JP2002351151A - Image forming device - Google Patents

Image forming device

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JP2002351151A
JP2002351151A JP2001155850A JP2001155850A JP2002351151A JP 2002351151 A JP2002351151 A JP 2002351151A JP 2001155850 A JP2001155850 A JP 2001155850A JP 2001155850 A JP2001155850 A JP 2001155850A JP 2002351151 A JP2002351151 A JP 2002351151A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an image forming device equipped with a developing device used for a single-drum color superimposing method by which an afterimage (ghost) at the consecutive developing is prevented without complicating the developing device, reliably electrified toner is supplied to a developing roll and a plurality of color images are successively formed. SOLUTION: By a single-component non-contact developing method in which an image is developed by applying DC and AC electric field to the space between a photoreceptor and a developing roll after forming, on a magnetic roll, a magnetic brush by employing two-component developer using a high-resistance carrier for electrifying and holding the toner and a low-resistance carrier for recovering the toner remaining on the developing roll as a non-developing part in development and further forming a thin layer of the toner on the developing roll by the magnetic brush, the toner is made to fly to an electrostatic latent image, and the toner remaining on the developing roll is recovered by the magnetic brush. Thus, a compact and practical developing system is provided to solve a problem on a history phenomenon such as the afterimage (ghost) in development, which has been a problem in the conventional technique.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真方法を利
用した複写機、プリンタ、ファクシミリ、それらの複合
機などの画像形成装置に係り、特に、磁性キャリアを用
いて非磁性のトナーを帯電させる2成分現像剤を使用
し、現像ロール上に帯電されたトナーのみを保持させて
静電潜像担持体(感光体)上の静電潜像に飛翔させ、該
潜像を現像する非接触現像方法に供されるべき画像形成
装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an image forming apparatus such as a copying machine, a printer, a facsimile, and a multifunction machine using an electrophotographic method, and more particularly, to charging a non-magnetic toner using a magnetic carrier. Non-contact development in which a two-component developer is used to hold only charged toner on a developing roll and fly onto an electrostatic latent image on an electrostatic latent image carrier (photoconductor), thereby developing the latent image The present invention relates to an image forming apparatus to be provided to a method.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、磁性キャリアを用いて非磁性のト
ナーを帯電させる2成分現像剤を使用し、現像ロール上
に帯電されたトナーのみを保持させて静電潜像担持体
(感光体)上の静電潜像に飛翔させ、該潜像を現像する
非接触現像方法は、非接触の1成分現像の手段として検
討されてきたが、近年、高速画像形成が可能な現像方法
として、特に静電潜像担持体(感光体)上に複数のカラ
ー画像を順次形成する1ドラム色重ね方法用としても検
討されてきた。この方法では、静電潜像担持体(感光
体)上に正確にトナーを重ねることで色ズレの少ないカ
ラー画像形成が可能であり、カラーの高画質化に対応す
る技術として注目されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, an electrostatic latent image carrier (photoreceptor) has been used in which a two-component developer that charges a non-magnetic toner using a magnetic carrier is used, and only the charged toner is held on a developing roll. The non-contact developing method of flying on the electrostatic latent image and developing the latent image has been considered as a means of non-contact one-component development. It has also been studied for a one-drum color superposition method for sequentially forming a plurality of color images on an electrostatic latent image carrier (photoconductor). In this method, it is possible to form a color image with less color misregistration by accurately overlaying toner on an electrostatic latent image carrier (photoconductor), and it is attracting attention as a technique corresponding to higher color image quality.

【0003】こういった技術に関する従来技術として米
国特許第3,866,574号公報には、静電潜像担持
体(感光体)に対して非接触に設置したドナーロール
(現像ロール)上に非磁性トナーで薄層を形成し、交流
電界によって静電潜像担持体(感光体)上の潜像に該ト
ナーを飛翔させる提案がなされている。また米国特許第
3,929,098号公報には、磁気ロールを用いて現
像剤をドナーロールに進ませ、このドナーロール上にト
ナーを転移させてトナー層を形成する現像装置が示され
ている。
[0003] US Pat. No. 3,866,574 discloses a prior art relating to such a technique. In US Pat. No. 3,866,574, a donor roll (developing roll) is provided in non-contact with an electrostatic latent image carrier (photoreceptor). It has been proposed that a thin layer is formed with a non-magnetic toner and the toner flies on a latent image on an electrostatic latent image carrier (photoconductor) by an AC electric field. U.S. Pat. No. 3,929,098 discloses a developing device in which a developer is advanced to a donor roll using a magnetic roll, and toner is transferred onto the donor roll to form a toner layer. .

【0004】しかしながらこれらの提案では、二成分現
像剤を採用してドナーロール上への薄層形成は可能なも
のの、トナーの帯電が高くなった場合にドナーロール上
のトナーの分離が困難になり、強い交流電界が必要とさ
れる。この電界が静電潜像担持体(感光体)上のトナー
層を乱してしまうので、色重ねなどには問題を有してい
た。そのため特開平3−113474号公報には、ドナ
ーロールと静電潜像担持体(感光体)の間にワイヤーか
らなる補助電極を設け、この補助電極に弱い交流電界を
印加して現像されたトナーを乱さないようにした、いわ
ゆるパウダ−クラウド現像法が提案されている。
However, in these proposals, although a thin layer can be formed on the donor roll by using a two-component developer, it becomes difficult to separate the toner on the donor roll when the charge of the toner is increased. , A strong alternating electric field is required. Since this electric field disturbs the toner layer on the electrostatic latent image carrier (photoconductor), there is a problem in color superposition and the like. For this reason, Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 3-113474 discloses a method in which an auxiliary electrode composed of a wire is provided between a donor roll and an electrostatic latent image carrier (photoreceptor), and a toner is developed by applying a weak AC electric field to the auxiliary electrode. A so-called powder-cloud development method which does not disturb the image has been proposed.

【0005】さらにこの種の技術においては、現像ロー
ル上にトナーの消費領域と非消費領域とが生じると、そ
のロール上におけるトナーの付着状態とトナーの電位差
にばらつきが生じる関係から、前の現像画像の一部が次
の現像時に残像(ゴースト)として現れる現象、いわゆ
る履歴現象が発生するが、これを防止するために複雑な
機構が必要で、小型の電子写真プロセスには実用化され
ていなかった。これを防止するため特開平11−231
652号公報には、現像ロール上の現像残トナーを掻き
取るための部材と掻き取られたトナーの回収装置に関し
ての提案がなされている。また、特開平7−72733
号公報(USP5,420,375号公報)には、コピ
ーとコピーの間や紙間を利用して電位差で現像ロール上
のトナーを磁気ロールに回収し、トナーの帯電を安定さ
せる方法が提案され、さらに磁気ブラシを用いた履歴現
象の対応策として特開平7−128983号公報に、磁
気ロールの磁束密度の半値幅領域を広く設定することに
より、現像ロール上のトナーの回収と供給を図る提案が
なされている。
Further, in this type of technology, if a toner consuming area and a non-consuming area are formed on a developing roll, a variation occurs in a toner adhesion state on the roll and a potential difference of the toner. A phenomenon in which a part of an image appears as an afterimage (ghost) at the next development, that is, a so-called hysteresis phenomenon occurs. However, a complicated mechanism is required to prevent this phenomenon, and it has not been put to practical use in a small electrophotographic process. Was. To prevent this, JP-A-11-231
Japanese Patent Application Publication No. 652 proposes a member for scraping off the undeveloped toner on the developing roll and a device for collecting the scraped toner. Also, Japanese Unexamined Patent Publication No.
No. 5,420,375 proposes a method in which toner on a developing roll is collected by a magnetic roll using a potential difference between copies or between papers, and the charge of the toner is stabilized. Further, as a countermeasure against the hysteresis phenomenon using a magnetic brush, Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-128983 proposes to collect and supply the toner on the developing roll by setting a half width region of the magnetic flux density of the magnetic roll to be wide. Has been made.

【0006】そして理論面では、電子写真学会誌第19
巻第2号(1981)に東芝(株)から、二成分現像剤を
用いた現像ロール上のトナー層の形成についての報告が
なされ、特開昭59−121077号公報に特許として
の出願がある。また、現像ロール上のトナーを確実に回
収する方法として、特開2000−81788公報に専
用の回収ロールを用いる提案がなされている。
[0006] In theory, the Journal of the Institute of Electrophotography 19
Vol. 2 (1981) reports from Toshiba Corporation on the formation of a toner layer on a developing roll using a two-component developer, and a patent application is filed in JP-A-59-121077. . As a method for reliably collecting the toner on the developing roll, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-81788 proposes to use a dedicated collecting roll.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら前記特開
平3−113474号公報に記載されたパウダークラウ
ド現像法は、補助電極のワイヤーが非常に汚れやすく、
また、振動による画像劣化等が発生するため、あまり一
般的な方法とはなっていない。さらに特開平11−23
1652号公報、特開平7−72733号公報(USP
5,420,375号公報)、特開平7−128983
号公報、特開昭59−121077号公報、特開200
0−81788公報などに示された装置も、トナーの掻
き取り装置や特別な回収バイアスの印加などによってト
ナーのストレスが増し、トナーの耐久性能劣化の要因に
なっていた。また長期使用時に、キャリアの耐久性能劣
化によってトナーの帯電性が変化し、現像ロール上のト
ナーの帯電特性が大きく変化して補給トナーや回収トナ
ーの帯電の分布が広くなり、帯電不良によるトナーの飛
散やカブリの原因になっていた。さらに劣化したキャリ
アの交換の煩わしさがあり、実用には至っていないのが
実情である。
However, in the powder cloud developing method described in the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 3-113474, the wire of the auxiliary electrode is very dirty,
Further, since image deterioration or the like due to vibration occurs, it is not a very common method. Further, JP-A-11-23
1652, JP-A-7-72733 (USP
5,420,375), JP-A-7-128983
JP, JP-A-59-121077, JP-A-200
In the apparatus disclosed in Japanese Patent Application Publication No. 0-81788, the stress of the toner is increased due to the toner scraping device or the application of a special recovery bias, which is a cause of the deterioration of the durability performance of the toner. In addition, during long-term use, the chargeability of the toner changes due to deterioration of the durability performance of the carrier, the charge characteristic of the toner on the developing roll changes greatly, the distribution of charge of the replenishment toner and the collected toner becomes wide, and toner It was causing scattering and fog. Further, there is a troublesome replacement of the deteriorated carrier, and the fact is that it has not been practically used.

