JP2006091269A - Developing device and image forming apparatus using the same - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a simple and general-purpose apparatus improving an electrostatic transfer property and color aptitude which are defects at the time of using a conventional conductive toner, capable of effectively preventing occurrence of fogging and toner cloud and hardly being affected by environmental changes and secular deterioration. <P>SOLUTION: The developing device is provided with: a toner carrier 3 arranged oppositely to an image carrier 1 carrying an electrostatic latent image Z and carrying charged conductive toner 2; a developing field forming means 4 for forming a developing field between the toner carrier 3 and the image carrier 1 and developing the electrostatic latent image Z formed on the image carrier 1 with toner in the developing field area; and a charge injection means 5 having a charge injection member 6 arranged oppositely to the toner carrier 3 and injecting charge into the conductive toner 2 by applying a charge injecting field between the charge injection member 6 and the toner carrier 3. The charge injection means 5 is provided with a charge injection field forming means 7 for forming the charge injection field so as to be controlled in accordance with a change in the use conditions of the device. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、複写機やプリンタ等の画像形成装置で用いられる現像装置に係り、特に、帯電された導電性トナーによって静電潜像を可視像化する現像装置及びこれを用いた画像形成装置に関する。   The present invention relates to a developing device used in an image forming apparatus such as a copying machine or a printer, and more particularly to a developing device that visualizes an electrostatic latent image with a charged conductive toner and an image forming apparatus using the same. About.

従来における電子写真方式の画像形成装置では、絶縁性トナーを摩擦帯電して電荷を与え、現像に供する方法が広く一般的に用いられている。
ここで、トナーを帯電させる方法としては、トナーのバインダ樹脂や添加剤との組合せによりトナーの摩擦帯電性を予め制御しておき、現像装置内でトナーが攪拌されたり搬送されたりしていることを利用し、搬送経路の途中におけるトナーの攪拌動作や搬送動作によりトナー同士を摩擦させることで、摩擦帯電を生じやすい物質とトナーとの摩擦によってトナーを帯電させる方法が多く採用されている。
In a conventional electrophotographic image forming apparatus, a method in which an insulating toner is triboelectrically charged to give electric charge and used for development is widely used.
Here, as a method for charging the toner, the triboelectric chargeability of the toner is controlled in advance by a combination with the binder resin or additive of the toner, and the toner is stirred or transported in the developing device. In many cases, the toner is charged by friction between a substance that easily causes frictional charging and the toner by rubbing the toners by agitating operation or conveying operation of the toner in the middle of the conveying path.

このようなトナーの帯電方法において、摩擦によって帯電したトナーの帯電量には、ある程度の帯電分布が存在しているため、トナーには、帯電量が少ない低帯電トナーや、トナー全体の帯電極性とは逆の帯電極性を有する逆極性トナーが含まれていることが多い。
このとき、低帯電トナーは、現像装置内のトナー担持体から離れて画像形成装置内を漂う所謂トナークラウドとなりやすく、このトナークラウドは画像形成装置の不良原因となる。
また、逆極性トナーは、像担持体上の静電潜像のうち、本来トナーが付着しない背景部に引きつけられ、背景部の一様な汚れである所謂かぶりを発生させる。
更に、この種の摩擦帯電方法にあっては、環境変化や経時変化の影響を受けやすく、トナーや攪拌部材等の摩擦帯電機構の表面状態が変化し、結果的に、トナーの帯電状態が不安定になり易い。
In such a toner charging method, since a certain amount of charge distribution exists in the charge amount of the toner charged by friction, the toner includes a low charge toner with a small charge amount and a charge polarity of the entire toner. Often contains a reverse polarity toner having a reverse charge polarity.
At this time, the low-charge toner tends to become a so-called toner cloud that floats away from the toner carrier in the developing device and floats in the image forming device, and this toner cloud causes a failure of the image forming device.
Further, the reverse polarity toner is attracted to the background portion to which the toner does not adhere in the electrostatic latent image on the image carrier, and generates a so-called fog that is uniform contamination of the background portion.
Furthermore, this type of triboelectric charging method is easily affected by environmental changes and changes over time, and the surface state of the triboelectric charging mechanism such as the toner and the agitating member changes, resulting in an unsatisfactory charging state of the toner. It tends to be stable.

そこで、このような不具合を解消するために、導電性トナーを使用する方法、具体的には、導電性トナーへ電荷を注入して帯電し、現像に供する方法が知られている。
この方法は、摩擦帯電を利用しないため、種々の利点がある。
特に、導電性トナーは電荷が移動し易く、均一な電荷をトナーに与えることができるため、かぶりやトナークラウドを防止でき、環境変化や経時劣化の影響を受けにくいことは最大の特長である。また、摩擦帯電機構が不要なため、構造が簡単で、小型化、低価格化が可能であることも、大きな魅力である。
In order to solve such a problem, a method of using a conductive toner, specifically, a method of injecting a charge into the conductive toner and charging it for development is known.
This method has various advantages because it does not use triboelectric charging.
In particular, since the conductive toner easily moves the charge and can give the toner a uniform charge, the greatest feature is that it can prevent fogging and toner clouding and is less susceptible to environmental changes and deterioration over time. In addition, since a frictional charging mechanism is not required, the structure is simple, and the size and cost can be reduced.

特開平10−111604号公報(第3−5頁、図1)JP-A-10-111604 (page 3-5, FIG. 1) 特公昭58−26026号公報(第1−5頁、図1)Japanese Examined Patent Publication No. 58-26026 (page 1-5, FIG. 1) 特公昭63−10426号公報(第1−2頁、第2図)Japanese Examined Patent Publication No. 63-10426 (page 1-2, Fig. 2) 特開昭63−159870号公報(第1−4頁、第1図)JP 63-159870 (page 1-4, FIG. 1) 特開平6−95518号公報(第1−6頁、図1)JP-A-6-95518 (page 1-6, FIG. 1)

ところが、導電性トナーが汎用的にならない最大の理由は、コロトロンやバイアスロールといった汎用的な静電転写方式では、吸湿した記録紙へのトナー像の転写が困難なためである。
また、カラー画像を形成する場合、色材の異なるカラートナーを重ねて種々の色を再現するが、導電性トナーではトナーを重ねることができず、カラー化に対応できないためである。
この原因は、トナーが導電性であるが故に、吸湿して低抵抗になった記録紙やトナー相互間でトナー電荷の移動が発生し、トナーへの静電吸着力が失われてしまうことによる。
However, the biggest reason why conductive toner does not become versatile is that it is difficult to transfer a toner image onto a moisture-absorbing recording paper in a general-purpose electrostatic transfer system such as a corotron or a bias roll.
Also, when forming a color image, various colors are reproduced by superimposing color toners having different color materials, but the conductive toner cannot superimpose the toner and cannot cope with colorization.
This is due to the fact that the toner charge is transferred between the recording paper and the toner that have absorbed moisture and become low resistance because the toner is conductive, and the electrostatic adsorption force to the toner is lost. .

また、別の技術的課題として、導電性トナーは容易に電荷注入するため、潜像電位が不安定になると、現像バイアスと静電潜像の背景部との間の小さな電位差(クリーニング電位とする)でも、トナーへ逆極性の電荷が電荷注入し、かぶりの原因になり易い。   As another technical problem, since conductive toner easily injects electric charge, if the latent image potential becomes unstable, a small potential difference between the developing bias and the background portion of the electrostatic latent image (the cleaning potential is set). ) However, charge of reverse polarity is injected into the toner, which is likely to cause fogging.

このような技術的課題を解決するために、従来にあっては、以下のa〜eの先行技術が提案されている。
すなわち、
a トナーとして、正負両極性のうち一方の極性に帯電し易く、かつ、該極性に帯電した後は他方の極性に帯電し難い特性を具備させた提案、言い換えれば、電荷を注入しやすいが、リークしにくいトナー材料に関する提案(例えば特許文献1参照)、
b 基体の少なくとも一方の面に絶縁性媒質を所定量塗工し、所定レベルの体積固有抵抗値を備えた記録紙(転写媒体)を用いることで、紙の電荷保持量を安定且つ均一とする提案(例えば特許文献2参照)、
c 現像後かつ転写に先立ち静電潜像の画像部電位を現像時の画像部電位の所定レベルまで低減させ、トナーの飛び散りを抑制する提案(例えば特許文献3参照)、
d 導電性トナーと絶縁性トナーとの混合により、転写時には、紙から導電性トナーへの電荷注入を絶縁性トナー(絶縁体)にて防ぎ、導電性トナーと紙との非接触化を図ることで、導電性トナーの電荷保持性を保つようにした提案(例えば特許文献4参照)、
e 像担持体上の導電性トナーを加熱することでトナーを軟化・溶融し、軟化・溶融したトナーの粘着力を利用することにより像担持体から被記録材への転写性を良好に保つようにした非静電転写技術に関する提案(例えば特許文献5参照)、などが試みられてきた。
In order to solve such a technical problem, the following prior arts a to e have been conventionally proposed.
That is,
a As a toner, a proposal that has the property of being easily charged to one of the positive and negative polarities and not easily charged to the other polarity after being charged to the other polarity, in other words, it is easy to inject charges, Proposals related to toner materials that do not leak easily (for example, see Patent Document 1),
b Applying a predetermined amount of an insulating medium to at least one surface of the substrate, and using a recording paper (transfer medium) having a predetermined volume specific resistance value makes the charge retention amount of the paper stable and uniform. Proposal (see, for example, Patent Document 2),
c A proposal for reducing the image portion potential of the electrostatic latent image after development and prior to transfer to a predetermined level of the image portion potential during development to suppress toner scattering (see, for example, Patent Document 3),
d By mixing conductive toner and insulating toner, during transfer, charge injection from the paper to the conductive toner is prevented by the insulating toner (insulator), and the conductive toner and the paper are made non-contact. And a proposal for maintaining the charge retention of the conductive toner (see, for example, Patent Document 4),
e. Heating the conductive toner on the image carrier softens and melts the toner, and uses the adhesive force of the softened and melted toner to maintain good transferability from the image carrier to the recording material. Proposals related to the non-electrostatic transfer technology (see, for example, Patent Document 5) have been attempted.

しかしながら、いずれの先行技術も絶縁トナー同等の転写性を得ることができないばかりでなく、例えば先行技術a,dにあっては、特殊な材料を使用しなければならないし、また、先行技術bにあっては、特殊な記録紙を使用しなければならず、更に、先行技術c,eにあっては、特殊な作像プロセスが必要不可欠になるため、いずれの先行技術にあっても、汎用性を大きく損なう懸念があり、現段階において実用化には至っていない。   However, not all of the prior arts can obtain transfer properties equivalent to insulating toners. For example, in the prior arts a and d, a special material must be used, and in the prior art b. In this case, a special recording paper must be used. Furthermore, in the prior arts c and e, a special image forming process is indispensable. There is a concern that the performance will be greatly impaired, and it has not been put into practical use at this stage.

本発明は、以上の技術的課題を解決するためになされたものであって、従前の導電性トナーを使用する際の不具合である静電転写性の改善、カラー適性の改善を行い、かぶりやトナークラウドを有効に防止でき、環境変化や経時劣化の影響を受けにくく、簡単で且つ汎用性のある現像装置及びこれを用いた画像形成装置を提供するものである。   The present invention has been made in order to solve the above technical problem, and has improved electrostatic transferability and color suitability, which are disadvantages when using a conventional conductive toner. It is an object of the present invention to provide a simple and versatile developing device that can effectively prevent toner clouding and is not easily affected by environmental changes and deterioration over time, and an image forming apparatus using the developing device.

すなわち、本発明は、図1(a)に示すように、導電性トナー2にて静電潜像Zを可視像化する現像装置において、静電潜像Zを担持した像担持体1に対向配置され、帯電された導電性トナー2を担持搬送するトナー担持体3と、このトナー担持体3と像担持体1との間に現像電界が形成され、この現像電界領域にて像担持体1上の静電潜像Zをトナー現像する現像電界形成手段4と、トナー担持体3に対向配置される電荷注入部材6を有し、この電荷注入部材6とトナー担持体3との間に電荷注入電界を作用させ、導電性トナー2に電荷を注入する電荷注入手段5とを備え、電荷注入手段には、装置の使用条件変化に応じて電荷注入電界が調整可能に形成される電荷注入電界形成手段7を具備させたことを特徴とする。   That is, according to the present invention, as shown in FIG. 1A, in the developing device that visualizes the electrostatic latent image Z with the conductive toner 2, the image bearing member 1 that carries the electrostatic latent image Z is provided. A developing electric field is formed between the toner carrying member 3 which carries the charged conductive toner 2 which is arranged oppositely and which is charged, and between the toner carrying member 3 and the image carrier 1, and in this developing electric field region the image carrying member. 1 has a developing electric field forming means 4 for developing the electrostatic latent image Z on the toner 1 and a charge injection member 6 disposed opposite to the toner carrier 3, and between the charge injection member 6 and the toner carrier 3. Charge injection means 5 for injecting electric charge into the conductive toner 2 by applying a charge injection electric field is provided. The charge injection means is formed such that the charge injection electric field can be adjusted in accordance with changes in the use conditions of the apparatus. An electric field forming means 7 is provided.

このような技術的手段において、導電性トナー2を扱う現像方式としては、例えば一成分現像方式や二成分現像方式などのいずれの現像方式であってもよい。
また、トナー担持体3としては、導電性トナー2を担持搬送するものであれば、ロール状、ベルト状など任意の形態でよく、磁極のレイアウト等も任意に設定して差し支えない。
更に、現像電界形成手段4は、像担持体1とトナー担持体3との間に現像電界を形成するものを広く含み、ここでいう現像電界としては直流電界のみ、あるいは、交番電界を重畳した直流電界など適宜選定してよい。
In such technical means, the developing method for handling the conductive toner 2 may be any developing method such as a one-component developing method or a two-component developing method.
The toner carrier 3 may be in any form such as a roll or a belt as long as it carries and transports the conductive toner 2, and the magnetic pole layout may be arbitrarily set.
Further, the developing electric field forming means 4 includes a wide range of devices that form a developing electric field between the image carrier 1 and the toner carrier 3, and the developing electric field here is a direct current electric field or an alternating electric field superimposed. You may select DC electric fields suitably.

また、本発明において、導電性トナー2の態様としては、導電性トナー基体をベースとし、この表面に絶縁性又は半導電性被覆層を設けた態様や、例えば絶縁性トナー基体をベースとし、その表面に導電性微粒子を埋設する等各種の態様がある。
前者の態様にあっては、導電性トナー基体は結果的に導電性を有するトナー基体であればよく、例えば絶縁性トナー基体内に導電性微粒子を混入させたり、絶縁性トナー基体の外表面近傍に導電性微粒子を付着させる等適宜選定して差し支えない。また、被覆層の好ましい態様としては、例えば無定形高分子を主成分とする被覆層が挙げられる。ここで、無定形高分子を主成分とする被覆層とは、少なくとも無定形高分子相の割合が80%以上であること意味する。更に、被覆層としては、導電性トナー基体を完全に被覆する態様に限らず、不完全に被覆する態様をも含む。この場合において、抵抗調整は被覆層の一部に凹所を設けたり、あるいは、層厚を調整することにより行うようにすればよい。
一方、後者の態様にあっては、絶縁性トナー基体は電子写真方式等で使用される絶縁性トナーであればよく、例えばスチレンアクリル系樹脂やポリエステル系樹脂等を使用したものが挙げられる。更に、導電性微粒子としては、絶縁性トナー基体に埋め込む観点からは、好ましくは大きさがサブミクロンのものがよく、例えばITO、酸化すず、酸化亜鉛、酸化チタン等の微粒子が挙げられる。更に、導電性微粒子にあっては、導電性トナー2をカラートナーに適用するためには、透明性を備えていることが好ましく、このことでカラー適性(特に発色性)に優れた導電性トナー2を得ることが可能になる。
In the present invention, the conductive toner 2 may have a conductive toner base as a base and an insulating or semiconductive coating layer provided on the surface thereof, or an insulating toner base as a base. There are various modes such as embedding conductive fine particles on the surface.
In the former mode, the conductive toner substrate may be a toner substrate having conductivity as a result. For example, conductive fine particles may be mixed in the insulating toner substrate, or near the outer surface of the insulating toner substrate. The conductive fine particles may be appropriately selected, for example. Moreover, as a preferable aspect of a coating layer, the coating layer which has an amorphous polymer as a main component is mentioned, for example. Here, the coating layer containing the amorphous polymer as a main component means that at least the ratio of the amorphous polymer phase is 80% or more. Furthermore, the coating layer is not limited to a mode in which the conductive toner substrate is completely coated, but includes a mode in which the conductive toner substrate is completely coated. In this case, the resistance adjustment may be performed by providing a recess in a part of the coating layer or adjusting the layer thickness.
On the other hand, in the latter mode, the insulating toner substrate may be an insulating toner used in an electrophotographic system, and examples thereof include those using styrene acrylic resin or polyester resin. Further, the conductive fine particles preferably have a size of submicron from the viewpoint of embedding in the insulating toner base, and examples thereof include fine particles such as ITO, tin oxide, zinc oxide, and titanium oxide. Further, in the case of the conductive fine particles, in order to apply the conductive toner 2 to the color toner, it is preferable that the conductive toner 2 has transparency, and this allows the conductive toner to have excellent color suitability (particularly color developability). 2 can be obtained.

更に、電荷注入手段5としては、図1(b)に示すように、電荷注入部材6とトナー担持体3との間に電荷注入電界EDを作用させ、導電性トナー2に電荷注入するものであればよい。このとき、電荷注入電界は必ずしも現像電界より大きいものに限られず、また、電荷注入部材6はトナーに対して電荷を注入する機能部材であれば例えばロール状、プレート状、ブレード状のもの等適宜選定して差し支えないが、代表的には導電性ロール又は導電性ゴムを接着した導電板が挙げられる。尚、電荷注入部材6の材質はアルミニウム、ステンレス等が使用されるがこれに限らず適宜選定して差し支えない。   Further, as shown in FIG. 1B, the charge injection means 5 injects charges into the conductive toner 2 by applying a charge injection electric field ED between the charge injection member 6 and the toner carrier 3. I just need it. At this time, the charge injection electric field is not necessarily larger than the development electric field, and if the charge injection member 6 is a functional member for injecting electric charge into the toner, for example, a roll, plate, blade or the like is appropriately used. A conductive plate to which a conductive roll or conductive rubber is bonded is typically mentioned, although it may be selected. The material of the charge injection member 6 is aluminum, stainless steel or the like, but is not limited to this, and may be appropriately selected.

更にまた、電荷注入手段5としては、電荷注入部材6とトナー担持体3との間に電荷注入電界を生成させるための要素として、通常電源等の電荷注入電界形成手段7が用いられる。
本発明において、この電荷注入電界形成手段7は、装置の使用条件変化に応じて電荷注入電界が調整可能に形成されている。
この場合、電荷注入電界形成手段7は、画像濃度変化や環境変化等の使用条件環境が異なる場合でも、適正な電荷注入電界を作用させることができる。
ここでいう電荷注入電界としては直流電界のみ、あるいは、交番電界を重畳した直流電界など適宜選定してよい。
Furthermore, as the charge injection means 5, a charge injection electric field forming means 7 such as a normal power source is used as an element for generating a charge injection electric field between the charge injection member 6 and the toner carrier 3.
In the present invention, the charge injection electric field forming means 7 is formed such that the charge injection electric field can be adjusted in accordance with changes in the use conditions of the apparatus.
In this case, the charge injection electric field forming means 7 can cause an appropriate charge injection electric field to act even when the use condition environment such as image density change or environment change is different.
The charge injection field here may be selected as appropriate, such as a direct current electric field or a direct current electric field superimposed with an alternating electric field.

