JP2003323050A - Image forming apparatus and method for forming image - Google Patents

Image forming apparatus and method for forming image

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JP2003323050A
JP2003323050A JP2002128705A JP2002128705A JP2003323050A JP 2003323050 A JP2003323050 A JP 2003323050A JP 2002128705 A JP2002128705 A JP 2002128705A JP 2002128705 A JP2002128705 A JP 2002128705A JP 2003323050 A JP2003323050 A JP 2003323050A
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carrier
image
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JP2002128705A
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Japanese (ja)
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Takamasa Ozeki
孝将 尾関
Akira Asami
彰 浅見
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Ricoh Co Ltd
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Ricoh Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To stably obtain a high-quality image by suppressing carrier adhesion in an image forming apparatus using a small-diameter image carrier and a small-diameter developer carrier for miniaturization, and employing a two- component developing device using the small-particle diameter carrier for high image quality, and a method for forming an image. <P>SOLUTION: In the image forming apparatus in which a developing sleeve 7 has a diameter of 30 mm or smaller and a photoreceptor body 8 has a diameter of 60 mm or smaller, the weight mean particle diameter of the magnetic carrier is 20 μm or larger and 40 μm or smaller and the volume resistance of the carrier is 10<SP>15</SP>(ohm×cm) or less: the magnetic flux density in the normal direction of the developing pole P1 of a magnet roller 7a included in the developing sleeve is 115 mT or more: the magnetic flux density of a magnetic pole P2 of the magnet roller 7a at the downstream side of the developing pole in the rotating direction of the developing sleeve is 85 mT or more: a developing gap is 0.4 mm or less. Developing bias employs DC bias. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

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、複写機、ファクシ
ミリ、プリンター等の画像形成装置及び画像形成方法に
関するものであり、詳しくは、磁性キャリアとトナーと
からなる2成分現像剤を用いた画像形成装置及び画像形
成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 facsimile and a printer, and an image forming method. More specifically, the present invention relates to image forming using a two-component developer including a magnetic carrier and a toner. The present invention relates to an apparatus and image formation.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、電子写真複写装置等の画像形
成装置においては、磁性キャリアとトナーとからなる2
成分現像剤を用いて現像をおこなう2成分現像装置と、
トナーのみを用いて現像を行う1成分現像装置とが知ら
れている。2成分現像装置は、通常、内部に複数の磁極
を有する磁石体からなるマグネットローラを備え、回転
可能に支持された円筒状の現像剤担持体である現像スリ
ーブを有している。この現像スリーブ表面にトナーを付
着させた磁性キャリアを担持しながら像担持体との対向
部である現像領域に搬送して、2成分現像剤からなる磁
気ブラシにて現像を行うものである。2成分現像装置に
おいては、磁性キャリアとトナーとを撹拌混合すること
で帯電を行うので、トナーの帯電性が安定し、比較的安
定した良好な画像が得られる。しかしながら、キャリア
劣化や現像剤中のトナーが消費されてトナー濃度が変動
するためトナーと磁性キャリアの混合比の変動するとい
った欠点がある。トナーと磁性キャリアの混合比の変動
を抑制するためには、トナー濃度制御装置を備え、必要
に応じてトナーを補給してこの変動を抑制する。
2. Description of the Related Art Conventionally, an image forming apparatus such as an electrophotographic copying machine has a magnetic carrier and a toner.
A two-component developing device for developing using a component developer,
A one-component developing device that performs development using only toner is known. The two-component developing device usually includes a magnet roller formed of a magnet body having a plurality of magnetic poles inside and a developing sleeve that is a rotatably supported cylindrical developer carrier. While carrying a magnetic carrier having toner adhered on the surface of the developing sleeve, the developing sleeve is conveyed to a developing area, which is a portion facing the image carrier, and development is performed by a magnetic brush composed of a two-component developer. In the two-component developing device, charging is performed by stirring and mixing the magnetic carrier and the toner, so that the chargeability of the toner is stable and a relatively stable and good image can be obtained. However, there is a drawback in that the carrier ratio is deteriorated and the toner in the developer is consumed to change the toner concentration, so that the mixing ratio of the toner and the magnetic carrier is changed. In order to suppress the fluctuation of the mixing ratio of the toner and the magnetic carrier, a toner concentration control device is provided, and the toner is replenished as necessary to suppress the fluctuation.

【0003】一方、1成分現像装置は、現像剤担持体表
面に担持したトナーを現像領域に搬送して現像を行うも
のである。2成分現像装置のキャリア劣化やトナー濃度
制御装置を備えなければならないという欠点は有しない
が、帯電性が安定しにくいという欠点をもっている。
On the other hand, the one-component developing device conveys the toner carried on the surface of the developer carrying member to the developing area for developing. It does not have the drawback that the carrier deterioration of the two-component developing device and the toner concentration control device must be provided, but it has the drawback that the chargeability is difficult to stabilize.

【0004】上記2成分現像装置で使用する磁性キャリ
アには、キャリア表面へのトナーのフィルミング防止、
キャリア均一表面の形成、表面酸化防止、感湿性低下の
防止、感光体のキャリアによるキズあるいは摩耗からの
保護すること等が望まれる。また、現像剤の寿命の延
長、帯電極性の制御または帯電量の調節等をおこなうこ
とも必要である。このような目的のため、通常適当な樹
脂材料で被覆等を施すことにより固く高強度の被覆層を
設けることが行なわれている。例えば特定の樹脂材料で
被覆されたもの(特開昭58−108548号公報)が
開示されている。また、更にその被覆層に種々の添加剤
を添加するもの(特開昭54−155048号公報、特
開昭57−40267号公報、特開昭58−10854
9号公報、特開昭59−166968号公報、特公平1
−19584号公報、特公平3−628号公報、特開平
6−202381号公報)が開示されている。さらに、
キャリア表面に添加剤を付着させたものを用いるもの
(特開平5−273789号公報)が開示されている。
さらに、コート膜厚よりも大きい導電性粒子をコート膜
に含有させたものを用いるもの(特開平9−16030
4号公報)が開示されている。また、特開平8−630
7号公報には、ベンゾグアナミン−n−ブチルアルコー
ル−ホルムアルデヒド共重合体を主成分としてキャリア
被覆材に用いることが記載されている。また、特許第2
683624号公報には、メラミン樹脂とアクリル樹脂
の架橋物をキャリア被覆材として用いることが記載され
ている。
The magnetic carrier used in the above-described two-component developing device is provided with a film for preventing toner filming on the carrier surface.
It is desired to form a uniform surface of the carrier, prevent surface oxidation, prevent deterioration of moisture sensitivity, protect the photoreceptor from scratches or abrasion of the carrier. It is also necessary to extend the life of the developer, control the charging polarity, or adjust the charge amount. For this purpose, a hard and high-strength coating layer is usually provided by coating with a suitable resin material. For example, one coated with a specific resin material (Japanese Patent Laid-Open No. 58-108548) is disclosed. Further, those in which various additives are added to the coating layer (Japanese Patent Laid-Open Nos. 54-155048, 57-40267 and 58-10854).
No. 9, JP-A-59-166968, JP-B-1
-19584, JP-B-3-628, and JP-A-6-202381). further,
There is disclosed a carrier using an additive adhered to the surface of the carrier (JP-A-5-273789).
Further, a coating film containing conductive particles larger than the coating film thickness is used (JP-A-9-16030).
No. 4) is disclosed. In addition, Japanese Patent Laid-Open No. 8-630
JP-A No. 7-76 describes using a benzoguanamine-n-butyl alcohol-formaldehyde copolymer as a main component in a carrier coating material. Also, the second patent
Japanese Patent No. 683624 discloses that a crosslinked product of a melamine resin and an acrylic resin is used as a carrier coating material.