【0008】また従来技術では、トナーの極性に負帯電
のものを用いていたため、特に低温低湿環境では現像部
と非現像部とでトナーの帯電電位差が大きくなり、現像
残像(ゴースト)が顕著になる傾向があった。これはト
ナー材料が一般的には負に帯電しやすく、繰り返し高い
電界に曝されると現像ロール上のトナー層の電位が上昇
するようになるためである。
Further, in the prior art, since the polarity of the toner is negatively charged, the charged potential difference between the developing portion and the non-developing portion becomes large, particularly in a low-temperature and low-humidity environment. Tended to be. This is because the toner material is generally easily negatively charged, and the potential of the toner layer on the developing roll increases when repeatedly exposed to a high electric field.

【0009】また、カブリを防止する技術としては特開
平6−186811号公報などに紹介されたものがある
が、これは透明導電性の支持体上に光導電層を設けた感
光体の支持体側から露光して画像を形成する画像形成装
置において、帯電ローラで感光体を帯電すると共に、現
像剤を高抵抗キャリアと低抵抗キャリアと絶縁性磁性ト
ナーにより構成して磁気ブラシを形成し、低抵抗キャリ
アで感光体の光導電層への電荷注入を行い、高抵抗キャ
リアをトナーと逆極性に帯電させてトナーの保持と現像
性の向上を図り、絶縁性磁性トナーで電荷の減衰を少な
くして高効率で転写を行うことができるようにし、転写
時に残ったトナーは帯電ローラで帯電して現像器で回収
することで、転写性と現像性の向上を図った画像形成装
置が示されている。
A technique for preventing fog is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-186811, for example, which discloses a technique in which a photoconductive layer is provided on a transparent conductive support. In an image forming apparatus that forms an image by exposing from a surface, a photosensitive roller is charged by a charging roller, and a developer is composed of a high-resistance carrier, a low-resistance carrier, and an insulating magnetic toner to form a magnetic brush. The carrier injects charge into the photoconductive layer of the photoreceptor, charges the high-resistance carrier to the opposite polarity to the toner to improve toner retention and developability, and reduces charge decay with the insulating magnetic toner. There is disclosed an image forming apparatus in which transfer can be performed with high efficiency, and toner remaining at the time of transfer is charged by a charging roller and collected by a developing device to improve transferability and developability.

【0010】しかしながらこの特開平6−186811
号公報に示された装置は、静電潜像担持体(感光体)の
裏側から露光するようにした画像形成装置において、低
抵抗キャリアで感光体の光導電層への電荷注入を行うこ
とでカブリ現象を低減させることが目的であり、裏側か
ら露光するための複雑な機構を必要とすると共に、転写
時に残ったトナーを帯電ローラで帯電して回収してお
り、このような機構では前記した複数のカラー画像を順
次形成する1ドラム色重ね方法用には使用することがで
きない。
However, the method disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No.
In the image forming apparatus disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open Publication No. H10-207, an electric charge is injected into a photoconductive layer of a photoconductor using a low-resistance carrier in an image forming apparatus that is exposed from the back side of an electrostatic latent image carrier (photoconductor). The purpose is to reduce the fogging phenomenon, and a complicated mechanism for exposing from the back side is required, and the toner remaining at the time of transfer is charged and collected by a charging roller. It cannot be used for the one-drum color superposition method for sequentially forming a plurality of color images.

【0011】従って本発明は、現像装置を複雑にするこ
となく連続現像時の残像(ゴースト)の発生を防ぐと共
に、確実に帯電されたトナーを現像ロールに供給できる
ようにし、複数のカラー画像を順次形成する1ドラム色
重ね方法に使用することのできる現像装置を備えた画像
形成装置を提供することが課題である。
Therefore, the present invention prevents the occurrence of an afterimage (ghost) during continuous development without complicating the developing device, and enables the charged toner to be reliably supplied to the developing roll, so that a plurality of color images can be formed. An object of the present invention is to provide an image forming apparatus including a developing device that can be used in a one-drum color superposition method for sequentially forming.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
本発明においては、現像剤として、トナーを帯電させて
保持する役割を有したキャリアと、現像時に非現像部と
して現像ロール上に残ったトナーの回収を行う役割を有
するキャリアとの異なった機能を有するキャリアを用い
た2成分現像剤で磁気ロール上に磁気ブラシを形成し、
該磁気ブラシでトナーの薄層を現像ロール上に形成した
後、感光体との間の空間に直流、交流電界を印加して現
像する1成分非接触現像法によりトナーを静電潜像に飛
翔させ、現像ロール上に残ったトナーも前記磁気ブラシ
で回収することで、コンパクトで実用性の高い現像シス
テムを構築すると共に、従来技術で問題となっていた現
像の残像(ゴースト)などの履歴現象の問題を解決でき
るようにした。
In order to solve the above-mentioned problems, according to the present invention, a carrier having a role of charging and holding a toner as a developer and remaining on a developing roll as a non-developing portion during development. Forming a magnetic brush on a magnetic roll with a two-component developer using a carrier having a different function from a carrier having a role of collecting the toner,
After a thin layer of toner is formed on a developing roll with the magnetic brush, a DC or AC electric field is applied to a space between the toner and a photoconductor to develop the toner into an electrostatic latent image by a one-component non-contact developing method. By collecting the toner remaining on the developing roll with the magnetic brush, a compact and highly practical developing system can be constructed, and a hysteresis phenomenon such as a residual image (ghost) of the developing problem, which has been a problem in the prior art. Problem can be solved.

【0013】そのため本発明においては、請求項1に記
載したように、電子写真現像法により画像を形成する画
像形成装置における感光体に対面配置し、2成分現像剤
で磁気ロール上に形成した磁気ブラシからのトナーで薄
層を形成して前記感光体上の潜像を現像する現像ロール
を有した現像装置を備えた画像形成装置において、前記
2成分現像剤は、トナーと、体積固有抵抗10Ωcm
以上の高抵抗キャリアと、体積固有抵抗10Ωcm以
下の低抵抗キャリアとで構成され、該低抵抗キャリアの
比率が、キャリア全体の50%〜80%であることを特
徴とする。
Therefore, in the present invention, as described in the first aspect, a magnetic member formed on a magnetic roll with a two-component developer, facing a photosensitive member in an image forming apparatus for forming an image by an electrophotographic developing method. In an image forming apparatus including a developing device having a developing roll for forming a thin layer with a toner from a brush to develop a latent image on the photoreceptor, the two-component developer includes a toner and a volume resistivity of 10%. 9 Ωcm
The high-resistance carrier and the low-resistance carrier having a volume resistivity of 10 8 Ωcm or less are provided, and the ratio of the low-resistance carrier is 50% to 80% of the entire carrier.

【0014】このように現像剤を、体積固有抵抗10
Ωcm以上の高抵抗キャリアと、体積固有抵抗10Ω
cm以下の低抵抗キャリアとで構成し、かつ低抵抗キャ
リアの比率をキャリア全体の50%〜80%とすること
で、この現像剤でできた磁気ブラシにおける高抵抗キャ
リアがトナーを保持すると共に最適な帯電を付与するこ
とができ、かつ、現像時に現像ロール上に残った非画像
部のトナーは低抵抗キャリアで回収できるため、従来技
術で問題となっていた現像の残像(ゴースト)などの履
歴現象の問題を解決し、複数のカラー画像を順次形成す
る1ドラム色重ね方法に使用可能なコンパクトで実用性
の高い現像装置を備えた画像形成装置を提供することが
できる。
As described above, the developer is supplied with a volume resistivity of 10 9
High resistance carrier of Ωcm or more and volume resistivity of 10 8 Ω
cm, and the ratio of the low-resistance carrier is 50% to 80% of the entire carrier, so that the high-resistance carrier in the magnetic brush made of the developer retains toner and is optimal. Since the toner in the non-image area remaining on the developing roll at the time of development can be collected by a low-resistance carrier. It is possible to provide an image forming apparatus having a compact and highly practical developing device which can solve the problem of the phenomenon and can be used for a one-drum color superposition method for sequentially forming a plurality of color images.

【0015】そして前記トナーは、請求項2に記載した
ように、正極性を有する非磁性トナーであり、前記現像
ロール上のトナーの帯電量が5〜20μC/gであるこ
とを特徴とする。
The toner is a non-magnetic toner having a positive polarity, and the charge amount of the toner on the developing roll is 5 to 20 μC / g.

【0016】このように正極性を有する非磁性トナーを
用いることにより、負帯電のトナーを用いたときに生じ
た、低温低湿環境における現像部と非現像部とのトナー
の帯電電位差の拡大による現像残像(ゴースト)を防止
できる。負帯電のトナーを用いた場合、トナー材料が一
般的には負に帯電しやすく、繰り返し高い電界に曝され
ると現像ロール上のトナー層の電位が上昇するようにな
るが、こういったことも防止できる。またトナーの帯電
量を5〜20μC/gに制御することにより、トナー飛
散・カブリを防止し、なお且つ、低電界で現像すること
で、現像ロール上に現像履歴現象を残さず、トナーの回
収性に優れた現像装置を持つ画像形成装置を提供でき
る。
By using the non-magnetic toner having the positive polarity as described above, the development due to the enlargement of the difference in the charged potential of the toner between the developing portion and the non-developing portion in a low-temperature and low-humidity environment caused when the negatively charged toner is used. An afterimage (ghost) can be prevented. When a negatively charged toner is used, the toner material generally tends to be negatively charged, and the potential of the toner layer on the developing roll increases when repeatedly exposed to a high electric field. Can also be prevented. In addition, by controlling the charge amount of the toner to 5 to 20 μC / g, toner scattering and fogging are prevented, and the toner is collected without developing history phenomenon on the developing roll by developing with a low electric field. An image forming apparatus having a developing device having excellent performance can be provided.

【0017】そして低抵抗キャリアは請求項3に記載し
たように、前記低抵抗キャリアの平均粒径が40μm以
下であり、飽和磁化が67emu/g以上であることを
特徴とする。
The low-resistance carrier is characterized in that the low-resistance carrier has an average particle diameter of 40 μm or less and a saturation magnetization of 67 emu / g or more.

【0018】このように低抵抗キャリアを構成すること
により、キャリアの表面積が高まってトナーとの接点が
増え、現像ロールと磁気ロール間のニップに形成される
磁気ブラシの電極効果による引き剥がし性を高めること
ができ、トナー回収時の電極効果、磁気ブラシによるか
きとり効果を十分に発揮することができる。
By configuring the low-resistance carrier as described above, the surface area of the carrier is increased and the number of contact points with the toner is increased, so that the magnetic brush formed in the nip between the developing roll and the magnetic roll has a peeling property due to an electrode effect. Thus, the electrode effect at the time of toner recovery and the scraping effect by the magnetic brush can be sufficiently exhibited.

