JP2009175496A - Developing device and image forming apparatus - Google Patents

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隆幸 高井
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To satisfactorily maintain toner electrification property of carrier in two-component developer over a long term while trying miniaturization of a developing device. <P>SOLUTION: In the developing device 34, an amount of toner supplied from a toner storing chamber 68 storing toner to a developer storing chamber 66 storing developer is adjusted in accordance with change of the amount of toner on a developer carrier 54 carrying the developer, and the developer containing charged particles held separably on a surface of the toner is used, and electric field to make the toner in the developer held by the developer carrier 54 move to a toner carrier 48 and separate at least a part of the charged particles held on the surface of the toner in the developer from the toner to hold on a surface of the carrier is formed between the developer carrier 54 and the toner carrier 48. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、電子写真方式の画像形成装置、及びこの画像形成装置に使用される現像装置に関する。   The present invention relates to an electrophotographic image forming apparatus and a developing device used in the image forming apparatus.

電子写真方式の画像形成装置に採用されている現像方式として、現像剤の主成分としてトナーのみを用いる一成分現像方式と、現像剤の主成分としてトナーとキャリアを用いる二成分現像方式が知られている。   As a developing method employed in an electrophotographic image forming apparatus, a one-component developing method using only toner as a main component of a developer and a two-component developing method using toner and a carrier as main components of a developer are known. ing.

一成分現像方式の現像装置は、トナーを担持して搬送するトナー担持部材と該トナー担持部材のトナー担持面に接触する摩擦荷電部材を備えている。トナー担持部材に担持されているトナーは、摩擦荷電部材の接触位置を通過する際、摩擦荷電部材と摩擦接触して薄層化されると共に所定の極性に帯電される。このように、一成分現像装置は、トナーの帯電を摩擦荷電部材との摩擦接触によって行っているため、構成が簡単・小型・安価であるという利点がある。しかし、摩擦荷電部材の接触位置で強いストレスを受けることからトナーが劣化し易く、そのためにトナーの帯電性が比較的早期に損なわれる。また、トナー担持部材と摩擦荷電部材との接触圧によって両者にトナーが付着してトナーを帯電する能力が低下し、結果的に、現像装置の寿命が比較的短くなる。   The developing device of the one-component development system includes a toner carrying member that carries and conveys toner, and a friction charging member that contacts the toner carrying surface of the toner carrying member. When the toner carried on the toner carrying member passes through the contact position of the frictional charging member, the toner is brought into frictional contact with the frictional charging member to be thinned and charged to a predetermined polarity. As described above, the one-component developing device has an advantage that the configuration is simple, small, and inexpensive because the toner is charged by frictional contact with the frictional charging member. However, since the toner is subject to strong stress at the contact position of the frictional charging member, the toner is liable to deteriorate, so that the chargeability of the toner is impaired relatively early. In addition, the contact pressure between the toner carrying member and the frictional charging member reduces the ability of the toner to adhere and charge the toner, resulting in a relatively short life of the developing device.

二成分現像方式の現像装置は、トナーとキャリアを摩擦接触させることによって両者を所定の極性に荷電するため、トナーの受けるストレスは一成分現像装置に比べて少ない。キャリアも、その表面積はトナーに比べて大きいことから、トナーが付着して汚れることも少ない。しかし、長期間の使用によりキャリアの表面に付着する汚れ(スペント)が増加し、そのためにトナーを帯電する能力が低下し、かぶりやトナー飛散の問題が生じる。二成分現像装置の長寿命化を図るために、現像装置に収容するキャリアの量を増やすことが考えられるが、これは現像装置の大型化を招く。   In the developing device of the two-component developing method, the toner and the carrier are charged to a predetermined polarity by frictional contact between the toner and the carrier, so that the toner receives less stress than the one-component developing device. Since the surface area of the carrier is larger than that of the toner, the toner is less likely to be adhered and soiled. However, dirt (spent) adhering to the surface of the carrier increases due to long-term use, and therefore, the ability to charge the toner is reduced, causing the problem of fogging and toner scattering. In order to extend the life of the two-component developing device, it is conceivable to increase the amount of carrier accommodated in the developing device, but this leads to an increase in the size of the developing device.

このような問題に鑑みて、例えば特許文献1に開示された現像装置では、現像方式として、一成分現像の長所と二成分現像の長所を兼ね備えた所謂ハイブリッド現像が採用されている。ハイブリッド現像を採用した現像装置は、現像剤搬送ローラと現像ローラを備え、現像剤搬送ローラの外周面に保持されたトナーとキャリアを含む現像剤からトナーだけを選択的に現像ローラの外周面に供給し、この現像ローラの外周面に保持されたトナーを用いて感光体上の静電潜像(静電潜像画像部)を現像する。   In view of such problems, for example, the developing device disclosed in Patent Document 1 employs so-called hybrid development that combines the advantages of one-component development and the advantages of two-component development as the development method. A developing device adopting hybrid development includes a developer conveying roller and a developing roller, and selectively selects only toner from the developer including toner and carrier held on the outer circumferential surface of the developer conveying roller on the outer circumferential surface of the developing roller. Then, the electrostatic latent image (electrostatic latent image portion) on the photosensitive member is developed using the toner held on the outer peripheral surface of the developing roller.

ハイブリッド現像では、一成分現像と同様、現像ローラにトナーのみが担持されキャリアが担持されないことから、感光体の表面にキャリアが接触することがなく、高画質の画像を得ることができる。また、ハイブリッド現像では、二成分現像と同様、トナーが、キャリアとの摩擦接触により帯電されるため、トナーを比較的小さなストレスで帯電できる。   In the hybrid development, as in the one-component development, since only the toner is carried on the developing roller and the carrier is not carried, the carrier does not come into contact with the surface of the photoreceptor, and a high-quality image can be obtained. In the hybrid development, as in the two-component development, the toner is charged by frictional contact with the carrier, so that the toner can be charged with a relatively small stress.

特許文献2には、ハイブリッド現像を採用した現像装置に関して、現像装置の小型化を図るための技術が提案されている。具体的に説明すると、特許文献2の現像装置は、現像剤搬送ローラに担持させる現像剤(トナーとキャリア)を収容する現像剤収容室と、現像剤収容室に補給するためのトナーを収容するトナー収容室とを備え、現像に伴い現像剤収容室内のトナーが消費されると、トナー収容室から現像剤収容室へトナーが適宜補給されるように構成されている。トナー収容室から現像剤収容室へのトナーの補給量は、現像剤搬送ローラ上の現像剤のトナー比率(キャリア量Nに対するトナー量Mの比率M/N)に応じて調整されるようにしてあり、これにより、現像剤のトナー比率の安定化が図られている。かかる構成によれば、現像剤のキャリアを現像剤収容室にのみ収容すればよく、キャリアの収容量が少なくて済むため、現像装置の小型化を図ることができる。
特開平9−185247号公報 特開2001−201927号公報
Patent Document 2 proposes a technique for reducing the size of a developing device with respect to a developing device employing hybrid development. More specifically, the developing device of Patent Document 2 stores a developer storage chamber that stores a developer (toner and carrier) carried on the developer transport roller, and toner that is supplied to the developer storage chamber. And a toner storage chamber. When toner in the developer storage chamber is consumed during development, the toner is appropriately supplied from the toner storage chamber to the developer storage chamber. The amount of toner replenished from the toner storage chamber to the developer storage chamber is adjusted according to the toner ratio of the developer on the developer transport roller (ratio M / N of the toner amount M to the carrier amount N). Thus, the toner ratio of the developer is stabilized. According to such a configuration, the developer carrier only needs to be accommodated in the developer accommodating chamber, and the amount of the carrier accommodated is small. Therefore, the developing device can be downsized.
JP-A-9-185247 JP 2001-201927 A

しかし、特許文献2の現像装置は、キャリアの収容量が少ないため、スペントの付着に伴うキャリアのトナー帯電性の低下が進行しやすく、現像装置の寿命が短くなる恐れがある。   However, since the developing device of Patent Document 2 has a small amount of carrier accommodation, the toner chargeability of the carrier tends to decrease due to adhesion of spent, and the life of the developing device may be shortened.

そこで、本発明は、現像装置の小型化を図りつつ、二成分現像剤のキャリアのトナー帯電性を長期に亘って良好に維持することを目的とする。   Accordingly, an object of the present invention is to maintain the toner chargeability of the carrier of the two-component developer satisfactorily over a long period while reducing the size of the developing device.

この目的を達成するため、本発明に係る現像装置は、
トナーとキャリアを含み、上記トナーと上記キャリアは相互の摩擦接触によって上記トナーが第1の極性に帯電されると共に上記キャリアが第1の極性とは異なる第2の極性に帯電される現像剤と、
該現像剤を担持する現像剤担持体と、
供給回収領域を介して上記現像剤担持体に対向配置され、上記供給回収領域において上記現像剤担持体から供給されたトナーを担持するトナー担持体と、
上記現像剤担持体の外周面の一部に面して配置され、上記現像剤を収容する現像剤収容室と、
上記現像剤収容室に補給するための上記トナーを収容するトナー収容室と、
上記トナー収容室と上記現像剤収容室とを仕切るように、且つ、上記現像剤担持体の外周面に面するトナー補給口を通して上記トナー収容室から上記現像剤収容室へ補給されるトナー量が上記現像剤担持体上のトナー量の変化に応じて調整されるように配置された壁部とを備え、
上記現像剤を用いて、静電潜像担持体上の静電潜像を可視像化する現像装置であって、
上記現像剤は、上記トナーと上記キャリアに加えて、上記トナーの表面に離脱可能に保持される荷電粒子を含み、
該荷電粒子は、上記トナーの表面から分離した後上記キャリアの表面に保持されると上記トナーとの摩擦接触によって上記トナーを第1の極性に帯電する粒子であり、
上記トナー担持体が保持している上記トナーを上記静電潜像担持体の静電潜像に移動させる第1の電界を、上記トナー担持体と上記静電潜像担持体との間に形成する第1の電界形成手段と、
上記現像剤担持体が保持している現像剤中のトナーを上記トナー担持体に移動させ、上記現像剤中のトナーの表面に保持された上記荷電粒子の少なくとも一部をトナーから分離して上記キャリアの表面に保持させる第2の電界を、上記現像剤担持体と上記トナー担持体との間に形成する第2の電界形成手段とを更に有することを特徴とする。
In order to achieve this object, a developing device according to the present invention provides:
A developer including a toner and a carrier, wherein the toner and the carrier are charged with the first polarity by frictional contact with each other and the carrier is charged with a second polarity different from the first polarity; ,
A developer carrying member carrying the developer;
A toner carrier that is disposed opposite to the developer carrier through a supply and recovery region and carries toner supplied from the developer carrier in the supply and recovery region;
A developer containing chamber disposed facing a part of the outer peripheral surface of the developer carrying member and containing the developer;
A toner storage chamber for storing the toner for replenishing the developer storage chamber;
The amount of toner replenished from the toner containing chamber to the developer containing chamber through the toner replenishing port facing the outer peripheral surface of the developer carrying member so as to partition the toner containing chamber from the developer containing chamber. A wall portion arranged to be adjusted according to a change in the amount of toner on the developer carrier,
A developing device that visualizes an electrostatic latent image on an electrostatic latent image carrier using the developer,
In addition to the toner and the carrier, the developer includes charged particles that are detachably held on the surface of the toner.
The charged particles are particles that, when separated from the surface of the toner and held on the surface of the carrier, charge the toner to the first polarity by frictional contact with the toner,
A first electric field is formed between the toner carrier and the electrostatic latent image carrier to move the toner held by the toner carrier to the electrostatic latent image of the electrostatic latent image carrier. First electric field forming means to
The toner in the developer held by the developer carrier is moved to the toner carrier, and at least some of the charged particles held on the surface of the toner in the developer are separated from the toner to The apparatus further comprises second electric field forming means for forming a second electric field to be held on the surface of the carrier between the developer carrying member and the toner carrying member.

また、本発明に係る画像形成装置は、上記現像装置を備えたことを特徴とする。   An image forming apparatus according to the present invention includes the developing device.