このような、電荷注入電界形成手段7において、装置の使用条件変化に応じて電荷注入電界を調整するには、装置の使用条件変化が検知可能なセンサ8を用いるようにすればよい。この種のセンサ8の代表的態様としては、画像濃度を検知する濃度センサや装置の周辺環境を検知する環境センサ等が挙げられる。
この場合、センサ8からの検知情報は通常制御手段に取り込まれ、この制御手段が電荷注入電界形成手段7へ所定の制御信号を送出し、電荷注入電界を調整可能とするものであるが、制御手段を介することなく、センサ8からの検知情報に応じて電荷注入電界形成手段を直接調整するようにしてもよい。
更に、センサ8としての濃度センサは、例えば像担持体1又は記録媒体上のトナーパッチの濃度(現像トナー量)を検知可能にするものであればよい。この場合、この濃度センサによって検知される現像トナー量が主として電荷注入量に相当して依存することから、この濃度センサからの検知情報に応じて電荷注入量(具体的には電荷注入電界)を制御することにより画像濃度を調整することができる。尚、像担持体1はトナー像を担持するものを広く含み、例えば、中間転写型画像形成装置であれば、感光体等の像形成担持体に限らず、中間転写体をも含む。よって、濃度センサの配設箇所としては、像形成担持体又は中間転写体のいずれでもよい。
また、濃度センサの使用モデル態様としては、鏡面反射型、拡散反射型、透過型など既知の光学センサを適宜選定してよい。
In such a charge injection electric field forming means 7, in order to adjust the charge injection electric field according to the change in the use condition of the apparatus, the sensor 8 capable of detecting the change in the use condition of the apparatus may be used. Typical examples of this type of sensor 8 include a density sensor that detects image density and an environmental sensor that detects the surrounding environment of the apparatus.
In this case, the detection information from the sensor 8 is normally taken into the control means, and this control means sends a predetermined control signal to the charge injection electric field forming means 7 so that the charge injection electric field can be adjusted. You may make it adjust a charge injection electric field formation means directly according to the detection information from the sensor 8, without going through a means.
Further, the density sensor as the sensor 8 may be any sensor that can detect the density (development toner amount) of the toner patch on the image carrier 1 or the recording medium, for example. In this case, since the amount of the developing toner detected by the density sensor mainly depends on the charge injection quantity, the charge injection quantity (specifically, the charge injection electric field) is set according to the detection information from the density sensor. The image density can be adjusted by controlling. Note that the image carrier 1 includes a wide range of ones that carry toner images. For example, in the case of an intermediate transfer type image forming apparatus, the image carrier 1 is not limited to an image forming carrier such as a photosensitive member but also includes an intermediate transfer member. Therefore, the location where the density sensor is disposed may be either an image forming carrier or an intermediate transfer member.
In addition, as a usage model mode of the density sensor, a known optical sensor such as a specular reflection type, a diffuse reflection type, or a transmission type may be appropriately selected.

更に、濃度センサを使用する場合の好ましい態様としては、像担持体1上の潜像電位を検知可能にする電位センサを設ける態様が挙げられる。
本態様によれば、濃度センサによって検知される現像トナー量は、主として電荷注入量に依存するものの像担持体1上の潜像電位にも依存する。従って、電位センサを設けることによって、この電位センサの検知情報に応じて像担持体1上の潜像電位を常に一定範囲内に保つようにすれば、濃度センサは常に同一条件下での検知を可能にすることができる。
Furthermore, as a preferable mode when using the density sensor, a mode in which a potential sensor that can detect the latent image potential on the image carrier 1 is provided.
According to this aspect, the developing toner amount detected by the density sensor depends mainly on the latent image potential on the image carrier 1 although it depends mainly on the charge injection amount. Therefore, if the potential sensor is provided so that the latent image potential on the image carrier 1 is always kept within a certain range according to the detection information of the potential sensor, the density sensor always detects under the same conditions. Can be possible.

また、センサ8としての環境センサを用いる態様にあっては、装置の使用条件環境を検知することができる。
ここで、トナー帯電量は、温度や湿度等の使用条件環境によって変化するため、環境センサの検知情報に基づいて電荷注入電界を制御することにより環境変化に応じた帯電量を得ることが可能になる。
更に、環境センサの態様としては、温度センサと湿度センサの両方を備える態様のほか、温度センサのみ、または、湿度センサのみ等適宜選定してよい。
ここで、温度センサはサーミスタやシリコンIC等、適宜選定してよく、また、湿度センサは高分子抵抗変化型と同等の性能を有するものであれば適宜選定して差し支えない。
Moreover, in the aspect using the environmental sensor as the sensor 8, the use condition environment of the apparatus can be detected.
Here, since the toner charge amount changes depending on the use condition environment such as temperature and humidity, it is possible to obtain the charge amount according to the environment change by controlling the charge injection electric field based on the detection information of the environment sensor. Become.
Furthermore, as an aspect of the environmental sensor, in addition to an aspect including both the temperature sensor and the humidity sensor, only the temperature sensor or only the humidity sensor may be selected as appropriate.
Here, the temperature sensor may be appropriately selected such as a thermistor or a silicon IC, and the humidity sensor may be appropriately selected as long as it has a performance equivalent to that of the polymer resistance change type.

また、電荷注入手段5としては、電荷注入部材6とトナー担持体3にトナーが供給可能なトナー供給部材とを兼用する態様であってもよいし、トナー担持体3に担持された状態のトナーに対して電荷注入する電荷注入部材6を有する態様であってもよい。
ここで、前者の兼用型の態様にあっては、電荷注入部材6は、電荷注入機能の他に、トナー供給機能を実現する部材であることが必要である。
一方、後者の態様は、電荷注入部材6をトナー供給部材とは別個に設ける態様であり、電荷注入に対する機能性のみを追求することができるため、トナーの帯電性を確保する上で好ましい。
The charge injection means 5 may be a mode in which both the charge injection member 6 and a toner supply member capable of supplying toner to the toner carrier 3 may be used, or the toner carried on the toner carrier 3. Alternatively, the charge injection member 6 for injecting electric charges may be provided.
Here, in the former dual-use mode, the charge injection member 6 needs to be a member that realizes a toner supply function in addition to the charge injection function.
On the other hand, the latter mode is a mode in which the charge injection member 6 is provided separately from the toner supply member, and only the functionality for charge injection can be pursued, which is preferable in securing the chargeability of the toner.

更に、電荷注入手段5の電荷注入方式としては、電荷注入部材6とトナー担持体3との間に導電性トナー2を挟んで摺擦しながら電荷注入する方式(摺擦型電荷注入方式)が好ましい。この方式にあっては、導電性トナー2と電荷注入部材6との接触確率を高め、かつ、導電性トナー2の接触抵抗を低減することが可能になり、その分、低い電荷注入電界にてトナーに対して効率的に電荷注入することが可能である。   Further, as a charge injection method of the charge injection means 5, there is a method of injecting charges while rubbing the conductive toner 2 between the charge injection member 6 and the toner carrier 3 (sliding type charge injection method). preferable. In this method, the contact probability between the conductive toner 2 and the charge injection member 6 can be increased and the contact resistance of the conductive toner 2 can be reduced. It is possible to inject charges efficiently into the toner.

また、摺擦型電荷注入方式を採用した電荷注入手段5にあっては、導電性トナー2の見かけ上の抵抗を下げた状態で電荷注入することが可能であり、その分、電荷注入電界をある程度低く設定したとしても、帯電性能を良好に保つことが可能である。
このため、現像電界に比べて電荷注入電界を必ずしも大きく設定しなくても、導電性トナー2に対して電荷注入を行うことが可能になる。
よって、導電性トナー2としては、現像電界作用域にて高抵抗に変化し且つ電荷注入電界作用域にて低抵抗に変化するという挙動を実現することができる。つまり、図2(a)に示すように、導電性トナー2は、現像電界作用域にて高抵抗に変化し、電荷注入電界作用域にて低抵抗に変化する抵抗可変部9を備えている挙動を示すのである。
また、この種の摺擦型電荷注入方式にあっては、電荷注入部材6とトナー担持体3との間に導電性トナー2を単層状態で挟むことが重要であり、これにより、均一な帯電を可能とし、逆極性トナーの発生を有効に防止することができる。
Further, in the charge injection means 5 adopting the rubbing type charge injection method, it is possible to inject charges with the apparent resistance of the conductive toner 2 lowered, and the charge injection electric field is correspondingly reduced. Even if it is set to a certain level, the charging performance can be kept good.
For this reason, it is possible to inject the electric charge into the conductive toner 2 without necessarily setting the electric charge injection electric field to be larger than the developing electric field.
Therefore, the conductive toner 2 can realize a behavior of changing to a high resistance in the development electric field application region and changing to a low resistance in the charge injection electric field application region. That is, as shown in FIG. 2A, the conductive toner 2 includes a variable resistance portion 9 that changes to high resistance in the development electric field application region and changes to low resistance in the charge injection electric field application region. It shows behavior.
In this type of frictional charge injection method, it is important to sandwich the conductive toner 2 between the charge injection member 6 and the toner carrier 3 in a single layer state. Charging is possible and generation of reverse polarity toner can be effectively prevented.

但し、導電性トナー2はトナーへ印加する電界の大きさに依存して抵抗変化する挙動を示すため、現像電界作用領域に比べて電荷注入電界作用域にて導電性トナー2をより低抵抗にするには、現像電界より大きな電荷注入電界を作用させることが好ましい。
このように、電荷注入電界>現像電界の関係を満たす電荷注入手段5にあっては、導電性トナー2の電気抵抗を以下のようにスイッチングさせることが必要である。
すなわち、静電潜像Zの画像部電位と現像バイアス電位とで形成される現像電界より大きく且つ電荷注入電界よりも小さい電界で高抵抗から低抵抗へスイッチング(抵抗変化)するようにすればよい。
However, since the conductive toner 2 exhibits a behavior in which the resistance changes depending on the magnitude of the electric field applied to the toner, the conductive toner 2 is made to have a lower resistance in the charge injection field action region than in the development field action region. For this purpose, it is preferable to apply a charge injection electric field larger than the development electric field.
Thus, in the charge injection means 5 that satisfies the relationship of charge injection electric field> development electric field, it is necessary to switch the electric resistance of the conductive toner 2 as follows.
That is, switching from a high resistance to a low resistance (resistance change) may be performed with an electric field larger than the developing electric field formed by the image portion potential of the electrostatic latent image Z and the developing bias potential and smaller than the charge injection electric field. .

本態様においては、導電性トナー2としては、体積抵抗率が電荷注入電界にて1010Ω・cm以下であり且つ現像電界にて1011Ω・cm以上であることが好ましい。これは、電荷注入電界にて1010Ω・cm以下であれば、電荷注入し易く、一方、現像電界にて1011Ω・cm以上であれば、電荷保持し易いことによる。 In this embodiment, the conductive toner 2 preferably has a volume resistivity of 10 10 Ω · cm or less in the charge injection electric field and 10 11 Ω · cm or more in the development electric field. This is because charges are easily injected when the charge injection electric field is 10 10 Ω · cm or less, whereas charges are easily held when the development electric field is 10 11 Ω · cm or more.

更に、導電性トナー2の抵抗変化の好ましい態様としては、例えば静電潜像Zの背景部電位と現像バイアス電位とで形成されるクリーニング電界より大きく且つ電荷注入電界よりも小さい電界で高抵抗から低抵抗へスイッチング(抵抗変化)するものが挙げられる。
本態様によれば、クリーニング電界と電荷注入電界との中間電界にて導電性トナー2は高抵抗から低抵抗へスイッチングするため、クリーニング電界作用域においては、導電性トナー2は高抵抗に保たれることになり、トナー担持体3上の先端の導電性トナー2に逆極性の電荷が誘導されることはない。
このため、トナー担持体3上の導電性トナー2に逆極性電荷が誘導され、静電潜像の背景部に付着するという所謂かぶり現象は有効に抑制される。
更にまた、導電性トナー2の抵抗変化の好ましい態様としては、転写時に形成される転写電界よりも大きく且つ電荷注入電界よりも小さい電界で高抵抗から低抵抗へスイッチングする態様が挙げられる。
本態様によれば、転写電界と電荷注入電界との中間電界にて導電性トナー2は高抵抗から低抵抗へとスイッチングするため、転写電界作用域では、導電性トナー2は高抵抗に保たれることになり、転写時において、導電性トナー2と記録紙との間で電荷の移動が発生することはなく、例えば高含水紙などに対しても導電性トナー2の電荷が保持され、良好な転写性能が得られる。
Further, as a preferable aspect of the resistance change of the conductive toner 2, for example, from a high resistance with an electric field that is larger than the cleaning electric field formed by the background portion potential and the developing bias potential of the electrostatic latent image Z and smaller than the charge injection electric field. Examples include switching to low resistance (resistance change).
According to this aspect, since the conductive toner 2 is switched from a high resistance to a low resistance in an intermediate electric field between the cleaning electric field and the charge injection electric field, the conductive toner 2 is kept at a high resistance in the cleaning electric field application region. As a result, a charge of reverse polarity is not induced in the conductive toner 2 at the tip on the toner carrier 3.
For this reason, a so-called fog phenomenon in which a reverse polarity charge is induced in the conductive toner 2 on the toner carrier 3 and adheres to the background portion of the electrostatic latent image is effectively suppressed.
Furthermore, as a preferable aspect of the resistance change of the conductive toner 2, there is an aspect in which switching is performed from high resistance to low resistance with an electric field larger than the transfer electric field formed at the time of transfer and smaller than the charge injection electric field.
According to this aspect, since the conductive toner 2 switches from high resistance to low resistance in the intermediate electric field between the transfer electric field and the charge injection electric field, the conductive toner 2 is kept at high resistance in the transfer electric field application region. Therefore, during transfer, there is no movement of electric charge between the conductive toner 2 and the recording paper. For example, the electric charge of the conductive toner 2 is held even with high water content, and the transfer is good. Transfer performance can be obtained.

また、摺擦型電荷注入方式の代表的態様としては、電荷注入手段5が電荷注入部材6とトナー担持体3との間に周速差を持たせるものが挙げられる。
より具体的には、電荷注入手段5としては回動可能な電荷注入部材6を有し、トナー担持体3との間に周速差を持たせて電荷注入部材6を回動させる態様が挙げられる。この態様では、電荷注入部材6の回動方向は任意であるが、トナーの帯電性を考慮すると、電荷注入部材6とトナー担持体3との周速差が1.5倍以上であることが好ましい。
更に、トナー供給部材と兼用する電荷注入部材6の好ましい態様としては、トナー担持体3との対向部位にて同方向で且つ周速差をもって回動するものであればよい。このとき、電荷注入部材6の回動方向が同方向である方式(With方式)では帯電可能であるが、電荷注入部材6の回動方向が逆方向である方式(Against方式)では、電荷注入部材6とトナー担持体3との間に導電性トナー2が挟まれる前にトナー担持体3にトナーが転移する挙動になるため、帯電し難い懸念がある。
Further, as a typical aspect of the rubbing type charge injection method, there is one in which the charge injection means 5 gives a peripheral speed difference between the charge injection member 6 and the toner carrier 3.
More specifically, the charge injection means 5 has a rotatable charge injection member 6, and the charge injection member 6 is rotated with a peripheral speed difference from the toner carrier 3. It is done. In this aspect, the rotation direction of the charge injection member 6 is arbitrary, but considering the chargeability of the toner, the peripheral speed difference between the charge injection member 6 and the toner carrier 3 may be 1.5 times or more. preferable.
Further, as a preferable aspect of the charge injection member 6 also serving as the toner supply member, any member may be used as long as it rotates in the same direction and with a peripheral speed difference at a portion facing the toner carrier 3. At this time, charging is possible in the method in which the rotation direction of the charge injection member 6 is the same direction (With method), but charge injection is performed in the method in which the rotation direction of the charge injection member 6 is reverse (Against method). Since the toner is transferred to the toner carrier 3 before the conductive toner 2 is sandwiched between the member 6 and the toner carrier 3, there is a concern that it is difficult to be charged.

また、前記周速差を持たせる別の具体的態様としては、トナー担持体3に対向して電荷注入部材6を固定配置し、トナー担持体3との間に周速差を持たせるようにした態様が挙げられる。本態様の電荷注入部材6としてはブレード状部材が好ましい。   Further, as another specific mode for providing the peripheral speed difference, the charge injection member 6 is fixedly disposed so as to face the toner carrier 3, and the peripheral speed difference is provided between the toner carrier 3 and the toner carrier 3. The embodiment which was made is mentioned. The charge injection member 6 of this embodiment is preferably a blade-like member.

また、トナー担持体3としては、表面を被覆し且つ導電性トナー2との間で電荷移動が抑制可能な高抵抗層を備えた態様であることが好ましい。
このように、トナー担持体3に高抵抗層を具備させるようにすれば、導電性トナー2とトナー担持体3との間で電荷を移動させ難くすることが可能であり、その分、逆極性トナーが発生し難くなるという利点が得られる。
この点、トナー担持体3の表面層が低抵抗であると、電荷注入電界での電荷注入動作時に導電性トナー2とトナー担持体3との間で分極(電荷交換)し、導電性トナー2に逆極性電荷が誘導され、逆極性トナーが発生し易いという懸念がある。
Further, the toner carrier 3 preferably has a high resistance layer that covers the surface and can suppress charge transfer with the conductive toner 2.
As described above, if the toner carrier 3 is provided with the high resistance layer, it is possible to make it difficult to move the electric charge between the conductive toner 2 and the toner carrier 3, and accordingly, the reverse polarity. There is an advantage that toner is hardly generated.
In this respect, if the surface layer of the toner carrier 3 has a low resistance, the conductive toner 2 and the toner carrier 3 are polarized (charge exchange) during the charge injection operation in the charge injection electric field, and the conductive toner 2 There is a concern that reverse polarity charge is induced and reverse polarity toner is easily generated.

ここで、高抵抗層の好ましい態様としては、電荷注入電界作用域にてトナー担持体3と導電性トナー2との間で電荷交換が行われない程度の放電時定数を有するものであればよい。この場合、トナー担持体3の電荷注入電界作用域に対する通過時間は数十ミリ秒であるので、トナー担持体3の高抵抗層の放電時定数が100ミリ秒以上得られれば両者間での電荷交換は困難になると推測される。
そして、このような挙動を具現化するには、高抵抗層としては、電荷注入電界作用域にて体積抵抗率が1011Ω・cm以上であることが好ましい。
Here, as a preferable aspect of the high resistance layer, any layer may be used as long as it has a discharge time constant such that charge exchange is not performed between the toner carrier 3 and the conductive toner 2 in the electric charge injection electric field region. . In this case, since the transit time of the toner carrier 3 with respect to the electric charge injection electric field region is several tens of milliseconds, if the discharge time constant of the high resistance layer of the toner carrier 3 is obtained for 100 milliseconds or more, the charge between the two is It is estimated that the exchange will be difficult.
And in order to embody such behavior, it is preferable that the high resistivity layer has a volume resistivity of 10 11 Ω · cm or more in the charge injection field action region.

この点について補足すると、一般的に、トナー担持体3に要求される機能としては、低電位性、自己放電性、過電流制御、トナー帯電制御がある。低電位性とは、一般的な像担持体1の帯電電位が所定電圧(例えば500V〜600V)程度に制限されるため、十分な現像電界を得るためには、トナー担持体3での電気容量的な電圧損失を小さくすることが必要である。そのために、トナー担持体3の高抵抗層は薄層ほどよいが、ピンホール等を考慮して数十μm以下に設定される。また、自己放電性とは、トナー担持体3に電荷が蓄積しないように抵抗を設定することで、従来の一成分現像方式では、トナー担持体3が一回転する時間である数100ミリ秒以下の放電時定数が得られるように体積抵抗率を1011Ω・cm未満程度に設定される。また、過電流制御とは、例えば電荷注入部材6とトナー担持体3とを接触配置させ、両者間に電荷注入電界を作用させた際に過電流を防止するための抵抗が必要不可欠であり、この観点からすれば、10Ω・cm以上であれば実用上問題が無い。 Supplementing this point, generally, the functions required of the toner carrier 3 include low potential, self-discharge, overcurrent control, and toner charging control. The low potential property means that the charge potential of a general image carrier 1 is limited to a predetermined voltage (for example, 500 V to 600 V), and therefore, the electric capacity of the toner carrier 3 is sufficient to obtain a sufficient development electric field. It is necessary to reduce the typical voltage loss. For this purpose, the higher the resistance layer of the toner carrier 3 is, the better, but it is set to several tens of μm or less in consideration of pinholes and the like. The self-discharge property means setting a resistance so that charges are not accumulated on the toner carrier 3, and in the conventional one-component development method, the toner carrier 3 is rotated several times or less for several hundred milliseconds. The volume resistivity is set to be less than about 10 11 Ω · cm so that the discharge time constant can be obtained. In addition, overcurrent control requires, for example, a resistance for preventing overcurrent when the charge injection member 6 and the toner carrier 3 are placed in contact with each other and a charge injection electric field is applied between them. From this viewpoint, there is no practical problem if it is 10 9 Ω · cm or more.