【0005】また、耐久性をさらに向上させるために、
本出願人は、特開2001―188388号公報におい
て、「少なくとも結着樹脂と粒子を有するコート膜を有
するキャリアにおいて、該粒子径Dと該結着樹脂膜厚h
が1<[D/h]<5であることを特徴とする電子写真
用キャリア」を提案している。このキャリアは、被覆膜
に比べ粒子の方が凸となるので、現像剤を摩擦帯電させ
るための攪拌により、トナーとの摩擦あるいはキャリア
同士の摩擦で、結着樹脂への強い衝撃を伴う接触を緩和
することができる。これにより、キャリアへのトナーの
スペントを防止することが可能となるとともに、帯電発
生箇所である結着樹脂の膜削れも防止することが可能と
なり、経時でのキャリア表面形状変化が小さく、さらに
耐久性が大幅に向上する。
In order to further improve durability,
The applicant of the present invention discloses in Japanese Patent Laid-Open No. 2001-188388 that "in a carrier having a coat film containing at least a binder resin and particles, the particle diameter D and the binder resin film thickness h
Of 1 <[D / h] <5. Since particles of this carrier are more convex than those of the coating film, contact with a strong impact on the binder resin due to friction with the toner or friction between carriers due to stirring for frictionally charging the developer. Can be relaxed. As a result, it is possible to prevent toner spent on the carrier, and also to prevent film scraping of the binder resin, which is the place where electrification occurs. Significantly improved.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記2成分
現像装置においては、高画質化の要求に伴いトナー及び
磁性キャリアを小粒径化する傾向にある。しかしなが
ら、磁性キャリアは小粒径になるほど磁化が小さくなり
像担持体へのキャリア付着が発生し易い。また、近年の
機械の小型化の要求に伴い、像担持体としての感光体ド
ラムのドラム径や現像剤担持体としての現像スリーブの
スリーブ径を小径化する傾向にある。しかし、ドラム径
やスリーブ径の小径化径に伴い、現像領域下流(出口
側)での磁気ブラシの穂先のキャリアに対する磁気拘束
力が小さくなり、キャリア付着が悪化する。このような
キャリア付着の悪化により、感光体ドラム、感光体ドラ
ムのクリーニングブレード、中間転写体などの劣化が促
進されるとともに、画像上にキャリア付着による白抜け
が発生する。
By the way, in the above-mentioned two-component developing device, there is a tendency that the particle size of the toner and the magnetic carrier is made smaller in accordance with the demand for higher image quality. However, the smaller the particle size of the magnetic carrier, the smaller the magnetization and the more likely the carrier is attached to the image carrier. In addition, with the recent demand for downsizing of machines, there is a tendency to reduce the diameter of a photosensitive drum as an image bearing member and the sleeve diameter of a developing sleeve as a developer bearing member. However, as the diameter of the drum and the diameter of the sleeve become smaller, the magnetic binding force of the magnetic brush tip to the carrier at the downstream of the developing area (outlet side) becomes smaller, and the carrier adhesion deteriorates. Due to such deterioration of carrier adhesion, deterioration of the photoconductor drum, the cleaning blade of the photoconductor drum, the intermediate transfer member, and the like is promoted, and white spots due to carrier adhesion occur on the image.

【0007】キャリア付着を改善する方法として、現像
スリーブ内部のマグネットローラの磁極のうち、感光体
ドラムに対向するよう配置される現像極と現像極の下流
側磁極の磁力を高くする方法が考えられる。この方法
は、磁気ブラシが現像極から離れて下流側磁極に移ると
きの磁気拘束力を向上させ、磁気ブラシの穂先のキャリ
アが離れてしまうことを抑制するものである。
As a method for improving carrier adhesion, among the magnetic poles of the magnet roller inside the developing sleeve, a method of increasing the magnetic force of the developing pole arranged to face the photosensitive drum and the magnetic pole on the downstream side of the developing pole can be considered. . This method improves the magnetic restraint force when the magnetic brush moves away from the developing pole to the downstream magnetic pole, and suppresses separation of the carrier at the tip of the magnetic brush.

【0008】また、磁性キャリアの低抵抗化する方法も
考えられる。これは、キャリアの抵抗を低くすること
で、ベタ部現像後にキャリアに残るカウンターチャージ
を消散しやすくして、カウンターチャージに起因するエ
ッジ部へのキャリア付着を低減させるものである。しか
しながら、キャリアを低抵抗化していくと電荷がリーク
し易くなり、現像バイアスとしてACバイアスを印加す
るものではリークによる異常画像が発生してしまう場合
がある。
Further, a method of reducing the resistance of the magnetic carrier can be considered. This is to lower the resistance of the carrier to easily dissipate the counter charge remaining in the carrier after developing the solid portion, and reduce the carrier adhesion to the edge portion due to the counter charge. However, as the resistance of the carrier is lowered, the electric charge is more likely to leak, and in the case where the AC bias is applied as the developing bias, an abnormal image may occur due to the leak.

【0009】また、感光体ドラムと現像スリーブとの間
隙(以下、現像ギャップPGという)を狭くする方法も
考えられる。これは、現像ギャップPGを狭めること
で、電界強度を上げ、キャリア付着を低減するものであ
る。しかしながら、現像ギャップの狭化は現像領域での
剤あふれ、現像ローラロック、現像スリーブ固着などの
問題が発生し易い。これは、経時における現像剤劣化、
現像スリーブ表面の劣化等による汲み上げ量の低下を考
慮し、初期の汲み上げ量を高目に設定するが、汲み上げ
量を高目に設定するとその変動により現像領域でのパッ
キングが大きくなる。この現像領域でのパッキングによ
り、上記剤あふれ、現像ローラロック、現像スリーブ固
着等の問題をひきおこすためである。
Further, a method of narrowing the gap between the photosensitive drum and the developing sleeve (hereinafter referred to as the developing gap PG) can be considered. This narrows the development gap PG to increase the electric field strength and reduce carrier adhesion. However, the narrowing of the developing gap easily causes problems such as developer overflow in the developing area, locking of the developing roller, and sticking of the developing sleeve. This is the deterioration of the developer over time,
The initial pumping amount is set to a high value in consideration of a decrease in the pumping amount due to deterioration of the developing sleeve surface and the like, but when the pumping amount is set to a high value, the fluctuation causes a large packing in the developing area. This is because the packing in the developing area causes problems such as the above-mentioned agent overflow, developing roller lock, and developing sleeve sticking.

【0010】ところが、このような改善方法の一つを採
用するだけでは、磁性キャリアの小粒径化や、感光体ド
ラム径や現像スリーブ径の小径化によりキャリア付着が
悪化した装置では、キャリア付着を許容レベルまで抑え
ることが難しいことが解った。また、このような改善方
法の一つのみを推し進めていくと、上述のように副作用
が発生する場合もある。
However, only by adopting one of such improvement methods, in the apparatus in which the carrier adhesion is deteriorated due to the reduction of the particle diameter of the magnetic carrier or the diameter of the photosensitive drum or the developing sleeve, the carrier adhesion is deteriorated. It has been found that it is difficult to control the tolerable level. Further, if only one of such improvement methods is promoted, side effects may occur as described above.