【0019】そして高抵抗キャリアは請求項4に記載し
たように、前記高抵抗キャリアは、平均粒径が50μm
以上であり、その飽和磁化が60〜200emu/gの
フェライト磁性キャリアの表面に重量平均分子量Mwが
50,000以上の高分子量ポリエチレンで表面被覆を
形成し、その被覆量がポリエチレン量で1〜5Wt%と
なるようにすると共に、その表面を導電粒子によって1
〜1012Ωcmに抵抗制御したことを特徴とす
る。
The high-resistance carrier has an average particle diameter of 50 μm.
A surface coating is formed on the surface of a ferrite magnetic carrier having a saturation magnetization of 60 to 200 emu / g with a high molecular weight polyethylene having a weight average molecular weight Mw of 50,000 or more, and the coating amount is 1 to 5 Wt in polyethylene amount. %, And the surface is made 1% by conductive particles.
And wherein 0 9 1012 that resisted controlled [Omega] cm.

【0020】高抵抗キャリアをこのように高分子量ポリ
エチレンで表面被覆を形成したものとすることにより、
トナー付着やコ−ト剥がれなどの問題に対して強靭な表
面性能を有すると共に、現像器の機械的寿命が尽きるま
で被覆剤が剥がれないようにすることができ、トナーへ
の帯電性能の変化がなくなって、帯電不良によってトナ
ーが飛散して画像が汚染されること、現像性能の低下に
よる選択現像の発生などが防止できる。そして、その表
面を導電粒子によって10〜1012Ωcmに抵抗制
御することにより、キャリア現像やかぶりの発生、画像
濃度低下等の画質劣化などが防止できる。
By forming the high-resistance carrier having a surface coating formed of high-molecular-weight polyethylene,
It has a tough surface performance against problems such as toner adhesion and coat peeling, and prevents the coating agent from peeling off until the mechanical life of the developing device has expired. Thus, it is possible to prevent the toner from scattering due to poor charging and contaminating the image, and to prevent the occurrence of selective development due to the deterioration of the developing performance. By controlling the resistance of the surface to be 10 9 to 10 12 Ωcm by the conductive particles, it is possible to prevent image quality deterioration such as carrier development, fogging, and image density reduction.

【0021】[0021]

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の実
施の形態を例示的に詳しく説明する。但し、この実施の
形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、そ
の相対配置などは、特に特定的な記載がない限りはこの
発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる
説明例に過ぎない。
Embodiments of the present invention will be illustratively described in detail below with reference to the drawings. However, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, and the like of the components described in this embodiment are not intended to limit the scope of the present invention to them unless otherwise specified. This is just an example.

【0022】図1は本発明になる画像形成装置における
現像装置を説明するための図であり、図2は、本発明に
用いる静電潜像担持体(感光体)のa−Siの基本的な
層構成モデルを示したもの、図3は本発明になる画像形
成装置における現像装置に印加するバイアス電圧の適正
な現像領域を説明するための図、図4は高抵抗キャリア
と低抵抗キャリアの含有比率で生じる残像(ゴースト)
の発生を説明するための図である。
FIG. 1 is a view for explaining a developing device in an image forming apparatus according to the present invention, and FIG. 2 is a diagram showing a basic structure of a-Si of an electrostatic latent image carrier (photoreceptor) used in the present invention. FIG. 3 is a diagram for explaining an appropriate developing region of a bias voltage applied to a developing device in the image forming apparatus according to the present invention, and FIG. 4 is a diagram showing high-resistance carriers and low-resistance carriers. Afterimage (ghost) generated by content ratio
FIG. 4 is a diagram for explaining the occurrence of the above.

【0023】図1において、1は内部に配設された磁石
によって現像剤に含まれるキャリア4による磁気ブラシ
10を発生させる磁気ロール、2は磁気ブラシ10から
供給されたトナー5によるトナー薄層6を担持して静電
潜像担持体3上の静電潜像を現像する現像ロール、4は
トナーのキャリアで、このうち4−1は低抵抗キャリ
ア、4−2は高抵抗キャリア、5はトナー、6は現像ロ
ール2上のトナー薄層、7は静電潜像担持体(感光体)
3と現像ロール2との間に現像バイアスを印加する現像
バイアス電源で、7aは直流(DC)バイアス(V
dc1)電源、7bは交流(AC)バイアス電源、8は
磁気ロール1の直流(DC)バイアス(Vdc )電
源、9は磁気ロール1上の磁気ブラシ10の厚さを規制
する規制ブレードである。
In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a magnetic roll for generating a magnetic brush 10 by a carrier 4 contained in a developer by means of a magnet provided therein, and 2 denotes a thin toner layer 6 formed by a toner 5 supplied from the magnetic brush 10. , A developing roll for developing the electrostatic latent image on the electrostatic latent image carrier 3, 4 is a toner carrier, of which 4-1 is a low-resistance carrier, 4-2 is a high-resistance carrier, and 5 is Toner, 6 is a thin toner layer on the developing roll 2, 7 is an electrostatic latent image carrier (photoconductor)
Reference numeral 7a denotes a developing bias power supply for applying a developing bias between the developing roller 3 and the developing roll 2;
dc1 ) power supply, 7b is an alternating current (AC) bias power supply, 8 is a direct current (DC) bias (V dc 2 ) power supply of the magnetic roll 1, and 9 is a regulating blade that regulates the thickness of the magnetic brush 10 on the magnetic roll 1. is there.

【0024】図2において20は静電潜像担持体(感光
体)3における基材、21は阻止層、22はa−Siで
構成した感光層、23は表面保護層である。なお、以下
の説明において、a−Si静電潜像担持体(感光体)3
の「厚さ」と表現した場合には、静電潜像担持体(感光
体)3における基材20の表面から、基材と反対側の静
電潜像担持体(感光体)3の表面までの距離を意味す
る。したがって図2に示すように、静電潜像担持体(感
光体)3が阻止層21と感光層22、及び表面保護層2
3とから構成されている場合には、感光層の厚さは、そ
れぞれの層の厚さを合算した値となる。
In FIG. 2, reference numeral 20 denotes a substrate of the electrostatic latent image carrier (photoconductor) 3, reference numeral 21 denotes a blocking layer, reference numeral 22 denotes a photosensitive layer made of a-Si, and reference numeral 23 denotes a surface protection layer. In the following description, the a-Si electrostatic latent image carrier (photoconductor) 3
Is expressed as “thickness”, the surface of the electrostatic latent image carrier (photoconductor) 3 on the opposite side of the substrate from the surface of the substrate 20 in the electrostatic latent image carrier (photoconductor) 3 Means the distance to Therefore, as shown in FIG. 2, the electrostatic latent image carrier (photoconductor) 3 is composed of the blocking layer 21 and the photosensitive layer 22, and the surface protection layer 2
3, the thickness of the photosensitive layer is a value obtained by adding the thicknesses of the respective layers.

【0025】このように構成した本発明になる画像形成
装置の現像装置において、磁気ロール1には、図示して
いない現像剤容器からトナー5、低抵抗キャリア4−
1、高抵抗キャリア4−2で構成された2成分現像剤が
供給され、これら現像剤は、磁気ブラシ10を形成して
撹拌によってトナー5を正帯電すると共に、規制ブレー
ド9で層厚規制がなされる。そしてこの帯電されたトナ
ー5は、磁気ロール1と現像ロール2間の電位差で現像
ロール2側に移って現像ロール2上にトナーのみの薄層
6を形成し、さらにこのトナー薄層6は、静電潜像担持
体(感光体)3との間に印加された直流(DC)バイア
ス7a(Vdc1)、交流(AC)バイアス7bの重畳
されたバイアスにより、静電潜像担持体(感光体)3上
に形成された静電潜像に飛翔し、現像が行われる。現像
後に現像ロール2上に残ったトナー薄層6は、磁気ロー
ル1上の磁気ブラシ10が現像ロール2上のトナー層6
に接触し、各ロールの周速差によるブラシ効果のみで、
掻き取りプレ−ドなどの特別な装置を設けることなく容
易にトナーの回収と入れ替えを可能にする。
In the developing device of the image forming apparatus according to the present invention configured as described above, the magnetic roll 1 includes the toner 5 and the low-resistance carrier 4 from a developer container (not shown).
1. A two-component developer composed of the high-resistance carrier 4-2 is supplied. The developer forms a magnetic brush 10 to positively charge the toner 5 by stirring, and a regulation blade 9 regulates a layer thickness. Done. Then, the charged toner 5 is transferred to the developing roll 2 by the potential difference between the magnetic roll 1 and the developing roll 2 to form a thin layer 6 of only toner on the developing roll 2. An electrostatic latent image carrier (photosensitive member) is superimposed on a direct current (DC) bias 7a (V dc1 ) and an alternating current (AC) bias 7b applied to the electrostatic latent image carrier (photoconductor) 3. It flies to the electrostatic latent image formed on the body 3 and is developed. After the development, the thin toner layer 6 remaining on the developing roll 2 is formed by the magnetic brush 10 on the magnetic roll 1 and the toner layer 6 on the developing roll 2.
Only by the brush effect due to the peripheral speed difference of each roll,
The toner can be easily collected and replaced without providing a special device such as a scraping blade.

【0026】トナーの回収と入れ替えが充分に行われな
いと、図4(b)のように、先に現像されたベタ画像に
対する部分が、次の静電潜像担持体の現像時に充分な現
像を行うことができず、ハーフ画像上にゴースト(残
像)が発生する。すなわちこの図4に示したように、矩
形の黒ベタで構成されたソリッド画像と、それに続くこ
のソリッド画像より広いハーフトーン画像を連続して現
像するように配置すると、トナーの回収と入れ替えが充
分に行われない場合、図4(b)のように、先に現像さ
れたベタ画像に対する部分に残像が残る。
If the collection and replacement of the toner are not sufficiently performed, as shown in FIG. 4B, the portion corresponding to the previously developed solid image is not sufficiently developed when the next electrostatic latent image carrier is developed. Cannot be performed, and a ghost (afterimage) occurs on the half image. That is, as shown in FIG. 4, if a solid image composed of rectangular black solids and a subsequent halftone image wider than the solid image are arranged so as to be developed continuously, toner collection and replacement can be sufficiently performed. 4B, an afterimage remains in a portion corresponding to the previously developed solid image as shown in FIG.