したがって、10Ω・cm〜1011Ω・cmに設定すれば、自己放電性、過電流制御を満足することは可能であるが、この抵抗値ではトナー帯電制御性(電荷注入性)が悪く、逆極性トナーが発生し易くなってしまう。
そこで、自己放電性を除く他の要件を充足するには、高抵抗層の体積抵抗率を1011Ω・cm以上にすることが好ましい。ところで、本態様においては、トナー担持体3は表面に高抵抗層を備えているが、自己放電性については不十分になる懸念がある。この状態において、自己放電性をも充足するためには、例えばトナー担持体3にトナー担持体3の表面電位が除電可能な除電部材を補助除電機構として配設することが好ましい。
Therefore, if it is set to 10 9 Ω · cm to 10 11 Ω · cm, it is possible to satisfy the self-discharge property and the overcurrent control, but the toner charge controllability (charge injection property) is poor at this resistance value. Therefore, reverse polarity toner is likely to be generated.
Therefore, in order to satisfy other requirements excluding self-discharge, it is preferable to set the volume resistivity of the high resistance layer to 10 11 Ω · cm or more. By the way, in this embodiment, the toner carrier 3 includes a high resistance layer on the surface, but there is a concern that the self-discharge property may be insufficient. In this state, in order to satisfy the self-discharge property, for example, it is preferable to dispose, as an auxiliary static elimination mechanism, a static elimination member capable of eliminating the surface potential of the toner carrier 3 on the toner carrier 3.

また、本発明は、現像装置を組み込んだ画像形成装置をも対象とする。
この場合、本発明に係る画像形成装置は、静電潜像Zを担持した像担持体1と、この像担持体1に対向配置される現像装置とを備えたものであればよい。
The present invention is also directed to an image forming apparatus incorporating a developing device.
In this case, the image forming apparatus according to the present invention only needs to include the image carrier 1 that carries the electrostatic latent image Z and the developing device that is disposed to face the image carrier 1.

次に、本発明に係る現像装置の作用について説明する。
導電性トナー2は、図2(b)に示すように、電荷注入手段5の電荷注入部材6とトナー担持体3との間に電荷注入電界を作用させ、この電荷注入電界作用域にて電荷注入され、トナー担持体3側へ移動する。
このとき、導電性トナー2は、図1(b)及び図2(a)に示すように、例えば電荷注入部材6とトナー担持体3との間に挟まれ摺擦されながら電荷注入されるため、電荷注入電界作用域では、導電性トナー2の抵抗可変部9が低抵抗に変化し、導電性トナー2には容易に電荷が注入される。
この後、トナー担持体3上に担持された導電性トナー2は、図2(b)に示すように、像担持体1とトナー担持体3との間の現像領域へ搬送され、現像電界作用域に入り、像担持体1へと移動して像担持体1上の静電潜像Zを可視像化する。
このとき、例えば現像電界作用域において、電荷注入電界作用域よりも導電性トナー2の抵抗が高くなる条件(例えば電荷注入電界>現像電界の関係を満たす、あるいは、導電性トナー2を摺擦させない状態で現像電界を作用させるなど)を採用するようにすれば、導電性トナー2は、図2(a)に示すように、現像電界作用域では、前記導電性トナー2の抵抗可変部9が高抵抗に変化することから、導電性トナー2は電荷を保持した状態を保ち、導電性トナー2相互間等で電荷の移動は行われない。
Next, the operation of the developing device according to the present invention will be described.
As shown in FIG. 2B, the conductive toner 2 causes a charge injection electric field to act between the charge injection member 6 of the charge injection means 5 and the toner carrier 3, and the charge injection electric field is charged in this charge injection electric field application region. It is injected and moves to the toner carrier 3 side.
At this time, as shown in FIGS. 1B and 2A, for example, the conductive toner 2 is sandwiched between the charge injection member 6 and the toner carrier 3 and is injected while being rubbed. In the electric charge injection field action region, the resistance variable portion 9 of the conductive toner 2 changes to a low resistance, and the electric charge is easily injected into the conductive toner 2.
Thereafter, as shown in FIG. 2B, the conductive toner 2 carried on the toner carrier 3 is transported to the development region between the image carrier 1 and the toner carrier 3 to develop the developing electric field action. It enters the area and moves to the image carrier 1 to make the electrostatic latent image Z on the image carrier 1 visible.
At this time, for example, the condition in which the resistance of the conductive toner 2 is higher in the development electric field application region than the charge injection electric field application region (for example, the relationship of charge injection electric field> development electric field is satisfied, or the conductive toner 2 is not rubbed. If the developing electric field is applied in the state, the conductive toner 2 has a resistance variable portion 9 of the conductive toner 2 in the developing electric field application region as shown in FIG. Since the resistance is changed to high resistance, the conductive toner 2 keeps the state of holding the charge, and the charge is not transferred between the conductive toners 2.

本発明に係る現像装置によれば、電荷注入電界作用域、現像電界作用域の条件を適宜選定することにより、導電性トナーに電荷を注入する場合に導電性トナーを低抵抗に変化させ、導電性トナーに対し容易に電荷を注入させることができ、しかも、現像する場合に導電性トナーを高抵抗に変化させ、導電性トナーの電荷保持性を向上させることができる。 従って、本発明によれば、導電性トナーに対する電荷注入性を安定化させることができ、その分、導電性トナーに対する電荷注入性と、注入された電荷保持性とを容易に両立させることが可能になり、導電性トナーに対する電荷注入性を良好に保ちながら、現像電界作用域にて不要に電荷注入される事態を有効に回避することができる。   According to the developing device of the present invention, by appropriately selecting the conditions of the electric charge injection field application region and the development electric field application region, when injecting electric charge into the conductive toner, the conductive toner is changed to a low resistance, It is possible to easily inject charges into the conductive toner, and to change the conductive toner to a high resistance when developing, thereby improving the charge retention of the conductive toner. Therefore, according to the present invention, the charge injection property for the conductive toner can be stabilized, and accordingly, the charge injection property for the conductive toner and the injected charge retention property can be easily made compatible. Thus, it is possible to effectively avoid the situation where unnecessary charge injection is performed in the developing electric field action region while maintaining good charge injection property to the conductive toner.

また、本発明によれば、電荷注入電界作用域にて導電性トナーの抵抗を容易に低減可能とし、それ以外では導電性トナーを高抵抗に保つことが可能である。このため、転写電界作用域にて、例えば導電性トナーを摺擦することなく、トナーの移動を低電界で行うようにすれば、導電性トナーの抵抗を高くすることが可能になり、転写時における導電性トナーの電荷保持性を良好に保つことができる。
それゆえ、導電性トナーに保持している電荷が吸湿した記録紙やトナー相互間で移動することを有効に防止することができ、トナーへの静電吸着力を維持することができる。
よって、高含水紙などへのトナー画像の転写も可能となり、しかも、カラートナーの重ねによるカラー画像を形成することも可能になるから、導電性トナーに対する良好な転写性能を簡単に実現することができる。
このように、本発明に係る現像装置によれば、従前の導電性トナーを使用する際の不具合である、静電転写性の改善、カラー適性の改善を行い、かぶりやトナークラウドを有効に防止でき、環境変化や経時劣化の影響を受けにくく、簡単で且つ汎用性のある現像装置を提供することができる。
In addition, according to the present invention, the resistance of the conductive toner can be easily reduced in the electric charge injection field application region, and otherwise the conductive toner can be kept at a high resistance. For this reason, if the toner is moved in a low electric field without rubbing the conductive toner in the transfer electric field action region, for example, it becomes possible to increase the resistance of the conductive toner. The charge retention of the conductive toner in can be kept good.
Therefore, it is possible to effectively prevent the electric charge held in the conductive toner from moving between the moisture-absorbing recording paper and the toner, and the electrostatic attraction force to the toner can be maintained.
Therefore, it is possible to transfer a toner image onto a highly water-containing paper or the like, and it is also possible to form a color image by overlaying color toners, so that good transfer performance for conductive toner can be easily realized. it can.
As described above, according to the developing device of the present invention, it is possible to effectively prevent fogging and toner cloud by improving electrostatic transferability and color suitability, which are disadvantages when using conventional conductive toner. In addition, it is possible to provide a simple and versatile developing device that is not easily affected by environmental changes and deterioration over time.

特に、本発明においては、電荷注入電界形成手段にて装置の使用条件変化に応じて電荷注入電界を調整可能としているので、環境変化や経時変化によって電荷注入条件が異なる場合でも、適正な電荷注入を行うことが可能になり、導電性トナーに対する電荷注入不良を有効に回避することができる。
このとき、電荷注入電界形成手段は、例えば装置の使用条件変化が検知可能なセンサからの検知情報に基づいて電荷注入電界を簡単に調整することできるため、装置構成が不必要に複雑化することはない。
In particular, in the present invention, the charge injection electric field forming means can adjust the charge injection electric field according to the change in the use condition of the apparatus. Thus, it is possible to effectively avoid poor charge injection with respect to the conductive toner.
At this time, since the charge injection electric field forming means can easily adjust the charge injection electric field based on detection information from a sensor capable of detecting, for example, a change in the use condition of the device, the device configuration is unnecessarily complicated. There is no.

また、導電性トナーに対して適正な電荷注入を行うことができるため、現像電界作用域にて、低電荷トナーや逆極性トナーが生成されることは少なくなり、その分、かぶりやトナークラウドを有効に防止でき、導電性トナーに対する現像性能を良好に保つことができる。
更に、このような現像装置を用いた画像形成装置によれば、導電性トナーに対する現像性能を良好に保つことができ、しかも、導電性トナーに対する良好な転写性能を簡単に実現することができるため、導電性トナーを用いた良好な作像性能を簡単且つ確実に実現することができる。
In addition, since appropriate charge injection can be performed on the conductive toner, low-charge toner and reverse polarity toner are less likely to be generated in the development electric field action region, and fog and toner cloud are reduced accordingly. It can be effectively prevented and the development performance for the conductive toner can be kept good.
Furthermore, according to the image forming apparatus using such a developing device, it is possible to maintain a good developing performance with respect to the conductive toner, and it is possible to easily realize a good transfer performance with respect to the conductive toner. Thus, good image forming performance using conductive toner can be realized easily and reliably.

以下、添付図面に示す実施の形態に基づいてこの発明を詳細に説明する。
◎実施の形態1
図3は本発明が適用された現像装置を含む画像形成装置の実施の形態1を示す。
同図において、本実施の形態に係る画像形成装置は、所謂タンデム型と称されるものであり、装置本体17の上方に原稿を読み取る画像読取ユニット18を配設する一方、装置本体17内に四つの色成分(本実施の形態ではY:イエロ、M:マゼンタ、C:シアン、K:ブラック)の作像エンジン19(具体的には19a〜19d)を横方向に配列し、その下方には各作像エンジン19の配列方向に沿って循環搬送される中間転写ベルト28を配設すると共に、この中間転写ベルト28には当該中間転写ベルト28上の画像を記録媒体としての例えば記録紙48に転写させる二次転写装置(本実施の形態では二次転写ロール)49を配設し、更に、装置本体17の下方には前記記録紙48が収容される給紙カセット47を配設し、この給紙カセット47からの記録紙48を二次転写ロール49を経て定着装置60へと導くようにしたものである。
Hereinafter, the present invention will be described in detail based on embodiments shown in the accompanying drawings.
Embodiment 1
FIG. 3 shows Embodiment 1 of an image forming apparatus including a developing device to which the present invention is applied.
In FIG. 1, the image forming apparatus according to the present embodiment is a so-called tandem type, and an image reading unit 18 for reading a document is disposed above the apparatus main body 17, while the apparatus main body 17 includes the image reading unit 18. An image forming engine 19 (specifically 19a to 19d) of four color components (in this embodiment, Y: yellow, M: magenta, C: cyan, K: black) is arranged in the horizontal direction, and below that The intermediate transfer belt 28 circulated and conveyed along the arrangement direction of the image forming engines 19 is disposed, and an image on the intermediate transfer belt 28 is recorded on the intermediate transfer belt 28 as a recording medium, for example, a recording paper 48. A secondary transfer device (secondary transfer roll in the present embodiment) 49 for transferring the recording paper 48 is disposed, and further, a paper feed cassette 47 for housing the recording paper 48 is disposed below the device main body 17. This paper feed The recording paper 48 from Tsu bets 47 is obtained so as to guide to the fixing unit 60 through the secondary transfer roll 49.

同図において、本実施の形態に係る画像形成装置は、所定方向に回転する像担持体としての感光体ドラム20を有し、この感光体ドラム20の周囲には、感光体ドラム20を帯電する帯電装置21と、この感光体ドラム20上に静電潜像Zを形成する潜像書込装置としての例えば露光装置22と、感光体ドラム20上に形成された静電潜像を可視像化する現像装置30と、感光体ドラム20上のトナー像を中間転写ベルト28に一次転写させる一次転写装置(本実施の形態では一次転写ロール24)と、感光体ドラム20上の残留トナーを除去するクリーニング装置25と、感光体ドラム20上の表面電位を除電する除電ロール29とを順次配設したものである。
一方、中間転写ベルト28は、複数(本例では四つ)の張架ロール42〜46に掛け渡されており、張架ロール42は駆動ロール、張架ロール43は二次転写ロール49のバックアップロールとして機能し、その他の張架ロール44〜46は従動ロールとして機能するようになっている。
In the figure, the image forming apparatus according to the present embodiment has a photosensitive drum 20 as an image carrier that rotates in a predetermined direction, and the photosensitive drum 20 is charged around the photosensitive drum 20. A charging device 21, an exposure device 22 as a latent image writing device for forming an electrostatic latent image Z on the photosensitive drum 20, and a visible image of the electrostatic latent image formed on the photosensitive drum 20, for example. Developing device 30, a primary transfer device (primary transfer roll 24 in the present embodiment) that primarily transfers the toner image on the photosensitive drum 20 to the intermediate transfer belt 28, and residual toner on the photosensitive drum 20 is removed. The cleaning device 25 that performs this operation and the neutralizing roll 29 that neutralizes the surface potential on the photosensitive drum 20 are sequentially disposed.
On the other hand, the intermediate transfer belt 28 is stretched over a plurality of (four in this example) tension rolls 42 to 46, the tension roll 42 is a drive roll, and the tension roll 43 is a backup of the secondary transfer roll 49. The other tension rolls 44 to 46 function as rolls and function as driven rolls.

ここで、現像装置30は、図4(a)に示すように、導電性トナー40を含む現像剤Gが収容される現像ハウジング31を有し、この現像ハウジング31には感光体ドラム20に対向して現像用開口32を開設すると共に、この現像用開口32に面して現像ロール(現像電極)33を配設し、この現像ロール33に所定の現像バイアスを印加することで、感光体ドラム20と現像ロール33との間の現像領域に現像電界を作用させ、更に、現像ハウジング31内には前記現像ロール33と対向して電荷注入ロール(注入電極)34及びトナー供給ロール35を設けたものである。   Here, as shown in FIG. 4A, the developing device 30 has a developing housing 31 in which a developer G containing conductive toner 40 is accommodated, and this developing housing 31 faces the photosensitive drum 20. Then, a developing opening 32 is opened, and a developing roll (developing electrode) 33 is provided facing the developing opening 32, and a predetermined developing bias is applied to the developing roll 33, whereby a photosensitive drum is provided. A developing electric field is applied to the developing region between the developing roller 33 and the developing roller 33, and a charge injection roller (injecting electrode) 34 and a toner supply roller 35 are provided in the developing housing 31 so as to face the developing roller 33. Is.

更に、この現像装置30は、現像ハウジング31内のトナー供給ロール35の奥側には導電性トナー40が含まれる現像剤Gを撹拌するアジテータ36を配設したものである。
そして、現像ロール33には現像バイアス電源37からの現像バイアスVが印加され、電荷注入ロール34には電荷注入バイアス電源38からの電荷注入バイアスVが印加される。
一方、トナー供給ロール35には電荷注入バイアスVとは逆極性を有するトナー供給バイアス電源39からのトナー供給バイアスVが印加される。それにより、感光体ドラム20の静電潜像Zと現像ロール33との間には現像電界が、現像ロール33と電荷注入ロール34との間には電荷注入電界が作用し、現像ロール33とトナー供給ロール35との間にはトナー供給電界が作用する。
Further, the developing device 30 is provided with an agitator 36 for agitating the developer G containing the conductive toner 40 on the back side of the toner supply roll 35 in the developing housing 31.
A developing bias V B from a developing bias power source 37 is applied to the developing roll 33, and a charge injection bias V D from a charge injection bias power source 38 is applied to the charge injecting roll 34.
On the other hand, a toner supply bias V S from a toner supply bias power source 39 having a polarity opposite to that of the charge injection bias V D is applied to the toner supply roll 35. As a result, a developing electric field acts between the electrostatic latent image Z of the photosensitive drum 20 and the developing roll 33, and a charge injecting electric field acts between the developing roll 33 and the charge injecting roll 34. A toner supply electric field acts between the toner supply roll 35.

特に、本実施の形態において、現像ロール33にあっては、図4(b)に示すように、金属製シャフト331の周囲に弾性ベース層332を設け、この弾性ベース層332の周囲に高抵抗層333を直接若しくは中間層を介して被覆するようにしたものである。
金属製シャフト331としてはアルミニウムやステンレス等の金属製の中実体からなる芯金や内部を中空にくり抜いた刃金属製の円筒体が用いられる。尚、アルミニウム製を使用する場合には表面をアルマイト処理したものを用いてもよい。また、弾性ベース層332としては、例えばシリコーンゴム、エチレン−プロピレン−ジエンゴム(EPDM)、スチレン−ブタジエンゴム(SBR)、ポリウレタン系エラストマー等が挙げられ、導電性付与のため、カーボンブラック、グラファイト、チタン酸カリウム、酸化鉄、イオン導電剤等が付与されている。更に、高抵抗層333としては、ウレタン樹脂、アクリル樹脂、ポリアミド樹脂等に、カーボンブラック、グラファイト、チタン酸カリウム等の導電性材料を付与して抵抗調整を行ったものが挙げられる。尚、現像ロール33としては、金属製シャフトに直接高抵抗層を設ける態様もある。
In particular, in the present embodiment, in the developing roll 33, as shown in FIG. 4B, an elastic base layer 332 is provided around the metal shaft 331, and a high resistance is provided around the elastic base layer 332. The layer 333 is coated directly or through an intermediate layer.
As the metal shaft 331, a metal core made of a metal such as aluminum or stainless steel or a cylindrical body made of a blade metal in which the inside is hollowed out is used. In addition, when using the product made from aluminum, you may use what anodized the surface. Examples of the elastic base layer 332 include silicone rubber, ethylene-propylene-diene rubber (EPDM), styrene-butadiene rubber (SBR), polyurethane elastomer, and the like, and carbon black, graphite, titanium for imparting conductivity. Potassium acid, iron oxide, ionic conductive agent and the like are added. Furthermore, examples of the high resistance layer 333 include those obtained by adjusting resistance by imparting a conductive material such as carbon black, graphite, or potassium titanate to urethane resin, acrylic resin, polyamide resin, or the like. In addition, as the developing roll 33, there is also an aspect in which a high resistance layer is directly provided on a metal shaft.

この現像ロール33の製造方法としては、円筒状金型の中空部に、金属製シャフト331をセットし、上記円筒状金型と金属製シャフト331との空隙部に上記弾性ベース層332の形成材料を注型した後、加熱し架橋させる。更に、この中間品の外周に、ディッピング法、スプレー法、ロールコート法等により高抵抗層333を塗工し、塗工後に乾燥及び加熱処理を行うものが挙げられる。
そして、高抵抗層333としては、後述するように、電荷注入電界作用域にて電荷注入ロール34と現像ロール33との間で電荷交換が抑制される範囲で適宜選定されており、例えば体積抵抗率が1011Ω・cm以上に設定されている。
As a method for manufacturing the developing roll 33, a metal shaft 331 is set in a hollow portion of a cylindrical mold, and a material for forming the elastic base layer 332 is formed in a gap between the cylindrical mold and the metal shaft 331. Is cast and then heated to crosslink. Furthermore, what coat | covers the high resistance layer 333 by the dipping method, the spray method, the roll coat method etc. on the outer periphery of this intermediate product, and performs drying and heat processing after coating is mentioned.
As described later, the high resistance layer 333 is appropriately selected within a range in which charge exchange is suppressed between the charge injection roll 34 and the developing roll 33 in the charge injection electric field action region. The rate is set to 10 11 Ω · cm or more.

更に、本実施の形態において、電荷注入ロール34は、例えばサンドブラスト法や化学エッチング法等により表面に小さく均一な凹凸面を形成したアルミニウム製のロールから構成され、また、電荷注入ロール34の回転方向については現像ロール33と対向部にて同方向に回動させるが、電荷注入特性を考慮すると、電荷注入ロール34としては、現像ロール33との対向部にて同方向で且つ周速差(例えば1.5倍以上)をもって回動し、電荷注入ロール34と現像ロール33との間に導電性トナー40を挟持し、摺擦しながら電荷注入する態様が好ましい。   Further, in the present embodiment, the charge injection roll 34 is composed of an aluminum roll having a small and even irregular surface formed on the surface by, for example, sandblasting or chemical etching, and the rotation direction of the charge injection roll 34 However, in consideration of the charge injection characteristics, the charge injection roll 34 has the same direction and the circumferential speed difference (for example, the opposite side to the development roll 33). The conductive toner 40 is sandwiched between the charge injection roll 34 and the developing roll 33, and the charge is injected while being rubbed.