【0011】本発明は、上記背景に鑑みなされたもので
あり、その目的とするところは、小型化のため小径の像
担持体および現像剤担持体を用い、高画質化のために小
粒径キャリアを用いた2成分現像装置を採用する画像形
成装置および画像形成方法において、キャリア付着を抑
制して、高品位な画像を安定して得ることのできる画像
形成装置及び画像形成方法を提供することである。
The present invention has been made in view of the above background, and an object thereof is to use an image bearing member and a developer bearing member having a small diameter for downsizing, and a small particle diameter for improving image quality. To provide an image forming apparatus and an image forming method which employ a two-component developing device using a carrier, which can suppress carrier adhesion and stably obtain a high-quality image. Is.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項1の発明は、内部に固定された磁界発生手段
を有し、表面上に磁性キャリアとトナーとからなる2成
分現像剤を担持して回転する非磁性現像スリーブからな
る現像剤担持体を備えた現像装置を用いて像坦持体上の
静電潜像をトナー像化するものであって、該現像剤担持
体の直径が30mm以下、該像坦持体の直径が60mm
以下である画像形成装置において、上記磁性キャリアの
重量平均粒径が20μm以上40μm以下、体積抵抗が
1015(Ω・cm)以下であり、上記現像剤担持体の
内部の磁界発生手段であって、該像担持体に対向するよ
う配置される現像極の法線方向の磁束密度が115mT
以上、該現像剤担持体の回転方向に対し該現像極の下流
側磁極の磁束密度が85mT以上であり、該現像剤担持
体と該像担持体との間隙が0.4mm以下であり、該現
像剤担持体に印加する現像バイアスがDCバイアスであ
ることを特徴とするものである。請求項1の画像形成装
置においては、キャリア付着を改善するために、磁性キ
ャリアの重量平均粒径、現像極及び現像極の下流側磁極
の磁束密度、現像剤担持体と像担持体との間隙、現像バ
イアスを上記の条件とする。これは、個々の方法の副作
用を抑制しつつ、キャリア付着を大幅に改善するよう、
バランスをとった条件である。これにより、磁性キャリ
アの小粒径化や、像担持体や現像剤担持体の小径化によ
りキャリア付着が悪化した装置においても、キャリア付
着を許容レベル内に抑制する。以下、詳細に説明する。
まず、装置の小型化のため、現像剤担持体の直径を30
mm以下、像坦持体の直径を60mm以下とする。ま
た、磁性キャリアによる穂跡やざらつき感の発生防止に
よる高画質化のために、磁性キャリアを重量平均粒径を
40μm以下の小粒径キャリアを用いる。一方、磁性キ
ャリアの重量平均粒径が20μmより小さいとキャリア
付着が悪化しすぎて、他の条件では許容レベルに抑制す
るのが難しい。そこで、磁性キャリアの重量平均粒径を
20μm以上40μm以下とする。次に、キャリア付着低
減のため、現像剤担持体の内部の磁界発生手段の現像極
の法線方向の磁束密度を115mT以上、現像極の下流
側磁極の磁束密度を85mT以上とする。また、磁性キ
ャリアの体積抵抗を10 (Ω・cm)以下とする。
さらに、現像剤担持体と像担持体との間隙が0.4mm
以下であり、現像剤担持体に印加する現像バイアスをD
Cバイアスとする。このような条件に組み合わせること
で、後述する実験によりキャリア付着を画像上問題とな
らないレベルまで抑制できることがわかった。比較例と
して、現像極の法線方向の磁束密度を110mT、現像
極の下流側磁極の磁束密度を75mT、磁性キャリアの
体積抵抗を1016(Ω・cm)、現像剤担持体と像担
持体との間隙を0.5mmとした。この場合、キャリア
付着を画像上問題とならないレベルまで抑制することは
できなかった。また、高画質化のために、上記条件のう
ち現像バイアスのみをACバイアスとすると、キャリア
の抵抗が低いため電荷がリークして異常画像という副作
用が発生した。請求項2の発明は、請求項1の画像形成
装置において、上記磁性キャリアがすくなくとも結着樹
脂と粒子を有するコート膜を有し、該粒子径Dと該結着
樹脂膜厚hが1<[D/h]<10であることを特徴と
するものである。請求項3の発明は、内部に固定された
磁界発生手段を有し、表面上に磁性キャリアとトナーと
からなる2成分現像剤を担持して回転する非磁性現像ス
リーブからなる現像剤担持体を備えた現像装置を用いて
像坦持体上の静電潜像をトナー像化するものであって、
該現像剤担持体の直径が30mm以下、該像坦持体の直
径が60mm以下であるものを用いる画像形成方法にお
いて、上記磁性キャリアの重量平均粒径が20μm以上
40μm以下、体積抵抗が1015(Ω・cm)以下で
あり、上記現像剤担持体の内部の磁界発生手段であっ
て、該像担持体に対向するよう配置される現像極の法線
方向の磁束密度が115mT以上、該現像剤担持体の回
転方向に対し該現像極の下流側磁極の磁束密度が85m
T以上であり、該現像剤担持体と該像担持体との間隙が
0.4mm以下であり、該現像剤担持体に印加する現像
バイアスがDCバイアスであることを特徴とするもので
ある。請求項4の発明は、請求項3の画像形成方法にお
いて、上記磁性キャリアがすくなくとも結着樹脂と粒子
を有するコート膜を有し、該粒子径Dと該結着樹脂膜厚
hが1<[D/h]<10であることを特徴とするもの
である。
In order to achieve the above-mentioned object, the invention of claim 1 has a magnetic field generating means fixed inside, and a two-component developer comprising a magnetic carrier and a toner on the surface. A toner image of an electrostatic latent image on an image carrier is formed by using a developing device equipped with a developer carrier composed of a non-magnetic developing sleeve that carries and rotates. Diameter 30 mm or less, diameter of the image carrier is 60 mm
In the following image forming apparatus, the magnetic carrier has a weight average particle diameter of 20 μm or more and 40 μm or less and a volume resistance of 10 15 (Ω · cm) or less, and is a magnetic field generating means inside the developer carrier. , The magnetic flux density in the normal direction of the developing pole arranged to face the image carrier is 115 mT.
As described above, the magnetic flux density of the magnetic pole on the downstream side of the developing pole with respect to the rotating direction of the developer carrying body is 85 mT or more, and the gap between the developer carrying body and the image carrying body is 0.4 mm or less, The developing bias applied to the developer carrying member is a DC bias. In the image forming apparatus of claim 1, in order to improve carrier adhesion, the weight average particle diameter of the magnetic carrier, the magnetic flux density of the developing pole and the magnetic pole on the downstream side of the developing pole, and the gap between the developer carrier and the image carrier. The developing bias is set to the above condition. This significantly improves carrier adhesion while suppressing the side effects of individual methods,
It is a well-balanced condition. As a result, even in an apparatus in which the carrier adhesion is deteriorated due to the reduction in the particle diameter of the magnetic carrier or the reduction in the diameter of the image carrier or the developer carrier, the carrier adhesion is suppressed within the allowable level. The details will be described below.
First, in order to reduce the size of the apparatus, the diameter of the developer carrying member should be 30
The image carrier has a diameter of 60 mm or less. Further, in order to improve the image quality by preventing the generation of traces and roughness of the magnetic carrier, a small particle size carrier having a weight average particle size of 40 μm or less is used as the magnetic carrier. On the other hand, if the weight average particle diameter of the magnetic carrier is smaller than 20 μm, the carrier adhesion becomes too bad, and it is difficult to suppress it to an acceptable level under other conditions. Therefore, the weight average particle diameter of the magnetic carrier is set to 20 μm or more and 40 μm or less. Next, in order to reduce carrier adhesion, the magnetic flux density in the direction normal to the developing pole of the magnetic field generating means inside the developer carrier is set to 115 mT or more, and the magnetic flux density of the downstream magnetic pole of the developing pole is set to 85 mT or more. Further, the volume resistivity of the magnetic carrier and 10 1 5 · cm) or less.
Furthermore, the gap between the developer bearing member and the image bearing member is 0.4 mm.
The developing bias applied to the developer bearing member is D
C bias. By combining with such conditions, it was found by experiments described later that carrier adhesion can be suppressed to a level at which there is no problem in the image. As a comparative example, the magnetic flux density in the normal direction of the developing electrode is 110 mT, the magnetic flux density of the downstream magnetic pole of the developing electrode is 75 mT, the volume resistance of the magnetic carrier is 10 16 (Ω · cm), the developer carrier and the image carrier. The gap between and was 0.5 mm. In this case, it was not possible to suppress the carrier adhesion to a level at which it does not pose a problem on the image. In addition, when only the developing bias is set to the AC bias in order to improve the image quality, the side wall of the carrier is low in resistance and the charge leaks to cause an abnormal image. According to a second aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to the first aspect, the magnetic carrier has a coating film containing at least a binder resin and particles, and the particle diameter D and the binder resin film thickness h are 1 <[ D / h] <10. According to a third aspect of the present invention, there is provided a developer carrier comprising a non-magnetic developing sleeve which has magnetic field generating means fixed inside and which carries and rotates a two-component developer comprising a magnetic carrier and toner on the surface. A toner image is formed from the electrostatic latent image on the image carrier using the developing device provided,
In the image forming method using the developer carrier having a diameter of 30 mm or less and the image carrier having a diameter of 60 mm or less, the magnetic carrier has a weight average particle diameter of 20 μm or more and 40 μm or less and a volume resistance of 10 15 (Ω · cm) or less, the magnetic field generating means inside the developer carrier, and the magnetic flux density in the normal direction of the developing pole arranged so as to face the image carrier is 115 mT or more, The magnetic flux density of the magnetic pole on the downstream side of the developing pole is 85 m with respect to the rotation direction of the agent carrier.
It is T or more, the gap between the developer carrying member and the image carrying member is 0.4 mm or less, and the developing bias applied to the developer carrying member is a DC bias. According to a fourth aspect of the present invention, in the image forming method according to the third aspect, the magnetic carrier has a coat film containing at least a binder resin and particles, and the particle diameter D and the binder resin film thickness h are 1 <[ D / h] <10.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】以下、本発明を複写機、ファクシ
ミリ、プリンター等の画像形成装置に適用した一実施形
態について説明する。本実施形態に係る画像形成装置
は、像担持体としてのドラム状の感光体の周辺に、帯電
装置、露光装置、現像装置、転写装置、クリーニング装
置が順に配設されている。また、給紙トレイより転写紙
を給紙する給紙搬送装置と、トナー像を転写された転写
紙が感光体から分離した後、トナーを転写紙に定着する
定着装置とを備えている。このように構成された画像形
成装置では、回転する感光体の表面は帯電装置により一
様に帯電された後、画像情報に基づき露光装置のレーザ
ー光線等を照射され、感光体上に潜像形成を形成する。
感光体上に形成された静電潜像に現像装置により帯電し
たトナーを付着させることでトナー像を形成する。一
方、転写紙は給紙搬送装置により給紙トレイより給紙さ
れ、次いで感光体と転写装置とが対向する転写部に搬送
される。そして転写装置により、転写紙に感光体上のト
ナー像とは逆極性の電荷を付与することで、感光体上に
形成されたトナー像を転写紙へ転写する。次いで、転写
紙は、感光体から分離され、定着装置に送られ、トナー
を転写紙に定着することで画像が得られる。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION An embodiment in which the present invention is applied to an image forming apparatus such as a copying machine, a facsimile and a printer will be described below. In the image forming apparatus according to the present exemplary embodiment, a charging device, an exposure device, a developing device, a transfer device, and a cleaning device are sequentially arranged around a drum-shaped photoconductor as an image carrier. Further, it is provided with a paper feeding / conveying device for feeding the transfer paper from the paper feeding tray, and a fixing device for fixing the toner onto the transfer paper after the transfer paper on which the toner image is transferred is separated from the photoconductor. In the image forming apparatus configured as described above, the surface of the rotating photoconductor is uniformly charged by the charging device, and then a laser beam or the like of the exposure device is irradiated based on the image information to form a latent image on the photoconductor. Form.
A toner image is formed by attaching toner charged by a developing device to the electrostatic latent image formed on the photoconductor. On the other hand, the transfer paper is fed from the paper feed tray by the paper feed / conveyance device, and then conveyed to the transfer section where the photoconductor and the transfer device face each other. Then, the transfer device applies a charge having a polarity opposite to that of the toner image on the photoconductor to the transfer paper, thereby transferring the toner image formed on the photoconductor to the transfer paper. Next, the transfer paper is separated from the photoconductor and is sent to a fixing device, and the toner is fixed on the transfer paper to obtain an image.