本発明によれば、キャリアの収容量を少なくすることで、現像装置の小型化を図りつつ、現像剤担持体とトナー担持体との間の供給回収領域に第2の電界を形成してキャリアに荷電粒子を保持させることで、キャリアのトナー帯電性を長期に亘って良好に維持できる。具体的には、現像剤担持体上の現像剤が供給回収領域に搬送されると、第2の電界形成手段により形成された第2の電界の作用により、トナーの表面に離脱可能に保持された荷電粒子の少なくとも一部が、トナーから分離して現像剤担持体上のキャリアの表面に保持されるため、キャリアのトナー帯電性が長期に亘って良好に維持される。これにより、現像剤収容室内のトナーは、キャリアに保持された荷電粒子との摩擦接触によって安定した帯電量を維持する。したがって、本発明を組み入れた現像装置、画像形成装置は、長期に亘って良質の画像を形成できる。   According to the present invention, the second electric field is formed in the supply / recovery region between the developer carrier and the toner carrier while reducing the size of the developing device by reducing the amount of carriers accommodated. By holding charged particles in the carrier, the toner chargeability of the carrier can be maintained well over a long period of time. Specifically, when the developer on the developer carrying member is transported to the supply and recovery region, it is removably held on the toner surface by the action of the second electric field formed by the second electric field forming means. At least some of the charged particles are separated from the toner and held on the surface of the carrier on the developer carrying member, so that the toner chargeability of the carrier is well maintained over a long period of time. As a result, the toner in the developer storage chamber maintains a stable charge amount by frictional contact with the charged particles held on the carrier. Therefore, a developing device and an image forming apparatus incorporating the present invention can form a high-quality image over a long period of time.

以下、添付図面を参照して本発明の好適な実施形態を説明する。なお、以下の説明では、特定の方向を意味する用語(例えば、「上」、「下」、「左」、「右」、およびそれらを含む他の用語、「時計回り方向」、「反時計回り方向」)を使用するが、それらの使用は図面を参照した発明の理解を容易にするためであって、それらの用語の意味によって本発明は限定的に解釈されるべきものでない。また、以下に説明する画像形成装置及び現像装置では、同一又は類似の構成部分には同一の符号を用いている。   DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the invention will be described with reference to the accompanying drawings. In the following description, terms indicating a specific direction (for example, “up”, “down”, “left”, “right”, and other terms including them, “clockwise direction”, “counterclockwise” ”) Is used to facilitate understanding of the invention with reference to the drawings, and the present invention should not be construed as being limited by the meaning of these terms. Further, in the image forming apparatus and the developing apparatus described below, the same reference numerals are used for the same or similar components.

〔1.画像形成装置〕
図1は、本発明に係る電子写真式画像形成装置の画像形成に関連する部分を示す。画像形成装置は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、およびそれらの機能を複合的に備えた複合機のいずれであってもよい。画像形成装置1は、静電潜像坦持体である感光体12を有する。実施形態において、感光体12は円筒体で構成されているが、本発明はそのような形態に限定されるものでなく、代わりに無端ベルト式の感光体も使用可能である。感光体12は、図示しないモータに駆動連結されており、モータの駆動に基づいて矢印14方向に回転するようにしてある。感光体12の周囲には、感光体12の回転方向に沿って、帯電ステーション16、露光ステーション18、現像ステーション20、転写ステーション22、およびクリーニングステーション24が配置されている。
[1. Image forming apparatus]
FIG. 1 shows a portion related to image formation of an electrophotographic image forming apparatus according to the present invention. The image forming apparatus may be any of a copier, a printer, a facsimile machine, and a multi-function machine having a combination of these functions. The image forming apparatus 1 includes a photoreceptor 12 that is an electrostatic latent image carrier. In the embodiment, the photoconductor 12 is formed of a cylindrical body, but the present invention is not limited to such a form, and an endless belt type photoconductor can be used instead. The photoreceptor 12 is drivingly connected to a motor (not shown), and is rotated in the direction of arrow 14 based on the driving of the motor. Around the photoconductor 12, a charging station 16, an exposure station 18, a developing station 20, a transfer station 22, and a cleaning station 24 are arranged along the rotation direction of the photoconductor 12.

帯電ステーション16は、感光体12の外周面である感光体層を所定の電位に帯電する帯電装置26を備えている。実施形態では、帯電装置26は円筒形状のローラとして表されているが、これに代えて他の形態の帯電装置(例えば、回転型又は固定型のブラシ式帯電装置、ワイヤ放電式帯電装置)も使用できる。露光ステーション18は、感光体12の近傍又は感光体12から離れた場所に配置された露光装置28から出射された画像光30が、帯電された感光体12の外周面に向けて進行するための通路32を有する。露光ステーション18を通過した感光体12の外周面には、画像光が投射されて電位の減衰した部分とほぼ帯電電位を維持する部分からなる、静電潜像が形成される。実施形態では、電位の減衰した部分が静電潜像画像部、ほぼ帯電電位を維持する部分が静電潜像非画像部であるが、電位の減衰した部分を静電潜像非画像部、ほぼ帯電電位を維持する部分を静電潜像画像部としてもよい。現像ステーション20は、粉体現像剤を用いて静電潜像を可視像化する現像装置34を有する。現像装置34の詳細は後に説明する。転写ステーション22は、感光体12の外周面に形成された可視像を紙やフィルムなどのシート38に転写する転写装置36を有する。実施形態では、転写装置36は円筒形状のローラとして表されているが、他の形態の転写装置(例えば、ワイヤ放電式転写装置)も使用できる。クリーニングステーション24は、転写ステーション22でシート38に転写されることなく感光体12の外周面に残留する未転写トナーを感光体12の外周面から回収するクリーニング装置40を有する。実施形態では、クリーニング装置40は板状のブレードとして示されているが、代わりに他の形態のクリーニング装置(例えば、回転型又は固定型のブラシ式クリーニング装置)も使用できる。   The charging station 16 includes a charging device 26 that charges a photosensitive layer, which is the outer peripheral surface of the photosensitive member 12, to a predetermined potential. In the embodiment, the charging device 26 is represented as a cylindrical roller. However, instead of this, other types of charging devices (for example, a rotary or fixed brush-type charging device or a wire-discharge-type charging device) may be used. Can be used. In the exposure station 18, the image light 30 emitted from the exposure device 28 disposed in the vicinity of the photosensitive member 12 or away from the photosensitive member 12 travels toward the outer peripheral surface of the charged photosensitive member 12. A passage 32 is provided. On the outer peripheral surface of the photoconductor 12 that has passed through the exposure station 18, an electrostatic latent image is formed that includes a portion where the image light is projected and the potential is attenuated and a portion where the charged potential is substantially maintained. In the embodiment, the portion where the potential is attenuated is the electrostatic latent image portion, and the portion where the charged potential is substantially maintained is the electrostatic latent image non-image portion, but the portion where the potential is attenuated is the electrostatic latent image non-image portion, A portion that substantially maintains the charged potential may be used as the electrostatic latent image portion. The developing station 20 includes a developing device 34 that visualizes the electrostatic latent image using a powder developer. Details of the developing device 34 will be described later. The transfer station 22 includes a transfer device 36 that transfers a visible image formed on the outer peripheral surface of the photoreceptor 12 to a sheet 38 such as paper or film. In the embodiment, the transfer device 36 is represented as a cylindrical roller, but other types of transfer devices (for example, wire discharge transfer devices) can also be used. The cleaning station 24 includes a cleaning device 40 that collects untransferred toner remaining on the outer peripheral surface of the photoconductor 12 without being transferred to the sheet 38 at the transfer station 22 from the outer peripheral surface of the photoconductor 12. In the embodiment, the cleaning device 40 is shown as a plate-like blade, but other types of cleaning devices (for example, a rotary type or a fixed type brush type cleaning device) may be used instead.

このような構成を備えた画像形成装置1の画像形成時、感光体12はモータ(図示せず)の駆動に基づいて時計周り方向に回転する。このとき、帯電ステーション16を通過する感光体外周部分は、帯電装置26で所定の電位に帯電される。帯電された感光体外周部分は、露光ステーション18で画像光30が露光されて静電潜像が形成される。静電潜像は、感光体12の回転と共に現像ステーション20に搬送され、そこで現像装置34によって現像剤像として可視像化される。可視像化された現像剤像は、感光体12の回転と共に転写ステーション22に搬送され、そこで転写装置36によりシート38に転写される。現像剤像が転写されたシート38は図示しない定着ステーションに搬送され、そこでシート38に現像剤像が固定される。転写ステーション22を通過した感光体外周部分はクリーニングステーション24に搬送され、そこでシート38に転写されることなく感光体12の外周面に残存する現像剤が回収される。   When the image forming apparatus 1 having such a configuration forms an image, the photoconductor 12 rotates clockwise based on the driving of a motor (not shown). At this time, the outer peripheral portion of the photoreceptor passing through the charging station 16 is charged to a predetermined potential by the charging device 26. The charged outer periphery of the photoconductor is exposed to image light 30 at an exposure station 18 to form an electrostatic latent image. The electrostatic latent image is conveyed to the developing station 20 along with the rotation of the photosensitive member 12, where it is visualized as a developer image by the developing device 34. The visualized developer image is conveyed to the transfer station 22 along with the rotation of the photosensitive member 12, and is transferred to the sheet 38 by the transfer device 36 there. The sheet 38 to which the developer image has been transferred is conveyed to a fixing station (not shown), where the developer image is fixed to the sheet 38. The outer peripheral portion of the photosensitive member that has passed through the transfer station 22 is conveyed to the cleaning station 24 where the developer remaining on the outer peripheral surface of the photosensitive member 12 without being transferred to the sheet 38 is recovered.

〔2.現像装置〕
現像装置34は、第1の成分粒子である非磁性トナーと第2の成分粒子である磁性キャリアを含む2成分現像剤と以下に説明する種々の部材を収容するハウジング42を備えている。図面を簡略化することで発明の理解を容易にするため、ハウジング42の一部は削除してある。ハウジング42は感光体12に向けて開放された開口部44を備えており、この開口部44の近傍に形成された空間46にトナー担持体である現像ローラ48が設けてある。現像ローラ48は、円筒状の部材であり、感光体12と平行に且つ感光体12の外周面と所定の現像ギャップ50を介して、回転可能に配置されている。
[2. Development device]
The developing device 34 includes a housing 42 that houses a two-component developer including non-magnetic toner as first component particles and a magnetic carrier as second component particles, and various members described below. In order to facilitate understanding of the invention by simplifying the drawings, a part of the housing 42 is omitted. The housing 42 includes an opening 44 that is open toward the photosensitive member 12, and a developing roller 48 that is a toner carrier is provided in a space 46 formed in the vicinity of the opening 44. The developing roller 48 is a cylindrical member, and is disposed in parallel to the photosensitive member 12 and rotatably via the outer peripheral surface of the photosensitive member 12 and a predetermined developing gap 50.

現像ローラ48の材料としては、例えば、アルミニウム等の金属材料が用いられる。現像ローラ48の材料としてアルミニウムを用いる場合、表面処理を施すことが好ましい。また、現像ローラ48の材料として、アルミニウム等の導電性基材の表面に樹脂またはゴムをコーティングしたものを使用してもよい。この場合、導電性基材の表面にコーティングされる樹脂としては、例えば、ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ウレタン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリスルホン樹脂、ポリエーテルケトン樹脂、塩化ビニル樹脂、酢酸ビニル樹脂、シリコーン樹脂またはフッ素樹脂等が挙げられる。一方、導電性基材の表面にコーティングされるゴムとしては、例えば、シリコーンゴム、ウレタンゴム、ニトリルゴム、天然ゴムまたはイソプレンゴム等が挙げられる。また、現像ローラ48の材料として、導電性基材の表面に樹脂またはゴムをコーティングしたものを用いる場合、コーティング層に導電剤を添加してもよい。この場合、導電剤としては、例えば電子導電剤またはイオン導電剤が用いられる。電子導電剤としては、例えば、ケッチェンブラック、アセチレンブラック若しくはファーネスブラック等のカーボンブラック、金属粉、又は金属酸化物の微粒子等が挙げられるが、これらに限定されない。一方、イオン導電剤としては、例えば、四級アンモニウム塩等のカチオン性化合物、両性化合物またはイオン性高分子材料等が挙げられるが、これらに限定されない。   As a material of the developing roller 48, for example, a metal material such as aluminum is used. When aluminum is used as the material of the developing roller 48, it is preferable to perform a surface treatment. Further, as the material of the developing roller 48, a surface of a conductive base material such as aluminum coated with resin or rubber may be used. In this case, examples of the resin coated on the surface of the conductive substrate include polyester resin, polycarbonate resin, acrylic resin, polyethylene resin, polypropylene resin, urethane resin, polyamide resin, polyimide resin, polysulfone resin, and polyether ketone resin. , Vinyl chloride resin, vinyl acetate resin, silicone resin or fluororesin. On the other hand, examples of the rubber coated on the surface of the conductive substrate include silicone rubber, urethane rubber, nitrile rubber, natural rubber, and isoprene rubber. Moreover, when using the thing which coat | covered resin or rubber | gum on the surface of the electroconductive base material as a material of the developing roller 48, you may add a electrically conductive agent to a coating layer. In this case, as the conductive agent, for example, an electronic conductive agent or an ionic conductive agent is used. Examples of the electronic conductive agent include, but are not limited to, carbon black such as ketjen black, acetylene black or furnace black, metal powder, or metal oxide fine particles. On the other hand, examples of the ionic conductive agent include, but are not limited to, cationic compounds such as quaternary ammonium salts, amphoteric compounds or ionic polymer materials.