尚、電荷注入ロール34に代えて、現像ロール33に対向して図示外の電荷注入ブレードの一端を固定配置し、この電荷注入ブレードの先端部を前記現像ロール33に接触配置するようにしてもよい。この電荷注入ブレードとしては、金属支持板に導電性のゴム又は樹脂製の導電弾性体を貼り付けたものが用いられる。
本態様においては、固定型の電荷注入ブレードと現像ロール33との間には当然ながら周速差があるから、本実施の形態と同様な作用を奏する。
Instead of the charge injection roll 34, one end of a charge injection blade (not shown) is fixedly arranged facing the developing roll 33, and the tip of the charge injection blade is arranged in contact with the developing roll 33. Good. As the charge injection blade, a metal support plate with a conductive elastic body made of conductive rubber or resin is used.
In this embodiment, since there is a difference in peripheral speed between the fixed charge injection blade and the developing roll 33, the same effect as in the present embodiment is obtained.

また、本実施の形態において、トナー供給ロール35は、例えばウレタンゴム、シリコーンゴム等の導電性のフォームロールで構成されており、現像ロール33に対して電荷注入ロール34及びトナー供給ロール35は軽く接触又は微小間隙をもって支持されている。   In the present embodiment, the toner supply roll 35 is composed of a conductive foam roll such as urethane rubber or silicone rubber. The charge injection roll 34 and the toner supply roll 35 are lighter than the developing roll 33. It is supported with contact or micro-gap.

更にまた、本実施の形態で用いられる現像剤Gとしての導電性トナー40については後述する。
ここで、本実施の形態における導電性トナー40としては、例えば図5(a)に示すように、導電性を有する材料からなる導電性トナー基体(導電性コア)401を有し、この導電性コア401の周囲を絶縁性被覆層(例えば絶縁性樹脂層)402で被覆すると共に、導電性コア401の一部が露出するように前記絶縁性被覆層402に適宜数の凹部403を設けたものが用いられる。
本実施の形態において、導電性トナー40は、重合法や各種公知のカプセル化技術で作製することができる。この時、導電性コア401は、ポリエステルやスチレンアクリル系樹脂に導電性カーボンブラック、磁性粉、ITO/酸化チタン/酸化すず等の透明導電粉等の導電剤を分散させたり、ポリエステルやスチレンアクリル系樹脂からなる粒子表面を前記導電剤により被覆することによって、作製する。
このような態様の導電性トナー40は、高電界を印加すると低抵抗化する傾向を示す。そして、低抵抗化する電界の大きさについては、導電性トナー40の主として凹部403の占有割合、あるいは、絶縁性被覆層402の厚さなどに依存する。
このメカニズムについては、導電性コア401が絶縁性被覆層402にて被覆されているため、導電性コア401は、直接的にトナー相互や電極部材等に接触することがなく、絶縁性被覆層402を介して一定の微小間隙を保つことになり、この結果、例えば高電界が印加された時、トンネル効果等により導通することになる、と推測される。
Furthermore, the conductive toner 40 as the developer G used in the present embodiment will be described later.
Here, as the conductive toner 40 in the present embodiment, for example, as shown in FIG. 5A, a conductive toner base (conductive core) 401 made of a conductive material is provided. The periphery of the core 401 is covered with an insulating coating layer (for example, an insulating resin layer) 402, and an appropriate number of recesses 403 are provided in the insulating coating layer 402 so that a part of the conductive core 401 is exposed. Is used.
In the present embodiment, the conductive toner 40 can be produced by a polymerization method or various known encapsulation techniques. At this time, the conductive core 401 has a conductive agent such as conductive carbon black, magnetic powder, transparent conductive powder such as ITO / titanium oxide / tin oxide dispersed in polyester or styrene acrylic resin, polyester or styrene acrylic resin. It is produced by coating the particle surface made of resin with the conductive agent.
The conductive toner 40 having such an aspect tends to decrease in resistance when a high electric field is applied. The magnitude of the electric field that lowers the resistance depends mainly on the occupation ratio of the concave portion 403 of the conductive toner 40 or the thickness of the insulating coating layer 402.
With respect to this mechanism, since the conductive core 401 is covered with the insulating coating layer 402, the conductive core 401 does not directly contact the toner or the electrode member, and the insulating coating layer 402. As a result, it is presumed that, for example, when a high electric field is applied, conduction is caused by a tunnel effect or the like.

また、導電性トナー40の他の態様としては、例えば図5(b)に示すように、導電性コア401を絶縁性若しくは半導電性の被覆層404にて被覆し、被覆層404の厚さhを適宜調整することにより、導電性トナー40の抵抗を調整可能とした態様等適宜選定して差し支えない。
このとき、半導電性の被覆層404については、それ自体半導電性の材料を用いるようにしてもよいし、例えば絶縁性樹脂に、酸化チタンや酸化すず等の金属酸化物や導電性カーボンを微量含有させた半導電性樹脂を用いるようにしてもよい。
As another embodiment of the conductive toner 40, for example, as shown in FIG. 5B, the conductive core 401 is covered with an insulating or semiconductive coating layer 404, and the thickness of the coating layer 404 is determined. A mode in which the resistance of the conductive toner 40 can be adjusted by appropriately adjusting h can be appropriately selected.
At this time, the semiconductive coating layer 404 may itself be made of a semiconductive material. For example, a metal oxide such as titanium oxide or tin oxide or conductive carbon is added to the insulating resin. You may make it use the semiconductive resin made to contain a trace amount.

ここで、導電性トナー40の好ましい態様としては、導電性コア401の表面に無定形高分子を主成分とする、言い換えれば無定形高分子相の割合が80%以上である被覆層404が被覆されたものが挙げられる。
本態様において、導電性コア401としては、例えば通常の絶縁性トナーからなる絶縁性トナー基体(絶縁性コア)の外表面近傍に導電性微粒子を付着させる態様や、絶縁性コアの内部に導電性微粒子を混入させるものなど適宜選定して差し支えない。
Here, as a preferable embodiment of the conductive toner 40, the surface of the conductive core 401 is covered with a coating layer 404 containing an amorphous polymer as a main component, in other words, the ratio of the amorphous polymer phase is 80% or more. The thing which was done is mentioned.
In this embodiment, as the conductive core 401, for example, a conductive fine particle is attached to the vicinity of the outer surface of an insulating toner base (insulating core) made of a normal insulating toner, or the conductive core 401 has a conductive property inside the insulating core. It is possible to select an appropriate material such as one containing fine particles.

次に、導電性トナーの製造方法については、湿式製造方法、乾式製造方法、及び、両者を組み合わせる等適宜選定して差し支えない。
先ず、絶縁性コアの製造については、乾式製造方法である混練粉砕法や、湿式製造方法である乳化凝集法、溶解懸濁法等いずれの方法で作製してもよいが、トナーの粒度分布シャープ化や形状制御の自由度という観点から乳化凝集法が好ましい。乳化凝集法とは、乳化重合により樹脂微粒子分散液を調製し、また着色剤を溶媒に分散した着色剤分散液や必要に応じて離型剤分散液を調製した後、これらを混合し、トナー粒径に相当する凝集粒子を形成し、加熱して凝集粒子を融合・合一してトナーを製造する方法である。この製造プロセスは一括で混合し凝集してもよいし、凝集工程を複数段階的に行わせ、第1段階の母体凝集を形成した後、凝集形成の第2段階で加えた粒子を第1段階の母体凝集粒子の表面に付着させるようにしてもよい。
このような乳化凝集法によるトナー作製時に、絶縁性コア表面に導電性微粒子を付着させ、更に、被覆層を被膜形成するようにしてもよい。
尚、上述した製造方法は、絶縁性コアの表面に導電性微粒子を付着させるようにしているが、乳化凝集法によるトナー作製時に絶縁性コア内に導電性微粒子を混入させるようにしても差し支えない。
Next, the conductive toner manufacturing method may be selected as appropriate, such as a wet manufacturing method, a dry manufacturing method, or a combination of both.
First, the insulating core may be produced by any method such as a kneading pulverization method that is a dry production method, an emulsion aggregation method that is a wet production method, or a dissolution suspension method. From the viewpoint of freedom of control and shape control, the emulsion aggregation method is preferred. In the emulsion aggregation method, a resin fine particle dispersion is prepared by emulsion polymerization, and a colorant dispersion in which a colorant is dispersed in a solvent and, if necessary, a release agent dispersion are prepared, and then these are mixed to prepare a toner. In this method, agglomerated particles corresponding to the particle diameter are formed and heated to fuse and coalesce the agglomerated particles to produce a toner. This manufacturing process may be mixed and agglomerated in a lump, or the aggregation process may be performed in a plurality of stages, and after the formation of the first stage of the matrix aggregation, the particles added in the second stage of the agglomeration formation are the first stage. You may make it adhere to the surface of the parent | base aggregate particle.
At the time of toner preparation by such an emulsion aggregation method, conductive fine particles may be attached to the surface of the insulating core, and a coating layer may be formed.
In the above-described manufacturing method, conductive fine particles are adhered to the surface of the insulating core. However, the conductive fine particles may be mixed in the insulating core during toner preparation by the emulsion aggregation method. .

また、導電性トナーの乾式製造方法としては、例えば乳化凝集法で製造した絶縁性コアを乾燥後、その表面に導電性微粒子を付着させ、更に、被覆層としての樹脂微粒子を被膜形成するようにしたものが挙げられる。
この製造方法は、例えば撹拌混合機に絶縁性コアと導電性微粒子とを混入した後に所定時間撹拌混合し、絶縁性コアに導電性微粒子を付着させ、導電性コアを形成する(撹拌混合工程(I))。
しかる後、撹拌混合機に導電性コアとポリエステルやスチレンアクリルなどからなる樹脂微粒子とを混入した後、所定時間撹拌混合し、導電性コアの周囲に被覆層(絶縁層)を形成するようにすればよい(撹拌混合工程(II))。
ここで、導電性トナーの乾式製造方法の具体例を挙げると、例えば平均粒径6.5μmの絶縁性コアに例えばIOT微粒子(住友金属鉱山株式会社製)所定量(例えば15wt%)加え、サンプルミル(型式:SK−M10型協立理工株式会社製)により所定時間撹拌混合し(例えば12000rpm、30秒)、絶縁性コアの表面にITO微粒子を付着させる。しかる後、ITO微粒子が付着された絶縁性コア(導電性コア)に、ポリエステル等の樹脂微粒子を所定量(例えば10wt%)加え、前記サンプルミルにて所定時間撹拌混合し(例えば12000rpm、30分)、所定の絶縁層を形成するようにするものが挙げられる。
尚、後述する実施例では、この乾式製造方法の具体例にて作製した導電性トナーを用いた。
Further, as a dry production method of conductive toner, for example, after drying an insulating core produced by an emulsion aggregation method, conductive fine particles are adhered to the surface, and further, resin fine particles as a coating layer are formed into a film. The thing which was done is mentioned.
In this manufacturing method, for example, after mixing an insulating core and conductive fine particles in a stirring mixer, the mixture is stirred and mixed for a predetermined time, and the conductive fine particles are adhered to the insulating core to form a conductive core (stirring and mixing step ( I)).
After that, after mixing the conductive core and resin fine particles made of polyester, styrene acrylic, etc. into the stirring mixer, the mixture is stirred for a predetermined time to form a coating layer (insulating layer) around the conductive core. (Stirring and mixing step (II)).
Here, a specific example of the dry production method of the conductive toner will be described. For example, a predetermined amount (for example, 15 wt%) of IOT fine particles (manufactured by Sumitomo Metal Mining Co., Ltd.) is added to an insulating core having an average particle diameter of 6.5 μm, and a sample is obtained. The mixture is stirred and mixed for a predetermined time (for example, 12000 rpm, 30 seconds) by a mill (model: SK-M10 type, manufactured by Kyoritsu Riko Co., Ltd.), and ITO fine particles are adhered to the surface of the insulating core. Thereafter, a predetermined amount (eg, 10 wt%) of resin fine particles such as polyester is added to the insulating core (conductive core) to which the ITO fine particles are adhered, and the mixture is stirred and mixed in the sample mill for a predetermined time (eg, 12000 rpm, 30 minutes). ), And the like that form a predetermined insulating layer.
In the examples described later, the conductive toner prepared in the specific example of this dry manufacturing method was used.

また、本実施の形態で用いられる現像装置30以外の各デバイスについては適宜選定して差し支えない。例えば一次転写装置24としては、図3に示すように、例えば感光体ドラム20に対向して図示外の転写ロールを配設し、この転写ロールに転写バイアスを印加することで感光体ドラム20と転写ロールとの間に転写電界を作用させ、記録媒体である記録紙48に感光体ドラム20上のトナー像を静電的に転写させるもの等適宜選定して差し支えない。   Further, each device other than the developing device 30 used in the present embodiment may be appropriately selected. For example, as the primary transfer device 24, as shown in FIG. 3, for example, a transfer roll (not shown) is arranged opposite to the photosensitive drum 20, and a transfer bias is applied to the transfer roll to A transfer electric field may be applied between the transfer roll and the toner image on the photosensitive drum 20 may be electrostatically transferred to the recording paper 48 as a recording medium.

特に、本実施の形態に係る画像形成装置において、中間転写ベルト28のうち最終色作像エンジン19dの配設位置の直後には、濃度センサ26が中間転写ベルト28に近接して対向配設されている。
この濃度センサ26は、中間転写ベルト28上に設けられて各色成分のトナーパッチの濃度を検知するものである。このとき、各色成分のトナーパッチは、各作像エンジン19の感光体ドラム20上にパッチ状の静電潜像(潜像パッチ)を形成し、各現像装置30にて前記潜像パッチをトナー現像したものであり、例えば色成分毎に所定ピッチ間隔を置いて配設するようにしたものである。
更に、本実施の形態において、感光体ドラム20の周囲には電位センサ23が配設されており、この電位センサ23は感光体ドラム20上の潜像電位を検知可能にするものである。
この場合、濃度センサ26によって検知される現像トナー量は、主として電荷注入量に依存するものの像担持体1上の潜像電位にも依存する。従って、電位センサ23を設けることによって、感光体ドラム20上の潜像電位を常に一定範囲内に保つようにすれば、濃度センサ26は常に同一条件下でトナーパッチの濃度を検知することが可能になる。
In particular, in the image forming apparatus according to the present embodiment, the density sensor 26 is disposed in close proximity to the intermediate transfer belt 28 in the intermediate transfer belt 28 immediately after the position where the final color image forming engine 19d is disposed. ing.
The density sensor 26 is provided on the intermediate transfer belt 28 and detects the density of the toner patch of each color component. At this time, each color component toner patch forms a patch-like electrostatic latent image (latent image patch) on the photoconductive drum 20 of each image forming engine 19, and each developing device 30 applies the latent image patch to the toner. For example, the color components are arranged at predetermined pitch intervals for each color component.
Further, in the present embodiment, a potential sensor 23 is disposed around the photosensitive drum 20, and this potential sensor 23 can detect a latent image potential on the photosensitive drum 20.
In this case, the developing toner amount detected by the density sensor 26 mainly depends on the charge injection amount, but also depends on the latent image potential on the image carrier 1. Therefore, if the potential sensor 23 is provided so that the latent image potential on the photosensitive drum 20 is always kept within a certain range, the density sensor 26 can always detect the density of the toner patch under the same conditions. become.

更に、本実施の形態にあっては、画像形成装置には、図3に示すように、電荷注入バイアス電源38(図4参照)、帯電装置20及び露光装置22などを制御する制御装置41が設けられている。
この制御装置41は、例えばCPU、ROM、RAM、I/Oポートを含むマイクロコンピュータシステムにて構成されており、一連の作像処理を実現する上で必要な作像プログラム(例えばリフレッシュモード作像処理プログラムなどを含む)をROM内に予め組込み、濃度センサ26及び電位センサ23からの入力信号などをCPUに取り込み、CPUにて前記作像処理プログラムを実行することにより所定の制御信号を生成し、電荷注入バイアス電源38、帯電装置20及び露光装置22などに各制御信号を送出するようになっている。
Further, in the present embodiment, as shown in FIG. 3, the image forming apparatus includes a control device 41 that controls the charge injection bias power supply 38 (see FIG. 4), the charging device 20, the exposure device 22, and the like. Is provided.
The control device 41 is constituted by a microcomputer system including, for example, a CPU, a ROM, a RAM, and an I / O port, and an image forming program (for example, refresh mode image forming) necessary for realizing a series of image forming processes. (Including a processing program etc.) in the ROM in advance, input signals from the density sensor 26 and the potential sensor 23 are taken into the CPU, and the CPU executes the image forming processing program to generate a predetermined control signal. The control signals are sent to the charge injection bias power source 38, the charging device 20, the exposure device 22, and the like.

次に、本実施の形態に係る画像形成装置の作動について図3を基に説明する。
今、作像プロセスが開始されると、先ず、感光体ドラム20表面が帯電装置21により帯電され、露光装置22が帯電された感光体ドラム20上に静電潜像Zを書き込み、現像装置30が前記静電潜像Zを可視像化する。
しかる後、感光体ドラム20上のトナー像は転写部位へと搬送され、一次転写装置24が記録媒体である中間転写ベルト28に感光体ドラム20上のトナー像を静電的に転写する。
尚、感光体ドラム20上の残留トナーはクリーニング装置25にて清掃される。
更に、中間転写ベルト28上に一次転写されたトナー像は、中間転写ベルト28の回動に伴って、二次転写装置(本実施の形態では二次転写ロール)49へ搬送されると共に、給紙カセット47から搬送された記録紙48が中間転写ベルト28と二次転写ロール49との接触領域へ搬送され、二次転写ロール49にトナーの帯電極性と逆極性の電圧を印加することで、中間転写ベルト28上のトナー像は、記録紙48に静電吸引される。この後、トナー像が転写された記録紙48は定着装置60により定着され、記録紙48へのトナー像の定着が行われる。
Next, the operation of the image forming apparatus according to the present embodiment will be described with reference to FIG.
When the image forming process is started, first, the surface of the photosensitive drum 20 is charged by the charging device 21, and the electrostatic latent image Z is written on the photosensitive drum 20 charged by the exposure device 22. Makes the electrostatic latent image Z visible.
Thereafter, the toner image on the photosensitive drum 20 is conveyed to a transfer site, and the primary transfer device 24 electrostatically transfers the toner image on the photosensitive drum 20 to the intermediate transfer belt 28 as a recording medium.
The residual toner on the photosensitive drum 20 is cleaned by the cleaning device 25.
Further, the toner image primarily transferred onto the intermediate transfer belt 28 is conveyed to a secondary transfer device (secondary transfer roll in the present embodiment) 49 as the intermediate transfer belt 28 rotates and is supplied. The recording paper 48 conveyed from the paper cassette 47 is conveyed to a contact area between the intermediate transfer belt 28 and the secondary transfer roll 49, and a voltage having a polarity opposite to that of the toner is applied to the secondary transfer roll 49. The toner image on the intermediate transfer belt 28 is electrostatically attracted to the recording paper 48. Thereafter, the recording paper 48 to which the toner image is transferred is fixed by the fixing device 60, and the toner image is fixed to the recording paper 48.

このような作像プロセスにおいて、現像装置30の基本的作動について説明すると、以下の通りである。
すなわち、図4及び図7に示すように、現像装置30は、現像ハウジング31内において導電性トナー40がアジテータ36により撹拌され、撹拌された導電性トナー40は、トナー供給ロール35表面に供給される。次に、このトナー供給ロール35に供給されたトナーは、トナー供給ロール35の回転により、現像ロール33とトナー供給ロール35との対向位置に搬送される。
このとき、トナー供給ロール35と現像ロール33は対向部にて逆方向に回動しているため、導電性トナー40は双方のロール間に狭持及び摺擦されることなく、即ちほとんど帯電することなく現像ロール33へ移転する。
The basic operation of the developing device 30 in such an image forming process will be described as follows.
That is, as shown in FIGS. 4 and 7, in the developing device 30, the conductive toner 40 is stirred by the agitator 36 in the developing housing 31, and the stirred conductive toner 40 is supplied to the surface of the toner supply roll 35. The Next, the toner supplied to the toner supply roll 35 is conveyed to a position where the developing roll 33 and the toner supply roll 35 face each other as the toner supply roll 35 rotates.
At this time, since the toner supply roll 35 and the developing roll 33 are rotated in the opposite directions at the opposed portions, the conductive toner 40 is not charged and rubbed between both rolls, that is, is almost charged. Without being transferred to the developing roll 33.