【0027】また、トナーの帯電不良が発生するとトナ
ーがキャリア表面に充分に保持されず、トナー飛散によ
る画像汚染が発生する。そこで、ゴースト(残像)が発
生しているベタ画像対応部分の濃度と、その他の残像が
発生していない部分との濃度比を、ベタ画像追随性とし
て求めた。またトナー飛散のレベルを、5段階で数字が
大きくなるほど良くなるようにしてランク分けして評価
した。この特性値を示したのが図5で、図5(a)は本
発明に使用したキャリアの抵抗値による変化を示し、横
軸がキャリア抵抗(Ωcm)、縦軸の左がベタ画像追随
性(50の曲線)を、右がトナー飛散レベル(51の曲
線)を示している。図5(b)は、トナー帯電性(トナ
ーの帯電量)による変化で、横軸がトナー帯電性(μC
/g)、縦軸の左がベタ画像追随性(52の曲線)を、
右がトナー飛散レベル(53の曲線)を示している。図
5(c)、図5(d)はキャリアの粒度(粒径、μ
m)、キャリアの磁力(emu/g)によるトナー飛散
(c)とベタ画像追随性(d)の変化を評価した結果で
ある。
Further, when the charging failure of the toner occurs, the toner is not sufficiently held on the surface of the carrier, and the image scattering due to the scattering of the toner occurs. Therefore, the density ratio between the density of the portion corresponding to the solid image where the ghost (afterimage) has occurred and the other portion where no afterimage has occurred was determined as the solid image followability. Further, the toner scattering level was evaluated by being ranked in such a way that the larger the number was, the better it was at five levels. FIG. 5 shows the characteristic values, and FIG. 5 (a) shows the change according to the resistance value of the carrier used in the present invention. The horizontal axis is the carrier resistance (Ωcm), and the left side of the vertical axis is the solid image tracking property. The right side shows the toner scattering level (curve 51). FIG. 5B shows the change due to the toner chargeability (toner charge amount). The horizontal axis indicates the toner chargeability (μC).
/ G), and the left of the vertical axis indicates the solid image followability (curve 52).
The right side shows the toner scattering level (53 curve). FIG. 5C and FIG. 5D show the carrier particle size (particle size, μ).
m) and the results of evaluating changes in toner scattering (c) and solid image followability (d) due to the magnetic force (emu / g) of the carrier.

【0028】図5(a)に示すようにトナー飛散を防止
するためには、トナーを保持するキャリアの抵抗は、ほ
ぼ飽和し始める10Ωcm以上が適当である。また、
現像ロール上に残ったトナーを回収してベタ画像追随性
を確保するためには、現像ロール上のトナーを回収する
ためのキャリア抵抗を、ベタ画像追随性が飽和し始める
10Ωcm以下とするのが適当である。
As shown in FIG. 5 (a), in order to prevent toner scattering, it is appropriate that the resistance of the carrier holding the toner is not less than 10 9 Ωcm, at which the carrier almost starts to be saturated. Also,
In order to collect the toner remaining on the developing roll and secure the solid image followability, the carrier resistance for collecting the toner on the developing roll is set to 10 8 Ωcm or less at which the solid image followability starts to be saturated. Is appropriate.

【0029】また、図5(c)に示すように、トナーを
保持するキャリアの粒度(粒径)は、40μm以下にす
ることで安定したトナー飛散レベルを得ることができ
る。また、図5(d)に示すように、ベタ画像追随性
は、キャリア磁力が67emu/g以上で飽和し始め、
充分なレベルになる。従って、トナーを保持するキャリ
アについては、抵抗値を10Ωcm以上とすれば充分
なトナー飛散レベルが得られると共に、トナー粒度(粒
径)は50μmより大きくなるのは適当ではない。ま
た、現像ロール上のトナーを回収するキャリアについて
は、キャリア抵抗を10Ωcm以下とすると共に、キ
ャリア磁力を67emu/g以上とすればよいことがわ
かる。さらに、キャリア粒度(粒径)を40μm以下と
すると、非常に安定したトナー飛散レベルが得られるこ
とから、低抵抗キャリアにおけるトナー飛散レベルの低
下を補うための有効な手段であることがわかった。
As shown in FIG. 5C, a stable toner scattering level can be obtained by setting the particle size (particle size) of the carrier holding the toner to 40 μm or less. Further, as shown in FIG. 5 (d), the solid image followability begins to saturate when the carrier magnetic force is 67 emu / g or more.
To a sufficient level. Therefore, for the carrier holding the toner, if the resistance value is set to 10 9 Ωcm or more, a sufficient toner scattering level can be obtained, and it is not appropriate that the toner particle size (particle size) is larger than 50 μm. In addition, it can be seen that the carrier for collecting the toner on the developing roll should have a carrier resistance of 10 8 Ωcm or less and a carrier magnetic force of 67 emu / g or more. Further, when the carrier particle size (particle size) is set to 40 μm or less, a very stable toner scattering level can be obtained. Therefore, it has been found that this is an effective means for compensating for a decrease in the toner scattering level in a low-resistance carrier.

【0030】本発明で用いる低抵抗キャリア4−1は、
現像ロール2上に残った残留トナーを回収するためのも
ので、本発明においては、体積固有抵抗が10Ωc
m、飽和磁化が70emu/g、平均粒径35μmのフ
ェライトキャリアを用いた。すなわち、現像ロールから
現像残のトナーを回収するためには、図5に示したよう
に、10Ωcm以下の低抵抗のキャリアを用い、現像
ロールと磁気ロール間のニップで強固に静電的に付着し
たトナーを磁気ブラシで引き剥がす必要がある。そし
て、この現像ロールと磁気ロール間のニップに形成され
る磁気ブラシの電極効果による引き剥がし性を高めるに
は、低抵抗キャリアの飽和磁化を67emu/g以上の
高い磁力に設定すると効果的である。低抵抗キャリアの
飽和磁化が67emu/gを下回ると、回収時の電極効
果、磁気ブラシによるかきとり効果が低下し、十分な効
果が得られない。この時、トナーとの接点を増やすため
には40μm以下の小径のキャリアを用い、キャリアの
表面積を高めることが好ましい。高磁力でしかも低抵抗
キャリアとしては、マグネタイトキャリア、Mn系フェ
ライト、Mn−Mg系フェライトナーどがあり、これら
のキャリアをそのまま用いても良いが、抵抗を上げない
範囲で表面処理して用いることも可能である。
The low-resistance carrier 4-1 used in the present invention comprises:
This is for collecting the residual toner remaining on the developing roll 2, and in the present invention, the volume specific resistance is 10 6 Ωc.
m, a ferrite carrier having a saturation magnetization of 70 emu / g and an average particle diameter of 35 μm was used. That is, in order to collect the residual toner from the developing roll, as shown in FIG. 5, a carrier having a low resistance of 10 8 Ωcm or less is used, and a strong electrostatic force is applied to the nip between the developing roll and the magnetic roll. It is necessary to peel off the toner adhering to the surface with a magnetic brush. In order to enhance the peelability of the magnetic brush formed in the nip between the developing roll and the magnetic roll due to the electrode effect, it is effective to set the saturation magnetization of the low-resistance carrier to a high magnetic force of 67 emu / g or more. . When the saturation magnetization of the low-resistance carrier is less than 67 emu / g, the electrode effect at the time of recovery and the scraping effect by the magnetic brush are reduced, and a sufficient effect cannot be obtained. At this time, in order to increase the number of contact points with the toner, it is preferable to use a carrier having a small diameter of 40 μm or less and increase the surface area of the carrier. High-magnetic and low-resistance carriers include magnetite carriers, Mn-based ferrites, and Mn-Mg-based ferrites. These carriers may be used as they are, but they must be surface-treated as long as the resistance is not increased. Is also possible.

【0031】そして高抵抗キャリア4−2は、負に帯電
し、正帯電したトナー5を保持するためのもので、本発
明においては、フェライト表面を高分子量のポリエチレ
ンの表面重合体で覆うと共に抵抗調整剤で処理し、トナ
ー付着やコ−ト剥がれなどの問題に対して強靭な表面性
能を有するようにし、現像器の機械的寿命が尽きるまで
被覆剤が剥がれないようにしたものを用いる。一般的に
表面被覆キャリアの場合、表面のコ−ト剤が20%以上
剥がれるとトナーへの帯電性能が変化し、本発明の現像
方法の場合、5μC/g以下では帯電不良によりトナー
飛散による画像汚染が発生し、20μC/g以上では現
像性能が低下して選択現像などが発生し易くなる。すな
わち図5(b)に示すように、トナーの帯電性(トナー
の帯電量)については、ベタ画像追随性とトナー飛散レ
ベルが背反する関係となっているため、本発明の場合、
ベタ画像追随性とトナー飛散を共に確保するため、トナ
ーの帯電性を5から20μC/gとすることが必要であ
る。
The high-resistance carrier 4-2 is used to hold the negatively charged and positively charged toner 5. In the present invention, the ferrite surface is covered with a high molecular weight polyethylene surface polymer and the resistance is increased. It is treated with an adjusting agent so as to have a tough surface performance against problems such as toner adhesion and coat peeling, and to prevent the coating agent from peeling off until the mechanical life of the developing device is over. Generally, in the case of a surface-coated carrier, when the coating agent on the surface is peeled off by 20% or more, the charging performance to the toner is changed. Contamination occurs, and when the concentration is 20 μC / g or more, the developing performance is reduced, and selective development or the like is likely to occur. That is, as shown in FIG. 5B, regarding the chargeability of the toner (the charge amount of the toner), since the solid image follow-up property and the toner scattering level are in a conflicting relationship, in the case of the present invention,
In order to ensure both solid image followability and toner scattering, the chargeability of the toner needs to be 5 to 20 μC / g.

【0032】この高抵抗キャリア4−2は、特にトナー
5への帯電付与に重要であり、トナー5に帯電を付与す
ると同時に、交流(AC)を印加した時に現像ロール2
からのトナー飛散の抑制にも効果がある。すなわち、回
収を重視した低抵抗キャリア4−1は、現像残像(ゴー
スト)対策には有効であるが、正確な帯電をトナー5に
付与してカブリの発生の無い現像を維持することは困難
であり、さらに長期間運転した場合に現像ロール2表面
からトナー薄層6が飛散し、帯電器や露光ユニットを汚
染する不具合を発生させてしまうので、帯電性能を有す
る高抵抗キャリア4−2を併用することが不可欠であ
る。
The high-resistance carrier 4-2 is particularly important for imparting charge to the toner 5, and simultaneously with imparting charge to the toner 5, the developing roll 2 is charged when an alternating current (AC) is applied.
It is also effective in suppressing toner scattering from the toner. In other words, the low-resistance carrier 4-1 which emphasizes the recovery is effective in preventing the development residual image (ghost), but it is difficult to impart accurate charging to the toner 5 to maintain the development without fogging. Yes, the toner thin layer 6 scatters from the surface of the developing roll 2 when the device is operated for a long period of time, causing a problem of contaminating the charger and the exposure unit. Therefore, a high-resistance carrier 4-2 having charging performance is used together. Is essential.