現像ローラ48の背後には、別の空間52が形成されている。空間52には、現像剤担持体である搬送ローラ54が、現像ローラ48と平行に且つ現像ローラ48の外周面と所定の供給回収ギャップ56を介して配置されている。搬送ローラ54は、回転不能に固定された磁石体58と、磁石体58の周囲を回転可能に支持された円筒スリーブ60を有する。スリーブ60の上方には、ハウジング42に固定され、スリーブ60の中心軸と平行に伸びる規制板62が、所定の規制ギャップ64を介して対向配置されている。   A separate space 52 is formed behind the developing roller 48. In the space 52, a conveyance roller 54 as a developer carrying member is disposed in parallel with the developing roller 48 and through an outer peripheral surface of the developing roller 48 and a predetermined supply / recovery gap 56. The conveyance roller 54 includes a magnet body 58 that is fixed so as not to rotate, and a cylindrical sleeve 60 that is rotatably supported around the magnet body 58. Above the sleeve 60, a restricting plate 62 fixed to the housing 42 and extending in parallel with the central axis of the sleeve 60 is disposed so as to oppose a predetermined restricting gap 64.

磁石体58は、スリーブ60の内面に対向し、スリーブ60の中心軸方向に伸びる、複数の磁極を有する。実施形態では、複数の磁極は、規制板62の近傍にあるスリーブ60の上部内周面部分に対向する磁極S1、供給回収ギャップ56の近傍にあるスリーブ60の左側内周面部分に対向する磁極N1、スリーブ60の下部内周面部分に対向する磁極S2、スリーブ60の右側内周面部分に対向する磁極N2を含む。   The magnet body 58 has a plurality of magnetic poles facing the inner surface of the sleeve 60 and extending in the central axis direction of the sleeve 60. In the embodiment, the plurality of magnetic poles are a magnetic pole S1 facing the upper inner peripheral surface portion of the sleeve 60 in the vicinity of the regulating plate 62, and a magnetic pole facing the left inner peripheral surface portion of the sleeve 60 in the vicinity of the supply / recovery gap 56. N1, a magnetic pole S2 facing the lower inner peripheral surface portion of the sleeve 60, and a magnetic pole N2 facing the right inner peripheral surface portion of the sleeve 60.

搬送ローラ54に隣接して、現像剤を収容する現像剤収容室66が形成されている。現像剤収容室66は、搬送ローラ54の外周面の一部、具体的には搬送ローラ54の外周面の右上部に面して配置されている。   A developer storage chamber 66 that stores the developer is formed adjacent to the transport roller 54. The developer storage chamber 66 is disposed so as to face a part of the outer peripheral surface of the transport roller 54, specifically, the upper right portion of the outer peripheral surface of the transport roller 54.

現像剤収容室66の背後には、現像剤のトナーを収容するトナー収容室68が形成されている。トナー収容室68には、トナー収容室68に収容されたトナーを現像剤収容室66に補給するための補給部材82が回転可能に設けられている。補給部材82が時計回り方向に回転すると、トナー収容室68内のトナーが後述のトナー補給口76に向けて搬送され、トナー補給口76を通して現像剤収容室66に補給される。   A toner storage chamber 68 for storing developer toner is formed behind the developer storage chamber 66. The toner storage chamber 68 is rotatably provided with a supply member 82 for supplying toner stored in the toner storage chamber 68 to the developer storage chamber 66. When the replenishing member 82 rotates clockwise, the toner in the toner storage chamber 68 is conveyed toward a toner replenishing port 76 described later, and is replenished to the developer storage chamber 66 through the toner replenishing port 76.

トナー補給口76は、トナー収容室68と現像剤収容室66とを仕切るように配置された壁部70に設けられている。壁部70は、ハウジング42の天井部から垂下する垂直部72と、垂直部72の下端部から搬送ローラ54に向けて略水平に伸びる水平部74とを有する。水平部74は、搬送ローラ54の磁極N2に対向する位置に配置されている。水平部74の先端と搬送ローラ54の外周面との間には所定間隔のギャップが形成されており、このギャップがトナー補給口76を構成している。これにより、トナー補給口76は、搬送ローラ54の外周面に面する位置に、搬送ローラ54の長手方向に沿って形成される。   The toner replenishing port 76 is provided in a wall portion 70 disposed so as to partition the toner storage chamber 68 and the developer storage chamber 66. The wall portion 70 includes a vertical portion 72 that hangs down from the ceiling portion of the housing 42, and a horizontal portion 74 that extends substantially horizontally from the lower end portion of the vertical portion 72 toward the transport roller 54. The horizontal portion 74 is disposed at a position facing the magnetic pole N <b> 2 of the transport roller 54. A gap having a predetermined interval is formed between the front end of the horizontal portion 74 and the outer peripheral surface of the conveying roller 54, and this gap constitutes a toner supply port 76. Thus, the toner supply port 76 is formed along the longitudinal direction of the transport roller 54 at a position facing the outer peripheral surface of the transport roller 54.

トナー補給口76には、搬送ローラ54に担持された現像剤が存在する。トナー補給口76において、トナー収容室68から現像剤収容室66へ補給されるトナーは、搬送ローラ54上のトナーの隙間を通過する。そのため、トナー補給口76において搬送ローラ54上の現像剤の量が少ないほど、トナー収容室68から現像剤収容室66へ補給されるトナー量は多くなる。現像剤のキャリアは現像によってほとんど消費されず、これにより搬送ローラ54上のキャリア量が略一定となることから、搬送ローラ54上の現像剤の量は、その現像剤のトナー量が多いほど多くなる。そのため、トナー収容室68から現像剤収容室66へ補給されるトナー量は、搬送ローラ54上のトナー量が少ないほど多くなり、搬送ローラ54上のトナー量が多いほど少なくなる。このようにして、トナー収容室68から現像剤収容室66へ補給されるトナー量は、搬送ローラ54上の現像剤のトナー量に応じて調整されるため、現像剤収容室66内の現像剤のトナー比率(キャリア量Nに対するトナー量Mの比率M/N)は略一定に維持される。   At the toner replenishing port 76, the developer carried on the transport roller 54 is present. At the toner supply port 76, the toner supplied from the toner storage chamber 68 to the developer storage chamber 66 passes through the toner gap on the transport roller 54. Therefore, the smaller the amount of developer on the transport roller 54 at the toner replenishing port 76, the larger the amount of toner replenished from the toner storage chamber 68 to the developer storage chamber 66. Since the developer carrier is hardly consumed by the development, and the carrier amount on the transport roller 54 becomes substantially constant, the amount of developer on the transport roller 54 increases as the toner amount of the developer increases. Become. Therefore, the amount of toner replenished from the toner storage chamber 68 to the developer storage chamber 66 increases as the toner amount on the transport roller 54 decreases, and decreases as the toner amount on the transport roller 54 increases. In this way, the amount of toner replenished from the toner storage chamber 68 to the developer storage chamber 66 is adjusted in accordance with the toner amount of the developer on the transport roller 54, so that the developer in the developer storage chamber 66 is adjusted. The toner ratio (the ratio M / N of the toner amount M to the carrier amount N) is maintained substantially constant.

このように、現像装置34では、ハウジング42の内部空間を現像剤収容室66とトナー収容室68とに区分し、現像剤のキャリアを現像剤収容室66のみに収容しているため、キャリアの収容量を少なくすることができる。そのため、ハウジング42全体にキャリアを収容する構成と比較して、現像装置34の小型化を図ることができる。   In this manner, in the developing device 34, the internal space of the housing 42 is divided into the developer storage chamber 66 and the toner storage chamber 68, and the developer carrier is stored only in the developer storage chamber 66. The capacity can be reduced. Therefore, the developing device 34 can be downsized as compared with the configuration in which the carrier is accommodated in the entire housing 42.

このように構成された現像装置34の動作を説明する。画像形成時、図示しないモータの駆動に基づいて、現像ローラ48とスリーブ60はそれぞれ矢印78,80方向に回転する。補給部材82は矢印84方向に回転する。これにより、トナー収容室68に収容されているトナーは、補給部材82によりトナー補給口76に向けて搬送されて、適量のトナーが現像剤収容室66に補給される。現像剤収容室66では、現像剤の対流により、現像剤に含まれるトナーとキャリアが摩擦接触し、互いに逆の極性に帯電される。実施形態では、キャリアは正極性、トナーは負極性に帯電されるものとする。図2に示すように、キャリア4はトナー6に比べて相当大きいため、正極性に帯電したキャリア4の周囲に、負極性に帯電したトナー6が、主として両者の電気的な吸引力に基づいて付着している。   The operation of the developing device 34 configured as described above will be described. During image formation, the developing roller 48 and the sleeve 60 rotate in the directions of arrows 78 and 80, respectively, based on driving of a motor (not shown). The replenishment member 82 rotates in the direction of arrow 84. Thus, the toner stored in the toner storage chamber 68 is conveyed toward the toner supply port 76 by the supply member 82, and an appropriate amount of toner is supplied to the developer storage chamber 66. In the developer accommodating chamber 66, the toner and the carrier contained in the developer are brought into frictional contact with each other by the convection of the developer, and are charged to opposite polarities. In the embodiment, it is assumed that the carrier is positively charged and the toner is negatively charged. As shown in FIG. 2, since the carrier 4 is considerably larger than the toner 6, the toner 6 charged to the negative polarity around the carrier 4 charged to the positive polarity mainly based on the electrical attraction force of both. It is attached.

図1に戻り、現像剤収容室66内の現像剤は、搬送ローラ54の磁石体58の磁力により、搬送ローラ54のスリーブ60の外周面に保持される。スリーブ60に保持された現像剤は、磁石体58によって形成された磁力線に沿って磁気ブラシを構成しており、スリーブ60の回転に基づいて反時計周り方向に搬送される。規制板62の対向領域(規制領域86)で磁極S1に保持されている現像剤は、規制板62により、規制ギャップ64を通過する量が所定量に規制される。規制ギャップ64を通過した現像剤2は、磁極N1が対向する、現像ローラ48と搬送ローラ54が対向する領域(供給回収領域)88に搬送される。後に詳細に説明するように、供給回収領域88のうち、主にスリーブ60の回転方向に関して上流側の領域(供給領域)90では、現像ローラ48とスリーブ60との間に形成された電界の存在により、キャリア4に付着しているトナー6が現像ローラ48に電気的に供給される。また、供給回収領域88のうち、主にスリーブ60の回転方向に関して下流側の領域(回収領域)92では、後に説明するように、現像に寄与することなく供給回収領域88に送り戻された現像ローラ48上のトナーが、磁極N1の磁力線に沿って形成されている磁気ブラシに掻き取られてスリーブ60に回収される。キャリア4は磁石体58の磁力によってスリーブ60の外周面に保持されており、スリーブ60から現像ローラ48に移動することはない。供給回収領域88を通過した現像剤は、磁石体58の磁力に保持され、スリーブ60の回転と共に磁極S2の対向部と磁極N2の対向部とを通過して現像剤収容室66に再び到達すると、現像剤収容室66内で、適量のトナーを含む現像剤がスリーブ60に再び保持される。これにより、現像に伴いトナーが消費されても、搬送ローラ54上の現像剤のトナー比率は略一定に維持される。   Returning to FIG. 1, the developer in the developer storage chamber 66 is held on the outer peripheral surface of the sleeve 60 of the transport roller 54 by the magnetic force of the magnet body 58 of the transport roller 54. The developer held on the sleeve 60 forms a magnetic brush along the magnetic field lines formed by the magnet body 58, and is conveyed in the counterclockwise direction based on the rotation of the sleeve 60. The amount of developer that is held on the magnetic pole S <b> 1 in the area facing the restriction plate 62 (restriction area 86) is restricted by the restriction plate 62 to a predetermined amount by the restriction plate 64. The developer 2 that has passed through the regulation gap 64 is conveyed to a region (supply / recovery region) 88 where the developing roller 48 and the conveying roller 54 are opposed to each other, where the magnetic pole N1 is opposed. As will be described in detail later, in the supply / recovery region 88, an upstream region (supply region) 90 mainly in the rotation direction of the sleeve 60, the presence of an electric field formed between the developing roller 48 and the sleeve 60. Thus, the toner 6 adhering to the carrier 4 is electrically supplied to the developing roller 48. Further, in the supply / recovery area 88, a region (collection area) 92 on the downstream side mainly in the rotation direction of the sleeve 60, as will be described later, the development sent back to the supply / recovery area 88 without contributing to the development. The toner on the roller 48 is scraped off by a magnetic brush formed along the magnetic field lines of the magnetic pole N1 and collected in the sleeve 60. The carrier 4 is held on the outer peripheral surface of the sleeve 60 by the magnetic force of the magnet body 58 and does not move from the sleeve 60 to the developing roller 48. The developer that has passed through the supply / recovery region 88 is held by the magnetic force of the magnet body 58, and when the sleeve 60 rotates, it passes through the opposing portion of the magnetic pole S2 and the opposing portion of the magnetic pole N2 and reaches the developer containing chamber 66 again. The developer containing an appropriate amount of toner is held in the sleeve 60 again in the developer storage chamber 66. As a result, even when toner is consumed during development, the toner ratio of the developer on the transport roller 54 is maintained substantially constant.