そして、現像ロール33上に担持された導電性トナー40は、電荷注入ロール34との対向位置に搬送される。このとき、現像ロール33と電荷注入ロール34との間には、現像ロール33に接続している現像バイアス電源37の現像バイアスVと、電荷注入ロール34に接続している電荷注入バイアス電源38の電荷注入バイアスVとの差により形成された電荷注入電界が作用している。
尚、図7では、符号40aは電荷注入前の導電性トナー、40bは電荷注入後の導電性トナーを夫々示す。
この電荷注入作用域において、導電性トナー40は現像ロール33と電荷注入ロール34との間に単層状態で挟まれ、かつ、現像ロール33と電荷注入ロール34との間に挟持され、摺擦されながら電荷注入される。
Then, the conductive toner 40 carried on the developing roll 33 is conveyed to a position facing the charge injection roll 34. At this time, between the developing roll 33 and the charge injection roll 34, the developing bias V B of the developing bias power supply 37 connected to the developing roll 33 and the charge injection bias power supply 38 connected to the charge injection roll 34. The charge injection electric field formed by the difference from the charge injection bias V D is acting.
In FIG. 7, reference numeral 40a denotes a conductive toner before charge injection, and 40b denotes a conductive toner after charge injection.
In this charge injection working region, the conductive toner 40 is sandwiched between the developing roll 33 and the charge injection roll 34 in a single layer state, and is sandwiched between the developing roll 33 and the charge injection roll 34 and rubbed. While being charged, it is injected.

このような状態において、導電性トナー40と電荷注入ロール34との接触確率が高められ、しかも、導電性トナー40の接触抵抗を小さくすることが可能になり、その分、導電性トナー40の見かけ上の抵抗が小さくなり、導電性トナー40は低抵抗な状態で電荷注入される。このため、電荷注入電界としては、比較的低電界であっても、導電性トナー40には効率的に電荷注入が行われる。   In such a state, the contact probability between the conductive toner 40 and the charge injection roll 34 is increased, and the contact resistance of the conductive toner 40 can be reduced. The upper resistance is reduced, and the conductive toner 40 is charged with a low resistance. For this reason, even if the electric charge injection field is relatively low, the electric charge is efficiently injected into the conductive toner 40.

ここで、制御装置41はトナーパッチの濃度検知サイクルを実行し、濃度センサ26からの検知情報に基づいて電荷注入バイアス電源38を制御し、電荷注入電界を調整可能にする。
この場合、濃度センサ26は中間転写ベルト28に転写されたトナーパッチ濃度を検知し、電位センサ23は感光体ドラム20上の潜像パッチ電位を検知し、これらの検知情報が制御装置41へ送出される。
ここで、図6に示すように、制御装置41は、電位センサ23からの検知情報に基づいて感光体ドラム20上の潜像パッチ電位が一定レベルであるか否かをチェックし、一定レベルであれば、濃度センサ26による濃度検知動作を実行し、一方、一定レベルでなければ、帯電装置21の帯電量及び/又は露光装置22の露光量を制御し、感光体ドラム20上の潜像パッチ電位を所定のレベルに調整し、再度電位センサ23による潜像パッチ電位をチェックする。
このようにして、感光体ドラム20上の潜像パッチ電位が常に所定のレベルに保たれる条件下において、濃度センサ26は中間転写ベルト20上のトナーパッチの濃度を検知可能とする。そして、この濃度センサ26による検知情報に基づいて、制御装置41は、電荷注入量の可変量を算出し、電荷注入バイアス電源38に所定の制御信号を送出するため、電荷注入ロール34と現像ロール33との間には現像装置30の使用条件変化(電荷注入量変化)に対応した電荷注入電界を作用させることが可能になる。
Here, the control device 41 executes a toner patch density detection cycle, controls the charge injection bias power supply 38 based on the detection information from the density sensor 26, and makes the charge injection electric field adjustable.
In this case, the density sensor 26 detects the density of the toner patch transferred to the intermediate transfer belt 28, the potential sensor 23 detects the latent image patch potential on the photosensitive drum 20, and sends the detected information to the control device 41. Is done.
Here, as shown in FIG. 6, the control device 41 checks whether or not the latent image patch potential on the photosensitive drum 20 is at a constant level based on the detection information from the potential sensor 23, and at a constant level. If there is, the density detection operation by the density sensor 26 is executed. On the other hand, if it is not a certain level, the charging amount of the charging device 21 and / or the exposure amount of the exposure device 22 is controlled, and the latent image patch on the photosensitive drum 20 is controlled. The potential is adjusted to a predetermined level, and the latent image patch potential by the potential sensor 23 is checked again.
In this way, the density sensor 26 can detect the density of the toner patch on the intermediate transfer belt 20 under the condition that the latent image patch potential on the photosensitive drum 20 is always maintained at a predetermined level. Based on the information detected by the density sensor 26, the control device 41 calculates a variable amount of the charge injection amount and sends a predetermined control signal to the charge injection bias power source 38. A charge injection electric field corresponding to a change in usage conditions (change in charge injection amount) of the developing device 30 can be applied to the area 33.

そして、電荷注入された導電性トナー40は、そのまま現像ロール33上を搬送され、現像ロール33と感光体ドラム20との対向部位に進む。ここで、感光体ドラム20上の静電潜像Zと、現像ロール33に接続している現像バイアス電源37の現像バイアスとの差により形成された現像電界が、導電性トナー40に加わることとなる。
また、感光体ドラム20上に露光装置22(図3参照)によって書き込まれた静電潜像部分は、表面帯電が除電されていることから、現像電界によって、この部分のみ導電性トナー40が感光体ドラム20に移動し、静電潜像Zを可視像化する。
本実施の形態において、この現像電界は電荷注入電界より低電界となっているため、電荷注入電界にて導電性トナー40に注入された電荷が、現像電界で逃げることもなく、良好な現像が行われる。
Then, the conductive toner 40 into which the charge has been injected is conveyed on the developing roll 33 as it is, and proceeds to a portion where the developing roll 33 and the photosensitive drum 20 face each other. Here, a developing electric field formed by the difference between the electrostatic latent image Z on the photosensitive drum 20 and the developing bias of the developing bias power source 37 connected to the developing roll 33 is applied to the conductive toner 40. Become.
Further, since the surface charge of the electrostatic latent image portion written on the photosensitive drum 20 by the exposure device 22 (see FIG. 3) is neutralized, the conductive toner 40 is exposed only to this portion by the developing electric field. It moves to the body drum 20 and visualizes the electrostatic latent image Z.
In this embodiment, since the development electric field is lower than the charge injection electric field, the charge injected into the conductive toner 40 by the charge injection electric field does not escape by the development electric field, and good development can be achieved. Done.

また、感光体ドラム20に転移せず現像ロール33上に残留した導電性トナー40は、現像ロール33の回転によってトナー供給ロール35との対向位置へ運ばれる。
ここで、特に、本実施の形態においては、トナー供給ロール35と現像ロール33との対向部には電荷注入電界に対して逆極性のトナー供給電界が作用しており、このトナー供給電界作用域には静電力が働いている。この静電力は現像ロール33上の導電性トナー40をトナー供給ロール35側へ回収するように作用するため、トナー供給ロール35との対向位置へ運ばれてきた現像ロール33上のトナー40は剥離回収される。
更に、トナー供給電界は電荷注入電界に対して逆極性の電界であり、電荷注入電界にて帯電された現像ロール33の帯電電位を弱める方向に作用することから、現像ロール33の帯電電位を除電することができ、その分、現像ロール33の帯電履歴は解消される。
Further, the conductive toner 40 not transferred to the photosensitive drum 20 and remaining on the developing roll 33 is carried to a position facing the toner supply roll 35 by the rotation of the developing roll 33.
Here, in particular, in the present embodiment, a toner supply electric field having a polarity opposite to the charge injection electric field acts on a portion where the toner supply roll 35 and the developing roll 33 face each other. There is an electrostatic force at work. Since the electrostatic force acts to collect the conductive toner 40 on the developing roll 33 toward the toner supply roll 35, the toner 40 on the developing roll 33 that has been transported to the position facing the toner supply roll 35 is peeled off. To be recovered.
Further, the toner supply electric field is an electric field having a polarity opposite to that of the charge injection electric field, and acts to weaken the charging potential of the developing roll 33 charged by the charge injection electric field. Accordingly, the charging history of the developing roll 33 is eliminated accordingly.

また、本実施の形態では、感光体ドラム20上で可視像化されたトナー像は、図3に示すように、感光体ドラム20と一次転写ロール24との対向する位置で中間転写ベルト28に転写され、更に二次転写ロール49,バックアップロール43の対向する位置で記録紙に転写される。
また、クリーニング電界においてかぶりの原因となる電荷の移動が発生することもなく、更に、記録紙48やトナー相互間で電荷の移動が発生しないことから、静電転写方式において、吸湿した記録紙48へのトナー像の転写が可能になり、また、カラートナーを重ねて、カラー画像を形成することが可能になる。
更に、導電性トナーが多量の導電性フィラー(例えばカーボンブラック等)を含んでいないため、トナーが低温で溶融し、定着による良好な画質が実現可能となる。
In this embodiment, the toner image visualized on the photosensitive drum 20 is, as shown in FIG. 3, the intermediate transfer belt 28 at a position where the photosensitive drum 20 and the primary transfer roll 24 face each other. And is further transferred onto the recording paper at a position where the secondary transfer roll 49 and the backup roll 43 face each other.
Further, there is no movement of charge that causes fogging in the cleaning electric field, and no movement of charge occurs between the recording paper 48 and the toner. Therefore, in the electrostatic transfer method, the recording paper 48 that has absorbed moisture is used. The toner image can be transferred to the toner image, and a color image can be formed by overlapping the color toner.
Furthermore, since the conductive toner does not contain a large amount of conductive filler (for example, carbon black), the toner melts at a low temperature, and good image quality by fixing can be realized.

尚、本実施の形態では、複数の感光体ドラムを有するタンデム型の画像形成装置構成を例に挙げて説明したが、これに限られるものではなく、例えば1個の感光体ドラムに対し複数個の現像装置若しくはロータリ型現像装置を設け、1サイクル毎に1色のトナー像を形成すると共に中間転写体へ順次転写し、複数サイクルで各色成分トナー像を多重転写することで、カラー画像を形成する態様についても同様に適用できる。また、記録紙搬送体上に用紙を保持、搬送し転写を行う用紙搬送転写方式でも同様に適用できる。
また、本実施の形態では、カラー機で説明したが、モノクロ専用機でも同様に適用できることは勿論である。
更に、本実施の形態における現像装置30として、実施の形態1の現像装置を配設したが、実施の形態2の現像装置を用いても同様の効果を得られることは明らかである。
In the present embodiment, the configuration of the tandem type image forming apparatus having a plurality of photosensitive drums has been described as an example. However, the present invention is not limited to this. For example, a plurality of photosensitive drums are provided for one photosensitive drum. This type of development device or rotary type development device is provided to form a color image by forming a toner image of one color every cycle and sequentially transferring it to an intermediate transfer member, and transferring multiple color component toner images in multiple cycles. The same applies to the embodiment. Further, the present invention can be similarly applied to a paper conveyance transfer system in which a paper is held on a recording paper conveyance body, conveyed and transferred.
In the present embodiment, the color machine has been described, but it is needless to say that the present invention can be similarly applied to a monochrome-only machine.
Further, although the developing device of the first embodiment is disposed as the developing device 30 in the present embodiment, it is obvious that the same effect can be obtained even if the developing device of the second embodiment is used.

また、本実施の形態では、電荷注入ロール34による電荷注入方式として、摺擦型電荷注入方式が採用されているが、この方式は逆極性トナー(WST:Wrong Sign Tonerの略)の発生率を下げる点で好ましい。
図8〜図12に基づいて説明すると、今、現像電極と注入電極との間に導電性トナーを入れ、電荷注入電界を作用させると、例えば図8に示すように、電荷注入電界(導電性トナーの粒子層への印加電界に相当)の大きさに応じて逆極性トナー(WST)の発生率が変化する。
図8によれば、電荷注入電界が低電界であると、図9に示すように、帯電効率が悪く、帯電できないトナーが、帯電したトナーに付着し、又は、現像電極との非静電的付着力により現像電極側へ移動する。従って、電荷注入電界を高める程、帯電効率の上昇によりWSTが減少することが理解される。
一方、電荷注入電界が高電界であると、図10に示すように、帯電したトナーが現像電極へ移動し、多層を形成すると、トナー相互で電荷交換して分極してしまい、上層トナーがWST化する。従って、電荷注入電界を高める程、分極に起因するWSTが増加する傾向にある。
In the present embodiment, as the charge injection method by the charge injection roll 34, the rubbing type charge injection method is adopted, but this method reduces the generation rate of reverse polarity toner (WST: Wrong Sign Toner). It is preferable in terms of lowering.
Referring to FIG. 8 to FIG. 12, when a conductive toner is inserted between the developing electrode and the injection electrode and a charge injection electric field is applied, for example, as shown in FIG. The generation rate of the reverse polarity toner (WST) changes according to the magnitude of the electric field applied to the toner particle layer.
According to FIG. 8, when the electric charge injection field is a low electric field, as shown in FIG. 9, the toner with poor charging efficiency and which cannot be charged adheres to the charged toner or is non-electrostatic with the developing electrode. It moves to the developing electrode side due to the adhesive force. Therefore, it can be understood that the higher the charge injection field, the lower the WST due to the increase in charging efficiency.
On the other hand, when the charge injection electric field is a high electric field, as shown in FIG. 10, the charged toner moves to the developing electrode, and when a multilayer is formed, the toner exchanges with each other and polarizes, and the upper layer toner becomes WST. Turn into. Therefore, WST due to polarization tends to increase as the charge injection electric field is increased.

そこで、WSTの発生率を下げるための解決策としては、例えば図11(a)に示すように、低電界で高い注入効率を実現する、あるいは、図11(b)に示すように、WSTが現像電極へ移動しないようにするという方針が考えられる、更に、図12(a)に示すように、高電界でもトナー層間で分極しないようにする、あるいは、図12(b)(c)に示すように、トナーが多層にならない、言い換えれば、重ならないようにする、という方針が考えられる。
上述した電荷注入方式は、このような方針に基づいて案出されたものであり、現像ロール(現像電極に相当)33と電荷注入ロール(注入電極に相当)34との間に導電性トナー40を挟持し、摺擦しながら電荷注入する方式では、電荷注入ロール34との接触確率を高め、かつ、接触抵抗を低減することが可能であるため、低い電荷注入電界にてトナーを単層状態で効率的に電荷注入することが可能になるのである。また、トナー層間にせん断力を与えるため、トナーが分極状態で重なることを防止でき、高電界でもWSTの発生を防止できるのである。
Therefore, as a solution for reducing the incidence of WST, for example, as shown in FIG. 11A, a high injection efficiency is realized with a low electric field, or as shown in FIG. It is conceivable to prevent it from moving to the developing electrode. Further, as shown in FIG. 12A, it should not be polarized between the toner layers even in a high electric field, or as shown in FIGS. 12B and 12C. In this way, it is conceivable that the toner is not multilayered, in other words, not to overlap.
The above-described charge injection method is devised based on such a policy, and the conductive toner 40 is provided between the developing roll (corresponding to the developing electrode) 33 and the charge injecting roll (corresponding to the injection electrode) 34. In the method of injecting charges while sandwiching and rubbing, it is possible to increase the contact probability with the charge injection roll 34 and reduce the contact resistance, so that the toner is in a single layer state with a low charge injection electric field. This makes it possible to inject charges efficiently. Further, since a shearing force is applied between the toner layers, the toners can be prevented from overlapping in a polarized state, and the generation of WST can be prevented even in a high electric field.

◎実施の形態2
図13は、本実施の形態に係る現像装置を示し、図14(a)(b)、図15(a)(b)は図13の要部を示す模式図である。
同図において現像装置30は、実施の形態1における現像装置とほぼ同様に構成されているが、実施の形態1と異なり、電荷注入ロール43がトナー供給ロールをも兼用した態様としている。
尚、実施の形態1と同様な構成要素には同様の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
Embodiment 2
FIG. 13 shows a developing device according to the present embodiment, and FIGS. 14A, 14B, 15A, and 15B are schematic views showing the main part of FIG.
In the figure, the developing device 30 is configured in substantially the same manner as the developing device in the first embodiment, but unlike the first embodiment, the charge injection roll 43 also serves as a toner supply roll.
In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the component similar to Embodiment 1, and the detailed description is abbreviate | omitted.

本実施の形態において、現像装置30は、現像ロール33に対向する位置に、電荷注入ロール43が配設されている。そして、現像ロール33には現像バイアス電源37からの現像バイアスVが印加される一方、電荷注入ロール43には電荷注入バイアス電源38から電荷注入バイアスV(本例では現像バイアスより大きく設定)が印加されている。また、現像ハウジング31内の電荷注入ロール43の表面には導電性トナーの薄層形成用の層形成ブレード42が接触配置され、また、現像ハウジング31内の電荷注入ロール43の奥側には、導電性トナー40が含まれる現像剤Gを攪拌するアジテータ36が配設されたものである。
更に、本態様では、電荷注入ロール43は実施の形態1と同様に現像ロール33との間に周速差をもって回動するようになっている。
尚、本態様において、層形成ブレード42は例えば厚さ0.03〜0.3mm程度のステンレスの板ばねにシリコーンゴムやEPDMを接着剤等により接着したものである。この層形成ブレード42の一端は、電荷注入ロール43の表面に軽く接触し、他端は現像ハウジング31の一部に支持されている。
また、本実施の形態では、実施の形態1と略同様に濃度センサ26及び電位センサ23が配設されており、制御装置41は、濃度センサ26及び電位センサ23の検知情報に基づいて電荷注入バイアス電源38を制御するようになっている。
In the present embodiment, the developing device 30 is provided with a charge injection roll 43 at a position facing the developing roll 33. A developing bias V B from a developing bias power source 37 is applied to the developing roll 33, while a charge injecting bias V D from a charge injecting bias power source 38 is set to the charge injecting roll 43 (in this example, set larger than the developing bias). Is applied. Further, a layer forming blade 42 for forming a thin layer of conductive toner is disposed in contact with the surface of the charge injection roll 43 in the development housing 31, and on the back side of the charge injection roll 43 in the development housing 31, An agitator 36 for agitating the developer G containing the conductive toner 40 is provided.
Further, in this aspect, the charge injection roll 43 is rotated with a peripheral speed difference between the charge injection roll 43 and the developing roll 33 as in the first embodiment.
In this embodiment, the layer forming blade 42 is formed by bonding silicone rubber or EPDM to a stainless steel leaf spring having a thickness of about 0.03 to 0.3 mm with an adhesive or the like. One end of the layer forming blade 42 is in light contact with the surface of the charge injection roll 43, and the other end is supported by a part of the developing housing 31.
In the present embodiment, the concentration sensor 26 and the potential sensor 23 are disposed in substantially the same manner as in the first embodiment, and the control device 41 injects charges based on the detection information of the concentration sensor 26 and the potential sensor 23. The bias power supply 38 is controlled.

次に、本実施の形態に係る現像装置30の作動について図14(a)を基に説明する。
現像装置30は、現像ハウジング31内において導電性トナー40がアジテータ36により撹拌され、撹拌された導電性トナー40は、電荷注入ロール43と層形成ブレード42との間を通過することにより、電荷注入ロール43の表面に均一なトナー層を形成する。
更に、トナー層は、電荷注入ロール43の回転により、現像ロール33と電荷注入ロール43との対向位置に搬送される。
このとき、現像ロール33と電荷注入ロール43との間には、現像ロール33に接続している現像バイアス電源37の現像バイアスVと、電荷注入ロール43に接続している電荷注入バイアス電源38による電荷注入バイアスVとの差により形成された電荷注入電界が作用し、導電性トナー40は、現像ロール33と電荷注入ロール43との間に挟持され、摺擦されながら電荷注入される。
Next, the operation of the developing device 30 according to this embodiment will be described with reference to FIG.
In the developing device 30, the conductive toner 40 is stirred by the agitator 36 in the developing housing 31, and the stirred conductive toner 40 passes between the charge injection roll 43 and the layer forming blade 42 to inject the charge. A uniform toner layer is formed on the surface of the roll 43.
Further, the toner layer is conveyed to a position where the developing roll 33 and the charge injection roll 43 face each other by the rotation of the charge injection roll 43.
In this case, developing between the roll 33 and the charge injection roll 43, the developing and developing bias V B of the developing bias power supply 37 connected to the roll 33, a charge injection bias power source is connected to the charge injection roll 43 38 The charge injection electric field formed by the difference from the charge injection bias V D due to the above acts, and the conductive toner 40 is sandwiched between the developing roll 33 and the charge injection roll 43, and the charge is injected while being rubbed.