【0014】図1は本実施形態に係る画像形成装置の現
像装置の概略構成図である。図1に基づき上記画像形成
装置に採用される現像装置について詳しく説明する。こ
の現像装置1は感光体8の側方に配設され、トナー及び
磁性キャリアとを含む2成分現像剤(以下「現像剤」と
いう。)を表面に担持する現像剤担持体としての非磁性
の現像スリーブ7を備えている。この現像スリーブ7
は、現像ケーシングの感光体1側に形成された開口部か
ら一部露出するように取り付けられ、図示しない駆動装
置により、図中矢印b方向に回転する。また、現像スリ
ーブ7の内部には、磁界発生手段としての固定磁石群か
らなるマグネットローラ7aが固定配置されている。ま
た、現像装置1は、現像スリーブ7上に担持される現像
剤の量を規制する剛体からなる現像剤規制部材としての
ドクタ9を備えている。ドクタ9に対して、現像スリー
ブ7回転方向上流側には、現像剤を収容する現像剤収容
部4が形成され、該現像剤収容部4の現像剤を攪拌混合
する第1及び第2の攪拌スクリュ5、6が設けられてい
る。また、現像剤収容部4の上方に配置されるトナー補
給口23と、現像剤収容部4へ補給されるトナー充填し
たトナーホッパ2と、トナー補給口23とトナーホッパ
2とを接続するトナー送流装置3とが設けられている。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a developing device of an image forming apparatus according to this embodiment. The developing device used in the image forming apparatus will be described in detail with reference to FIG. The developing device 1 is disposed on the side of the photoconductor 8 and is a non-magnetic developer carrier that supports a two-component developer (hereinafter referred to as "developer") containing toner and a magnetic carrier on its surface. A developing sleeve 7 is provided. This developing sleeve 7
Is attached so as to be partially exposed from an opening formed on the side of the photoconductor 1 of the developing casing, and is rotated in a direction of an arrow b in the drawing by a driving device (not shown). Further, inside the developing sleeve 7, a magnet roller 7a composed of a fixed magnet group as a magnetic field generating means is fixedly arranged. The developing device 1 also includes a doctor 9 as a developer regulating member that is a rigid body that regulates the amount of the developer carried on the developing sleeve 7. A developer accommodating portion 4 for accommodating a developer is formed on the upstream side of the doctor 9 in the rotation direction of the developing sleeve 7, and the first and second agitating means for agitating and mixing the developer in the developer accommodating portion 4 are formed. Screws 5 and 6 are provided. Further, a toner replenishing port 23 arranged above the developer accommodating portion 4, a toner hopper 2 filled with toner to be replenished in the developer accommodating portion 4, and a toner feeding device for connecting the toner replenishing port 23 and the toner hopper 2 to each other. 3 and 3 are provided.

【0015】上記構成の現像装置1においては、第1及
び第2の攪拌スクリュ5、6が回転することにより、現
像剤収容部4内の現像剤が攪拌され、トナーと磁性キャ
リアとが互いに逆極性に摩擦帯電される。この現像剤
は、矢印b方向に回転駆動する現像スリーブ7の周面に
供給され、供給された現像剤は現像スリーブ7の周面に
担持され、現像スリーブ7の回転によって、その回転方
向(矢印b方向)に搬送される。次いで、この搬送され
た現像剤は、ドクタ9によって量を規制され、規制後の
現像剤が感光体8と現像スリーブ7とが対向する現像領
域に運ばれる。この現像領域で現像剤中のトナーが、感
光体8表面の静電潜像に静電的に移行し、その静電潜像
がトナー像として可視像化される。
In the developing device 1 having the above structure, the first and second stirring screws 5 and 6 are rotated to stir the developer in the developer accommodating portion 4 so that the toner and the magnetic carrier are opposite to each other. It is triboelectrically charged. This developer is supplied to the peripheral surface of the developing sleeve 7 that is rotationally driven in the direction of arrow b, and the supplied developer is carried on the peripheral surface of the developing sleeve 7, and the rotation direction of the developing sleeve 7 (the arrow It is conveyed in the b direction). Next, the amount of the transported developer is regulated by the doctor 9, and the regulated developer is transported to the developing area where the photoconductor 8 and the developing sleeve 7 face each other. In this developing area, the toner in the developer electrostatically transfers to the electrostatic latent image on the surface of the photoconductor 8 and the electrostatic latent image is visualized as a toner image.

【0016】さらに、本実施形態の画像形成装置では、
小型化のために感光体8として直径60mm以下のも
の、現像スリーブ7として直径30mm以下のものを用
いた。現像スリーブ7は、ステンレス鋼、アルミニウ
ム、セラミックス等の非磁性材料や、更にこれらにコー
ティング等したものにサンドブラスト加工を施したもの
を用いた。ドクタ9は剛性かつ磁性を有するものとし
た。磁性材料としては、例えば、鉄、ステンレス等の金
属材料、フェライト、マグネタイト等の磁性粒子を配合
した樹脂材料が挙げられる。また、このような磁性材料
で構成された金属板等の別部材をドクタ9に直接もしく
は間接的に固定してもよい。
Further, in the image forming apparatus of this embodiment,
For downsizing, a photosensitive member 8 having a diameter of 60 mm or less and a developing sleeve 7 having a diameter of 30 mm or less were used. As the developing sleeve 7, a non-magnetic material such as stainless steel, aluminum, or ceramics, or a material obtained by coating a non-magnetic material of these with sandblasting was used. The doctor 9 has rigidity and magnetism. Examples of the magnetic material include metal materials such as iron and stainless steel, and resin materials containing magnetic particles such as ferrite and magnetite. Alternatively, another member such as a metal plate made of such a magnetic material may be fixed to the doctor 9 directly or indirectly.