【0033】この高抵抗キャリア4−2は、平均粒径が
50μm以上であり、その飽和磁化が60〜200em
u/gのフェライト磁性キャリアの表面に重合触媒を保
持させ、エチレンガスを導入して重合成長させて重量平
均分子量Mwが50,000以上の高分子量ポリエチレ
ンで表面被覆を形成し、その被覆量がポリエチレン量で
1〜5Wt%となるようにすると共に、その表面を導電
粒子によって10〜1012Ωcmに抵抗制御した静
電潜像現像用キャリアが好ましい。抵抗値が10Ω・
cm未満であると、キャリア現像やかぶりが発生するお
それがあり、1012Ω・cmを越えると画像濃度低下
等画質劣化のおそれがある。なお、ここに表示した抵抗
値は、電極面積5cm、荷重1kgに0.5cmの厚
さのキャリア層を設け、上下の電極に、1〜500Vの
電圧を印加し、底に流れる電流値を測定して換算して求
めたものである。
The high-resistance carrier 4-2 has an average particle diameter of 50 μm or more and has a saturation magnetization of 60 to 200 em.
A polymerization catalyst is held on the surface of a u / g ferrite magnetic carrier, and ethylene gas is introduced to perform polymerization growth to form a surface coating with a high molecular weight polyethylene having a weight average molecular weight Mw of 50,000 or more. It is preferable to use an electrostatic latent image developing carrier in which the amount of polyethylene is 1 to 5 Wt%, and the surface of which is resistance-controlled to 10 9 to 10 12 Ωcm by conductive particles. The resistance value is 10 8 Ω
If it is less than 10 cm, carrier development or fogging may occur, and if it exceeds 10 12 Ω · cm, there is a possibility that image quality may be degraded such as a decrease in image density. Note that the resistance value shown here is determined by applying a voltage of 1 to 500 V to the upper and lower electrodes by providing a carrier layer having a thickness of 0.5 cm for an electrode area of 5 cm 2 and a load of 1 kg. It is obtained by measuring and converting.

【0034】こういった高抵抗キャリアについては、例
えば本件出願人が特開平10−142843号公報で提
案したように、磁性を備えたキャリア芯材と、このキャ
リア芯材の表面を被覆する高分子量ポリエチレン樹脂か
らなる被覆層とを有し、その高分子量ポリエチレン樹脂
からなる被覆層が、少なくともその最外殻層として、帯
電調整剤、抵抗調整剤、流動性調整剤などを含有するよ
うにしたものなどがあり、高分子量ポリエチレン表面に
各種の外添剤を設定することで、耐久性と帯電制御が可
能となる。なお高抵抗のキャリアとしては、上記のキャ
リアの他に高耐久性能が確認されれば、抵抗の高い処理
剤で処理したキャリア等も使用可能である。
As for such a high-resistance carrier, for example, as proposed by the present applicant in Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-142842, a carrier core material having magnetism and a high molecular weight coating the surface of the carrier core material are disclosed. A coating layer made of a polyethylene resin, wherein the coating layer made of a high-molecular-weight polyethylene resin contains, as at least the outermost shell layer thereof, a charge control agent, a resistance control agent, a fluidity control agent, and the like. By setting various external additives on the surface of high molecular weight polyethylene, durability and charge control can be achieved. As the high-resistance carrier, a carrier treated with a high-resistance treatment agent or the like can be used as long as high durability performance is confirmed in addition to the above-described carrier.

【0035】上記高抵抗キャリア4−2と低抵抗キャリ
ア4−1の混合比率は、現像ロール2に残ったトナー薄
層6の回収性能とトナー5の帯電付与の観点から、全キ
ャリア4中の低抵抗キャリア4−1の比率が50%〜8
0%程度であることが適当である。50%以下ではトナ
ー薄層6の十分な回収が出来ずに残像(ゴースト)の発
生が認められ、また80%以上ではトナー5の飛散を防
止することが出来ない。
The mixing ratio of the high-resistance carrier 4-2 and the low-resistance carrier 4-1 depends on the collection performance of the thin toner layer 6 remaining on the developing roll 2 and the charging of the toner 5 in the entire carrier 4. The ratio of the low-resistance carrier 4-1 is 50% to 8
Suitably, it is about 0%. If it is less than 50%, sufficient recovery of the thin toner layer 6 cannot be performed, resulting in occurrence of an afterimage (ghost). If it is more than 80%, scattering of the toner 5 cannot be prevented.

【0036】また、本発明におけるトナー5の混合割合
は、キャリア4およびトナー5の合計量に対し、トナー
5が2〜40Wt%、好ましくは3〜30Wt%、より
好ましくは4〜25Wt%である。すなわち、トナーの
混合割合が2Wt%未満であると、トナー5の帯電量が
高くなって十分な画像濃度が得られなくなり、40Wt
%を超えると、十分な帯電量が得られなくなってトナー
が現像器から飛散し、画像形成装置内を汚染したり画像
上にトナーカブリが生じる。
The mixing ratio of the toner 5 in the present invention is 2 to 40 Wt%, preferably 3 to 30 Wt%, more preferably 4 to 25 Wt% based on the total amount of the carrier 4 and the toner 5. . That is, if the mixing ratio of the toner is less than 2 Wt%, the charge amount of the toner 5 becomes high and a sufficient image density cannot be obtained.
%, A sufficient charge amount cannot be obtained, and the toner scatters from the developing device, thereby contaminating the inside of the image forming apparatus and causing toner fog on the image.

【0037】このように双方のキャリアを一定の比率で
組み合わせることで、現像ロール上のトナー薄層6を回
収しつつ、確実に帯電させたトナー5を現像ロール2に
再度投入することが可能になる。トナー5は5〜20μ
C/gに制御され、トナー飛散・カブリを防止し、なお
且つ、低電界で現像することで、現像ロール2上に現像
履歴現象を残さず、トナー薄層6の回収性に優れた画像
形成装置における現像方法が提供できる。
As described above, by combining both carriers at a fixed ratio, it is possible to collect the toner thin layer 6 on the developing roll and to recharge the charged toner 5 to the developing roll 2 again. Become. 5 to 20 μm of toner 5
C / g, toner scattering / fogging is prevented, and development is carried out with a low electric field, so that the development history phenomenon is not left on the development roll 2 and image formation with excellent recoverability of the toner thin layer 6 is achieved. A development method in an apparatus can be provided.

【0038】静電潜像担持体(感光体)3における表面
電位(帯電電位)については、250V以下で、且つ、
露光後電位が100V以下に設定することで、現像ロー
ル2に印加する電位を低くしながらも十分な画像濃度を
得ることができる。画像形成装置に用いる静電潜像担持
体(感光体)3としては、従来から正帯電の有機感光体
(OPC)が知られており、静電潜像担持体(感光体)
3としてこの有機感光体(OPC)を用いた場合、残留
電位を100V以下にするために感光層の膜厚を25μ
m以上に設定し、電荷発生材料の添加量を増やすことが
重要である。特に単層構造の有機感光体(OPC)は、
感光層の中に電荷発生材を添加することから有利であ
る。
The surface potential (charge potential) of the electrostatic latent image carrier (photoconductor) 3 is 250 V or less, and
By setting the post-exposure potential to 100 V or less, a sufficient image density can be obtained while reducing the potential applied to the developing roll 2. As the electrostatic latent image carrier (photoconductor) 3 used in the image forming apparatus, a positively charged organic photoconductor (OPC) is conventionally known, and the electrostatic latent image carrier (photoconductor) is known.
When this organic photoreceptor (OPC) was used as No. 3, the thickness of the photosensitive layer was 25 μm in order to keep the residual potential at 100 V or less.
It is important to set it to m or more and increase the amount of charge generation material added. In particular, a single-layer organic photoreceptor (OPC)
This is advantageous because a charge generating material is added to the photosensitive layer.

【0039】しかしながら、OPC感光体は感光層表面
が軟らかく、クリ−ニングプレ−ドの摺擦により感光層
が削れやすいという問題がある。そこで、OPC感光体
と比較して表面が硬質であると共に耐久性や機能保持性
(メンテナンスフリー)に優れていることから、感光層
の厚さが25μm以上のa−Si感光体が近年使用され
ている。しかしながら、a−Si感光体はグロ−放電分
解法等を用いて製膜するため、このように感光層が厚い
と製造時間や製造コストがかかり、経済的に不利であ
る。そこで本件出願人は、特開平7−175276号公
報において、感光層の厚さを25μm未満に設定したa
−Si感光体について提案をしている。
However, the OPC photosensitive member has a problem that the surface of the photosensitive layer is soft and the photosensitive layer is easily scraped by the rubbing of the cleaning blade. Therefore, an a-Si photosensitive member having a photosensitive layer thickness of 25 μm or more has recently been used because the surface thereof is harder than the OPC photosensitive member and has excellent durability and function retention (maintenance-free). ing. However, since the a-Si photoreceptor is formed using a glow discharge decomposition method or the like, if the photosensitive layer is thick as described above, the production time and production cost are increased, which is economically disadvantageous. Accordingly, the present applicant has disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 7-175276 that the thickness of the photosensitive layer is set to less than 25 μm.
-Proposing a photoreceptor for Si.

【0040】静電潜像担持体(感光体)3に感光材料と
して、a−Si感光体を用いた場合、その表面の露光後
電位は10V以下の非常に低い特徴を有しているが、そ
の膜厚を薄くすると飽和帯電電位が低下し、絶縁破壊に
至る耐電圧が低下する。その一方、潜像形成した時の静
電潜像担持体(感光体)3における表面の電荷密度は向
上し、現像性能は向上する傾向がある。この特性は誘電
率が約10程度と高いa−Si感光体では25μm以
下、さらに好ましくは20μm以下の場合に特に顕著で
ある。
When an a-Si photosensitive member is used as a photosensitive material for the electrostatic latent image carrier (photosensitive member) 3, the surface of the surface has a very low potential after exposure of 10 V or less. When the film thickness is reduced, the saturation charging potential decreases, and the withstand voltage that causes dielectric breakdown decreases. On the other hand, the charge density on the surface of the electrostatic latent image carrier (photoconductor) 3 when the latent image is formed tends to be improved, and the developing performance tends to be improved. This characteristic is particularly remarkable when the a-Si photoreceptor has a dielectric constant as high as about 10 and is 25 μm or less, and more preferably 20 μm or less.