また、導電性トナー40が現像ロール33と電荷注入ロール43との間に挟持され、摺擦されながら電荷注入される態様において、導電性トナー40と電荷注入ロール43との接触確率が高められ、しかも、導電性トナー40の接触抵抗を小さくすることが可能になり、その分、導電性トナー40の見かけ上の抵抗が小さくなり、導電性トナー40は低抵抗な状態で電荷注入される。このため、電荷注入電界としては、比較的低電界であっても、導電性トナー40には効率的に電荷注入が行われる。
この点、例えば図14(b)に示すように、現像ロール33との対向部位にて電荷注入ロール34を逆方向に回転させる態様にあっては、導電性トナー40は電荷注入ロール43上に層形成ブレード42にて層厚規制された後現像ロール33へと供給されるが、供給された導電性トナー40は現像ロール33と電荷注入ロール43との間のニップ部を通過することなく、現像ロール33へと担持されることから、導電性トナー40への電荷注入が不足する懸念がある。
Further, in a mode in which the conductive toner 40 is sandwiched between the developing roll 33 and the charge injection roll 43 and is charged while being rubbed, the contact probability between the conductive toner 40 and the charge injection roll 43 is increased. In addition, the contact resistance of the conductive toner 40 can be reduced, and the apparent resistance of the conductive toner 40 is reduced accordingly, and the conductive toner 40 is injected with a low resistance. For this reason, even if the electric charge injection field is relatively low, the electric charge is efficiently injected into the conductive toner 40.
In this respect, for example, as shown in FIG. 14B, in a mode in which the charge injection roll 34 is rotated in the reverse direction at the portion facing the developing roll 33, the conductive toner 40 is placed on the charge injection roll 43. After the layer thickness is regulated by the layer forming blade 42, the supplied conductive toner 40 is supplied to the developing roll 33 without passing through the nip portion between the developing roll 33 and the charge injection roll 43. Since it is carried on the developing roll 33, there is a concern that charge injection into the conductive toner 40 is insufficient.

この後、現像ロール33上で電荷が注入された導電性トナー40は、そのまま現像ロール33上を搬送され、現像ロール33と感光体ドラム20との対向部位に進む。
ここで、感光体ドラム20上の静電潜像Zと、現像ロール33に接続している現像バイアス電源37の現像バイアスVとの差により形成された現像電界が、導電性トナー40に加わることとなる。
このため、感光体ドラム20上の静電潜像Zに導電性トナー40が移動し、静電潜像Zを可視像化する。本実施の形態においては、この現像電界は電荷注入電界より低電界となっているため、電荷注入電界にて導電性トナー40に注入された電荷が、現像電界で逃げることもなく、良好な現像が行われる。
このような現像動作過程おいては、電荷注入ロール43への電荷注入処理は、濃度センサ26及び電位センサ23からの検知情報に基づいて電荷注入バイアス電源38を制御し、装置の使用条件変化(本例ではトナーパッチ濃度変化)に応じて、電荷注入電界を調整するようにしたものである。
Thereafter, the conductive toner 40 into which the charge has been injected on the developing roll 33 is transported on the developing roll 33 as it is, and proceeds to a portion where the developing roll 33 and the photosensitive drum 20 face each other.
Here, a developing electric field formed by the difference between the electrostatic latent image Z on the photosensitive drum 20 and the developing bias V B of the developing bias power source 37 connected to the developing roll 33 is applied to the conductive toner 40. It will be.
For this reason, the conductive toner 40 moves to the electrostatic latent image Z on the photosensitive drum 20, and the electrostatic latent image Z is visualized. In this embodiment, since the developing electric field is lower than the charge injection electric field, the charge injected into the conductive toner 40 by the charge injection electric field does not escape by the developing electric field, and good development is achieved. Is done.
In such a developing operation process, the charge injection process to the charge injection roll 43 is performed by controlling the charge injection bias power source 38 based on the detection information from the density sensor 26 and the potential sensor 23 and changing the use condition of the apparatus ( In this example, the electric charge injection electric field is adjusted according to the toner patch density change).

尚、本実施の形態においては、電荷注入ロール43に代えて、現像ロール33に対向して図示外の電荷注入ブレードの一端を固定配置し、この電荷注入ブレードの先端部を前記現像ロール33に接触配置するようにしてもよい。この電荷注入ブレードとしては、金属支持板に導電性のゴム又は樹脂製の導電弾性体を貼り付けたものが用いられる。
本態様においては、固定型の電荷注入ブレードと現像ロール33との間には当然ながら周速差があるから、本実施の形態と同様な作用を奏する。
In the present embodiment, instead of the charge injection roll 43, one end of a charge injection blade (not shown) is fixedly arranged facing the developing roll 33, and the tip of the charge injection blade is attached to the developing roll 33. You may make it arrange in contact. As the charge injection blade, a metal support plate with a conductive elastic body made of conductive rubber or resin is used.
In this embodiment, since there is a difference in peripheral speed between the fixed charge injection blade and the developing roll 33, the same effect as in the present embodiment is obtained.

また、本実施の形態では、電荷注入ロール34は、図15(a)に示すように配設されているが、これに限定されるものではなく、感光体ドラム20の回転方向が逆方向である態様(本態様では、露光装置22の配設位置が感光体ドラム20の下側に制限される)では、例えば図15(a)に示すように、現像ロール33、電荷注入ロール34を配設するようにすればよく、本態様では、電荷注入ロール34から現像ロール33にかけて導電性トナー40を重力方向に沿って供給することができるため、現像ロール33へのトナーの供給性を上げることが可能である。
更に、この態様において、図15(b)に示すように、現像ロール33のうち電荷注入ロール34位置の上流側に除電用のリフレッシュロール50を配設するようにすれば、例えば現像ロール33の表面に例えば電荷注入電界作用域にて体積抵抗率が1011Ω・cm以上の高抵抗層を設けたとしても、現像ロール33に不必要に電荷が蓄積することなく、常にリフレッシュされた状態で、現像ロール33上の導電性トナー40に対し電荷注入ロール34による電荷注入動作が効率的に行なわれる。
尚、本実施の形態では、リフレッシュロール50は現像ロール33と同電位の状態で接触配置されている。
In the present embodiment, the charge injection roll 34 is disposed as shown in FIG. 15A, but is not limited to this, and the rotation direction of the photosensitive drum 20 is reverse. In one embodiment (in this embodiment, the position of the exposure device 22 is limited to the lower side of the photosensitive drum 20), for example, as shown in FIG. 15A, a developing roll 33 and a charge injection roll 34 are arranged. In this embodiment, since the conductive toner 40 can be supplied along the direction of gravity from the charge injection roll 34 to the developing roll 33, the supply of toner to the developing roll 33 can be improved. Is possible.
Furthermore, in this aspect, as shown in FIG. 15B, if a refreshing roll 50 for discharging is disposed on the upstream side of the position of the charge injection roll 34 in the developing roll 33, for example, the developing roll 33 Even if a high resistance layer having a volume resistivity of 10 11 Ω · cm or more is provided on the surface, for example, in the electric charge injection field effect region, the development roll 33 is always refreshed without unnecessarily accumulating charges. The charge injection operation by the charge injection roll 34 is efficiently performed on the conductive toner 40 on the developing roll 33.
In this embodiment, the refresh roll 50 is disposed in contact with the developing roll 33 at the same potential.

◎実施の形態3
図16は、本発明に係る現像装置が適用された実施の形態3の画像形成装置を示す。
同図において、画像形成装置は、実施の形態1における画像形成装置と略同様に構成されているが、電位センサ23と濃度センサ26を配設せず、環境センサ27を備え付けた態様になっている。
尚、実施の形態1と同様な構成要素には同様の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
Embodiment 3
FIG. 16 shows an image forming apparatus according to a third embodiment to which the developing device according to the present invention is applied.
In the figure, the image forming apparatus is configured in substantially the same manner as the image forming apparatus in the first embodiment, but is not provided with the potential sensor 23 and the density sensor 26 and is provided with an environment sensor 27. Yes.
In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the component similar to Embodiment 1, and the detailed description is abbreviate | omitted.

この環境センサ27は、使用条件環境を検知可能とし、本例では温度及び湿度を検知する温度センサ及び湿度センサであり、その検知情報が制御装置41に送出可能に接続されている。そして、制御装置41は、環境センサからの検知情報に基づいて図17に示す電荷注入量設定処理を実行し、電荷注入バイアス電源38に所定の制御信号を送出するようになっている。   The environment sensor 27 is capable of detecting the use condition environment. In this example, the environment sensor 27 is a temperature sensor and a humidity sensor that detect temperature and humidity. The detection information is connected to the control device 41 so as to be transmitted. Then, the control device 41 executes a charge injection amount setting process shown in FIG. 17 based on detection information from the environment sensor, and sends a predetermined control signal to the charge injection bias power source 38.

次に、本実施の形態に係る画像形成装置の作動について説明する。
一連の画像形成装置の作動において、環境センサ27は画像形成装置内の温度及び湿度を検知し、この検知情報を制御装置41へ送出する。
このとき、制御装置41は、図17に示すように、環境センサ27で検知された情報が高温高湿A、常温常湿Bまたは低温低湿Cのいずれに当てはまるかを判別し、その判別結果から適正な電荷注入量に対応する電荷注入バイアス変化量を決定する。
そして、制御装置41は決定した電荷注入バイアス変化量に基づく制御信号を送出し、決定された情報に基づいて電荷注入バイアス電源38を制御し、使用条件環境に応じた適正な電荷注入処理を行う。
また、本実施の形態においては、電荷注入調整用のセンサとしては、環境センサ27のみが用いられているが、実施の形態1に係る濃度センサ26や電位センサ23を併設すれば、より適切な電荷注入電界を作用させることも可能になる。
Next, the operation of the image forming apparatus according to the present embodiment will be described.
In a series of operations of the image forming apparatus, the environment sensor 27 detects the temperature and humidity in the image forming apparatus and sends the detection information to the control device 41.
At this time, as shown in FIG. 17, the control device 41 determines whether the information detected by the environmental sensor 27 applies to the high temperature and high humidity A, the normal temperature and normal humidity B, or the low temperature and low humidity C, and from the determination result. A charge injection bias change amount corresponding to an appropriate charge injection amount is determined.
Then, the control device 41 sends a control signal based on the determined charge injection bias change amount, controls the charge injection bias power source 38 based on the determined information, and performs an appropriate charge injection process according to the use condition environment. .
In the present embodiment, only the environmental sensor 27 is used as the charge injection adjustment sensor. However, if the concentration sensor 26 and the potential sensor 23 according to the first embodiment are additionally provided, more appropriate. It is also possible to apply a charge injection electric field.

◎実施の形態4
図18は、静電転写方式を用いない画像形成装置に本発明を適用した実施の形態4を示す。
本実施の形態に係る画像形成装置においては、感光体ドラム90の周囲に、感光体ドラム90を帯電する帯電装置91と、帯電された感光体ドラム90上に各色成分(本例ではイエロ、マゼンタ、シアン、ブラック)の静電潜像を書き込む露光装置92と、感光体ドラム90上に形成された各色成分潜像を各色成分トナーにて可視像化する現像装置93と、感光体ドラム90上のトナー像を転写させるための粘着中間転写ロール94と、感光体ドラム90上の残留トナーを清掃するクリーニング装置95とが配設されている。また、現像装置93内には現像ロール102と、電荷注入ロール103と、トナー供給ロール104とが配設されている。
また、粘着中間転写ロール94の下方には、加熱源を有する二次転写ロール96が配設されている。
尚、符号98は記録紙97を送出する記録紙供給装置、99は定着済みの記録紙97を搬送する搬送ベルトである。
Embodiment 4
FIG. 18 shows Embodiment 4 in which the present invention is applied to an image forming apparatus that does not use the electrostatic transfer method.
In the image forming apparatus according to the present embodiment, around the photosensitive drum 90, a charging device 91 that charges the photosensitive drum 90, and each color component (yellow, magenta in this example) on the charged photosensitive drum 90. , Cyan, black) an exposure device 92 for writing an electrostatic latent image, a developing device 93 for visualizing each color component latent image formed on the photosensitive drum 90 with each color component toner, and a photosensitive drum 90. An adhesive intermediate transfer roll 94 for transferring the upper toner image and a cleaning device 95 for cleaning residual toner on the photosensitive drum 90 are provided. In the developing device 93, a developing roll 102, a charge injection roll 103, and a toner supply roll 104 are disposed.
A secondary transfer roll 96 having a heating source is disposed below the adhesive intermediate transfer roll 94.
Reference numeral 98 denotes a recording paper supply device for sending out the recording paper 97, and 99 denotes a conveying belt for conveying the fixed recording paper 97.

本実施の形態において、粘着中間転写ロール94は、例えば、シリコーンゴム等の弾性部材で構成されているため、感光体ドラム90と粘着中間転写ロール94との間、及び、二次転写ロール96と粘着中間転写ロール94との間は、所定のニップ域をもって弾性接触した状態となっている。
また、本実施の形態における現像装置93及び導電性トナーは、実施の形態1又は実施の形態2で用いたものと同様なものを使用することが可能であり、その他の装置についても、適宜選定して差し支えない。
In the present embodiment, since the adhesive intermediate transfer roll 94 is made of an elastic member such as silicone rubber, for example, between the photosensitive drum 90 and the adhesive intermediate transfer roll 94 and the secondary transfer roll 96. The adhesive intermediate transfer roll 94 is in elastic contact with a predetermined nip region.
Further, the developing device 93 and the conductive toner in the present embodiment can be the same as those used in the first embodiment or the second embodiment, and other devices are also selected as appropriate. There is no problem.

特に、本実施の形態では、画像形成装置内に環境センサ100が配設されている。この環境センサ100は温度及び湿度を検知可能とした温度センサ及び湿度センサであり、この検知情報が制御装置101に送出可能に接続されている。
更に、制御装置101は、環境センサ100からの検知情報に基づいて電荷注入バイアス電源38を制御し、装置の使用条件変化(本例では使用環境変化)に応じて電荷注入電界を制御するものである。
In particular, in the present embodiment, an environmental sensor 100 is provided in the image forming apparatus. This environmental sensor 100 is a temperature sensor and a humidity sensor that can detect temperature and humidity, and this detection information is connected to the control device 101 so that it can be sent out.
Further, the control device 101 controls the charge injection bias power supply 38 based on the detection information from the environment sensor 100, and controls the charge injection electric field in accordance with a change in use conditions of the device (change in use environment in this example). is there.

次に、本実施の形態に係る画像形成装置の作動について説明する。
本実施の形態において、感光体ドラム90上に担持された静電潜像は、現像装置93によって感光体ドラム90の一回転ごとに異なる色成分のトナー像を重ねられる。この重ねられたトナー像は、粘着中間転写ロール94上に押圧されることにより、粘着中間転写ロール94の粘着力によって一括して粘着中間転写ロール94上に転写される。
その後、粘着中間転写ロール94上に転写されたトナー像は、二次転写ロール96によって加熱されるとともに、粘着中間転写ロール94の離型性は向上し、また、トナー像も加熱されることにより粘性化する。これにより、トナー像は、粘着中間転写ロール94と二次転写ロール96との間にある記録紙97に再転写され、同時に定着も完了する。
Next, the operation of the image forming apparatus according to the present embodiment will be described.
In the present embodiment, the electrostatic latent image carried on the photosensitive drum 90 is overlaid with toner images of different color components for each rotation of the photosensitive drum 90 by the developing device 93. When the superimposed toner images are pressed onto the adhesive intermediate transfer roll 94, the toner images are collectively transferred onto the adhesive intermediate transfer roll 94 by the adhesive force of the adhesive intermediate transfer roll 94.
Thereafter, the toner image transferred onto the adhesive intermediate transfer roll 94 is heated by the secondary transfer roll 96, the releasability of the adhesive intermediate transfer roll 94 is improved, and the toner image is also heated. Viscose. As a result, the toner image is retransferred to the recording paper 97 between the adhesive intermediate transfer roll 94 and the secondary transfer roll 96, and fixing is completed at the same time.

このような作像過程において、本実施の形態で用いられる導電性トナーの特性は実施の形態1と同様な特性を備えているので、電荷注入された導電性トナーは現像電界作用領域では高抵抗化した状態で感光体ドラム90の静電潜像を可視像化し、感光体ドラム90上でトナー像を重ねることが可能になる。   In such an image forming process, the conductive toner used in the present embodiment has the same characteristics as those in the first embodiment. In this state, the electrostatic latent image on the photosensitive drum 90 can be visualized and the toner images can be superimposed on the photosensitive drum 90.

また、このような作像過程において、環境センサ27は画像形成装置内の温度及び湿度を検知し、この検知情報を制御装置41へ送出する。
このとき、制御装置41では、図17に示すように、環境センサ27で検知された情報が高温高湿、常温常湿、または、低温低湿のいずれに当てはまるか判別し、その判別結果から適正な電荷注入電界を作用させるために電荷注入バイアス変化量を決定する。
そして、制御装置41は電荷注入バイアスを制御し、適正な電荷注入電界を作用させることが可能なる。
In such an image forming process, the environment sensor 27 detects the temperature and humidity in the image forming apparatus, and sends this detection information to the control device 41.
At this time, as shown in FIG. 17, the control device 41 determines whether the information detected by the environmental sensor 27 applies to high temperature and high humidity, normal temperature and normal humidity, or low temperature and low humidity. In order to apply the charge injection electric field, the charge injection bias change amount is determined.
Then, the control device 41 can control the charge injection bias and cause an appropriate charge injection electric field to act.

尚、本実施の形態においては、電荷注入調整用のセンサとしては、環境センサ27のみを用いたものが示されているが、これに限られるものではなく実施の形態1に係る濃度センサ26や電位センサ23を別々に若しくは併せて用いるようにしてもよい。   In the present embodiment, the sensor for adjusting the charge injection uses only the environmental sensor 27, but is not limited to this, and the concentration sensor 26 according to the first embodiment or the like The potential sensor 23 may be used separately or in combination.

以下の各実施例で用いる現像装置モデルを図19に、また、転写装置モデルを図20にそれぞれ示す。
<現像装置モデル>
図19に示す現像装置モデルは、実施の形態1に係る現像装置30(図4参照)をモデル化したものである。
図4及び図19において、符号121は電荷注入ロール34に相当する電荷注入プレート(トナー供給プレート)であり、例えばアルミニウムプレートにて構成される。
そして、前記電荷注入プレート121には電荷注入電源125が接続されており、電荷注入バイアスV1が印加されている。
また、符号122は現像装置30の現像ロール33に相当するトナー担持ロールであり、例えば表面がアルマイト処理されたアルミニウムパイプにて構成されている。
そして、このトナー担持ロール122には現像バイアス電源126が接続されており、現像バイアスV2が印加されている。
更に、符号123は感光体ドラム20に相当する像担持プレートであり、例えば表面に55μm厚のPETフィルムを貼り付けたアルミニウムプレートにて構成され、トナー担持ロール122に対して所定の間隙を介して対向配置され、略水平方向に移動する。
そして、像担持プレート123には像担持バイアス電源127が接続されており、所定の像担持バイアスV3が印加されている。
A developing device model used in each of the following embodiments is shown in FIG. 19, and a transfer device model is shown in FIG.
<Developer model>
The developing device model shown in FIG. 19 is a model of the developing device 30 (see FIG. 4) according to the first embodiment.
4 and 19, reference numeral 121 denotes a charge injection plate (toner supply plate) corresponding to the charge injection roll 34, which is constituted by an aluminum plate, for example.
A charge injection power source 125 is connected to the charge injection plate 121, and a charge injection bias V1 is applied.
Reference numeral 122 denotes a toner carrying roll corresponding to the developing roll 33 of the developing device 30 and is constituted by an aluminum pipe whose surface is anodized, for example.
A developing bias power supply 126 is connected to the toner carrying roll 122, and a developing bias V2 is applied.
Further, reference numeral 123 denotes an image carrying plate corresponding to the photosensitive drum 20, which is composed of, for example, an aluminum plate having a 55 μm-thick PET film attached to the surface thereof, with a predetermined gap with respect to the toner carrying roll 122. They are arranged opposite to each other and move in a substantially horizontal direction.
An image carrying bias power source 127 is connected to the image carrying plate 123, and a predetermined image carrying bias V3 is applied.