【0017】また、上記現像剤の磁性キャリアとして
は、重量平均粒径dが20μm以上40μm以下のもの
を用いた。重量平均粒径dが40μmより大きいと、磁
性キャリアによる穂跡やざらつき感の発生してしまう。
一方、磁性キャリアの重量平均粒径が20μmより小さ
いとキャリア付着が悪化しすぎて、後述する他の条件で
は許容レベルに抑制するのが難しい。
As the magnetic carrier of the developer, one having a weight average particle diameter d of 20 μm or more and 40 μm or less was used. If the weight average particle diameter d is larger than 40 μm, the magnetic carrier may cause a trace of ear and a rough feeling.
On the other hand, if the weight average particle diameter of the magnetic carrier is smaller than 20 μm, the carrier adhesion will be excessively deteriorated, and it will be difficult to suppress it to an acceptable level under other conditions described later.

【0018】また、磁性キャリアとしてすくなくとも結
着樹脂と粒子を有するコート膜を有し、該粒子径Dと該
結着樹脂膜厚hが1<[D/h]<10の範囲、好まし
くは1<[D/h]<5の範囲であるものを用いた。キ
ャリア心材の具体的材料としては、2成分現像剤用の磁
性キャリアとして公知のもの、例えば、フェライト、マ
グネタイト、鉄、ニッケル等、キャリアの用途、使用目
的に合わせ適宜選択して用いればよい。また、上記コー
ト膜の粒子の具体的材料としては、アルミナ、シリカ等
があげられる。アルミナは、粒径10μm以下の粒子が
好ましく、表面処理していないもの、疎水化処理など表
面処理したもの全てを用いることができる。また、シリ
カは、トナー用に用いられているもの、及びそれ以外の
ものも用いることができ、表面処理していないもの、疎
水化処理など表面処理したもの全てを用いることができ
る。また、帯電及び抵抗調節剤として、カーボンブラッ
クあるいは酸性触媒を単独または併用して用いることも
可能である。カーボンブラックは、キャリアあるいはト
ナー用として一般的に使われているもの全てを用いるこ
とができる。酸性触媒は、触媒作用を持つものを用いる
ことができる。例えば、完全アルキル化型、メチロール
基型、イミノ基型、メチロール/イミノ基型等の反応性
基を有するものであるが、これらに限るものではない。
また、コート膜の結着樹脂としては、2成分現像剤用の
磁性キャリアのコート膜結着樹脂として公知のもの、例
えばアクリル樹脂等が挙げられる。
Further, as a magnetic carrier, it has a coat film containing at least a binder resin and particles, and the particle diameter D and the binder resin film thickness h are in the range of 1 <[D / h] <10, preferably 1 A range of <[D / h] <5 was used. As a specific material of the carrier core material, one known as a magnetic carrier for a two-component developer, for example, ferrite, magnetite, iron, nickel or the like may be appropriately selected and used according to the use and purpose of use of the carrier. Further, specific materials for the particles of the coat film include alumina and silica. As the alumina, particles having a particle size of 10 μm or less are preferable, and any of those that have not been surface-treated and those that have been surface-treated such as hydrophobic treatment can be used. As the silica, those used for toner and those other than silica can be used, and all those not surface-treated and those surface-treated such as hydrophobic treatment can be used. In addition, carbon black or an acid catalyst may be used alone or in combination as the charge and resistance modifier. As the carbon black, any of those generally used for carriers or toners can be used. As the acidic catalyst, one having a catalytic action can be used. For example, those having a reactive group such as a fully alkylated type, a methylol group type, an imino group type, and a methylol / imino group type, are not limited to these.
Examples of the binder resin for the coat film include those known as coat film binder resins for magnetic carriers for two-component developers, such as acrylic resin.

【0019】このようなコート膜を有する磁性キャリア
は、被覆膜に比べ粒子の方が凸となるので、現像剤を摩
擦帯電させるための攪拌により、トナーとの摩擦あるい
はキャリア同士の摩擦で、結着樹脂への強い衝撃を伴う
接触を緩和することができる。これにより、キャリアへ
のトナーのスペントを防止することが可能となる。とと
もに、帯電発生箇所である結着樹脂の膜削れも防止する
ことが可能となる。そこで、経時でのキャリア表面形状
変化が小さく、さらに耐久性が大幅に向上させることが
可能となる。なお、D/hが1以下の場合、粒子は結着
樹脂中に埋もれてしまうため、効果が著しく低下し好ま
しくない。D/hが10以上の場合、粒子と結着樹脂と
の接触面積が少ないため充分な拘束力が得られず、該粒
子が容易に脱離してしまうため好ましくない。
Since the particles of the magnetic carrier having such a coating film are more convex than those of the coating film, the agitation for triboelectrifying the developer may cause friction with the toner or friction between the carriers. It is possible to reduce the contact with the binder resin which is accompanied by a strong impact. This makes it possible to prevent toner spent on the carrier. At the same time, it is possible to prevent the abrasion of the binder resin film, which is the place where the charge is generated. Therefore, the carrier surface shape change with time is small, and the durability can be significantly improved. When D / h is 1 or less, the particles are buried in the binder resin, which is not preferable because the effect is significantly reduced. When D / h is 10 or more, the contact area between the particles and the binder resin is small, so that sufficient restraining force cannot be obtained and the particles are easily detached, which is not preferable.

【0020】また、上記磁性キャリアに類似した技術
で、コート樹脂膜厚よりも大きい導電性粒子をコート膜
中に含有させたもの(特開平9−160304号公報)
が挙げられる。これとの相違点として、コート膜中に含
有させる粒子の抵抗が挙げられる。該技術では、キャリ
アの抵抗を上げないために、該粒子を導電路として用い
ている。しかし、本実施形態では該粒子を導電路として
用いていない。即ち、本発明において該粒子は、従来の
ように抵抗調節材として用いるのではなく、コート膜樹
脂の保護材及び表面形状の調節材として用いている。
A technique similar to the above magnetic carrier, in which conductive particles larger than the coating resin film thickness are contained in the coating film (JP-A-9-160304).
Is mentioned. The difference from this is the resistance of the particles contained in the coat film. In this technique, the particles are used as a conductive path so as not to increase the resistance of the carrier. However, in this embodiment, the particles are not used as conductive paths. That is, in the present invention, the particles are not used as a resistance adjusting material as in the prior art, but are used as a protective material for the coating film resin and a surface shape adjusting material.