供給領域90で現像ローラ48に保持されたトナーは、現像ローラ48の回転と共に反時計周り方向に搬送され、感光体12と現像ローラ48が対向する領域(現像領域)96で、感光体12の外周面に形成されている静電潜像画像部に付着する。実施形態の画像形成装置では、感光体12の外周面は帯電装置26で負極性の所定の電位Vが付与され、露光装置28で画像光30が投射された静電潜像画像部が所定の電位Vまで減衰し、露光装置28で画像光30が投射されていない静電潜像非画像部はほぼ帯電電位Vを維持している。したがって、現像領域96では、感光体12と現像ローラ48との間に形成されている電界の作用を受けて、負極性に帯電したトナー6が静電潜像画像部に付着し、この静電潜像を現像剤像として可視像化する。 The toner held on the developing roller 48 in the supply area 90 is conveyed counterclockwise with the rotation of the developing roller 48, and is an area (developing area) 96 where the photoconductor 12 and the developing roller 48 face each other. It adheres to the electrostatic latent image portion formed on the outer peripheral surface. In the image forming apparatus according to the embodiment, a predetermined negative potential V H is applied to the outer peripheral surface of the photoreceptor 12 by the charging device 26, and the electrostatic latent image image portion on which the image light 30 is projected by the exposure device 28 is predetermined. attenuated until the potential V L, an electrostatic latent image non-image portion of the image light 30 is not projected by the exposing device 28 maintains a substantially charge potential V H. Accordingly, in the developing region 96, the negatively charged toner 6 adheres to the electrostatic latent image portion due to the action of the electric field formed between the photosensitive member 12 and the developing roller 48, and the electrostatic latent image portion. The latent image is visualized as a developer image.

図10は、別の実施形態に係る現像装置234を示す。図10に示す現像装置234では、搬送ローラ54上の現像剤を圧縮する圧縮部材(請求項の圧縮部に相当する。)98が、搬送ローラ54の外周面に対向配置されている。具体的に、圧縮部材98は、搬送ローラ54の回転方向における供給回収領域88よりも下流側で且つトナー補給口76よりも上流側の位置、より具体的には搬送ローラ54の磁極S2に対向する位置に設けられている。   FIG. 10 shows a developing device 234 according to another embodiment. In the developing device 234 shown in FIG. 10, a compression member (corresponding to a compression unit in claims) 98 that compresses the developer on the conveyance roller 54 is disposed opposite to the outer peripheral surface of the conveyance roller 54. Specifically, the compression member 98 faces a position downstream of the supply / recovery region 88 in the rotation direction of the transport roller 54 and upstream of the toner supply port 76, more specifically, the magnetic pole S 2 of the transport roller 54. It is provided in the position to do.

圧縮部材98は、搬送ローラ54の中心軸方向に伸びる帯状部材である。圧縮部材98は、その幅方向一端(以下、「基端」という。)がハウジング42内周面に固定され、幅方向他端(以下、「先端」という。)が自由端となっている。圧縮部材98は、基端から先端に向かうに連れて搬送ローラ54の外周面に徐々に近づくように配置されている。   The compression member 98 is a belt-like member that extends in the central axis direction of the transport roller 54. One end of the compression member 98 in the width direction (hereinafter referred to as “base end”) is fixed to the inner peripheral surface of the housing 42, and the other end in the width direction (hereinafter referred to as “tip end”) is a free end. The compression member 98 is disposed so as to gradually approach the outer peripheral surface of the transport roller 54 from the proximal end toward the distal end.

搬送ローラ54の下方に位置するハウジング部分の内周面と、搬送ローラ54の外周面との距離は例えば1mmとされ、圧縮部材98の先端部と搬送ローラ54の外周面との距離は例えば0.2mmとされている。一方、圧縮部材98が設けられていないと仮定した場合、搬送ローラ54の下部外周面に担持される現像剤の層厚は例えば0.4mmとされている。そのため、搬送ローラ54上の現像剤は、圧縮部材98の先端部との対向部を通過する際、層厚が半分程度になるまで圧縮部材98により圧縮される。このとき、搬送ローラ54上の現像剤が圧縮部材98から受ける荷重(搬送ローラ54の長手方向の単位長さ当たりの荷重)は、例えば7N/mとされる。   The distance between the inner peripheral surface of the housing portion located below the transport roller 54 and the outer peripheral surface of the transport roller 54 is, for example, 1 mm, and the distance between the tip of the compression member 98 and the outer peripheral surface of the transport roller 54 is, for example, 0. .2 mm. On the other hand, when it is assumed that the compression member 98 is not provided, the layer thickness of the developer carried on the lower outer peripheral surface of the conveyance roller 54 is, for example, 0.4 mm. Therefore, the developer on the transport roller 54 is compressed by the compression member 98 until the layer thickness is reduced to about half when passing through the portion facing the tip of the compression member 98. At this time, the load that the developer on the transport roller 54 receives from the compression member 98 (the load per unit length in the longitudinal direction of the transport roller 54) is, for example, 7 N / m.

このように、搬送ローラ54上の現像剤は、供給回収領域88を通過した後、圧縮部材98の先端部との対向部に搬送され、圧縮部材98により圧縮されるため、供給回収領域88においてトナー6から分離した荷電粒子8が、圧縮部材98との対向部においてキャリア4に効率的に保持される。これにより、キャリア4のトナー帯電性が良好に維持され、現像剤2の長寿命化を図ることができる。   As described above, the developer on the transport roller 54 passes through the supply / recovery region 88 and is then transported to the portion facing the front end of the compression member 98 and compressed by the compression member 98. The charged particles 8 separated from the toner 6 are efficiently held by the carrier 4 at a portion facing the compression member 98. Thereby, the toner chargeability of the carrier 4 is maintained well, and the life of the developer 2 can be extended.

なお、図10に示す現像装置234のその他の構成は、図1に示す現像装置34と同様である。また、図10に示す実施形態では、圧縮部材98が上述のような帯状部材で構成されているが、本発明において、圧縮部材98の形状は特に限定されない。さらに、図10に示す実施形態では、現像剤を圧縮する圧縮部として、ハウジング42と別体の圧縮部材98が用いられているが、ハウジング42と一体の圧縮部を用いるようにしてもよい。   The other configuration of the developing device 234 shown in FIG. 10 is the same as that of the developing device 34 shown in FIG. Further, in the embodiment shown in FIG. 10, the compression member 98 is configured by a belt-like member as described above, but the shape of the compression member 98 is not particularly limited in the present invention. Furthermore, in the embodiment shown in FIG. 10, the compression member 98 separate from the housing 42 is used as the compression unit that compresses the developer, but a compression unit integral with the housing 42 may be used.

〔3.電界形成手段〕
供給領域90で搬送ローラ54のスリーブ60から現像ローラ48にトナーを効率的に移動させるために、現像ローラ48とスリーブ60は電界形成装置110と電気的に接続されている。電源の具体例が図4A〜図8に示してある。
[3. Electric field forming means]
In order to efficiently move the toner from the sleeve 60 of the conveying roller 54 to the developing roller 48 in the supply region 90, the developing roller 48 and the sleeve 60 are electrically connected to the electric field forming device 110. Specific examples of the power source are shown in FIGS.

図4Aに示す電界形成装置110は、現像ローラ48に接続された第1の電源112(請求項の第1の電界形成手段に相当する。)とスリーブ60に接続された第2の電源114(請求項の第2の電界形成手段に相当する。)を有する。第1の電源112は、現像ローラ48とグランド116との間に接続された直流電源118を有し、トナー6の帯電極性と同一極性の第1の直流電圧VDC1(例えば、−200ボルト)を現像ローラ48に印加している。第2の電源114は、スリーブ60とグランド116との間に接続された直流電源120を有し、トナー6の帯電極性と同一極性で且つ第1の直流電圧よりも高圧の第2の直流電圧VDC2(例えば、−400ボルト)を搬送ローラ54に印加する。この結果、供給領域90では、現像ローラ48とスリーブ60との間に形成された直流電界の作用を受けて、負極性に帯電しているトナー6がスリーブ60から現像ローラ48に電気的に吸引される。このとき、正極性に帯電しているキャリア4は、スリーブ60から現像ローラ48に吸引されることはない。また、現像領域96では、現像ローラ48に保持されている負極性トナーが、図4Bに示すように、現像ローラ48(VDC1:−200ボルト)と静電潜像画像部(V:−80ボルト)との電位差に基づき、静電潜像画像部に付着する。このとき、負極性トナーは、現像ローラ48(VDC1:−200ボルト)と静電潜像非画像部(V:−600ボルト)との電位差により、静電潜像非画像部に付着することはない。 The electric field forming device 110 shown in FIG. 4A includes a first power source 112 (corresponding to the first electric field forming means in the claims) connected to the developing roller 48 and a second power source 114 (corresponding to the first electric field forming means in the claims). (Corresponding to the second electric field forming means). The first power supply 112 includes a DC power supply 118 connected between the developing roller 48 and the ground 116, and a first DC voltage V DC1 (for example, −200 volts) having the same polarity as the charging polarity of the toner 6. Is applied to the developing roller 48. The second power supply 114 has a DC power supply 120 connected between the sleeve 60 and the ground 116, and has the same polarity as the charging polarity of the toner 6 and a second DC voltage that is higher than the first DC voltage. V DC2 (for example, −400 volts) is applied to the conveyance roller 54. As a result, in the supply region 90, the negatively charged toner 6 is electrically attracted from the sleeve 60 to the developing roller 48 under the action of a DC electric field formed between the developing roller 48 and the sleeve 60. Is done. At this time, the positively charged carrier 4 is not attracted to the developing roller 48 from the sleeve 60. In the developing area 96, the negative toner held on the developing roller 48 is, as shown in FIG. 4B, the developing roller 48 (V DC1 : −200 volts) and the electrostatic latent image portion (V L :−). It adheres to the electrostatic latent image portion based on the potential difference of 80 volts). At this time, the negative polarity toner adheres to the electrostatic latent image non-image portion due to a potential difference between the developing roller 48 (V DC1 : −200 volts) and the electrostatic latent image non-image portion (V H : −600 volts). There is nothing.