このような現像装置モデルにおいて、電荷注入プレート121上に、導電性トナー120(実施の形態1で用いた導電性トナー40に相当)を約一層散布し、図19中の右方向へスライドさせる。
このとき、電荷注入プレート121に印加された電荷注入バイアスV1とトナー担持ロール122に印加された現像バイアスV2とにより、電荷注入プレート121とトナー担持ロール122との間には電荷注入電界Aが形成されており、この電荷注入電界Aにより、電荷注入プレート121上の導電性トナー120に電荷が注入されると共に、導電性トナー120は静電吸引力によりトナー担持ロール122へ移動する。
次いで、トナー担持ロール122へ移動した導電性トナー120は、トナー担持ロール122の回転により現像領域まで搬送されると、像担持プレート123に印加された像担持バイアスV3とトナー担持ロール122に印加された現像バイアスV2とにより現像電界Bが形成され、この現像電界Bにより、導電性トナー120が像担持プレート123へ移動する。
In such a developing device model, about one layer of conductive toner 120 (corresponding to the conductive toner 40 used in Embodiment 1) is sprayed on the charge injection plate 121 and is slid to the right in FIG.
At this time, a charge injection electric field A is formed between the charge injection plate 121 and the toner carrying roll 122 by the charge injection bias V 1 applied to the charge injection plate 121 and the developing bias V 2 applied to the toner carrying roll 122. In addition, electric charges are injected into the conductive toner 120 on the charge injection plate 121 by the electric charge injection electric field A, and the conductive toner 120 moves to the toner carrying roll 122 by electrostatic attraction force.
Next, when the conductive toner 120 moved to the toner carrying roll 122 is conveyed to the development region by the rotation of the toner carrying roll 122, it is applied to the image carrying bias V 3 applied to the image carrying plate 123 and the toner carrying roll 122. The developing electric field B is formed by the developing bias V 2, and the conductive toner 120 moves to the image carrying plate 123 by the developing electric field B.

このような現像動作過程において、現像装置30の現像性能を良好に保つには、電荷注入電界Aが現像電界Bよりも高電界であり、電荷注入電界Aと現像電界Bとの中間電界以上の高電界にて導電性トナー120の抵抗が高抵抗から低抵抗へとスイッチングすることが好ましいことが確認された。
このことは、後述する実施例にて裏付けられる。
また、多層のトナー像を移動させる必要がない単色の作像プロセスであれば、感光体ドラム20の背景部へのトナー付着のみを防止するようにすればよい。
このとき、現像ロール33と背景部の電位差によって形成される電界(クリーニング電界)の影響で、現像ロール33上の先端のトナーに逆極性の電荷が誘導され、背景部に付着しかぶりの原因になる可能性がある。
そこで、この場合には、導電性トナー120の特性として、クリーニング電界より大きく、電荷注入電界A以下で電気抵抗を高抵抗から低抵抗へスイッチングさせ、所定範囲の電気抵抗を満たすようにすればよい。
一般に、クリーニング電界は現像電界Bよりも小さいので、上述した導電性トナー(電荷注入電界Aと現像電界Bとの中間電界以上の高電界にて抵抗が高抵抗から低抵抗へとスイッチング特性を具備)120はそのまま使用することができる。
In such a developing operation process, in order to keep the developing performance of the developing device 30 favorable, the charge injection electric field A is higher than the development electric field B, and is higher than the intermediate electric field between the charge injection electric field A and the development electric field B. It was confirmed that the resistance of the conductive toner 120 is preferably switched from a high resistance to a low resistance in a high electric field.
This is supported by the examples described later.
In addition, in the case of a monochromatic image forming process that does not require the movement of a multilayer toner image, only toner adhesion to the background portion of the photosensitive drum 20 may be prevented.
At this time, due to the influence of the electric field (cleaning electric field) formed by the potential difference between the developing roll 33 and the background portion, a charge having a reverse polarity is induced in the toner at the tip on the developing roll 33, causing adhesion to the background portion. There is a possibility.
Therefore, in this case, as a characteristic of the conductive toner 120, the electric resistance may be switched from a high resistance to a low resistance when the electric field is larger than the cleaning electric field and less than or equal to the electric charge injection electric field A so as to satisfy a predetermined range of electric resistance. .
In general, since the cleaning electric field is smaller than the developing electric field B, the conductive toner (which has a switching characteristic from a high resistance to a low resistance at a high electric field higher than the intermediate electric field between the charge injection electric field A and the developing electric field B is provided. ) 120 can be used as it is.

<転写装置モデル>
図20に示す転写装置モデルは、実施の形態1で用いられる一次転写装置24(図3参照)をモデル化したものである。
図3及び図20において、符号131は電荷注入ロール34に相当する電荷注入プレート(トナー供給プレート)であり、例えばアルミニウムプレートにて構成される。
そして、前記電荷注入プレート131には電荷注入電源135が接続されており、電荷注入バイアスV4が印加されている。
また、符号132は感光体ドラム20に相当する像担持ロールであり、例えば表面に55μm厚のPETフィルムを貼り付けたアルミニウムパイプにて構成されている。
そして、この像担持ロール132には像担持バイアス電源136が接続されており、像担持バイアスV5が印加されている。
更に、符号133は転写装置24の転写ロール等の電極部材に相当する記録媒体プレートであり、表面に記録媒体134(例えば図3中の記録紙48に相当)を貼り付けたアルミニウムプレートにて構成される。
そして、この記録媒体プレート133には転写バイアス電源137が接続され、転写バイアスV6が印加されている。
<Transfer device model>
The transfer device model shown in FIG. 20 is a model of the primary transfer device 24 (see FIG. 3) used in the first embodiment.
3 and 20, reference numeral 131 denotes a charge injection plate (toner supply plate) corresponding to the charge injection roll 34, and is composed of, for example, an aluminum plate.
A charge injection power source 135 is connected to the charge injection plate 131, and a charge injection bias V4 is applied.
Reference numeral 132 denotes an image carrying roll corresponding to the photosensitive drum 20 and is constituted by an aluminum pipe having a 55 μm thick PET film attached to the surface thereof, for example.
An image carrying bias power source 136 is connected to the image carrying roll 132, and an image carrying bias V5 is applied.
Further, reference numeral 133 denotes a recording medium plate corresponding to an electrode member such as a transfer roll of the transfer device 24, and is constituted by an aluminum plate having a recording medium 134 (for example, corresponding to the recording paper 48 in FIG. 3) attached to the surface. Is done.
A transfer bias power source 137 is connected to the recording medium plate 133, and a transfer bias V6 is applied.

このような転写装置モデルにおいて、トナー供給プレート131上に、導電性トナー120を約一層散布し、図20中の右方向へスライドさせる。
このとき、像担持ロール132に印加された像担持バイアスV5と電荷注入プレート131に印加された電荷注入バイアスV4とにより、電荷注入プレート131と像担持ロール132との間には電荷注入電界Aが形成されており、この電荷注入電界Aにより、像担持ロール132上の導電性トナー120に電荷が注入される。
次いで、像担持ロール132へ移動した導電性トナー120は、像担持ロール132の回転により転写領域まで搬送されると、記録媒体プレート133に印加された転写バイアスV6と像担持ロール132に印加された像担持バイアスV5とにより転写電界Cが形成され、この転写電界Cにより、導電性トナー120が記録媒体プレート133へ移動する。
In such a transfer device model, about one layer of conductive toner 120 is spread on the toner supply plate 131 and is slid rightward in FIG.
At this time, due to the image carrying bias V5 applied to the image carrying roll 132 and the charge injection bias V4 applied to the charge carrying plate 131, a charge injection electric field A is formed between the charge injection plate 131 and the image carrying roll 132. The electric charge is injected into the conductive toner 120 on the image carrier roll 132 by this electric charge injection electric field A.
Next, when the conductive toner 120 moved to the image carrying roll 132 is conveyed to the transfer region by the rotation of the image carrying roll 132, the transfer bias V 6 applied to the recording medium plate 133 and the image carrying roll 132 are applied. A transfer electric field C is formed by the image bearing bias V 5, and the conductive toner 120 moves to the recording medium plate 133 by the transfer electric field C.

このような転写動作過程において、一次転写装置24の転写性能を良好に保つには、電荷注入電界Aが転写電界Cよりも高電界であり、電荷注入電界Aと転写電界Cとの中間電界以上の高電界にて導電性トナー120の抵抗が高抵抗から低抵抗へとスイッチングすることが好ましいことが確認された。
このことは、後述する実施例にて裏付けられる。
In such a transfer operation process, in order to keep the transfer performance of the primary transfer device 24 good, the charge injection electric field A is higher than the transfer electric field C, and more than the intermediate electric field between the charge injection electric field A and the transfer electric field C. It was confirmed that the resistance of the conductive toner 120 is preferably switched from a high resistance to a low resistance at a high electric field.
This is supported by the examples described later.

◎実施例1
図21は、実施の形態1に係る現像装置モデル(図4参照)において、実施の形態1に係る導電性トナーに相当する導電性トナー120に電界を印加したとき、この導電性トナー120の体積抵抗率変化を測定した結果である。
同図によれば、導電性トナー120は、高電界が印加されると、高抵抗から低抵抗へと急激に低抵抗化することが理解される。
Example 1
FIG. 21 shows the volume of the conductive toner 120 when an electric field is applied to the conductive toner 120 corresponding to the conductive toner according to the first embodiment in the developing device model (see FIG. 4) according to the first embodiment. It is the result of having measured resistivity change.
As can be seen from the drawing, the conductive toner 120 rapidly decreases in resistance from a high resistance to a low resistance when a high electric field is applied.

ここで、電荷注入電界A及び現像電界Bと、導電性トナー120の電気抵抗との関係について説明する。
一般的に、導電性トナー120に印加される電界Eは、以下のように表現される。
E=(V−VS)/εt(Dp+Dt+Dm+Dg)
但し、V:対向電極の電位、VS:移動前トナー層上の電位、Dp〜Dg:ニップを形成する各層の誘電厚さ(Dp:像担持体誘電厚さ、Dt:トナー層誘電厚さ、Dm:トナー担持体誘電厚さ、Dg:空隙層誘電厚さ)、εt:トナーの比誘電率である。
以上から予測すると、上記条件では、電荷注入時に導電性トナー120へ印加される電界は7×10V/cm、現像時に導電性トナー120に印加される電界は8×10V/cmであった。
このとき、同図に示すように、8×10V/cmと7×10V/cmとの間で、導電性トナー120の体積抵抗率は、1016Ω・cmから10Ω・cmへ変化している。
Here, the relationship between the charge injection electric field A and the development electric field B and the electric resistance of the conductive toner 120 will be described.
In general, the electric field E applied to the conductive toner 120 is expressed as follows.
E = (V−VS) / εt (Dp + Dt + Dm + Dg)
Where V: potential of the counter electrode, VS: potential on the toner layer before movement, Dp to Dg: dielectric thickness of each layer forming the nip (Dp: dielectric thickness of the image carrier, Dt: dielectric thickness of the toner layer, Dm: toner carrier dielectric thickness, Dg: void layer dielectric thickness), εt: relative dielectric constant of toner.
Predicting from the above, under the above conditions, the electric field applied to the conductive toner 120 during charge injection is 7 × 10 4 V / cm, and the electric field applied to the conductive toner 120 during development is 8 × 10 3 V / cm. there were.
At this time, the volume resistivity of the conductive toner 120 is between 10 16 Ω · cm and 10 9 Ω · cm between 8 × 10 3 V / cm and 7 × 10 4 V / cm, as shown in FIG. It has changed to cm.

そして、電荷注入電界A領域及び現像電界B領域の通過時間は0.01秒程度であるので、電荷を容易に注入するためには、時定数0.01秒以下であることが好ましく、導電性トナー120の体積抵抗率は、1010Ω・cm以下であればよい。
また、帯電した電荷を保持するためには、現像電界Bが印加されている時間内で、電荷移動等が起こらないことが必要なので、時定数で0.1秒以上であることが好ましく、導電性トナー120の体積抵抗率は、1011Ω・cm以上であればよい。
尚、導電性トナー120の体積抵抗率は、φ30mmのセル中にトナーを充填し、上下面に電圧を印加し、流れる電流を測定することにより計算した。
Since the transit time of the charge injection electric field A region and the development electric field B region is about 0.01 seconds, it is preferable that the time constant is 0.01 seconds or less in order to inject charges easily. The volume resistivity of the toner 120 may be 10 10 Ω · cm or less.
Moreover, in order to hold the charged electric charge, it is necessary that no charge transfer or the like occurs within the time during which the developing electric field B is applied. The volume resistivity of the conductive toner 120 may be 10 11 Ω · cm or more.
The volume resistivity of the conductive toner 120 was calculated by filling the toner in a φ30 mm cell, applying a voltage to the upper and lower surfaces, and measuring the flowing current.

◎実施例2
図22は、実施の形態1に係る現像装置モデル(図4参照)において、像担持バイアス電源127の像担持バイアス変化に対する現像トナー量(層数に換算)を、実施の形態1に係る導電性トナーに相当する導電性トナー120を用いた時と、比較例に係る絶縁性被覆層404(図5参照)を有していない導電性トナー120を用いた時とで比較測定した結果である。
本実施例は、現像バイアスV2を0V、電荷注入バイアスV1を−150Vに固定設定し、一連の作像プロセスを3回繰り返して、像担持プレート123上に多重現像させた。ここで、トナー担持ロール122の表面には12μm厚のPETフィルムを巻き付けてあり、電荷注入プレート121と同速度で回転する。像担持プレート123の表面には、25μm厚のフィルム状感光体が貼り付けてあり、トナー担持ロール122の1/2の速度で移動させた。
Example 2
FIG. 22 shows the amount of development toner (converted to the number of layers) with respect to the change in the image bearing bias of the image bearing bias power supply 127 in the developing device model according to the first embodiment (see FIG. 4). It is a result of comparative measurement between when the conductive toner 120 corresponding to the toner is used and when the conductive toner 120 that does not have the insulating coating layer 404 (see FIG. 5) according to the comparative example is used.
In this embodiment, the developing bias V2 is fixed to 0 V and the charge injection bias V1 is fixed to -150 V, and a series of image forming processes is repeated three times to perform multiple development on the image carrying plate 123. Here, a PET film having a thickness of 12 μm is wound around the surface of the toner carrying roll 122 and rotates at the same speed as the charge injection plate 121. On the surface of the image carrying plate 123, a film-like photosensitive member having a thickness of 25 μm was attached and moved at a speed half that of the toner carrying roll 122.

本実施例において、像担持プレート123電圧(像担持バイアスV3)を−150Vに変化させたとき、導電性トナー120を用いた現像トナー量(層数)は増加する一方、比較例に係る導電性トナー(絶縁性被覆層404を有していない導電性トナー)を用いた現像トナー量はほとんど増加していない。
これにより、カラー画像を形成する場合、導電性トナー120は、色材の異なるカラートナーを重ねて種々の色を再現できるが、比較例に係る導電性トナーでは、カラー化に対応できないことが理解される。
In this embodiment, when the voltage of the image carrier plate 123 (image carrier bias V3) is changed to −150 V, the amount of toner (number of layers) developed using the conductive toner 120 increases, while the conductivity according to the comparative example is increased. The amount of development toner using toner (conductive toner not having the insulating coating layer 404) is hardly increased.
As a result, when forming a color image, the conductive toner 120 can reproduce various colors by overlaying color toners of different color materials, but it is understood that the conductive toner according to the comparative example cannot cope with colorization. Is done.

◎実施例3
図23は、実施の形態1に係る転写装置モデル(図20参照)において、記録媒体プレート133電圧(転写バイアスV6)と転写率(%)との関係を測定した結果である。
本実施例において、記録媒体プレート133の表面に貼り付けた記録媒体134としては、絶縁紙、半導電紙(5×10Ω・cm、高含水紙状態)を使用した。
そして、像担持ロール132電圧(像担持バイアスV5)を0V、電荷注入プレート131電圧(電荷注入バイアスV4)を−400Vに固定設定し、また、半導電紙に対し絶縁性被覆層404(図5参照)で絶縁コートされていない導電性トナーを使用した比較例についても測定した。このとき、像担持ロール132の表面には55μm厚のPETフィルムを巻き付けてあり、電荷注入プレート131と同速度で回転する。
本実施例の測定結果により、本実施例に係る導電性トナー120は、絶縁紙及び半導電紙(高含水紙)において、80%以上の転写率が可能である一方、比較例に係る導電性トナーは、半導電紙(高含水紙)において30%前後の転写率しか得られず、転写不良を発生してしまう。
このように、本実施例に係る導電性トナー120(転写時に形成される転写電界Cよりも大きく、電荷注入電界Aよりも小さい中間電界以上で、高抵抗から低抵抗へと抵抗変化するスイッチングする抵抗可変部を具備)を用いれば、高含水転写、多重転写が可能になる。
Example 3
FIG. 23 shows the results of measurement of the relationship between the recording medium plate 133 voltage (transfer bias V6) and the transfer rate (%) in the transfer device model (see FIG. 20) according to the first embodiment.
In this example, as the recording medium 134 attached to the surface of the recording medium plate 133, insulating paper or semiconductive paper (5 × 10 8 Ω · cm, high water content paper state) was used.
Then, the image carrying roll 132 voltage (image carrying bias V5) is fixed to 0 V, the charge injection plate 131 voltage (charge injection bias V4) is fixed to -400 V, and the insulating coating layer 404 (FIG. 5) is applied to the semiconductive paper. In the comparative example using the conductive toner not coated with the insulation in the reference), it was also measured. At this time, a 55 μm thick PET film is wound around the surface of the image carrying roll 132 and rotates at the same speed as the charge injection plate 131.
According to the measurement results of this example, the conductive toner 120 according to this example can achieve a transfer rate of 80% or more on insulating paper and semi-conductive paper (highly water-containing paper), while the conductive toner 120 according to the comparative example has the conductivity of The toner can only obtain a transfer rate of about 30% on semiconductive paper (highly water-containing paper), resulting in transfer failure.
As described above, the conductive toner 120 according to this embodiment (switching in which resistance is changed from high resistance to low resistance at an intermediate electric field greater than the transfer electric field C formed at the time of transfer and smaller than the electric charge injection electric field A is switched. If a variable resistance portion is used, high water content transfer and multiple transfer are possible.

◎実施例4
本実施例は、実施例2と同様なモデルを用い、トナー担持ロール(現像ロールに相当)122の高抵抗層の体積抵抗率をパラメータとし、導電性トナーに対する粒子層への印加電界とWST発生率との関係を測定したものである。
本実施例の実験条件としては、電荷注入プレート121は、速度210mm/sec.、プレート表面が素アルミニウム、トナー担持ロール122への食い込み量が1100μmに設定され、また、トナー担持ロール122の速さは120mm/sec.、高抵抗層は20μm厚で硬度がアスカC50°にて適宜体積抵抗率にて構成されている。更に、トナーとしては、実施例1と同様である。
結果を図24に示す。
同図によれば、トナー担持ロール122の高抵抗層が1011Ω・cm以上で、WST発生率が大幅に低減していることが理解される。
尚、トナー担持ロール122の高抵抗層の体積抵抗率の測定装置としては、図25に示すように、電荷注入プレート121上にトナー担持ロール122を所定の押圧力P(例えば2kg/単位長さ)にて押圧し、この状態で、両者間に所定の電荷注入電界ED(本例では100Vを印加)を作用させ、このときの注入電流を測定し、この測定結果に基づいて高抵抗層の体積抵抗率を算出するようにしたものである。
Example 4
In this example, a model similar to that in Example 2 is used, and the volume resistivity of the high resistance layer of the toner carrying roll (corresponding to the developing roll) 122 is used as a parameter, and the electric field applied to the particle layer and WST generation with respect to the conductive toner. It is a measurement of the relationship with the rate.
As an experimental condition of this embodiment, the charge injection plate 121 has a speed of 210 mm / sec. The surface of the plate is aluminum, the amount of biting into the toner carrying roll 122 is set to 1100 μm, and the speed of the toner carrying roll 122 is 120 mm / sec. The high resistance layer has a thickness of 20 μm and a hardness of Asuka C50 ° and is appropriately configured with a volume resistivity. Further, the toner is the same as in the first embodiment.
The results are shown in FIG.
According to the figure, it can be understood that the high resistance layer of the toner carrying roll 122 is 10 11 Ω · cm or more, and the WST occurrence rate is greatly reduced.
Incidentally, as a device for measuring the volume resistivity of the high resistance layer of the toner carrying roll 122, as shown in FIG. 25, a predetermined pressing force P (for example, 2 kg / unit length) is applied to the toner carrying roll 122 on the charge injection plate 121. ), And in this state, a predetermined charge injection electric field ED (100 V is applied in this example) is applied between them, the injection current at this time is measured, and the high resistance layer of the high resistance layer is measured based on the measurement result. The volume resistivity is calculated.