【0041】しかし感光層22の厚さが10μm未満と
なると、静電潜像担持体(感光体)3の電位の調節が困
難となり、いわゆる黒点やカブリが発生しやすくなる。
また、感光層22の厚さが10μm未満となると、飽和
帯電電位が低下し、必要な帯電電位を確保できない傾向
がある。一方、感光層22の厚さが25μmを超える
と、低電位現像が困難となり、オゾンが発生しやすくな
ったり、あるいは、感光層の製造時間が長くなるなどし
て経済的に不利になりやすい。さらには、感光層22に
おける電荷発生層で発生した正孔が感光層の表面まで移
動する時間が長くなるため、静電潜像担持体(感光体)
3の電位の調節が困難となり、いわゆるかぶりが発生し
たり、画像濃度が低下しやすいなどの問題が生じやす
い。よって、静電潜像担持体(感光体)3の電位の調節
や、経済性等とのバランスがより優れている観点から、
静電潜像担持体(感光体)3における感光層22の厚さ
を、11〜25μmの範囲の値とするのがより好まし
く、12〜18μmの範囲内の値とするのがさらに好ま
しい。
However, if the thickness of the photosensitive layer 22 is less than 10 μm, it becomes difficult to adjust the potential of the electrostatic latent image carrier (photoconductor) 3, so that so-called black spots and fogging are likely to occur.
On the other hand, when the thickness of the photosensitive layer 22 is less than 10 μm, the saturated charging potential tends to decrease, and the required charging potential tends to be insufficient. On the other hand, if the thickness of the photosensitive layer 22 exceeds 25 μm, low-potential development becomes difficult, and ozone is easily generated, or the production time of the photosensitive layer becomes longer, which tends to be economically disadvantageous. Furthermore, since the time required for holes generated in the charge generation layer in the photosensitive layer 22 to move to the surface of the photosensitive layer becomes longer, the electrostatic latent image carrier (photoconductor)
It is difficult to adjust the potential of No. 3 and problems such as occurrence of so-called fog and reduction of image density are likely to occur. Therefore, from the viewpoint of more excellent adjustment of the potential of the electrostatic latent image carrier (photoconductor) 3 and economy, etc.,
The thickness of the photosensitive layer 22 in the electrostatic latent image carrier (photoconductor) 3 is more preferably set to a value in the range of 11 to 25 μm, and even more preferably to a value in the range of 12 to 18 μm.

【0042】また、より好ましい感光層22の状態とし
て、表面保護層23の厚さを0.3μm以上、5μm以
下の値とするのが好ましい。すなわち表面保護層23の
厚さが0.3μm未満となると、感光層22の飽和帯電
電位、耐磨耗性、耐環境性等の特性が低下する傾向があ
るためであり、一方、表面保護層23の厚さが5μmを
超えると、画質劣化の要因になり、また製造時間が長く
なり経済的に不利となる。したがって、感光層22の飽
和帯電電位と製造時間等とのバランスがより良好な観点
から、表面保護層23の厚さを0.3〜3μmの範囲内
の値とするのがより好ましい。
Further, as a more preferable state of the photosensitive layer 22, the thickness of the surface protective layer 23 is preferably set to a value of 0.3 μm or more and 5 μm or less. That is, when the thickness of the surface protective layer 23 is less than 0.3 μm, the characteristics of the photosensitive layer 22 such as the saturation charging potential, abrasion resistance, and environmental resistance tend to decrease. If the thickness of the layer 23 exceeds 5 μm, it causes deterioration of the image quality, and the manufacturing time becomes longer, which is economically disadvantageous. Therefore, from the viewpoint of better balance between the saturation charging potential of the photosensitive layer 22 and the manufacturing time, it is more preferable to set the thickness of the surface protective layer 23 to a value within the range of 0.3 to 3 μm.

【0043】感光層22を構成する材料は、アモルフア
スシリコン(a−Si)であれば特に制限されるもので
はなく、好ましい材料として、a−Si、a−SiC、
a−SiO、a−SiON等の無機材料を例示すること
できる。また、表面保護層23としては、a−SiCが
特に高抵抗であり、より優れた飽和帯電電位、耐磨耗
性、耐環境性が得られることより、本実施形態における
感光層材料として好適である。また、a−SiCのう
ち、SiとC(炭素)との比率が特定のものを使用する
のが好ましく、このようなa−SiCとしては、a−S
(1−X)X(0.3≦X≦1.0)があげられ、さ
らに好ましくは、a−Si(1−X)X(0.5≦X≦
0.95)である。この理由は、このようなa−SiC
は1012〜1013Ω・cmという特に高い抵抗を有
しており、優れた飽和帯電電位、耐摩耗性、耐環境性
(耐湿性)が得られるためである。
The material constituting the photosensitive layer 22 is not particularly limited as long as it is amorphous silicon (a-Si). Preferred materials include a-Si, a-SiC,
Inorganic materials such as a-SiO and a-SiON can be exemplified. Further, as the surface protective layer 23, a-SiC is particularly preferable as a photosensitive layer material in the present embodiment because it has a particularly high resistance and can obtain more excellent saturated charging potential, abrasion resistance and environmental resistance. is there. In addition, it is preferable to use a specific a-SiC having a specific ratio of Si to C (carbon).
i (1-X) C X (0.3 ≦ X ≦ 1.0), and more preferably a-Si (1-X) C X (0.5 ≦ X ≦
0.95). The reason is that such a-SiC
Has a particularly high resistance of 10 12 to 10 13 Ω · cm, and provides excellent saturated charging potential, abrasion resistance, and environmental resistance (moisture resistance).

【0044】現像ロール2と静電潜像担持体(感光体)
3との間のバイアスは、直流バイアス電源7a(V
dc1)、交流バイアス電源7bで決定されるが、現像
残のトナーを磁気ロール1で効率良く回収するために
は、バイアス8(Vdc2)の電位は500V以下である
のが好ましい。直流バイアス電源7a(Vdc1)にて
150V以上の電圧を印加すると、現像ロール2にトナ
ーが付着する静電気力が増大し、磁気ブラシでの回収が
困難になる。また、交流バイアス電源7bにて交番電界
を用いることにより、静電潜像担持体(感光体)3への
現像が正確に出来、磁気ロール1への現像残トナーの回
収が容易になるなどのメリットがある。
Development roll 2 and electrostatic latent image carrier (photoreceptor)
3 is applied to the DC bias power supply 7a (V
dc1 ), which is determined by the AC bias power supply 7b. In order to efficiently collect the undeveloped toner by the magnetic roll 1, the potential of the bias 8 ( Vdc2 ) is preferably 500 V or less. When a voltage of 150 V or more is applied by the DC bias power supply 7a ( Vdc1 ), the electrostatic force that causes toner to adhere to the developing roll 2 increases, and it becomes difficult to collect the toner with a magnetic brush. In addition, by using an alternating electric field with the AC bias power supply 7b, development on the electrostatic latent image carrier (photoconductor) 3 can be accurately performed, and collection of residual toner on the magnetic roll 1 becomes easy. There are benefits.

【0045】図3は、本発明の現像装置における現像残
像(ゴースト)やカブリが生じない良好な現像直流バイ
アス電位7a(Vdc1)と8(Vdc2)の範囲を示し
たものである。横軸は電位差|Vdc2−Vdc1|を表
し、縦軸はバイアス電位(V dc1)を表す。そして、
図3に示すように、バイアス電位(Vdc1)が150V
よりも高いとゴーストが発生し、電位差|Vdc2−V
dc1|が100V未満になってもゴーストが発生す
る。そのため現像ロール2の直流バイアス電位7a(V
dc1)としては150V以下で、且つ、磁気ロール1
の直流バイアス電位8(Vdc2)と現像ロール2の直
流バイアス電位7a(Vdc1)との電位差|V dc2
Vdc1|が、100Vから350Vの範囲であれば高品
質の画質が得られることがわかり、現像ロール2に印加
する交流(AC)バイアス電源7bとしては、そのピ−
ク間電圧(Vp−p)が500〜2000V、周波数が1
〜3kHzの範囲となるように設定するとよい。
FIG. 3 is a view showing the residual development in the developing device of the present invention.
Good development DC bias without image (ghost) and fog
Ass potential 7a (Vdc1) And 8 (Vdc2) Indicates the range
It is a thing. The horizontal axis is the potential difference | Vdc2−Vdc1|
The vertical axis represents the bias potential (V dc1). And
As shown in FIG. 3, the bias potential (Vdc1) Is 150V
If it is higher than that, a ghost occurs and the potential difference | Vdc2−V
dc1Ghost occurs even when | becomes less than 100V
You. Therefore, the DC bias potential 7a (V
dc1) Is 150 V or less, and the magnetic roll 1
DC bias potential 8 (Vdc2) And development roller 2
Current bias potential 7a (Vdc1) And potential difference | V dc2
Vdc1If | is in the range of 100V to 350V, high quality
It can be seen that high quality image can be obtained and applied to the developing roll 2.
The alternating current (AC) bias power supply 7b
Voltage (Vpp) Is 500-2000V, frequency is 1
The frequency may be set to be in a range of up to 3 kHz.

【0046】この様に現像バイアスを低く設定すること
は、静電潜像担持体(感光体)3のa−Si薄膜の絶縁
破壊を抑制するとともに、トナー5の過剰帯電を防止
し、現像の履歴現象の発生を抑止するのに有効である。
また、現像ロール2上に10〜100μm、好ましくは
30〜70μmのトナー薄層6を形成し、現像ロール2
と静電潜像担持体(感光体)3とのギャップを150〜
400μm、好ましくは200〜300μmとし、この
空間を直流と交流電界によってトナーを静電潜像担持体
(感光体)3上に飛翔させることで鮮明な画像を得るこ
とができる。
Setting the developing bias low in this way suppresses dielectric breakdown of the a-Si thin film of the electrostatic latent image carrier (photoconductor) 3, prevents excessive charging of the toner 5, and reduces the This is effective for suppressing the occurrence of the history phenomenon.
Further, a thin toner layer 6 having a thickness of 10 to 100 μm, preferably 30 to 70 μm is formed on the developing roll 2.
Gap between the photoconductor and the electrostatic latent image carrier (photoconductor) 150
A clear image can be obtained by causing the toner to fly onto the electrostatic latent image carrier (photoconductor) 3 by a DC and AC electric field in this space of 400 μm, preferably 200 to 300 μm.