図5Aに示す電界形成装置122において、第1の電源124は、図5Aの電源と同様に、現像ローラ48とグランド126との間に接続された直流電源128を有し、トナー6の帯電極性と同一極性の第1の直流電圧VDC1(例えば、−200ボルト)を現像ローラ48に印加している。第2の電源130は、スリーブ60とグランド126との間に直流電源132と交流電源134を有する。直流電源132は、トナー6の帯電極性と同一極性で且つ第1の直流電圧よりも高圧の第2の直流電圧VDC2(例えば、−400ボルト)をスリーブ60に印加している。図5Bに示すように、交流電源134は、スリーブ60とグランド126との間にピーク・ツー・ピーク電圧VP−Pが例えば300ボルトの交流電圧VACを印加する。その結果、供給領域90では、現像ローラ48とスリーブ60との間に形成された脈流電界の作用を受けて、負極性に帯電しているトナー6がスリーブ60から現像ローラ48に電気的に吸引される。このとき、正極性に帯電しているキャリア4は、スリーブ60の内部の固定磁石の磁力によってスリーブ60に保持され、現像ローラ48に供給されることはない。また、現像領域96では、現像ローラ48に保持されている負極性トナーは、現像ローラ48(VDC1:−200ボルト)と静電潜像画像部(V:−80ボルト)との電位差に基づき、静電潜像画像部に付着する。 In the electric field forming device 122 shown in FIG. 5A, the first power supply 124 has a DC power supply 128 connected between the developing roller 48 and the ground 126, like the power supply in FIG. The first direct current voltage V DC1 (for example, −200 volts) having the same polarity as is applied to the developing roller 48. The second power source 130 includes a DC power source 132 and an AC power source 134 between the sleeve 60 and the ground 126. The DC power supply 132 applies a second DC voltage V DC2 (for example, −400 volts) having the same polarity as the charging polarity of the toner 6 and higher than the first DC voltage to the sleeve 60. As shown in FIG. 5B, the AC power supply 134 applies an AC voltage VAC having a peak-to-peak voltage V PP of, for example, 300 volts between the sleeve 60 and the ground 126. As a result, in the supply region 90, the negatively charged toner 6 is electrically transferred from the sleeve 60 to the developing roller 48 under the action of a pulsating electric field formed between the developing roller 48 and the sleeve 60. Sucked. At this time, the positively charged carrier 4 is held by the sleeve 60 by the magnetic force of the fixed magnet inside the sleeve 60 and is not supplied to the developing roller 48. In the developing region 96, the negative toner held on the developing roller 48 is caused by a potential difference between the developing roller 48 (V DC1 : −200 volts) and the electrostatic latent image portion (V L : −80 volts). Based on the electrostatic latent image portion.

図6Aに示す電界形成装置136において、第1の電源138は、現像ローラ48とグランド140との間に直流電源142と交流電源144を有する。直流電源142は、トナー6の帯電極性と同一極性の第1の直流電圧VDC1(例えば、−200ボルト)を現像ローラ48に印加する。交流電源144は、現像ローラ48とグランド140との間に振幅(ピーク・ツー・ピーク電圧)VP−Pが例えば1,600ボルトの交流電圧VACを印加する。第2の電源146は、現像ローラ48と交流電源144との間の端子148とスリーブ60との間に接続された直流電源150を有する。直流電源150は、所定の直流電圧VDC2を出力することができ、陽極が端子148、陰極がスリーブ60に接続されており、これにより、スリーブ60が現像ローラ48に対して負極性にバイアスされている(図6B参照)。したがって、供給領域90では、現像ローラ48とスリーブ60との間に形成された脈流電界の作用を受けて、負極性に帯電しているトナー6がスリーブ60から現像ローラ48に電気的に吸引される。また、現像領域96では、現像ローラ48上の負極性トナーが、現像ローラ48(VDC1:−200ボルト)と静電潜像画像部(V:−80ボルト)との電位差に基づき、静電潜像画像部に付着する。 In the electric field forming device 136 shown in FIG. 6A, the first power source 138 includes a DC power source 142 and an AC power source 144 between the developing roller 48 and the ground 140. The DC power supply 142 applies a first DC voltage V DC1 (for example, −200 volts) having the same polarity as the charging polarity of the toner 6 to the developing roller 48. The AC power supply 144 applies an AC voltage VAC having an amplitude (peak-to-peak voltage) VP-P of, for example, 1,600 volts between the developing roller 48 and the ground 140. The second power source 146 includes a DC power source 150 connected between the terminal 148 between the developing roller 48 and the AC power source 144 and the sleeve 60. The DC power supply 150 can output a predetermined DC voltage V DC2 , and the anode is connected to the terminal 148 and the cathode is connected to the sleeve 60, whereby the sleeve 60 is biased to the negative polarity with respect to the developing roller 48. (See FIG. 6B). Accordingly, in the supply region 90, the negatively charged toner 6 is electrically attracted from the sleeve 60 to the developing roller 48 due to the action of the pulsating electric field formed between the developing roller 48 and the sleeve 60. Is done. In the developing region 96, the negative toner on the developing roller 48 is statically charged based on the potential difference between the developing roller 48 (V DC1 : −200 volts) and the electrostatic latent image portion (V L : −80 volts). It adheres to the electrostatic latent image portion.

図7に示す電源152は、図4Aに示す実施形態の電源において、第1の電源112と第2の電源114にそれぞれ交流電界形成装置154,156を追加したものである。交流電界形成装置154,156の出力電圧はVAC1,VAC2である。電圧VAC1,VAC2は同一であってもよいし、違ってもよい。図8に示す電界形成装置158は、図4Aに示す実施形態の電源において、第1の電源112に交流電源160を追加したものである。交流電源160の出力電圧はVACである。これらの形態の電界形成装置152,158も、電源110,122,136と同様に、現像ローラ48とスリーブ60との間に形成された脈流電界の作用を受けて、供給領域90では負極性に帯電しているトナー6をスリーブ60から現像ローラ48に供給し、現像領域96では負極性に帯電しているトナー6を現像ローラ48から静電潜像画像部(V:−80ボルト)との電位差に基づき、静電潜像画像部に供給する。 A power source 152 shown in FIG. 7 is obtained by adding AC electric field forming devices 154 and 156 to the first power source 112 and the second power source 114, respectively, in the power source of the embodiment shown in FIG. 4A. The output voltages of the AC electric field forming devices 154 and 156 are V AC1 and V AC2 . The voltages V AC1 and V AC2 may be the same or different. An electric field forming device 158 shown in FIG. 8 is obtained by adding an AC power source 160 to the first power source 112 in the power source of the embodiment shown in FIG. 4A. The output voltage of the AC power supply 160 is V AC. Similarly to the power sources 110, 122, and 136, the electric field forming devices 152 and 158 of these forms are also subjected to a pulsating electric field formed between the developing roller 48 and the sleeve 60, and have a negative polarity in the supply region 90. The toner 6 charged in the negative direction is supplied from the sleeve 60 to the developing roller 48, and in the developing region 96, the toner 6 charged negatively is supplied from the developing roller 48 to the electrostatic latent image portion (V L : −80 volts). Is supplied to the electrostatic latent image portion.

〔4.現像剤〕
一般に、トナーとキャリアを主成分とする2成分現像剤は、キャリアの表面にトナーが付着してできる汚れ(スペント)が発生し、これがキャリアの寿命を低下させる。そこで、この問題を解消するために、本発明では、2成分現像剤に第3の成分として荷電粒子(インプラント粒子)が添加されている。
[4. Developer)
In general, in a two-component developer containing toner and carrier as main components, dirt (spent) is generated by the toner adhering to the surface of the carrier, and this reduces the life of the carrier. In order to solve this problem, in the present invention, charged particles (implant particles) are added as a third component to the two-component developer.

図2と図3を参照して具体的に説明すると、本発明の画像形成装置及び現像装置は、トナー6とキャリア4の他に、トナー6との摩擦接触によりトナー6を正規の極性(実施形態では負極性)に帯電する、トナー6よりも小径の荷電粒子8を含む。実施の形態において、荷電粒子8は、トナー6の外周面に離脱可能に保持された状態でトナー収容室68に収容され、トナー収容室68から現像剤収容室66へトナー6と共に補給される。   2 and FIG. 3, the image forming apparatus and the developing apparatus according to the present invention use the toner 6 and the carrier 4 in addition to the toner 6 by the frictional contact with the toner 6 with a normal polarity (implementation). It includes charged particles 8 having a diameter smaller than that of the toner 6, which are negatively charged in the form. In the embodiment, the charged particles 8 are accommodated in the toner accommodating chamber 68 while being detachably held on the outer peripheral surface of the toner 6, and are supplied together with the toner 6 from the toner accommodating chamber 68 to the developer accommodating chamber 66.

画像形成時、荷電粒子8はトナー6と共に現像剤収容室66に補給された後、トナー6およびキャリア4と共にスリーブ60に保持されて、規制領域86および供給回収領域88を移動する。この搬送過程で、トナー6の表面に保持されて正極性に帯電している荷電粒子8は、供給回収領域88の電界中に置かれると、トナー6に作用する電気的な力とは逆の方向の電気的な力を受けてトナー6の外周面から離脱する。離脱した荷電粒子8は、該分離した荷電粒子8とキャリア4との間に作用するストレスによってキャリア4の外周面に保持されるか又は打ち込まれる。図3に示すように、キャリア4の外周面の一部又は全体がスペント10で覆われている場合、荷電粒子8はスペント10に打ち込まれる。キャリア4の外周面に保持され又は打ち込まれた荷電粒子8は、トナー6との摩擦接触によりトナー6と逆の極性に帯電する。実施形態では、トナー6は負極性に帯電されるため、荷電粒子8は正極性に帯電される。その結果、荷電粒子8が打ち込まれたキャリア4は、たとえその外周面の少なくとも一部がスペント10に被覆されていても、スペント10の無い状態と同様の荷電性を維持し、トナー6を所定の極性に帯電する。   At the time of image formation, the charged particles 8 are supplied together with the toner 6 to the developer storage chamber 66, and then held in the sleeve 60 together with the toner 6 and the carrier 4, and move in the regulation area 86 and the supply / recovery area 88. In this conveyance process, the charged particles 8 held on the surface of the toner 6 and charged to the positive polarity are placed in the electric field of the supply / recovery region 88, which is opposite to the electric force acting on the toner 6. The toner 6 is detached from the outer peripheral surface of the toner 6 by receiving the electric force in the direction. The separated charged particles 8 are held or driven on the outer peripheral surface of the carrier 4 by stress acting between the separated charged particles 8 and the carrier 4. As shown in FIG. 3, when a part or the whole of the outer peripheral surface of the carrier 4 is covered with the spent 10, the charged particles 8 are driven into the spent 10. The charged particles 8 held or driven on the outer peripheral surface of the carrier 4 are charged to a polarity opposite to that of the toner 6 by frictional contact with the toner 6. In the embodiment, since the toner 6 is charged to a negative polarity, the charged particles 8 are charged to a positive polarity. As a result, the carrier 4 into which the charged particles 8 are implanted maintains the same chargeability as the state without the spent 10 even if at least a part of the outer peripheral surface thereof is covered with the spent 10, and the toner 6 is preliminarily provided. Charged to the polarity.

上述のように、荷電粒子8は、トナー6と逆の極性に帯電される。そのため、図9に示すように、供給回収領域88では、現像ローラ48とスリーブ60の間に形成される電界に基づいてトナー6はスリーブ60から現像ローラ48に移動する。また、トナー6から分離した荷電粒子8は、供給領域90でトナー6が奪われることによって比較的キャリアリッチとなっている現像剤のキャリア表面に素早く保持されて、トナー6と共に現像ローラ48に供給されることがない、または現像ローラ6に供給されるとしてもその量は極めて僅かである。   As described above, the charged particles 8 are charged with a polarity opposite to that of the toner 6. Therefore, as shown in FIG. 9, in the supply / recovery region 88, the toner 6 moves from the sleeve 60 to the developing roller 48 based on the electric field formed between the developing roller 48 and the sleeve 60. Further, the charged particles 8 separated from the toner 6 are quickly held on the carrier surface of the developer that is relatively carrier-rich by the toner 6 being taken away in the supply region 90 and supplied to the developing roller 48 together with the toner 6. Even if not supplied or supplied to the developing roller 6, the amount is extremely small.

ところで、上述のように現像剤収容室66にのみキャリア4を収容するように構成された現像装置34では、キャリア4の収容量が小さいため、キャリア4のトナー帯電性の低下が進行しやすい。しかし、現像の際、供給回収領域88において、全部または一部の荷電粒子8がキャリア4の表面に保持されるため、これにより、キャリア4のトナー帯電性を良好に維持でき、現像剤の寿命を長くすることができる。   By the way, in the developing device 34 configured to accommodate the carrier 4 only in the developer accommodating chamber 66 as described above, the toner chargeability of the carrier 4 is likely to decrease because the amount of the carrier 4 is small. However, since all or part of the charged particles 8 are held on the surface of the carrier 4 in the supply / recovery region 88 during development, the toner chargeability of the carrier 4 can be maintained well, and the life of the developer can be maintained. Can be lengthened.

