設けられており、非磁性トナー２０と磁
性キャリア２１とからなる二成分現像剤を収容するハウ
ジング１４内に、二成分現像剤を磁気的に吸着し磁気ブ
ラシを表面に形成する磁気ロール４と、この磁気ロール
４上に吸着された現像剤量を規制する現像剤規制部材１
５と、前記磁気ロール４と前記静電潜像保持体１とにそ
れぞれ違った部位で近接するように配置され、非磁性ト
ナー２０を付着して回転する円筒状の現像ロール３とを
有し、前記現像ロール３と前記静電潜像保持体１との対
向位置には、非磁性トナー２０の飛翔を制御する制御電
極５が設けられている。また、ハウジング１４内の前記
磁気ロール４と隣接する位置に第１の現像剤攪拌室６が
設けられ、さらにこの第１の現像剤攪拌室６と隔壁８に
よって仕切られた第２の現像剤攪拌室７が設けられてい
る。

【００１３】上記第１の現像剤攪拌室６と第２の現像剤
攪拌室７とは、磁気ロール４の軸線方向における両端部
で連通しており、それぞれに現像剤の攪拌と軸方向への
現像剤の搬送を行なう第１のスクリューオーガー９と第
２のスクリューオーガー１０とが設けられている。これ
ら２つのスクリューオーガー９、１０は互いに逆方向に
現像剤を搬送するように回転方向が設定されており、現
像剤が第１の現像剤攪拌室６と第２の現像剤攪拌室７と
を循環するようになっている。

【００１４】上記磁気ロール４は、位置が不動となるよ
うに支持された磁石の外周に、回転可能な円筒状のスリ
ーブを配置したものであり、図２に示すようにスリーブ
の表面に非磁性トナー２０をともなう磁性キャリア２１
を磁気的に吸着して二成分現像剤の磁気ブラシを形成す
るとともに、スリーブが回転して現像剤を搬送すること
ができるものである。この磁気ロール４には磁気ロール
用バイアス電源１１から直流重畳交流電圧（直流分電圧
は−３００Ｖ）を印加することができるようになってい
る。上記現像ロール３は表面がアルマイト処理されたア
ルミニウムの円筒体やフェノール樹脂からなる円筒体、
またはアルミニウムの円筒体の表面に樹脂層を形成した
もの等が用いられ、直流電源１２から−２００Ｖの直流
電圧を印加することができるようになっている。

【００１５】上記現像ロール３と上記静電潜像保持体１
とは２００〜５００μｍの間隙を保持して対向するよう
に配置されており、現像ロール３と静電潜像保持体１と
の対向位置で双方の表面の移動が逆方向となるように回
転方向が設定されている。また、現像ロール３と磁気ロ
ール４との対向位置でも双方の対向面が逆方向に移動す
るよう回転方向が設定されている。なお、上記現像ロー
ル３と静電潜像保持体１と、および現像ロール３と磁気
ロール４との対向位置で、双方の表面の移動が同方向と
なるようにそれぞれの回転方向を設定しても良く、使用
される現像剤、現像剤規性部材１５の設置される位置等
によって変えることができる。

【００１６】上記制御電極５は、現像ロールの軸方向に
直径が３０〜２００μｍのタングステンワイヤーを４本
ほぼ平行に張架したものであり、現像ロール３の近傍に
離れて配置されている。この制御電極５には、現像用バ
イアス電源１３、直流電極１２から直流重畳交流電圧
（交流分ピークツーピーク電圧は８００Ｖ、周波数５ｋ
Ｈｚ）を印加することができ、制御電極５と現像ロール
３との間、制御電極５と静電潜像保持体１との間および
現像ロール３と静電潜像保持体１との間に電界を生じ、
これらの対向部分が現像領域となっている。

【００１７】上記現像装置において非磁性トナー２０と
磁性キャリア２１とは第１の現像剤攪拌室６と第２の現
像剤攪拌室７とにおいて搬送されるとともに攪拌され
る。これにより現像剤中の非磁性トナーの分布が均一に
維持されるとともに非磁性トナーと磁性キャリアとの間
の摩擦帯電により非磁性トナーに所定の負電荷が付与さ
れる。攪拌された現像剤は、第１のスクリューオーガー
９によって磁気ロール４に供給される。磁気ロール４は
現像剤を磁気的に吸着して非磁性トナー２０と磁性キャ
リア２１とからなる現像剤の磁気ブラシを形成し、回転
により現像ロール３との対向位置まで搬送する。

【００１８】現像ロール３には、直流電源１２から−２
００Ｖの直流電圧が印加され、磁気ロール４には磁気ロ
ール用バイアス電源１１から直流成分−３００Ｖの直流
重畳交流電圧が印加されている。これらの印加電圧によ
り、現像ロール３と磁気ロール４との間に電界が形成さ
れ、電荷を有するトナーは現像ロール３へ転移し、現像
ロール３の表面にトナー層が形成される。一方磁性キャ
リア２１は磁気ロール４に磁気的に吸着されたまま転移
せずに残る。

【００１９】現像ロール３上に形成されたトナー層は、
現像ロール３の回転により現像領域へ搬送され、制御電
極５と現像ロール３との間に形成される交番電界によっ
てクラウド化される。クラウド化されたトナーは静電潜
像保持体１と現像ロール３との間の静電界内を飛翔し、
静電潜像保持体１の表面に付着して現像が行なわれる。
このとき、トナーは大粒径のものが小粒径のものに比べ
て、現像ロールから剥離し易く、静電潜像保持体に転移
し易い。このため、現像に寄与せず現像ロール上に残っ
て再び磁気ロールとの対向部へ返送されるトナーは、小
粒径のものが多くなっている。