【0021】以下、本発明を実験により具体的に説明す
る。まず、実験に用いた磁性キャリアについて説明す
る。 磁性キャリア1(本実施形態の磁性キャリア) アクリル樹脂溶液(固形分50重量%) 56.0部 グアナミン溶液(固形分77重量%) 15.6部 アルミナ粒子[0.3μm、固有抵抗1014(Ω・cm)] 160.0 部 トルエン 900部 ブチルセロソルブ 900部 これらをホモミキサーで10分間分散して被覆膜形成溶
液を調合した。芯材として焼成フェライト粉[F−30
0:平均粒径;35μm(パウダーテック社製)]を用
い、膜厚0.15μmになるようにスピラコーター(岡
田精工社製)によりこの被覆膜形成溶液塗布し乾燥し
た。得られたキャリアを電気炉中にて150℃で1時間
放置して焼成した。冷却後フェライト粉バルクを目開き
100μmの篩を用いて解砕し、キャリアとした。ここ
で、キャリアのコート膜に含まれるアルミナ粒子の粒子
径D=0.3μmと結着樹脂膜厚h=0.15μmの比
D/hは2.0となる。また、このキャリアの体積抵抗
は1015(Ω・cm)である。なお、結着樹脂膜厚測
定は、透過型電子顕微鏡にてキャリア断面を観察するこ
とにより、キャリア表面を覆う被覆膜を観察することが
できるため、その膜厚の平均値をもって膜厚とした。ま
た、キャリアの体積抵抗は、キャリアを抵抗計測平行電
極間(ギャップ2mm)に投入し、DC500Vを印加
し30sec後の抵抗値をハイレジスト計で計測した値
を体積抵抗率に変換したものである。 磁性キャリア2(従来使用されている小粒径の磁性キャリア) アクリル樹脂溶液(固形分50重量%) 56.0部 グアナミン溶液(固形分77重量%) 15.6部 トルエン 900部 ブチルセロソルブ 900部 をホモミキサーで10分間分散して被覆膜形成溶液を調
合した。芯材として焼成フェライト粉[F−300:平
均粒径;35μm(パウダーテック社製)]を用い、膜
厚0.15μmになるようにスピラコーター(岡田精工
社製)によりこの上記被覆膜形成溶液塗布し乾燥した。
得られたキャリアを電気炉中にて150℃で1時間放置
して焼成した。冷却後フェライト粉バルクを目開き10
0μmの篩を用いて解砕し、キャリアとした。
The present invention will be specifically described below by experiments. First, the magnetic carrier used in the experiment will be described. Magnetic carrier 1 (magnetic carrier of the present embodiment) Acrylic resin solution (solid content 50% by weight) 56.0 parts Guanamin solution (solid content 77% by weight) 15.6 parts Alumina particles [0.3 μm, specific resistance 10 14 ( Ω · cm)] 160.0 parts Toluene 900 parts Butyl cellosolve 900 parts These were dispersed with a homomixer for 10 minutes to prepare a coating film forming solution. Fired ferrite powder [F-30 as core material
0: average particle size; 35 μm (manufactured by Powder Tech Co., Ltd.)], and this coating film forming solution was applied by a Spira coater (manufactured by Okada Seiko Co., Ltd.) to a film thickness of 0.15 μm and dried. The obtained carrier was baked in an electric furnace at 150 ° C. for 1 hour. After cooling, the bulk of the ferrite powder was crushed using a sieve having openings of 100 μm to obtain a carrier. Here, the ratio D / h of the particle diameter D = 0.3 μm of the alumina particles contained in the carrier coat film and the binder resin film thickness h = 0.15 μm is 2.0. The volume resistance of this carrier is 10 15 (Ω · cm). The binder resin film thickness can be measured by observing the cross section of the carrier with a transmission electron microscope to observe the coating film covering the carrier surface. Therefore, the average value of the film thicknesses is taken as the film thickness. . Further, the volume resistance of the carrier is obtained by putting the carrier between parallel electrodes for resistance measurement (gap 2 mm), applying DC500V, and converting the resistance value after 30 seconds measured by a high resist meter into the volume resistivity. . Magnetic carrier 2 (conventionally used small particle size magnetic carrier) Acrylic resin solution (solid content 50% by weight) 56.0 parts Guanamine solution (solid content 77% by weight) 15.6 parts Toluene 900 parts Butylcellosolve 900 parts The coating film forming solution was prepared by dispersing with a homomixer for 10 minutes. The above-mentioned coating film is formed with a spira coater (Okada Seiko Co., Ltd.) so as to have a film thickness of 0.15 μm, using fired ferrite powder [F-300: average particle size; 35 μm (Powdertec Co.)] as a core material. The solution was applied and dried.
The obtained carrier was baked in an electric furnace at 150 ° C. for 1 hour. After cooling, open the ferrite powder bulk 10
It was crushed using a 0 μm sieve and used as a carrier.

【0022】(実験1)磁性キャリア1、2を、図1の
現像装置にセットし、上記画像形成装置にてブラック単
色によるA4、300、000枚のランニングを行なっ
た。画像形成装置の機械的条件は以下のものである。 線速 300(mm/sec) 感光体径 30(mm) 現像スリーブ/感光体線速比 2 現像ギャップPG 0.4(mm) ドクタギャップDG 0.65(mm) 汲み上げ量(初期) 60(mg/cm) 現像スリーブ径 25(mm) 主極角度 0° 主極磁束密度(P1) 120(mT) 主極下流側極磁束密度(P2) 85(mT) 帯電電位VD −700(V) 露光後電位VL −60(V) 現像バイアスVb −500(V) なお、磁束密度は、磁力分布測定器(株式会社エクセル
・システムプロダクト製3次元磁気測定装置)、ガウス
メータ(株)エー・デー・エス製)を用い、スリーブ突
き当て方式で測定した。このような条件でランニングを
行った際の汲み上げ量変動を測定し、初期の汲み上げ量
に対する低下率(%)を示したものを図2に示す。図2
より、本実施形態の磁性キャリアである磁性キャリア1
は磁性キャリア2に較べ汲み上げ量変動が小さく、現像
剤寿命の規格であるA4、300,000枚においても
その低下率は20%には達していない。汲み上げ量は、
その低下率が20%を超えると、ベタが薄くなったり、
穂跡画像が出るなどの画質劣化を生じることが、実験に
より確認されている。よって、低下率が20%以内であ
れば、画像に影響を及ぼすことがないといえる。一方、
従来の小粒径キャリアである磁性キャリア2は、A4、
300,000枚において低下率は40%に達し、ベタ
が薄くなったり、穂跡画像が出るなど、画像に悪影響を
及ぼした。これにより、本実施形態の磁性キャリアを用
いると汲み上げ量低下が小さいので、初期の汲み上げ量
を高めに設定する必要がない。よって、現像ギャップP
Gを狭くしていった場合においても剤あふれ、現像ロー
ラロック、現像スリーブ固着などの発生を防止する条件
とすることができる。
(Experiment 1) The magnetic carriers 1 and 2 were set in the developing device shown in FIG. 1, and A4, 300,000 sheets of black monochromatic color were run in the image forming device. The mechanical conditions of the image forming apparatus are as follows. Linear velocity 300 (mm / sec) Photoconductor diameter 30 (mm) Development sleeve / photoconductor linear velocity ratio 2 Development gap PG 0.4 (mm) Doctor gap DG 0.65 (mm) Pumping amount (initial) 60 (mg / Cm 2 ) developing sleeve diameter 25 (mm) main pole angle 0 ° main pole magnetic flux density (P1) 120 (mT) main pole downstream side magnetic pole density (P2) 85 (mT) charging potential VD-700 (V) exposure After-potential VL-60 (V) Development bias Vb-500 (V) The magnetic flux density is measured by a magnetic force distribution measuring device (3D magnetic measuring device manufactured by Excel System Products Co., Ltd.), Gauss Meter Co., Ltd. (Manufactured by Mitsui Chemical Co., Ltd.) was used and the measurement was carried out by the sleeve butting method. FIG. 2 shows changes in the pumped-up amount when running under these conditions, and shows the reduction rate (%) with respect to the initial pumped-up amount. Figure 2
Therefore, the magnetic carrier 1 which is the magnetic carrier of the present embodiment
Has less variation in the pumping amount than the magnetic carrier 2, and the reduction rate has not reached 20% even at 300,000 sheets of A4, which is the standard of developer life. The pumping amount is
If the reduction rate exceeds 20%, the solid becomes thin,
It has been confirmed by experiments that the image quality is deteriorated, such as the appearance of a trace image. Therefore, if the rate of decrease is within 20%, it can be said that the image is not affected. on the other hand,
The magnetic carrier 2 which is a conventional small particle size carrier is A4,
At 300,000 sheets, the reduction rate reached 40%, which had a bad effect on the image, such as thinning of the solid image and the appearance of an ear mark image. As a result, when the magnetic carrier of the present embodiment is used, the decrease in the pumping amount is small, and it is not necessary to set the initial pumping amount higher. Therefore, the development gap P
Even when G is narrowed, it is possible to set a condition that prevents the developer from overflowing, developing roller lock, and developing sleeve sticking.

【0023】次に、磁性キャリアの体積抵抗について、
実験2に基づき説明する。 (実験2)上記磁性キャリア1と他の条件は同一で体積
抵抗を1014、1015、10 16(Ω・cm)と変
化させた。この時の、体積抵抗の14,15,16(L
ogR(Ω・cm))に対する2ドット縦ライン画像のエ
ッジ部におけるキャリア付着による白抜けの発生個数を
図3に示す。評価方法は、実験1と同じ画像形成装置
で、転写バイアスをOFFし、地肌ポテンシャルを振る
ことにより、加速評価した。図3より、キャリアの体積
抵抗が1016(Ω・cm)レベルであるとキャリア付
着は著しい。キャリアの体積抵抗を1015(Ω・c
m)、1014(Ω・cm)と下げることによりキャリ
ア付着は大幅に改善されることがわかる。
Next, regarding the volume resistance of the magnetic carrier,
This will be described based on Experiment 2. (Experiment 2) The magnetic carrier 1 and other conditions are the same and the volume is the same.
Resistance 101410,1510, 16(Ω ・ cm) and strange
Made into At this time, the volume resistance of 14, 15, 16 (L
Image of 2-dot vertical line image for ogR (Ω · cm))
The number of white spots caused by carrier adhesion
As shown in FIG. The evaluation method is the same as in Experiment 1.
, Turn off the transfer bias and shake the background potential
By doing so, accelerated evaluation was performed. From Figure 3, the volume of the carrier
Resistance is 1016With carrier at (Ω · cm) level
The clothes are remarkable. The volume resistance of the carrier is 1015(Ω ・ c
m), 1014Carry by lowering (Ω · cm)
It can be seen that the adhesion is greatly improved.