なお、実施形態では、トナー6とキャリア4との摩擦接触によりトナー6は負極性、キャリア4は正極性に帯電される。また、荷電粒子8は、トナー6との接触により該トナーを負極性に帯電するとともに、荷電粒子8は正極性に帯電する。本発明に用いるトナー、キャリア、荷電粒子の帯電性は、そのような組み合わせに限るものでない。具体的に、トナー6とキャリア4との摩擦接触によりトナー6は正極性、キャリア4は負極性に帯電され、荷電粒子8は、トナー6との接触により該トナーを正極性に帯電するとともに、荷電粒子8は負極性に帯電する組み合わせも考えられる。   In the embodiment, the toner 6 is charged to a negative polarity and the carrier 4 is charged to a positive polarity by frictional contact between the toner 6 and the carrier 4. Further, the charged particles 8 are charged negatively by contact with the toner 6, and the charged particles 8 are charged positively. The chargeability of the toner, carrier, and charged particles used in the present invention is not limited to such a combination. Specifically, the toner 6 is charged positively by the frictional contact between the toner 6 and the carrier 4, the carrier 4 is charged negatively, and the charged particles 8 are charged positively by the contact with the toner 6. A combination in which the charged particles 8 are negatively charged is also conceivable.

〔5.具体的な材料〕
トナー、キャリア、荷電粒子、および現像剤に含まれる他の粒子の具体的な材料を説明する。
[5. Specific materials)
Specific materials of the toner, carrier, charged particles, and other particles contained in the developer will be described.

〔荷電粒子〕
好適に使用される荷電粒子は、トナーの帯電極性に応じて適宜選択される。荷電粒子の個数平均粒径は、例えば、100〜1000nmである。キャリアとの摩擦接触により負極性に帯電するトナーを用いる場合、荷電粒子は、トナーとの接触により正極性に帯電する微粒子が用いられる。そのような微粒子は、例えば、チタン酸ストロンチウム、チタン酸バリウム、チタン酸カルシウム、アルミナ等の無機微粒子やアクリル樹脂、ベンゾグァナミン樹脂、ナイロン樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂等の、熱可塑性樹脂あるいは熱硬化性樹脂で構成できる。微粒子を構成する樹脂にトナーとの接触により正極性に帯電する正荷電制御剤を含有させてもよい。正荷電制御剤には、例えば、ニグロシン染料、四級アンモニウム塩等が使用できる。荷電粒子は含窒素モノマーの共重合体で構成してもよい。含窒素モノマーとしては、例えば、アクリル酸2−ジメチルアミノエチル、アクリル酸2−ジエチルアミノエチル、メタクリル酸2−ジメチルアミノエチル、メタクリル酸2−ジエチルアミノエチル、ビニールピリジン、N−ビニールカルバゾール、ビニールイミダゾール等を使用できる。
[Charged particles]
The charged particles suitably used are appropriately selected according to the charging polarity of the toner. The number average particle diameter of the charged particles is, for example, 100 to 1000 nm. When using toner that is negatively charged by frictional contact with the carrier, charged particles are fine particles that are positively charged by contact with the toner. Such fine particles include, for example, inorganic fine particles such as strontium titanate, barium titanate, calcium titanate, and alumina, thermoplastic resins such as acrylic resin, benzoguanamine resin, nylon resin, polyimide resin, and polyamide resin, or thermosetting. Can be made of resin. The resin constituting the fine particles may contain a positive charge control agent that is positively charged by contact with the toner. As the positive charge control agent, for example, nigrosine dye, quaternary ammonium salt and the like can be used. The charged particles may be composed of a copolymer of nitrogen-containing monomers. Examples of the nitrogen-containing monomer include 2-dimethylaminoethyl acrylate, 2-diethylaminoethyl acrylate, 2-dimethylaminoethyl methacrylate, 2-diethylaminoethyl methacrylate, vinyl pyridine, N-vinyl carbazole, and vinyl imidazole. Can be used.

キャリアとの摩擦接触により正極性に帯電するトナーの場合、荷電粒子は、トナーとの接触により負極性に帯電する微粒子が用いられる。このような微粒子としては、例えば、シリカ、酸化チタン等の無機微粒子、また、フッ素樹脂、ポリオレフィン樹脂、シリコーン樹脂、ポリエステル樹脂等の、熱可塑性樹脂あるいは熱硬化性樹脂で構成された微粒子を使用できる。トナーとの接触により負極性に帯電する負荷電制御剤を、荷電粒子を構成する樹脂に含有させてもよい。負荷電制御剤には、例えば、サリチル酸系、ナフトール系のクロム錯体、アルミニウム錯体、鉄錯体、亜鉛錯体等を使用できる。荷電粒子は、含フッ素アクリル系モノマーや含フッ素メタクリル系モノマーの共重合体であってもよい。   In the case of a toner that is positively charged by frictional contact with the carrier, fine particles that are negatively charged by contact with the toner are used as the charged particles. Examples of such fine particles include inorganic fine particles such as silica and titanium oxide, and fine particles composed of a thermoplastic resin or a thermosetting resin such as a fluororesin, a polyolefin resin, a silicone resin, and a polyester resin. . A negative charge control agent that is negatively charged by contact with the toner may be contained in the resin constituting the charged particles. Examples of negative charge control agents include salicylic acid-based and naphthol-based chromium complexes, aluminum complexes, iron complexes, and zinc complexes. The charged particles may be a copolymer of a fluorine-containing acrylic monomer or a fluorine-containing methacrylic monomer.

荷電粒子の帯電性および疎水性を制御するために、無機微粒子の表面をシランカップリング剤、チタンカップリング剤、シリコーンオイル等で表面処理してもよい。特に、無機微粒子に正極帯電性を付与する場合、アミノ基含有カップリング剤で表面処理することが好ましい。微粒子に負極性帯電性を付与する場合、フッ素カップリング剤で表面処理することが好ましい。   In order to control the chargeability and hydrophobicity of the charged particles, the surface of the inorganic fine particles may be surface-treated with a silane coupling agent, a titanium coupling agent, silicone oil, or the like. In particular, when imparting positive electrode chargeability to inorganic fine particles, it is preferable to surface-treat with an amino group-containing coupling agent. When imparting negative chargeability to the fine particles, it is preferable to surface-treat with a fluorine coupling agent.

〔トナー〕
トナーには、画像形成装置で従来から一般に使用されている公知のトナーを使用できる。具体的には、例えば、バインダー樹脂中に着色剤を含有させたトナーが用いられ、必要に応じて荷電制御剤や離型剤を含有させたり、表面に添加剤を保持させたりしてもよい。トナー粒径は、例えば約3〜15μmである。
〔toner〕
As the toner, a known toner that has been conventionally used in an image forming apparatus can be used. Specifically, for example, a toner containing a colorant in a binder resin is used, and if necessary, a charge control agent or a release agent may be contained, or an additive may be held on the surface. . The toner particle size is, for example, about 3 to 15 μm.

トナーは、例えば、粉砕法、乳化重合法、懸濁重合法等の公知の方法で製造できる。   The toner can be produced by a known method such as a pulverization method, an emulsion polymerization method, or a suspension polymerization method.

〔バインダー樹脂〕
トナーに使用されるバインダー樹脂は、限定的ではないが、例えば、スチレン系樹脂(スチレンまたはスチレン置換体を含む単重合体または共重合体)、ポリエステル樹脂、エポキシ系樹脂、塩化ビニル樹脂、フェノール樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリウレタン樹脂、シリコーン樹脂、またはそれらの樹脂を任意に混ぜ合わせたものである。バインダー樹脂は、軟化温度が約80〜160℃の範囲、ガラス転移点が約50〜75℃の範囲であることが好ましい。
[Binder resin]
The binder resin used for the toner is not limited. For example, styrene resin (monopolymer or copolymer containing styrene or styrene-substituted product), polyester resin, epoxy resin, vinyl chloride resin, phenol resin. , Polyethylene resin, polypropylene resin, polyurethane resin, silicone resin, or any mixture of these resins. The binder resin preferably has a softening temperature in the range of about 80 to 160 ° C and a glass transition point in the range of about 50 to 75 ° C.

〔着色剤〕
着色剤は、公知の材料、例えば、カーボンブラック、アニリンブラック、活性炭、マグネタイト、ベンジンイエロー、パーマネントイエロー、ナフトールイエロー、フタロシアニンブルー、ファーストスカイブルー、ウルトラマリンブルー、ローズベンガル、レーキーレッド等を用いることができる。着色剤の添加量は、一般に、バインダー樹脂100重量部に対して、2〜20重量部であることが好ましい。
[Colorant]
For the colorant, a known material such as carbon black, aniline black, activated carbon, magnetite, benzine yellow, permanent yellow, naphthol yellow, phthalocyanine blue, first sky blue, ultramarine blue, rose bengal, lake red, etc. should be used. Can do. In general, the addition amount of the colorant is preferably 2 to 20 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the binder resin.

〔荷電制御剤〕
荷電制御剤は、従来から荷電制御剤として知られている材料が使用できる。具体的に、正極性に帯電するトナーには、例えばニグロシン系染料、4級アンモニウム塩系化合物、トリフェニルメタン系化合物、イミダゾール系化合物、ポリアミン樹脂が荷電制御剤として使用できる。負極性に帯電するトナーには、Cr、Co、Al、Fe等の金属含有アゾ系染料、サリチル酸金属化合物、アルキルサリチル酸金属化合物、カリックスアレーン化合物が荷電制御剤として使用できる。荷電制御剤は、バインダー樹脂100重量部に対して、0.1〜10重量部の割合で用いることが好ましい。
[Charge control agent]
As the charge control agent, materials conventionally known as charge control agents can be used. Specifically, for the positively charged toner, for example, nigrosine dyes, quaternary ammonium salt compounds, triphenylmethane compounds, imidazole compounds, and polyamine resins can be used as charge control agents. For the negatively charged toner, metal-containing azo dyes such as Cr, Co, Al, and Fe, salicylic acid metal compounds, alkylsalicylic acid metal compounds, and calixarene compounds can be used as charge control agents. The charge control agent is preferably used at a ratio of 0.1 to 10 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the binder resin.

離型剤は、従来から離型剤として使用されている公知のものを使用できる。離型剤の材料には、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、カルナバワックス、サゾールワックス、又はそれらを適宜組み合わせた混合物が用いられる。離型剤は、バインダー樹脂100重量部に対して、0.1〜10重量部の割合で用いることが好ましい。   As the release agent, a known release agent conventionally used as a release agent can be used. As the material for the release agent, for example, polyethylene, polypropylene, carnauba wax, sazol wax, or a mixture of them as appropriate is used. The release agent is preferably used at a ratio of 0.1 to 10 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the binder resin.

〔その他の添加剤〕
その他、現像剤の流動化を促進する流動化剤を添加してもよい。流動化剤には、例えば、シリカ、酸化チタンまたは酸化アルミニウム等が使用できる。特にシランカップリング剤、チタンカップリング剤、およびシリコーンオイル等で疎水化した材料を用いるのが好ましい。流動化剤は、トナー100重量部に対して、0.1〜5重量部の割合で添加させることが好ましい。これら添加剤の個数平均一次粒径は10〜100nmであることが好ましい。
[Other additives]
In addition, a fluidizing agent that promotes fluidization of the developer may be added. As the fluidizing agent, for example, silica, titanium oxide, aluminum oxide, or the like can be used. In particular, it is preferable to use a material hydrophobized with a silane coupling agent, a titanium coupling agent, silicone oil, or the like. The fluidizing agent is preferably added at a ratio of 0.1 to 5 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the toner. The number average primary particle size of these additives is preferably 10 to 100 nm.

〔キャリア〕
キャリアは、従来から一般に使用されている公知のキャリアを使用でき、例えば、バインダー型キャリア又はコート型キャリア等が用いられる。キャリア粒径は、限定的ではないが、約15〜100μmであることが好ましい。
[Carrier]
As the carrier, a known carrier that has been generally used can be used. For example, a binder type carrier or a coat type carrier is used. The carrier particle size is not limited, but is preferably about 15 to 100 μm.

バインダー型キャリアは、磁性体微粒子をバインダー樹脂中に分散させたものであり、表面に正極性または負極性に帯電する微粒子又はコーティング層を有するものが使用できる。バインダー型キャリアの極性等の帯電特性は、バインダー樹脂の材質、帯電性微粒子、表面コーティング層の種類によって制御できる。   The binder type carrier is obtained by dispersing magnetic fine particles in a binder resin, and those having fine particles or a coating layer charged positively or negatively on the surface can be used. The charging characteristics such as the polarity of the binder type carrier can be controlled by the material of the binder resin, the chargeable fine particles, and the type of the surface coating layer.