【００２０】次に、上記現像装置における現像装置内ト
ナーの粒度調整方法を説明する。なお図３は、本発明の
一実施例である現像装置内トナーの粒度調整方法を示す
タイミング図である。このトナーの粒度調整方法は、上
記現像装置が使用される一定期間ごとに、または一定枚
数の現像を行うごとに、現像工程とは別個に行われ、以
下に説明する工程によって現像装置内に貯留される現像
剤から、小粒径のトナーのみを除去するものである。

【００２１】この粒度調整のための工程では、上記現像
工程と同様に二成分現像剤を磁気ロール４に供給し、磁
気ロール４から現像ロール３にトナーのみが転移され
る。このとき、磁気ロール４は直流成分の電位が−３０
０Ｖに、現像ロール３の電位は−２００Ｖに維持され
て、現像ロール３が５回転する間、トナーの転移および
現像ロール上のトナー層の形成が行われる。

【００２２】その後、現像ロール３と磁気ロール４との
回転が駆動されたまま、磁気ロール４の印加電圧がオフ
にされ、電位がほぼ０Ｖになる。その時に現像ロール３
と磁気ロール４との間に形成される電界内では現象ロー
ル３上の負電荷を有するトナーを磁気ロール４側に引き
寄せる力が働き、現像ロール３上のトナーは徐々に磁気
ロール４に戻され、トナー層は現像ロール３の回転に伴
い徐々に薄くなる。このとき現像ロール３上のトナーは
大粒径のものほど電界の影響を受け易いので、粒径の大
きいトナーから順次磁気ロール４側に引き戻される。

【００２３】磁気ロール４の印加電圧がオフされた後、
若干の時間（本実施例では現像ロールを２回転させる）
をおいて、制御電極４に直流重畳電圧が印加される。こ
のとき、静電潜像保持体１は除電されており、表面電位
は約５０Ｖになっている。現像ロール３上のトナー層
は、大粒径のトナーから磁気ロール４側に引き戻された
ため、小粒径のトナーが残されており、このトナーが現
像領域で制御電極４と現像ロール３との間の電界により
現像ロール３から剥離されクラウド化する。クラウド化
されたトナーは現像ロール３と静電潜像保持体１との間
の電界により静電潜像保持体上に転移する。本実施例で
はこの工程を現像ロールが３回転する間継続する。静電
潜像保持体１上に転移されたトナーはクリーニング装置
により除去される。このような現像装置の動作により、
トナー中の小粒径のトナーが選択的に除去される。

【００２４】このように、一定期間現像工程を行うごと
に上記粒度調整のための工程を行うことによって小粒径
のトナーが除去される。したがって、現像工程で大粒径
のトナーが多く消費されるが、現像装置内に小粒径のト
ナーのみが蓄積されることがなく、トナーの粒度分布が
調整される。このため、長期に亘る使用によっても画質
低下のない良好な画像が得られる。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように本発明の現像装置内
トナーの粒度調整方法では、現像装置内の現像剤のうち
小粒径のトナーのみからなるトナー層を現像ロール表面
に形成し、このトナーを静電潜像保持体に転移させて除
去するようにしているので、現像装置内に小粒径のトナ
ーが蓄積されないように粒度調整をすることができる。
これにより、初期の現像性能を維持して画質の低下を防
止することができ、常に良好な画質の現像を行うことが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る現像装置内トナーの粒度調整方法
を実施することができる現像装置の一例を示す概略構成
図である。

【図２】上記図１に示す現像装置の現像ロールと磁気ロ
ールとを示す拡大図である。

【図３】本発明の一実施例である、現像装置内トナーの
粒度調整方法を示すタイミング図である。

【図４】従来の現像装置を示す概略構成図である。

【符号の説明】

１ 静電潜像保持体 ２ 現像装置 ３ 現像ロール ４ 磁気ロール ５ 制御電極 ６ 第１の現像剤攪拌室 ７ 第２の現像剤攪拌室 ８ 隔壁 ９ 第１のスクリューオーガー １０ 第２のスクリューオーガー １１ 磁気ロール用バイアス電源 １２ 直流電源 １３ 交流電源 １４ ハウジング １５ 現像剤規制部材 ２０ 非磁性トナー ２１ 磁性キャリア

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 帯電電位の差による静電潜像が形成され
   る静電潜像保持体と対向して配置され、表面に非磁性ト
   ナーを付着して搬送する現像ロールと、 前記現像ロールと対向して設けられ、磁性キャリアと非
   磁性トナーとを含む二成分現像剤を磁気的に吸着して搬
   送し、非磁性トナーを現像ロールに供給する磁気ロール
   とを有する現像装置内トナーの粒度調整方法であって、 前記磁気ロールと前記現像ロールとの間のバイアス電圧
   下で非磁性トナーを前記磁気ロールから前記現像ロール
   に転移させ、現像ロール上にトナー層を形成する第１工
   程と、 前記第１工程とは逆方向のバイアス電圧下で、現像ロー
   ル上のトナー層から、転移し易い大粒径のトナーを前記
   磁気ロールに返送する第２工程と、 前記現像ロールと前記静電潜像保持体との間のバイアス
   電圧下で前記現像ロール上に残った小粒径のトナーを静
   電潜像保持体に転移させる第３工程と、を含むことを特
   徴とする現像装置内トナーの粒度調整方法。