【0024】次に、現像スリーブ7内部のマグネットロ
ーラ7aの現像極P1および現像極の下流側磁極P2の
法線方向の磁束密度について実験3に基づき説明する。 (実験3)上記磁性キャリア1を用い、実験1と同じ画
像形成装置で、マグネットローラ7aの現像極P1及び
現像極の下流側磁極P2の法線方向の磁束密度を表1に
示すように変化させた。
Next, the magnetic flux densities in the normal direction of the developing pole P1 of the magnet roller 7a inside the developing sleeve 7 and the downstream magnetic pole P2 of the developing pole will be described based on Experiment 3. (Experiment 3) Using the above magnetic carrier 1, in the same image forming apparatus as in Experiment 1, the magnetic flux densities in the normal direction of the developing pole P1 of the magnet roller 7a and the downstream magnetic pole P2 of the developing pole are changed as shown in Table 1. Let

【表1】 この時の2ドット縦ライン画像のエッジ部におけるキャ
リア付着による白抜けの発生個数を図4に示す。評価方
法は、実験2と同様に転写バイアスをOFFし、地肌ポ
テンシャルを振ることにより、加速評価した。図4よ
り、実施例マグのように、現像極P1と現像極の下流側
の磁極P2の法線方向の磁束密度を115mT、85m
Tと上げることによりキャリア付着は大幅に改善される
ことがわかる。
[Table 1] FIG. 4 shows the number of white spots caused by carrier adhesion at the edge portion of the 2-dot vertical line image at this time. As for the evaluation method, the transfer bias was turned off and the background potential was shaken in the same manner as in Experiment 2 for accelerated evaluation. From FIG. 4, magnetic flux densities in the normal direction of the developing pole P1 and the magnetic pole P2 on the downstream side of the developing pole are 115 mT and 85 m, as in the example mag.
It can be seen that the carrier adhesion is significantly improved by increasing T.

【0025】次に、現像スリーブ7と感光体ドラム8の
現像ギャップGPについて実験4に基づき説明する。 (実験4)上記磁性キャリア1を用い、実験1と同じ画
像形成装置で、現像ギャップGpのみを0.4、0.5
mmと変化させた。この時の2ドット縦ライン画像のエ
ッジ部におけるキャリア付着による白抜けの発生個数を
図5に示す。評価方法は、実験2と同様に転写バイアス
をOFFし、地肌ポテンシャルを振ることにより、加速
評価した。図5より、現像ギャップGPを0.4mmと
狭化することによりキャリア付着は大幅に改善されるこ
とがわかる。
Next, the developing gap GP between the developing sleeve 7 and the photosensitive drum 8 will be described based on Experiment 4. (Experiment 4) Using the above magnetic carrier 1, in the same image forming apparatus as in Experiment 1, only the developing gap Gp is set to 0.4, 0.5.
It was changed to mm. FIG. 5 shows the number of white spots caused by carrier adhesion at the edge portion of the 2-dot vertical line image at this time. As for the evaluation method, the transfer bias was turned off and the background potential was shaken in the same manner as in Experiment 2 for accelerated evaluation. From FIG. 5, it can be seen that carrier adhesion is significantly improved by narrowing the development gap GP to 0.4 mm.

【0026】次に、現像バイアスについて実験5に基づ
き説明する。(実験5)上記磁性キャリア1と他の条件
は同一で体積抵抗を1014、1015、10 16(Ω
・cm)と変化させた。これらの磁性キャリアを用い、
実験1と同じ画像形成装置で現像バイアスのみをDC、
ACと変化させたときの、電荷リークによる異常画像の
発生の様子を表2に示す。DCバイアスは−500
(V)、ACはこれに周波数5kHz、Vpp1.0k
V、Duty50%を重畳したものである。
Next, the developing bias is based on Experiment 5.
Explain. (Experiment 5) The above magnetic carrier 1 and other conditions
Is the same and the volume resistance is 101410,1510, 16
・ Cm) was changed. Using these magnetic carriers,
In the same image forming apparatus as in Experiment 1, only the developing bias is DC,
An abnormal image due to charge leakage when changed to AC
The state of occurrence is shown in Table 2. DC bias is -500
(V), AC has a frequency of 5 kHz, Vpp 1.0 k
V and Duty 50% are superimposed.

【表2】 表2により、キャリア抵抗が1015(Ω・cm)以下
にすると、ACバイアスを重畳した場合には、電荷リー
クによる異常画像が発生する。しかし、DCバイアスで
は、キャリア抵抗を1015、1014(Ω・cm)と
下げていっても電荷リークによる異常画像は発生しな
い。よって、上述の実験2からキャリア付着を低減する
ようキャリアの体積抵抗を下げた場合、現像バイアスと
してACを重畳することはできない。一方、現像バイア
スとしてDCバイアスを用いると、キャリア抵抗を10
14(Ω・cm)まで下げることができ、キャリア付着
を大幅に改善させることができる。
[Table 2] According to Table 2, when the carrier resistance is 10 15 (Ω · cm) or less, an abnormal image due to charge leakage occurs when an AC bias is superposed. However, with the DC bias, an abnormal image due to charge leakage does not occur even if the carrier resistance is reduced to 10 15 and 10 14 (Ω · cm). Therefore, when the volume resistance of the carrier is reduced to reduce carrier adhesion from Experiment 2 described above, AC cannot be superimposed as the developing bias. On the other hand, when the DC bias is used as the developing bias, the carrier resistance becomes 10
It can be lowered to 14 (Ω · cm) and carrier adhesion can be significantly improved.

【0027】上述の実験1〜実験5の検討結果より、副
作用を発生させないで、キャリア付着を改善する条件と
して、本実施形態の画像形成装置では、表3に示す条件
のものを採用する。
From the examination results of Experiments 1 to 5 described above, the conditions shown in Table 3 are adopted in the image forming apparatus of the present embodiment as conditions for improving carrier adhesion without causing side effects.

【表3】 この条件における2ドット縦ライン画像のエッジ部にお
けるキャリア付着による白抜けの発生個数を図6に示
す。評価方法は、実験2と同様に転写バイアスをOFF
し、地肌ポテンシャルを振ることにより、加速評価し
た。図6より、上記条件にすることにより、キャリア付
着の改善効果は大きく、画像上問題にならないレベルま
で低減できることがわかる。一方、比較例として表3に
示す条件(従来の一般的な条件)で同様の評価をしたと
ころ、キャリア付着は非常に悪いレベルであった。
[Table 3] FIG. 6 shows the number of white spots due to carrier adhesion at the edge portion of the 2-dot vertical line image under this condition. As for the evaluation method, the transfer bias is turned off as in Experiment 2.
Then, acceleration evaluation was performed by shaking the background potential. From FIG. 6, it can be seen that the above-mentioned conditions have a great effect of improving carrier adhesion and can be reduced to a level at which there is no problem on the image. On the other hand, when the same evaluation was performed under the conditions shown in Table 3 (conventional general conditions) as a comparative example, carrier adhesion was extremely poor.

【0028】以上述べたように、本実施形態の画像形成
装置によれば、磁性キャリアの小粒径化、感光体ドラム
や現像スリーブの小径化した装置においても、電荷リー
ク等の副作用を発生させることなくキャリア付着を抑制
する。よって、小型化を図りながら、高品位な画像を安
定して得ることができる。また、磁性キャリアとして結
着樹脂と粒子を有するコート膜を有し、粒子径Dと結着
樹脂膜厚hが1<[D/h]<10であるもの用いる。
この磁性キャリアはストレスに強く、耐久性が向上し、
現像剤の劣化が抑制される。よって、経時においる磁性
キャリアの表面形状変化による汲み上げ量の低下が低減
できるので、初期の汲み上げ量を高めに設定する必要が
ない。そこで、キャリア付着低減のため現像ギャップP
Gを狭くした場合においても、剤あふれ、現像ローラロ
ック、現像スリーブ固着等の副作用を発生させることが
ない。
As described above, according to the image forming apparatus of the present embodiment, side effects such as charge leakage occur even in a device in which the particle diameter of the magnetic carrier is reduced and the photosensitive drum and the developing sleeve are also reduced in diameter. Without suppressing carrier adhesion. Therefore, it is possible to stably obtain a high-quality image while achieving miniaturization. Further, a magnetic carrier having a coat film containing a binder resin and particles and having a particle diameter D and a binder resin film thickness h of 1 <[D / h] <10 is used.
This magnetic carrier is strong against stress and has improved durability,
Deterioration of the developer is suppressed. Therefore, it is possible to reduce the decrease in the pumping amount due to the change in the surface shape of the magnetic carrier over time, and it is not necessary to set the initial pumping amount higher. Therefore, in order to reduce carrier adhesion, the development gap P
Even when G is narrowed, side effects such as developer overflow, developing roller lock, and development sleeve sticking do not occur.