◎実施例5
図4に示す現像装置モデルを用い、トナー供給ロール(供給電極)35の回転方向及び速度比をパラメータとし、トナー供給電界(導電性トナーの粒子層印加電界)を変化させ、その際に帯電されるトナーの注入電荷量を測定した。
ここで、実験条件としては、トナー供給ロール(供給電極)35は表面が素アルミニウムにて構成され、現像ロール(現像電極)33に対し1100μm食い込んで配設されている。
また、現像ロール33は直径40mmであり、電極表面が25μm厚ポリエステルと導電性スポンジとからなり、速さ120mm/sec.にて移動する。更に、導電性トナーとしては実施の形態1の具体例で示したものを用いた。また、注入電荷量の測定は、ホソカワミクロン製のイ−スパートアナライザを用いた。
Example 5
Using the developing device model shown in FIG. 4, the toner supply electric field (electric field applied to the particle layer of the conductive toner) is changed using the rotation direction and speed ratio of the toner supply roll (supply electrode) 35 as parameters, and charged at that time. The amount of charge injected into the toner was measured.
Here, as an experimental condition, the toner supply roll (supply electrode) 35 has a surface made of elemental aluminum and is disposed so as to bite into the development roll (development electrode) 33 by 1100 μm.
The developing roll 33 has a diameter of 40 mm, and the electrode surface is made of 25 μm thick polyester and conductive sponge, and the speed is 120 mm / sec. Move at. Further, the conductive toner shown in the specific example of Embodiment 1 was used. Moreover, the measurement of the amount of injected charges was carried out using an Isopart analyzer made by Hosokawa Micron.

図26はトナー供給電界と注入電荷量との関係を示す。尚、図26中、「Against」は現像電極と供給電極との対向部位での移動方向が逆方向であることを指し、「With」はその移動方向が同方向であることを指す。
図26によれば、供給電極移動方向がAgainstであるモデルが注入電荷量の少ないことが確認される。
これは、導電性トナー40が現像電極と供給電極とのニップ域を通過しないため、その分、帯電されず、これに伴って、注入電荷量が少ないものと推測される。
FIG. 26 shows the relationship between the toner supply electric field and the injected charge amount. In FIG. 26, “Against” indicates that the moving direction of the developing electrode and the supply electrode at the opposite portion is the reverse direction, and “With” indicates that the moving direction is the same direction.
According to FIG. 26, it is confirmed that the model in which the supply electrode moving direction is Against has a small amount of injected charges.
This is presumed that since the conductive toner 40 does not pass through the nip region between the developing electrode and the supply electrode, it is not charged by that amount, and the amount of injected charge is small accordingly.

更に、この現像装置モデルを用い、トナー供給ロール35の回転方向を「Against」とし、供給電極と現像電極の速度比を1.75とし、DC+AC電圧のDCを150VとしてAC注入電圧を変化させ、そのときの注入電荷量を測定した。その結果を図27に示す。
同図によれば、図26に示す結果からも明らかなように、トナー供給ロール35の回転方向を「Against」とした注入電荷量の少なくなる条件下において、更にAC注入電圧及び周波数をある程度大きくさせることで、より注入電荷量が低減されることが理解される。
Furthermore, using this developing device model, the rotation direction of the toner supply roll 35 is set to “Against”, the speed ratio of the supply electrode to the development electrode is 1.75, the DC of the DC + AC voltage is 150 V, and the AC injection voltage is changed. The amount of charge injected at that time was measured. The result is shown in FIG.
As is apparent from the results shown in FIG. 26, the AC injection voltage and frequency are further increased to some extent under the condition that the injection charge amount is reduced with the rotation direction of the toner supply roll 35 being “Against”. It can be understood that the amount of injected charges is further reduced by the above.

◎実施例6
本実施例は、実施例5と同様な現像装置モデルを用い、電荷注入ロール(注入電極)34の回転方向を「With」とし、注入電極/現像電極速度比をパラメータとし、電荷注入電界(導電性トナーの粒子層印加電界)を変化させ、そのときのWST発生率、トナー移動量及び注入電荷量を測定した。その結果を図28〜図30に示す。尚、実験条件などについては実施例5と同様である。
図28によれば、注入電極/現像電極速度差を設けることによってWST発生率が低下していることが理解される。特に、本実施例では、速度比の一例をパラメータとして例示しているが、1.5倍以上の速度差を設けるようにすれば、等速の場合に比べて、例えば1/10以下程度までWST発生率を低下させることができる。尚、実施の形態2のモデルについて同様な実験を行ったところ、同様な傾向が見られた。
このことは、本実施例モデルが電荷注入効率向上と多層化防止の点で寄与しているものと推測される。
このことは図29,図30によって裏付けられる。
図29によれば、注入電極/現像電極速度差を設けることによってトナー移動量(層数)が1以下であることが理解され、また、図30によれば、注入電極/現像電極速度差を設けることによって注入電荷量が増加していることが理解される。
Example 6
In this example, a developing device model similar to that in Example 5 is used, the rotation direction of the charge injection roll (injection electrode) 34 is “With”, the injection electrode / development electrode speed ratio is a parameter, and the charge injection electric field (conductivity) Then, the WST generation rate, the amount of toner movement, and the amount of injected charge were measured. The results are shown in FIGS. The experimental conditions are the same as in Example 5.
It can be seen from FIG. 28 that the WST generation rate is lowered by providing the injection electrode / development electrode speed difference. In particular, in this embodiment, an example of the speed ratio is illustrated as a parameter. However, if a speed difference of 1.5 times or more is provided, for example, about 1/10 or less compared to the case of constant speed. The WST occurrence rate can be reduced. In addition, when the same experiment was conducted about the model of Embodiment 2, the same tendency was seen.
This is presumed that this example model contributes to the improvement of charge injection efficiency and the prevention of multilayering.
This is supported by FIG. 29 and FIG.
According to FIG. 29, it is understood that the amount of toner movement (number of layers) is 1 or less by providing the injection electrode / development electrode speed difference, and according to FIG. It can be understood that the amount of injected charge is increased by the provision.

◎実施例7
本実施例は、実施例1と同様な現像装置モデルを用い、トナー電荷量を6μC/g,11μC/g,18μC/gとして変化させ、像担持プレート電圧及び現像トナー量を測定したものである。その結果を図31に示す。尚、図31おいて、横軸の像担持プレート電圧は電位センサによる帯電電圧を示し、縦軸の現像トナー量はトナーパッチに対するトナー量を示す。
図31によれば、電位センサによる帯電電位が一定であれば、トナー電荷量と現像トナー量(トナーパッチ濃度に対応)との間に相関関係が認められることが理解される。このため、電位センサにて潜像パッチ電位を一定に保つようにすれば現像トナー量(トナーパッチ濃度)に応じてトナー帯電量を調整できることが理解される。
Example 7
In this example, the same developing device model as in Example 1 was used, and the toner charge amount was changed to 6 μC / g, 11 μC / g, and 18 μC / g, and the image carrying plate voltage and the developing toner amount were measured. . The result is shown in FIG. In FIG. 31, the image carrying plate voltage on the horizontal axis indicates the charging voltage by the potential sensor, and the developing toner amount on the vertical axis indicates the toner amount with respect to the toner patch.
It can be seen from FIG. 31 that if the charging potential by the potential sensor is constant, a correlation is recognized between the toner charge amount and the developing toner amount (corresponding to the toner patch density). For this reason, it is understood that the toner charge amount can be adjusted according to the developing toner amount (toner patch density) if the potential sensor keeps the latent image patch potential constant.

◎実施例8
本実施例は、実施例1と同様な現像装置モデルを用い、環境条件として温度及び湿度を夫々(22℃,55%)、(28℃,85%)、(10℃,15%)とした時の粒子層印加電界と注入電荷量との関係を調べたものである。結果を図32に示す。
図32によれば、低温低湿環境に比べて高温高湿環境の方が注入電荷量の多いことが確認され、導電性トナーの電荷注入性は環境条件変化に伴って変わることが理解される。
ここで、環境条件変化に伴う注入電荷量変化は比較的小さいので、必ずしも環境条件変化に伴って注入電荷量を制御する必要はないが、環境条件変化に伴って注入電荷量を制御するようにすれば、画像の中間調を高精度に制御する等画質安定性の高いシステムを提供することができる。
Example 8
In this example, the same developing device model as in Example 1 was used, and the environmental conditions were temperature and humidity (22 ° C., 55%), (28 ° C., 85%), and (10 ° C., 15%), respectively. The relationship between the electric field applied to the particle layer and the amount of injected charge was investigated. The results are shown in FIG.
According to FIG. 32, it is confirmed that the amount of injected charge is higher in the high-temperature and high-humidity environment than in the low-temperature and low-humidity environment, and it is understood that the charge injection property of the conductive toner changes as the environmental conditions change.
Here, since the change in injected charge amount due to the environmental condition change is relatively small, it is not always necessary to control the injected charge amount according to the environmental condition change, but the injection charge amount is controlled according to the environmental condition change. Thus, it is possible to provide a system with high image quality stability, such as controlling the halftone of an image with high accuracy.

(a)は本発明に係る現像装置及び画像形成装置の概要を示す説明図、(b)は電荷注入手段の要部を示す説明図である。(A) is explanatory drawing which shows the outline | summary of the image development apparatus and image forming apparatus concerning this invention, (b) is explanatory drawing which shows the principal part of an electric charge injection means. (a)は本発明に係る導電性トナーの抵抗変化状態を示す説明図、(b)は本発明に係る現像装置の作動状態を示す説明図である。(A) is explanatory drawing which shows the resistance change state of the electroconductive toner which concerns on this invention, (b) is explanatory drawing which shows the operation state of the developing device which concerns on this invention. 本発明が適用された画像形成装置の実施の形態1を示す説明図である。1 is an explanatory diagram showing Embodiment 1 of an image forming apparatus to which the present invention is applied. (a)(b)実施の形態1で用いられる現像装置の詳細を示す説明図である。(A) (b) It is explanatory drawing which shows the detail of the image development apparatus used in Embodiment 1. FIG. (a)(b)は実施の形態1で用いられる導電性トナーの構造を示す説明図ある。(A) and (b) are explanatory drawings showing the structure of the conductive toner used in the first embodiment. 実施の形態1に係る電位センサ及び濃度センサからの検知情報に基づく制御装置の制御作動を示す図である。It is a figure which shows the control action of the control apparatus based on the detection information from the electric potential sensor which concerns on Embodiment 1, and a density | concentration sensor. 実施の形態1に係る現像装置の作動状態を示す説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram illustrating an operating state of the developing device according to the first embodiment. 従前の導電性トナーに対する粒子層への印加電界と逆極性トナー(Wrong Sign Toner)の発生率との関係を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the relationship between the electric field applied to the particle layer with respect to the conventional electroconductive toner, and the generation rate of reverse polarity toner (Wrong Sign Toner). 従前の導電性トナーの電荷注入時(低電界作用時)における挙動を模式的に示す説明図である。It is explanatory drawing which shows typically the behavior at the time of charge injection (at the time of a low electric field effect | action) of the conventional conductive toner. 従前の導電性トナーの電荷注入時(高電界作用時)における挙動を模式的に示す説明図である。It is explanatory drawing which shows typically the behavior at the time of charge injection (at the time of a high electric field effect | action) of the conventional conductive toner. (a)(b)は導電性トナーの電荷注入時(低電界作用時)における技術的課題に対する解決方針を示す説明図である。(A) (b) is explanatory drawing which shows the solution policy with respect to the technical subject at the time of the electric charge injection of a conductive toner (at the time of a low electric field effect | action). (a)〜(c)は導電性トナーの電荷注入時(高電界作用時)における技術的課題に対する解決方針を示す説明図である。(A)-(c) is explanatory drawing which shows the solution policy with respect to the technical subject at the time of the charge injection of a conductive toner (at the time of a high electric field effect | action). 実施の形態2に係る現像装置を示す説明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram illustrating a developing device according to a second embodiment. (a)は実施の形態2に係る現像装置の作動状態を示す図、(b)は比較の形態モデルに係る現像装置の作動状態を示す図である。(A) is a figure which shows the operating state of the developing device which concerns on Embodiment 2, (b) is a figure which shows the operating state of the developing device which concerns on the comparative form model. (a)は実施の形態2に係る現像装置の変形形態を示す説明図、(b)は更にその変形形態を示す図である。(A) is explanatory drawing which shows the deformation | transformation form of the image development apparatus concerning Embodiment 2, (b) is a figure which shows the deformation | transformation form further. 実施の形態3に係る画像形成装置の全体構成を示す説明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram illustrating an overall configuration of an image forming apparatus according to a third embodiment. 実施の形態3に係る環境センサの検知情報に基づく制御装置の制御作動を示す図である。It is a figure which shows the control action of the control apparatus based on the detection information of the environmental sensor which concerns on Embodiment 3. FIG. 実施の形態4に係る画像形成装置の全体構成を示す説明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram illustrating an overall configuration of an image forming apparatus according to a fourth embodiment. 実施の形態1に係る現像装置を実施例モデル化した説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram in which the developing device according to Embodiment 1 is modeled as an example. 実施の形態1に係る転写装置を実施例モデル化した説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram in which the transfer device according to Embodiment 1 is modeled as an example. 実施例1における印加電界に対する導電性トナーの体積抵抗率変化を示す説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram showing a change in volume resistivity of conductive toner with respect to an applied electric field in Example 1. 実施例2における像担持プレート電圧変化に対する現像トナー量を示す説明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram showing a developing toner amount with respect to an image carrying plate voltage change in Example 2. 実施例3における記録媒体プレート電圧変化に対する転写率を示す説明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram showing a transfer rate with respect to a change in recording medium plate voltage in Example 3. 実施例4において、トナー担持ロールの高抵抗層をパラメータとし、導電性トナーに対する粒子層への印加電界と逆極性トナー(Wrong Sign Toner)の発生率との関係を示す説明図である。In Example 4, it is explanatory drawing which shows the relationship between the electric field applied to the particle layer with respect to electroconductive toner, and the generation rate of reverse polarity toner (Wrong Sign Toner) by using the high resistance layer of the toner carrying roll as a parameter. トナー担持ロールの高抵抗層の体積抵抗率を測定する原理を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the principle which measures the volume resistivity of the high resistance layer of a toner carrying roll. 実施例5において、供給電極移動方向及び供給電極/現像電極速度比をパラメータとし、粒子層印加電界と注入電荷量との関係を示す説明図である。In Example 5, it is explanatory drawing which shows the relationship between a particle layer application electric field and the amount of injection electric charges by making a supply electrode moving direction and a supply electrode / development electrode speed ratio into parameters. 実施例5において、AC電圧と注入電荷量との関係を示す説明図である。In Example 5, it is explanatory drawing which shows the relationship between AC voltage and the amount of injection electric charges. 実施例6において、注入電極/現像電極速度比をパラメータとし、粒子層印加電界と逆極性トナーの発生率との関係を示す説明図である。In Example 6, it is explanatory drawing which shows the relationship between an injection electrode / development electrode speed ratio as a parameter and a particle layer application electric field and the generation rate of a reverse polarity toner. 実施例6において、注入電極/現像電極速度比をパラメータとし、粒子層印加電界とトナー移動量(層数)との関係を示す説明図である。In Example 6, it is explanatory drawing which shows the relationship between an injection electrode / development electrode speed ratio as a parameter and a particle layer application electric field and a toner moving amount (number of layers). 実施例6において、注入電極/現像電極速度比をパラメータとし、粒子層印加電界と注入電荷量との関係を示す説明図である。In Example 6, it is explanatory drawing which shows the relationship between an injection electrode / development electrode speed ratio as a parameter and a particle layer application electric field and the amount of injection charges. 実施例7において、トナー帯電量をパラメータとし、像担持プレート電圧及び現像トナー量との関係を示す図である。In Example 7, it is a figure which shows the relationship between an image carrier plate voltage and a developing toner amount by using the toner charge amount as a parameter. 実施例7において、夫々の環境条件における粒子層印加電圧と注入電荷量の関係を示す図である。In Example 7, it is a figure which shows the relationship between the particle layer applied voltage and injection charge amount in each environmental condition.

符号の説明Explanation of symbols

1…像担持体,2…導電性トナー,3…トナー担持体,4…現像電界形成手段,5…電荷注入手段,6…電荷注入部材,7…電荷注入電界形成手段,8…センサ,9…抵抗可変部,Z…静電潜像   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Image carrier, 2 ... Conductive toner, 3 ... Toner carrier, 4 ... Development electric field formation means, 5 ... Charge injection means, 6 ... Charge injection member, 7 ... Charge injection electric field formation means, 8 ... Sensor, 9 ... resistance variable part, Z ... electrostatic latent image

Claims (10)

導電性トナーにて静電潜像を可視画像化する現像装置において、
静電潜像を担持した像担持体に対向配置され、帯電された導電性トナーを担持搬送するトナー担持体と、
このトナー担持体と像担持体との間に現像電界が形成され、この現像電界領域にて像担持体上の静電潜像をトナー現像する現像電界形成手段と、
トナー担持体に対向配置される電荷注入部材を有し、この電荷注入部材とトナー担持体との間に電荷注入電界を作用させ、導電性トナーに電荷を注入する電荷注入手段とを備え、
電荷注入手段は、装置の使用条件変化に応じて電荷注入電界が調整可能に形成される電荷注入電界形成手段を具備していることを特徴とする現像装置。
In a developing device that visualizes an electrostatic latent image with conductive toner,
A toner carrier that is disposed opposite to an image carrier carrying an electrostatic latent image and carries a charged conductive toner; and
A developing electric field is formed between the toner carrier and the image carrier, and a developing electric field forming means for developing the electrostatic latent image on the image carrier in the developing electric field region;
A charge injection member disposed opposite the toner carrier, and a charge injection means for injecting a charge into the conductive toner by applying a charge injection electric field between the charge injection member and the toner carrier;
The developing device, wherein the charge injection means comprises charge injection electric field forming means for adjusting the charge injection electric field in accordance with a change in use conditions of the apparatus.
請求項1記載の現像装置において、
装置の使用条件変化が検知可能なセンサを有し、電荷注入電界形成手段はこのセンサからの検知情報に基づいて電荷注入電界を調整可能に形成することを特徴とする現像装置。
The developing device according to claim 1,
A developing device having a sensor capable of detecting a change in use conditions of the device, wherein the charge injection electric field forming means forms the charge injection electric field in an adjustable manner based on detection information from the sensor.
請求項1記載の現像装置において、
センサは、像担持体上のトナー像の濃度が検知可能な濃度センサを含むことを特徴とする現像装置。
The developing device according to claim 1,
The developing device, wherein the sensor includes a density sensor capable of detecting the density of the toner image on the image carrier.
請求項1記載の現像装置において、
センサは、像担持体上の潜像電位が検知可能な電位センサを含むことを特徴とする現像装置。
The developing device according to claim 1,
The developing device, wherein the sensor includes a potential sensor capable of detecting a latent image potential on the image carrier.
請求項1記載の現像装置において、
センサは、装置の使用条件環境が検知可能な環境センサを含むことを特徴とする現像装置。
The developing device according to claim 1,
The developing device characterized in that the sensor includes an environmental sensor capable of detecting a use condition environment of the apparatus.
請求項1記載の現像装置において、
導電性トナーは現像電界作用域にて高抵抗に変化し且つ電荷注入電界作用域にて低抵抗に変化することを特徴とする現像装置。
The developing device according to claim 1,
2. A developing device according to claim 1, wherein the conductive toner changes to a high resistance in a developing electric field application region and changes to a low resistance in a charge injection electric field application region.
請求項1記載の現像装置において、
電荷注入手段は、電荷注入部材とトナー担持体との間に現像電界より大きな電荷注入電界を作用させることを特徴とする現像装置。
The developing device according to claim 1,
The developing apparatus according to claim 1, wherein the charge injection means causes a charge injection electric field larger than the development electric field to act between the charge injection member and the toner carrier.
請求項1記載の現像装置において、
電荷注入手段は、電荷注入部材とトナー担持体との間に導電性トナーを挟んで摺擦しながら電荷注入するものであることを特徴とする現像装置。
The developing device according to claim 1,
The developing device according to claim 1, wherein the charge injecting means injects the charge while rubbing the conductive toner between the charge injecting member and the toner carrier.
請求項1記載の現像装置において、
トナー担持体は、表面を被覆し且つ導電性トナーとの間で電荷移動が抑制可能な高抵抗層を備えていることを特徴とする現像装置。
The developing device according to claim 1,
The developing device, wherein the toner carrying member is provided with a high resistance layer that covers a surface and can suppress charge transfer between the toner carrying member and the conductive toner.
静電潜像を担持した像担持体と、この像担持体に対向配置される請求項1ないし9いずれかに記載の現像装置とを備えたことを特徴とする画像形成装置。   An image forming apparatus comprising: an image carrier that carries an electrostatic latent image; and the developing device according to claim 1 disposed opposite to the image carrier.
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