バインダー型キャリアに用いられるバインダー樹脂としては、ポリスチレン系樹脂に代表されるビニル系樹脂、ポリエステル系樹脂、ナイロン系樹脂、ポリオレフィン系樹脂などの熱可塑性樹脂、フェノール樹脂等の硬化性樹脂が例示される。   Examples of the binder resin used for the binder-type carrier include thermoplastic resins such as vinyl resins, polyester resins, nylon resins, polyolefin resins, and the like typified by polystyrene resins, and curable resins such as phenol resins. .

バインダー型キャリアの磁性体微粒子としては、マグネタイト、ガンマ酸化鉄等のスピネルフェライト、鉄以外の金属(Mn、Ni、Mg、Cu等)を一種または二種以上含有するスピネルフェライト、バリウムフェライト等のマグネトプランバイト型フェライト、表面に酸化層を有する鉄や合金の粒子を用いることができる。キャリアの形状は、粒状、球状、針状のいずれであってもよい。特に高磁化を要する場合には、鉄系の強磁性微粒子を用いることが好ましい。化学的な安定性を考慮すると、マグネタイト、ガンマ酸化鉄を含むスピネルフェライトやバリウムフェライト等のマグネトプランバイト型フェライトの強磁性微粒子を用いることが好ましい。強磁性微粒子の種類及び含有量を適宜選択することにより、所望の磁化を有する磁性樹脂キャリアを得ることができる。磁性体微粒子は磁性樹脂キャリア中に50〜90重量%の量で添加することが適当である。   Magnetic fine particles of the binder type carrier include spinel ferrite such as magnetite and gamma iron oxide, and magnets such as spinel ferrite and barium ferrite containing one or more metals other than iron (Mn, Ni, Mg, Cu, etc.). Plumbite type ferrite, iron or alloy particles having an oxide layer on the surface can be used. The shape of the carrier may be granular, spherical, or needle-shaped. In particular, when high magnetization is required, it is preferable to use iron-based ferromagnetic fine particles. In consideration of chemical stability, it is preferable to use ferromagnetic fine particles of magnetoplumbite type ferrite such as spinel ferrite and barium ferrite containing magnetite and gamma iron oxide. A magnetic resin carrier having a desired magnetization can be obtained by appropriately selecting the type and content of the ferromagnetic fine particles. The magnetic fine particles are suitably added in an amount of 50 to 90% by weight in the magnetic resin carrier.

バインダー型キャリアの表面コート材としては、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、フッ素系樹脂等が用いられる。これらの樹脂をキャリア表面にコートし硬化させてコート層を形成することにより、キャリアの電荷付与能力を向上できる。   Silicone resin, acrylic resin, epoxy resin, fluorine resin, etc. are used as the surface coating material for the binder type carrier. The charge imparting ability of the carrier can be improved by coating and curing these resins on the carrier surface to form a coat layer.

バインダー型キャリアの表面への帯電性微粒子あるいは導電性微粒子の固着は、例えば、磁性樹脂キャリアと微粒子とを均一混合し、磁性樹脂キャリアの表面にこれら微粒子を付着させた後、機械的・熱的な衝撃力を与えることにより微粒子を磁性樹脂キャリア中に打ち込むことで行われる。この場合、微粒子は、磁性樹脂キャリア中に完全に埋設されるのではなく、その一部が磁性樹脂キャリア表面から突出するように固定される。帯電性微粒子には、有機、無機の絶縁性材料が用いられる。具体的に、有機系の絶縁性材料としては、ポリスチレン、スチレン系共重合物、アクリル樹脂、各種アクリル共重合物、ナイロン、ポリエチレン、ポリプロピレン、フッ素樹脂およびこれらの架橋物などの有機絶縁性微粒子がある。電荷付与能力および帯電極性は、帯電性微粒子の素材、重合触媒、表面処理等により調整できる。無機系の絶縁性材料としては、シリカ、二酸化チタン等の負極性に帯電する無機微粒子や、チタン酸ストロンチウム、アルミナ等の正極性に帯電する無機微粒子が用いられる。   For example, the charging fine particles or the conductive fine particles can be fixed to the surface of the binder type carrier by, for example, mixing the magnetic resin carrier and the fine particles uniformly and adhering the fine particles to the surface of the magnetic resin carrier. This is done by driving fine particles into the magnetic resin carrier by applying a strong impact force. In this case, the fine particles are not completely embedded in the magnetic resin carrier, but are fixed so that a part thereof protrudes from the surface of the magnetic resin carrier. Organic and inorganic insulating materials are used for the chargeable fine particles. Specifically, organic insulating materials include polystyrene, styrene-based copolymers, acrylic resins, various acrylic copolymers, nylon, polyethylene, polypropylene, fluororesin, and cross-linked products thereof such as organic insulating fine particles. is there. The charge imparting ability and the charge polarity can be adjusted by the material of the chargeable fine particles, the polymerization catalyst, the surface treatment and the like. As the inorganic insulating material, negatively charged inorganic fine particles such as silica and titanium dioxide, and positively charged inorganic fine particles such as strontium titanate and alumina are used.

コート型キャリアは、磁性体からなるキャリアコア粒子を樹脂で被覆したキャリアであり、バインダー型キャリア同様に、キャリア表面に正極性または負極性に帯電する帯電性微粒子を固着することができる。コート型キャリアの極性等の帯電特性は、表面コーティング層の種類や帯電性微粒子の選択により調整できる。コーティング樹脂は、バインダー型キャリアのバインダー樹脂と同様の樹脂が使用可能である。   The coat type carrier is a carrier in which carrier core particles made of a magnetic material are coated with a resin, and like the binder type carrier, chargeable fine particles that are charged positively or negatively can be fixed to the surface of the carrier. The charging characteristics such as the polarity of the coated carrier can be adjusted by selecting the type of the surface coating layer and the electrifying fine particles. As the coating resin, the same resin as the binder resin of the binder type carrier can be used.

トナーとキャリアの混合比は所望のトナー帯電量が得られるよう調整されれば良く、トナー比はトナーとキャリアとの合計量に対して3〜50重量%が好ましく、6〜30重量%がさらに好ましい。   The mixing ratio of the toner and the carrier may be adjusted so as to obtain a desired toner charge amount. The toner ratio is preferably 3 to 50% by weight, more preferably 6 to 30% by weight based on the total amount of the toner and the carrier. preferable.

〔実験A〕
図1の現像装置を備えた画像形成装置を用いて、荷電粒子の効果を調べた。実験用に、荷電粒子を担持したトナーAと、荷電粒子を担持していないトナーA’を用意した。
[Experiment A]
The effect of charged particles was examined using an image forming apparatus provided with the developing device of FIG. For the experiment, a toner A carrying charged particles and a toner A ′ not carrying charged particles were prepared.

〔トナーA’〕
トナーA’の製造方法は以下のとおりである。湿式造粒法で作成された体積平均粒径約6.5μmのトナー母材100重量部に、複数の添加剤−第1の疎水性シリカ0.2重量部、第2の疎水性シリカ0.5重量部、疎水性酸化チタン0.5重量部−を添加した。次に、三井鉱山社製のヘンシェルミキサを用い、添加剤が添加されたトナー母材を攪拌して添加剤をトナー母材の表面に付着させ、負極帯電性のトナーA’を得た。ミキサの回転速度は40m/秒、攪拌時間は3分間であった。第1の疎水性シリカは、個数平均一次粒径16nmのシリカ(#130:日本アエロジル社製)を疎水化剤のヘキサメチルジシラザン(HMDS)で表面処理して得たものである。第2の疎水性シリカは、固体平均一次粒径20nmのシリカ(#90:日本アエロジル社製)をHMDSで表面処理して得たものである。疎水性酸化チタンは、個数平均一次粒径30nmのアナターゼ型酸化チタンを、水系湿式環境で、疎水化剤のイソブチルトリメトキシシランにより表面処理して得たものである。
[Toner A ']
The production method of the toner A ′ is as follows. To 100 parts by weight of a toner base material having a volume average particle diameter of about 6.5 μm prepared by a wet granulation method, 0.2 parts by weight of a plurality of additives-first hydrophobic silica and 0.2% of second hydrophobic silica are added. 5 parts by weight and 0.5 parts by weight of hydrophobic titanium oxide were added. Next, using a Henschel mixer manufactured by Mitsui Mining Co., Ltd., the toner base material to which the additive was added was agitated to cause the additive to adhere to the surface of the toner base material to obtain negatively charged toner A ′. The rotating speed of the mixer was 40 m / second, and the stirring time was 3 minutes. The first hydrophobic silica is obtained by surface-treating silica (# 130: manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd.) having a number average primary particle size of 16 nm with a hydrophobizing agent hexamethyldisilazane (HMDS). The second hydrophobic silica is obtained by surface-treating silica (# 90: manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd.) having a solid average primary particle size of 20 nm with HMDS. The hydrophobic titanium oxide is obtained by surface-treating anatase-type titanium oxide having a number average primary particle size of 30 nm with a hydrophobizing agent, isobutyltrimethoxysilane, in an aqueous wet environment.

〔トナーA〕
トナーAの製造方法は以下のとおりである。トナーA’に、荷電粒子として個数平均粒径350nmのチタン酸ストロンチウムを添加した。荷電粒子の添加量は、トナーA’に含まれるトナー母材粒子100重量部に対して、2重量部であった。次に、荷電粒子が添加されたトナーA’を三井鉱山社製のヘンシェルミキサで攪拌し、トナーの表面に荷電粒子を付着させて、トナーAを得た。ミキサの回転速度は40m/秒、攪拌時間は3分間であった。
[Toner A]
The manufacturing method of the toner A is as follows. To toner A ′, strontium titanate having a number average particle diameter of 350 nm was added as charged particles. The amount of charged particles added was 2 parts by weight with respect to 100 parts by weight of toner base material particles contained in toner A ′. Next, the toner A ′ to which charged particles were added was stirred with a Henschel mixer manufactured by Mitsui Mining Co., Ltd., and charged particles were adhered to the surface of the toner to obtain toner A. The rotating speed of the mixer was 40 m / second, and the stirring time was 3 minutes.

〔キャリア〕
実験に用いたキャリアは、コニカミノルタビジネステクノロジーズ社製bizhub C350用キャリアである。このキャリアは、磁性体からなるキャリアコア粒子にアクリル系樹脂をコーティングしたコート型キャリアである。
[Carrier]
The carrier used for the experiment is a carrier for bizhub C350 manufactured by Konica Minolta Business Technologies. This carrier is a coated carrier in which carrier core particles made of a magnetic material are coated with an acrylic resin.

〔実施例1〕
現像装置は図1に示す形態の現像装置を使用した。現像剤は、上述のキャリアとトナーAを用いた。現像剤中のトナー比率を8%に調整した。トナー比率は、現像剤全体の重量に対する、トナーと荷電粒子を含む添加材との合計重量の割合である。電界形成装置は、図8に示す形態を採用し、搬送ローラに直流電圧VDC2:−400ボルトを印加し、現像ローラには、直流電圧VDC1:−300ボルトと交流電圧を印加した。交流電圧は、周波数:2kHz、振幅VP−P:1,400ボルト、マイナスデューティ比(トナー回収デューティ比):40%、プラスデューティ比(トナー供給デューティ比):60%の矩形波であった(図11参照)。したがって、負極性に帯電したトナーをスリーブから現像ローラにバイアスする供給電位差(トナー供給電圧)は800ボルト、現像ローラからスリーブにトナーをバイアスする回収電圧差(トナー回収電圧)は600ボルトである。
[Example 1]
As the developing device, a developing device having the form shown in FIG. 1 was used. As the developer, the above-described carrier and toner A were used. The toner ratio in the developer was adjusted to 8%. The toner ratio is a ratio of the total weight of the toner and the additive containing charged particles to the total weight of the developer. The electric field forming apparatus employs the form shown in FIG. 8, and a DC voltage V DC2 of −400 volts is applied to the conveying roller, and an AC voltage of DC voltage V DC1 of −300 volts is applied to the developing roller. AC voltage frequency: 2 kHz, the amplitude V P-P: 1,400 volts, minus the duty ratio (toner collecting duty ratio): 40%, plus a duty ratio (toner supply duty ratio): was 60% of the rectangular wave (See FIG. 11). Therefore, the supply potential difference (toner supply voltage) for biasing the negatively charged toner from the sleeve to the developing roller is 800 volts, and the recovery voltage difference (toner recovery voltage) for biasing the toner from the developing roller to the sleeve is 600 volts.