【0029】[0029]

【発明の効果】請求項1乃至4の発明によれば、小型化
のため小径の像担持体および現像剤担持体を用い、高画
質化のために小粒径キャリアを用いた2成分現像装置を
採用する画像形成装置及び画像形成方法において、キャ
リア付着を抑制して、高品位な画像を安定して得ること
のできるという優れた効果がある。
According to the inventions of claims 1 to 4, a two-component developing device using an image carrier and a developer carrier having a small diameter for downsizing, and a carrier having a small particle size for improving image quality. In the image forming apparatus and the image forming method adopting, there is an excellent effect that carrier adhesion can be suppressed and a high quality image can be stably obtained.

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

【図1】本実施形態に係る画像形成装置に採用される現
像装置の概略構成図。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a developing device employed in an image forming apparatus according to this embodiment.

【図2】磁性キャリア1、2を用いた場合の汲み上げ量
低下率を表すグラフ。
FIG. 2 is a graph showing a pumping amount reduction rate when magnetic carriers 1 and 2 are used.

【図3】磁性キャリアの体積抵抗を変化させた場合のキ
ャリア付着による白抜けの発生個数を示すグラフ。
FIG. 3 is a graph showing the number of white spots due to carrier adhesion when the volume resistance of the magnetic carrier is changed.

【図4】マグネットローラの条件を変化させた場合のキ
ャリア付着による白抜けの発生個数を示すグラフ。
FIG. 4 is a graph showing the number of white spots caused by carrier adhesion when the conditions of the magnet roller are changed.

【図5】現像ギャップPGを変化させた場合のキャリア
付着による白抜けの発生個数を示すグラフ。
FIG. 5 is a graph showing the number of white spots due to carrier adhesion when the development gap PG is changed.

【図6】本実施形態の画像形成装置と比較例の画像形成
装置におけるキャリア付着による白抜けの発生個数を示
すグラフ。
FIG. 6 is a graph showing the number of white spots due to carrier adhesion in the image forming apparatus of the present embodiment and the image forming apparatus of the comparative example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 現像装置 2 トナーホッパ 3 トナー送流装置 4 現像剤収容部 5 第1攪拌スクリュ 6 第2攪拌スクリュ 7 現像スリーブ 7a マグネットローラ 8 感光体 9 ドクタ 23 トナー補給口 1 Development device 2 Toner hopper 3 Toner flow device 4 developer storage 5 1st stirring screw 6 Second stirring screw 7 Development sleeve 7a Magnet roller 8 photoconductor 9 Doctor 23 Toner supply port

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2H005 BA06 BA07 CA17 CB07 EA01 EA05 EA10 2H031 AA01 AC09 AC20 AD05 AD16 BA05 BA09 CA07 DA05 2H035 CA07 CB03    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    F-term (reference) 2H005 BA06 BA07 CA17 CB07 EA01                       EA05 EA10                 2H031 AA01 AC09 AC20 AD05 AD16                       BA05 BA09 CA07 DA05                 2H035 CA07 CB03

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】内部に固定された磁界発生手段を有し、表
面上に磁性キャリアとトナーとからなる2成分現像剤を
担持して回転する非磁性現像スリーブからなる現像剤担
持体を備えた現像装置を用いて像坦持体上の静電潜像を
トナー像化するものであって、該現像剤担持体の直径が
30mm以下、該像坦持体の直径が60mm以下である
画像形成装置において、 上記磁性キャリアの重量平均粒径が20μm以上40μ
m以下、体積抵抗が1015(Ω・cm)以下であり、 上記現像剤担持体の内部の磁界発生手段であって、該像
担持体に対向するよう配置される現像極の法線方向の磁
束密度が115mT以上、該現像剤担持体の回転方向に
対し該現像極の下流側磁極の磁束密度が85mT以上で
あり、 該現像剤担持体と該像担持体との間隙が0.4mm以下
であり、 該現像剤担持体に印加する現像バイアスがDCバイアス
であることを特徴とする画像形成装置。
1. A developer carrier comprising a non-magnetic developing sleeve, which has a magnetic field generating means fixed inside and carries a two-component developer comprising a magnetic carrier and a toner on its surface and rotates. An image forming method for converting an electrostatic latent image on an image bearing member into a toner image by using a developing device, in which the diameter of the developer bearing member is 30 mm or less and the diameter of the image bearing member is 60 mm or less. In the device, the weight average particle diameter of the magnetic carrier is 20 μm or more and 40 μm or more.
m or less and a volume resistance of 10 15 (Ω · cm) or less, which is a magnetic field generating means inside the developer carrier, and is in a direction normal to a developing pole arranged so as to face the image carrier. The magnetic flux density is 115 mT or more, the magnetic flux density of the magnetic pole on the downstream side of the developing pole is 85 mT or more with respect to the rotation direction of the developer carrier, and the gap between the developer carrier and the image carrier is 0.4 mm or less. The image forming apparatus is characterized in that the developing bias applied to the developer carrying member is a DC bias.
【請求項2】請求項1の画像形成装置において、上記磁
性キャリアがすくなくとも結着樹脂と粒子を有するコー
ト膜を有し、該粒子径Dと該結着樹脂膜厚hが1<[D
/h]<10であることを特徴とする画像形成装置。
2. The image forming apparatus according to claim 1, wherein the magnetic carrier has at least a coat film containing a binder resin and particles, and the particle diameter D and the binder resin film thickness h are 1 <[D.
/ H] <10.
【請求項3】内部に固定された磁界発生手段を有し、表
面上に磁性キャリアとトナーとからなる2成分現像剤を
担持して回転する非磁性現像スリーブからなる現像剤担
持体を備えた現像装置を用いて像坦持体上の静電潜像を
トナー像化するものであって、該現像剤担持体の直径が
30mm以下、該像坦持体の直径が60mm以下である
ものを用いる画像形成方法において、 上記磁性キャリアの重量平均粒径が20μm以上40μ
m以下、体積抵抗が1015(Ω・cm)以下であり、 上記現像剤担持体の内部の磁界発生手段であって、該像
担持体に対向するよう配置される現像極の法線方向の磁
束密度が115mT以上、該現像剤担持体の回転方向に
対し該現像極の下流側磁極の磁束密度が85mT以上で
あり、 該現像剤担持体と該像担持体との間隙が0.4mm以下
であり、 該現像剤担持体に印加する現像バイアスがDCバイアス
であることを特徴とする画像形成方法。
3. A developer carrying member comprising a non-magnetic developing sleeve, which has a magnetic field generating means fixed inside and carries a two-component developer consisting of a magnetic carrier and a toner on its surface and rotates. A toner image of an electrostatic latent image on an image bearing member is formed by using a developing device, wherein the developer bearing member has a diameter of 30 mm or less and the image bearing member has a diameter of 60 mm or less. In the image forming method used, the weight average particle diameter of the magnetic carrier is 20 μm or more and 40 μm or more.
m or less and a volume resistance of 10 15 (Ω · cm) or less, which is a magnetic field generating means inside the developer carrier, and is in a direction normal to a developing pole arranged so as to face the image carrier. The magnetic flux density is 115 mT or more, the magnetic flux density of the magnetic pole on the downstream side of the developing pole is 85 mT or more with respect to the rotation direction of the developer carrier, and the gap between the developer carrier and the image carrier is 0.4 mm or less. And a developing bias applied to the developer carrying member is a DC bias.
【請求項4】請求項3の画像形成方法において、上記磁
性キャリアがすくなくとも結着樹脂と粒子を有するコー
ト膜を有し、該粒子径Dと該結着樹脂膜厚hが1<[D
/h]<10であることを特徴とする画像形成方法。
4. The image forming method according to claim 3, wherein the magnetic carrier has at least a coating film containing a binder resin and particles, and the particle diameter D and the binder resin film thickness h are 1 <[D.
/ H] <10.
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