【0047】規制ブレード9と磁気ロール2とのギャッ
プは0.3〜1.5mm、磁気ロール1と現像ロール2
間のギャップは同様に0.3〜1.5mm程度とする。
このようにすることで、現像ロール上のトナーの薄層6
は、10〜100μm、好ましくは30〜70μmの厚
さに設定される。この厚さはトナー5の平均粒径を7μ
mとした場合にトナー5の5層から10層程度に相当す
る値である。現像ロール2と静電潜像担持体(感光体)
3との間のギャップは150〜400μm、好ましくは
200〜300μmである。150μmより狭いとカブ
リの要因になり、400μmより広いとトナー5を静電
潜像担持体(感光体)3に飛翔させることが困難にな
り、十分な画像濃度を得ることが出来ない。また、選択
現像を発生させる要因になる。
The gap between the regulating blade 9 and the magnetic roll 2 is 0.3 to 1.5 mm, and the magnetic roll 1 and the developing roll 2
The gap between them is also about 0.3 to 1.5 mm.
By doing so, the thin layer 6 of the toner on the developing roll is formed.
Is set to a thickness of 10 to 100 μm, preferably 30 to 70 μm. This thickness allows the average particle diameter of the toner 5 to be 7 μm.
When m is set, the value corresponds to about 5 to 10 layers of the toner 5. Developing roll 2 and electrostatic latent image carrier (photoconductor)
3 is 150-400 μm, preferably 200-300 μm. If the width is smaller than 150 μm, fogging is caused. If the width is larger than 400 μm, it becomes difficult to cause the toner 5 to fly onto the electrostatic latent image carrier (photoconductor) 3, and a sufficient image density cannot be obtained. In addition, it is a factor that causes selective development.

【0048】このように構成した本発明になる画像形成
装置における現像装置において、静電潜像担持体(感光
体)3を層厚15μmのa−Siで構成して表面電位を
230Vとし、現像ロール2への直流バイアス7a(V
dc1)を50V、交流(AC)バイアス7bをピ−ク
間電圧(Vp−p)1.1kVで周波数を3.0kHz、
磁気ロール1への直流バイアス8(Vdc2)を200V
に設定し、低抵抗キャリア4−1と、高抵抗キャリア4
−2の比率をいろいろ変化させてゴーストの有無を評価
した例を表1に示す。
In the developing device of the image forming apparatus according to the present invention, the electrostatic latent image carrier (photoconductor) 3 is made of a-Si having a layer thickness of 15 μm, the surface potential is set to 230 V, and the developing device is developed. DC bias 7a (V
dc1 ) is 50 V, an alternating current (AC) bias 7b is a peak -to- peak voltage (Vpp) of 1.1 kV, a frequency of 3.0 kHz,
DC bias 8 (V dc2 ) to magnetic roll 1 is 200V
And the low-resistance carrier 4-1 and the high-resistance carrier 4
Table 1 shows examples in which the presence or absence of a ghost was evaluated by changing the ratio of −2 in various ways.

【0049】[0049]

【表1】 [Table 1]

【0050】ゴーストの評価基準 図4に示した画像パタ−ンを印字して以下の基準で判断
した。 ○:ハーフ画像上にゴースト画像がまったく見えないこ
と。 Δ:ハーフ画像上にゴースト画像が現像ロール22の1
周目にうっすら見えること、2周目からはまったく見え
ないこと。 ×:ハーフ画像上にゴースト画像が1周目にはっきり見
えること。 濃度はMacbeTh社の反射濃度計RD914にて5
点測定して平均値を記載した。
Ghost Evaluation Criteria The image pattern shown in FIG. 4 was printed and judged according to the following criteria. :: No ghost image can be seen on the half image. Δ: The ghost image is one of the developing rolls 22 on the half image
It should be slightly visible on the lap, not visible at all on the second lap. X: The ghost image is clearly visible on the first round on the half image. The density was measured using a MacbeTh reflection densitometer RD914.
The points were measured and the average value was described.

【0051】評価機は、京セラ(株)のFS−1750
(14枚/分)の現像器を改造して用いた。使用した現
像剤における低抵抗キャリアはMn−Mg系フェライト
で、抵抗は1.4×10Ωcm、平均粒径は35μ
m、飽和磁化は72emu/g、高抵抗キャリアはCu
−Zn系フェライトにポリエチレンを3%表面処理した
もので、抵抗は5.5×1010Ωcm、平均粒径は6
5μm、飽和磁化は63emu/g、トナーは非磁性の
正帯電トナーを10%添加した。トナーの帯電量は、現
像ロール上に形成されたトナーの薄層を面積約1cm
につき、トレック社の静電容量計(QMメ−タ−)によ
って吸引して室温で測定した。初期画像の場合は現像器
を設定して5枚印字後に測定した値である。
The evaluation machine was FS-1750 of Kyocera Corporation.
(14 sheets / minute) The developing device was modified and used. The low-resistance carrier in the developer used was Mn-Mg ferrite, the resistance was 1.4 × 10 6 Ωcm, and the average particle size was 35 μm.
m, saturation magnetization is 72 emu / g, high-resistance carrier is Cu
-Zn-based ferrite obtained by subjecting polyethylene to 3% surface treatment, with a resistance of 5.5 × 10 10 Ωcm and an average particle size of 6
5 μm, the saturation magnetization was 63 emu / g, and 10% of nonmagnetic positively charged toner was added to the toner. The charge amount of the toner is determined by applying a thin layer of toner formed on the developing roll to an area of about 1 cm 2
Was measured at room temperature by suction using a capacitance meter (QM meter) manufactured by Trek. In the case of the initial image, the value is measured after setting the developing device and printing five sheets.

【0052】このゴーストの評価基準としては、図4に
示したように、矩形の黒ベタで構成されたソリッド画像
と、このソリッド画像より広いハーフトーン画像を連続
して現像するように配置し、その際に黒ベタのソリッド
画像の残像が現れるか否かで判断した。ここではハーフ
トーン画像の濃度を、ソリッド画像の濃度の25%とし
たが、このようにすると比較的残像が現れやすいためで
ある。そしてこれらの画像パタ−ンを印字し、(a)の
ようにハーフ画像上にゴースト画像がまったく見えない
場合は○を、(b)のようにハーフ画像上にゴースト画
像が現像ロール2の1周目にうっすら見え、2周目から
はまったく見えない場合にΔを、ハーフ画像上にゴース
ト画像が1周目にはっきり見えた場合は×を付した。濃
度は、MacbeTh社の反射濃度計RD914にて5
点測定して平均値を記載した。
As shown in FIG. 4, a ghost evaluation criterion is such that a solid image composed of rectangular solid black and a halftone image wider than the solid image are arranged so as to be continuously developed. At that time, it was determined whether or not an afterimage of a solid black solid image appeared. Here, the density of the halftone image is set to 25% of the density of the solid image, but this is because afterimages relatively easily appear. These image patterns are printed, and when the ghost image is not seen at all on the half image as shown in (a), ○ is shown on the half image, and as shown in (b), the ghost image is placed on the half of the development roll 2 as shown in FIG. When the ghost image was slightly visible on the lap and was not visible at all from the second lap, Δ was added, and when the ghost image was clearly seen on the first lap on the half image, x was added. The density was measured with a MacbeTh reflection densitometer RD914.
The points were measured and the average value was described.

【0053】この表1から明らかなように、比較例1と
して示した高抵抗キャリアと低抵抗キャリアの比率が
1:9の場合は、初期画像も50000枚印字後も残像
の状態は良好だが現像器におけるトナー飛散が見られ、
この比率が6:4から8:2の比較例2から4は、現像
器におけるトナー飛散は良好だが初期画像も50000
枚印字後も残像の発生が見られる。それに対して実施例
1から4として示した高抵抗キャリアと低抵抗キャリア
の比率が2:8から5:5の場合は、初期画像も500
00枚印字後も残像の発生が見られず、現像器における
トナー飛散も見られない。
As is clear from Table 1, when the ratio of the high-resistance carrier to the low-resistance carrier shown in Comparative Example 1 was 1: 9, the initial image was good even after printing 50,000 sheets, but the development was good. Toner scattering in the container,
In Comparative Examples 2 to 4 in which the ratio was 6: 4 to 8: 2, the toner scattering in the developing device was good, but the initial image was 50,000.
The occurrence of an afterimage is observed even after printing of one sheet. On the other hand, when the ratio of the high resistance carrier to the low resistance carrier shown in Examples 1 to 4 is 2: 8 to 5: 5, the initial image is also 500
After printing of 00 sheets, generation of an afterimage is not seen, and toner scattering in the developing device is not seen.

【0054】このように、全キャリア4中の低抵抗キャ
リア4−1の比率を50%〜80%程度にすることによ
り、現像ロール2に残ったトナー薄層6の回収とトナー
5の帯電付与が可能となり、トナー薄層6の十分な回収
によって残像(ゴースト)の発生がなく、またトナー5
の飛散も防止することが出来る。このように双方のキャ
リアを一定の比率で組み合わせることで、現像ロール上
のトナー薄層6を回収しつつ、確実に帯電させたトナー
5を現像ロール2に再度投入することが可能になり、現
像ロール2上に現像履歴現象を残さず、トナー薄層6の
回収性に優れた現像装置を有する画像形成装置を提供で
きる。
As described above, by setting the ratio of the low-resistance carrier 4-1 in all the carriers 4 to about 50% to 80%, the thin toner layer 6 remaining on the developing roll 2 is collected and the toner 5 is charged. After the toner thin layer 6 is sufficiently recovered, no ghost (ghost image) is generated.
Can be prevented from scattering. By combining both carriers at a fixed ratio in this way, it is possible to collect the toner thin layer 6 on the developing roll and to recharge the charged toner 5 to the developing roll 2 again. It is possible to provide an image forming apparatus having a developing device that does not leave a development history phenomenon on the roll 2 and is excellent in recovering the thin toner layer 6.

【0055】[0055]

【発明の効果】以上種々述べてきたように請求項1に記
載した本発明によれば、現像剤を、体積固有抵抗10
Ωcm以上の高抵抗キャリアと、体積固有抵抗10Ω
cm以下の低抵抗キャリアとで構成し、かつ低抵抗キャ
リアの比率をキャリア全体の50%〜80%とすること
で、この現像剤でできた磁気ブラシにおける高抵抗キャ
リアがトナーを保持すると共に最適な帯電を付与するこ
とができ、かつ、現像時に現像ロール上に残った非画像
部のトナーは低抵抗キャリアで回収できるから、従来技
術で問題となっていた現像の残像(ゴースト)などの履
歴現象の問題を解決し、複数のカラー画像を順次形成す
る1ドラム色重ね方法に使用可能なコンパクトで実用性
の高い現像装置を備えた画像形成装置を提供することが
できる。
As described above, according to the first aspect of the present invention, the developer is made to have a volume resistivity of 10 9.
High resistance carrier of Ωcm or more and volume resistivity of 10 8 Ω
cm, and the ratio of the low-resistance carrier is 50% to 80% of the entire carrier, so that the high-resistance carrier in the magnetic brush made of the developer retains toner and is optimal. High charge, and the non-image area toner remaining on the developing roll at the time of development can be recovered by a low-resistance carrier. It is possible to provide an image forming apparatus having a compact and highly practical developing device which can solve the problem of the phenomenon and can be used for a one-drum color superposition method for sequentially forming a plurality of color images.

【0056】そして請求項2に記載した本発明によれ
ば、正極性を有する非磁性トナーを用いることにより、
負帯電のトナーを用いたときに生じた、低温低湿環境に
おける現像部と非現像部とのトナーの帯電電位差の拡大
による現像残像(ゴースト)を防止できる。負帯電のト
ナーを用いた場合、トナー材料が一般的には負に帯電し
やすく、繰り返し高い電界に曝されると現像ロール上の
トナー層の電位が上昇するようになるが、こういったこ
とも防止できる。またトナーの帯電量を5〜20μC/
gに制御することにより、トナー飛散・カブリを防止
し、なお且つ、低電界で現像することで、現像ロール上
に現像履歴現象を残さず、トナーの回収性に優れた現像
装置を持つ画像形成装置を提供できる。
According to the second aspect of the present invention, by using a non-magnetic toner having a positive polarity,
The development residual image (ghost) due to the enlargement of the difference in the charged potential of the toner between the developing unit and the non-developing unit in a low-temperature and low-humidity environment, which occurs when the negatively charged toner is used, can be prevented. When a negatively charged toner is used, the toner material generally tends to be negatively charged, and the potential of the toner layer on the developing roll increases when repeatedly exposed to a high electric field. Can also be prevented. Further, the charge amount of the toner is 5 to 20 μC /
g to prevent toner scattering and fogging, and develop with a low electric field, leaving no development history phenomenon on the developing roll, and forming an image with a developing device excellent in toner recovery. Equipment can be provided.

【0057】そして請求項3に記載した本発明によれ
ば、低抵抗キャリアを平均粒径が40μm以下で飽和磁
化が67emu/g以上に構成することにより、キャリ
アの表面積が高まってトナーとの接点が増え、現像ロー
ルと磁気ロール間のニップに形成される磁気ブラシの電
極効果による引き剥がし性を高めることができ、トナー
回収時の電極効果、磁気ブラシによるかきとり効果を十
分に発揮することができる。
According to the third aspect of the present invention, by configuring the low-resistance carrier to have an average particle diameter of 40 μm or less and a saturation magnetization of 67 emu / g or more, the surface area of the carrier is increased and the contact with the toner is increased. And the peeling property of the magnetic brush formed in the nip between the developing roll and the magnetic roll by the electrode effect can be enhanced, and the electrode effect at the time of toner collection and the scraping effect by the magnetic brush can be sufficiently exhibited. .

【0058】そして請求項4に記載した本発明によれ
ば、高抵抗キャリアを高分子量ポリエチレンで表面被覆
を形成したものとすることにより、トナー付着やコ−ト
剥がれなどの問題に対して強靭な表面性能を有すると共
に、現像器の機械的寿命が尽きるまで被覆剤が剥がれな
いようにすることができ、トナーへの帯電性能の変化が
なくなって、帯電不良によってトナーが飛散して画像が
汚染されること、現像性能の低下による選択現像の発生
などが防止できる。そして、その表面を導電粒子によっ
て10〜1012Ωcmに抵抗制御することにより、
キャリア現像やかぶりの発生、画像濃度低下等の画質劣
化などが防止できる。
According to the fourth aspect of the present invention, by forming the high-resistance carrier on the surface of which is formed of a high-molecular-weight polyethylene, it is tough against problems such as toner adhesion and coat peeling. In addition to having surface performance, the coating agent can be prevented from peeling off until the mechanical life of the developing device has expired, there is no change in the charging performance to the toner, and the toner is scattered due to poor charging and the image is contaminated. And the occurrence of selective development due to a decrease in developing performance can be prevented. And by controlling the resistance of the surface to 10 9 to 10 12 Ωcm by the conductive particles,
It is possible to prevent the occurrence of carrier development, fog, image quality deterioration such as image density reduction, and the like.

【0059】このように本発明によれば、正帯電性感光
体を用い低電界現像すること、少量のキャリアで正帯電
トナーを繰り返し帯電してもキャリアの表面劣化が少な
く、現像ロール上に安定した帯電トナー層を形成するこ
とで、静電潜像担持体(感光体)を適正に現像する事が
可能になる。また、タッチダウン現像法やハイブリッド
現像法の問題点の一つであった現像残トナーの入れ替え
と選択現像による現像性の低下に関し、正確にトナーを
帯電させること、150V以下の低電界での現像によっ
て現像ロール上の現像残トナーとフレッシュトナーとの
入れ替えを容易に行うことが可能になるなど、大きな効
果をもたらすものである。
As described above, according to the present invention, low electric field development using a positively chargeable photoreceptor, even when a positively charged toner is repeatedly charged with a small amount of carrier, the surface deterioration of the carrier is small, and the carrier is stable on a developing roll. By forming the charged toner layer, it becomes possible to appropriately develop the electrostatic latent image carrier (photoconductor). In addition, it was necessary to accurately charge the toner with regard to the deterioration of the developing property due to the replacement of the undeveloped toner and the selective development, which were one of the problems of the touchdown developing method and the hybrid developing method. This makes it possible to easily replace the undeveloped toner and the fresh toner on the developing roll, thereby providing a great effect.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明になる画像形成装置における現像装置
を説明するための図である。
FIG. 1 is a diagram illustrating a developing device in an image forming apparatus according to the present invention.

【図2】 本発明に用いる静電潜像担持体(感光体)の
a−Siの基本的な層構成モデルを示したものである。
FIG. 2 shows a basic layer configuration model of a-Si of an electrostatic latent image carrier (photoconductor) used in the present invention.

【図3】 本発明になる画像形成装置における現像装置
に印加するバイアス電圧の適正な現像領域を説明するた
めの図である。
FIG. 3 is a diagram for explaining an appropriate developing region of a bias voltage applied to a developing device in the image forming apparatus according to the present invention.

【図4】 高抵抗キャリアと低抵抗キャリアの含有比率
で生じる残像の発生を説明するための図である。
FIG. 4 is a diagram for explaining the occurrence of an afterimage that occurs at a content ratio of a high-resistance carrier and a low-resistance carrier.

【図5】 キャリアの特性によるベタ画像追随性とトナ
ー飛散のレベルを表したグラフである。
FIG. 5 is a graph showing a solid image follow-up property and a toner scattering level according to the characteristics of a carrier.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 磁気ロール 2 現像ロール 3 静電潜像担持体 4−1 低抵抗キャリア 4−2 高抵抗キャリア 5 トナー 6 トナー薄層 7a 直流(DC)バイアス電源 7b 交流(AC)バイアス電源 8 直流(DC)バイアス電源 9 規制ブレード 10 磁気ブラシ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Magnetic roll 2 Developing roll 3 Electrostatic latent image carrier 4-1 Low resistance carrier 4-2 High resistance carrier 5 Toner 6 Toner thin layer 7a Direct current (DC) bias power supply 7b Alternating current (AC) bias power supply 8 Direct current (DC) Bias power supply 9 Regulator blade 10 Magnetic brush

フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) G03G 15/08 501 G03G 9/10 321 507 351 341 (72)発明者 坂田 昌一 三重県度会郡玉城町野篠字又兵衛704番地 19 京セラ株式会社三重工場玉城ブロック 内 Fターム(参考) 2H005 BA05 BA06 BA18 CA13 CB04 DA03 DA09 EA01 EA02 EA05 EA06 EA07 2H077 AC04 AC12 AC16 AD06 AD13 AD23 AD24 AD31 AD36 AE04 EA14 GA03 Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI Theme coat II (Reference) G03G 15/08 501 G03G 9/10 321 507 351 341 (72) Inventor Shoichi Sakata Noshinaji Matabei, Tamaki-cho, Mie Prefecture 704 19 Kyocera Corporation Mie Plant Tamaki Block F term (reference) 2H005 BA05 BA06 BA18 CA13 CB04 DA03 DA09 EA01 EA02 EA05 EA06 EA07 2H077 AC04 AC12 AC16 AD06 AD13 AD23 AD24 AD31 AD36 AE04 EA14 GA03

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 電子写真現像法により画像を形成する画
像形成装置における感光体に対面配置し、2成分現像剤
で磁気ロール上に形成した磁気ブラシからのトナーで薄
層を形成して前記感光体上の潜像を現像する現像ロール
を有した現像装置を備えた画像形成装置において、 前記2成分現像剤は、トナーと、体積固有抵抗10Ω
cm以上の高抵抗キャリアと、体積固有抵抗10Ωc
m以下の低抵抗キャリアとで構成され、該低抵抗キャリ
アの比率が、キャリア全体の50%〜80%であること
を特徴とする画像形成装置。
An image forming apparatus for forming an image by an electrophotographic developing method is arranged to face a photoreceptor, and a thin layer is formed by a toner from a magnetic brush formed on a magnetic roll with a two-component developer to form the thin layer. In an image forming apparatus provided with a developing device having a developing roll for developing a latent image on a body, the two-component developer includes a toner and a volume resistivity of 10 9 Ω.
cm high resistance carrier and volume resistivity of 10 8 Ωc
m, wherein the ratio of the low-resistance carrier is 50% to 80% of the entire carrier.
【請求項2】 前記トナーは正極性を有する非磁性トナ
ーであり、前記現像ロール上のトナーの帯電量が5〜2
0μC/gであることを特徴とする請求項1に記載した
画像形成装置。
2. The toner according to claim 1, wherein the toner is a non-magnetic toner having a positive polarity, and a charge amount of the toner on the developing roll is 5 to 2.
2. The image forming apparatus according to claim 1, wherein the value is 0 μC / g.
【請求項3】 前記低抵抗キャリアの平均粒径が40μ
m以下であり、飽和磁化が67emu/g以上であるこ
とを特徴とする請求項1に記載した画像形成装置。
3. The low-resistance carrier has an average particle size of 40 μm.
2. The image forming apparatus according to claim 1, wherein the saturation magnetization is 67 emu / g or more.
【請求項4】 前記高抵抗キャリアは、平均粒径が50
μm以上であり、その飽和磁化が60〜200emu/
gのフェライト磁性キャリアの表面に重量平均分子量M
wが50,000以上の高分子量ポリエチレンで表面被
覆を形成し、その被覆量がポリエチレン量で1〜5Wt
%となるようにすると共に、その表面を導電粒子によっ
て10〜1012Ωcmに抵抗制御したことを特徴と
する請求項1に記載した画像形成装置。
4. The high-resistance carrier has an average particle diameter of 50.
μm or more, and its saturation magnetization is 60 to 200 emu /
g ferrite magnetic carrier has a weight average molecular weight M
A surface coating is formed with a high molecular weight polyethylene having w of 50,000 or more, and the coating amount is 1 to 5 Wt in terms of polyethylene.
2. The image forming apparatus according to claim 1, wherein the resistance of the surface is controlled to 10 9 to 10 12 Ωcm by conductive particles.
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