現像ローラには、表面をアルマイト処理したアルミニウムローラを用いた。現像ローラとスリーブの供給回収ギャップは0.3mmに設定した。これにより、現像ローラとスリーブの間に形成されるトナーの供給電界は、2.7×10V/m(=800V/0.3mm)であった。規制板とスリーブの規制ギャップは、スリーブ上の磁気ブラシが現像ローラの外周面に接触するように、0.35〜0.5mmとした。現像ローラとスリーブは同一方向に回転し、供給回収領域でスリーブ上の現像剤搬送方向と現像ローラ上のトナーが逆方向に移動するようにした。感光体の帯電電位は−550ボルト、感光体に形成された静電潜像画像部の電位は−60ボルトであった。感光体と現像ローラの現像ギャップは0.15mmに設定した。 As the developing roller, an aluminum roller whose surface was anodized was used. The supply / recovery gap between the developing roller and the sleeve was set to 0.3 mm. As a result, the electric field supplied to the toner formed between the developing roller and the sleeve was 2.7 × 10 6 V / m (= 800 V / 0.3 mm). The regulation gap between the regulation plate and the sleeve was set to 0.35 to 0.5 mm so that the magnetic brush on the sleeve was in contact with the outer peripheral surface of the developing roller. The developing roller and the sleeve rotate in the same direction so that the developer transport direction on the sleeve and the toner on the developing roller move in the opposite directions in the supply and recovery area. The charged potential of the photosensitive member was −550 volts, and the potential of the electrostatic latent image portion formed on the photosensitive member was −60 volts. The developing gap between the photoconductor and the developing roller was set to 0.15 mm.

壁部の水平部とスリーブとのギャップは0.3mmに設定した。これにより、スリーブ上の現像剤のトナー比率が8%以上であるとき、壁部の水平部とスリーブとのギャップは、スリーブ上の現像剤により封止され、トナー収容室から現像剤収容室へのトナーの補給は行われない。一方、現像剤のトナー比率が8%よりも小さくなると、壁部の水平部とスリーブとのギャップにおいて、このギャップを通過するスリーブ上の現像剤の体積が小さくなることから隙間が生じ、この隙間を通してトナー収容室から現像剤収容室へトナーが補給される。トナーが補給されると、スリーブ上の現像剤のトナー比率が上昇し、トナー比率が再び8%に達すると、トナーの補給が停止される。このようにして、スリーブ上の現像剤のトナー比率は、常に8%程度に維持される。   The gap between the horizontal portion of the wall portion and the sleeve was set to 0.3 mm. Thereby, when the toner ratio of the developer on the sleeve is 8% or more, the gap between the horizontal portion of the wall portion and the sleeve is sealed by the developer on the sleeve, and the toner storage chamber is transferred to the developer storage chamber. The toner is not replenished. On the other hand, when the toner ratio of the developer is smaller than 8%, a gap is generated in the gap between the horizontal portion of the wall portion and the sleeve because the volume of the developer on the sleeve passing through the gap is reduced. The toner is supplied from the toner storage chamber to the developer storage chamber. When the toner is replenished, the toner ratio of the developer on the sleeve increases, and when the toner ratio reaches 8% again, the toner replenishment is stopped. In this way, the toner ratio of the developer on the sleeve is always maintained at about 8%.

〔比較例〕
現像剤として、上述のキャリアとトナーA’を用いた。その他の条件は、実施例1と同一である。
[Comparative example]
As the developer, the above carrier and toner A ′ were used. Other conditions are the same as those in the first embodiment.

〔評価〕
コニカミノルタビジネステクノロジーズ社製複写機bizhub C350を改造した画像形成装置を用い、複数の条件で画像面積率5%のオリジナル画像を100,000枚印刷した。10,000枚の印刷ごとに現像装置内の現像剤をサンプリングし、トナー帯電量を測定した。結果を図12に示す。この図から明らかなように、実施例1では、印刷枚数の増加に拘わらず、トナーの帯電量はほぼ一定の値を維持した。これに対し、比較例では、印刷枚数の増加と共にトナーの帯電量が低下した。
[Evaluation]
Using an image forming apparatus modified from the bizhub C350 copier manufactured by Konica Minolta Business Technologies, 100,000 original images with an image area ratio of 5% were printed under a plurality of conditions. The developer in the developing device was sampled every 10,000 printed sheets, and the toner charge amount was measured. The results are shown in FIG. As is apparent from this figure, in Example 1, the toner charge amount was maintained at a substantially constant value regardless of the increase in the number of printed sheets. On the other hand, in the comparative example, the toner charge amount decreased as the number of printed sheets increased.

〔結論〕
以上より、現像装置の中で、トナーとは逆の極性に帯電する荷電粒子がキャリアの表面に付着し、それにより、キャリアがトナーを帯電する能力の低下を補い、長期に亘ってトナーの帯電量が必要な値に保たれることが分かった。
[Conclusion]
As described above, in the developing device, charged particles that are charged with a polarity opposite to that of the toner adhere to the surface of the carrier, thereby compensating for a decrease in the ability of the carrier to charge the toner and charging the toner for a long time. It was found that the amount was kept at the required value.

〔実験B〕
実施例1で用いたトナーAと図1の現像装置を用いて、スリーブと現像ローラの間で現像剤に作用する電界の強さを変化させ、画像面積率が5%の画像を50,000枚印刷後、現像ローラの表面に担持されている現像剤のトナー帯電量の低下量を測定した。実験の条件と結果を、表1,2に示す。
[Experiment B]
Using the toner A used in Example 1 and the developing device of FIG. 1, the intensity of the electric field acting on the developer is changed between the sleeve and the developing roller, and an image with an image area ratio of 5% is 50,000. After sheet printing, the amount of decrease in the toner charge amount of the developer carried on the surface of the developing roller was measured. Tables 1 and 2 show the experimental conditions and results.

表1から分かるように、供給回収領域に直流電界であって1×10V/m以下の弱いトナー供給電界の場合(実験1,7)、比較的大きな帯電量の低下が見られた。ただし、そのような条件下にあっても実用上問題の無い画質が得られた。このような帯電量の低下は、荷電粒子をトナーから分離する電界が弱いことからトナーと共に挙動し、キャリア表面への荷電粒子付着量が少なく、十分なトナー荷電性能が得られなかった事に原因があるものと考えられる。したがって、直流電界を採用する場合、供給回収領域には1×10V/m以上のトナー供給電界を形成することが好ましい。 As can be seen from Table 1, in the case of a weak toner supply electric field of 1 × 10 6 V / m or less (Experiment 1 and 7) in the supply and recovery region, a relatively large reduction in charge amount was observed. However, even under such conditions, an image quality with no practical problem was obtained. Such a decrease in the charge amount is caused by the fact that the electric field for separating charged particles from the toner is weak so that it behaves together with the toner, the charged particle adhesion amount on the carrier surface is small, and sufficient toner charging performance cannot be obtained. It is thought that there is. Therefore, when a DC electric field is adopted, it is preferable to form a toner supply electric field of 1 × 10 6 V / m or more in the supply and recovery area.

実験1と実験4の結果、また実験8と実験9の結果を対比すれば明らかなように、供給回収領域に振動電界を作用させた場合、直流電界と同等の平均電界であっても、より高いトナー帯電性能が得られることが分かる。その理由は、振動電界によってトナーと荷電粒子には逆方向の付勢力が交互に作用し、それにより荷電粒子がトナーから効率的に分離したものと考えられる。したがって、供給回収領域には、直流電界よりも振動電界を形成することがより好ましいといえる。また、振動電界を用いる場合、トナー供給電界は約2.5×10V/m以上であることが好ましいと考えられる。

Figure 2009175496
Figure 2009175496
As is clear from the comparison between the results of Experiment 1 and Experiment 4, and the results of Experiment 8 and Experiment 9, when an oscillating electric field is applied to the supply and recovery region, even if the average electric field is equal to the DC electric field, It can be seen that high toner charging performance can be obtained. The reason is considered that the urging force in the opposite direction acts alternately on the toner and the charged particles due to the oscillating electric field, thereby effectively separating the charged particles from the toner. Therefore, it can be said that it is more preferable to form an oscillating electric field in the supply and recovery region than a direct current electric field. When using an oscillating electric field, it is considered that the toner supply electric field is preferably about 2.5 × 10 6 V / m or more.
Figure 2009175496
Figure 2009175496

〔実験C〕
トナーAの他に複数のトナーB〜Fを用意して、トナー帯電量の変化を調べた。トナーB〜Fは、それぞれ個数平均粒径210nm、140nm、70nm、850nm、1,000nmのチタン酸ストロンチウムからなる荷電粒子をトナーA’に添加し攪拌して得た。荷電粒子の添加量は、トナー母材粒子100重量部に対して2重量部とした。攪拌は、ヘンシェルミキサを用いて、40m/秒の攪拌速度で3分間行った。その他の条件は実施例1と同一である。
[Experiment C]
A plurality of toners B to F were prepared in addition to the toner A, and changes in the toner charge amount were examined. Toners B to F were obtained by adding charged particles made of strontium titanate having number average particle diameters of 210 nm, 140 nm, 70 nm, 850 nm, and 1,000 nm to toner A ′ and stirring them. The amount of charged particles added was 2 parts by weight with respect to 100 parts by weight of toner base material particles. Stirring was performed using a Henschel mixer for 3 minutes at a stirring speed of 40 m / sec. Other conditions are the same as those in the first embodiment.

用意されたトナーA〜Gを図1の現像装置に装填し、画像面積率5%の画像を50,000枚印刷し、10,000枚ごとに現像ローラの外周面に保持されているトナーの帯電量を測定した。結果を図13のグラフに示す。このグラフに示すように、トナーA,B,C,Eについては帯電量の低下は殆ど無かったが、トナーD,Fについては印刷枚数の増加と共にトナー帯電量が低下する傾向が得られた。その結果から、個数平均粒径が小さくなると、荷電粒子がトナーから分離し難くなり、結果的にキャリアに付着する量が減少するものと考えられる。また、個数平均粒径が大きくなると、キャリアへの荷電粒子の打ち込み性が低下し、トナーの帯電性を有効に発揮できないものと考えられる。これらの事実から、荷電粒子の粒径は約100nm〜約850nmの範囲であることが好ましいと考えられる。   The prepared toners A to G are loaded into the developing device shown in FIG. 1, and 50,000 images with an image area ratio of 5% are printed. The toner held on the outer peripheral surface of the developing roller every 10,000 sheets The amount of charge was measured. The results are shown in the graph of FIG. As shown in this graph, the toners A, B, C, and E had almost no decrease in charge amount, but the toners D and F had a tendency to decrease in toner charge amount as the number of printed sheets increased. From the result, it is considered that when the number average particle diameter is small, the charged particles are difficult to separate from the toner, and as a result, the amount adhering to the carrier decreases. In addition, when the number average particle size is increased, it is considered that the chargeability of charged particles into the carrier is lowered, and the chargeability of the toner cannot be effectively exhibited. From these facts, it is considered that the particle size of the charged particles is preferably in the range of about 100 nm to about 850 nm.

〔実験D〕
トナーAの他に複数のトナーG〜Jを用意して、トナー帯電量の変化を調べた。トナーG〜Jは、それぞれ個数平均粒径150nmの酸化チタン、個数平均粒径200nmのアルミナ、個数平均粒径500nmのチタン酸バリウム、個数平均粒径200nmのメラミン樹脂ビーズからなる荷電粒子をトナーA’に添加し攪拌して得た。荷電粒子の添加量は、トナー母材粒子100重量部に対して2重量部とした。攪拌は、ヘンシェルミキサを用いて、40m/秒の攪拌速度で3分間行った。その他の条件は実施例1と同一である。
[Experiment D]
A plurality of toners G to J were prepared in addition to the toner A, and changes in the toner charge amount were examined. Toners G to J are charged toner particles each composed of titanium oxide having a number average particle diameter of 150 nm, alumina having a number average particle diameter of 200 nm, barium titanate having a number average particle diameter of 500 nm, and melamine resin beads having a number average particle diameter of 200 nm. It was obtained by adding to and stirring. The amount of charged particles added was 2 parts by weight with respect to 100 parts by weight of toner base material particles. Stirring was performed using a Henschel mixer for 3 minutes at a stirring speed of 40 m / sec. Other conditions are the same as those in the first embodiment.

用意されたトナーA,G〜Jを図1の現像装置に装填し、画像面積率5%の画像を50,000枚印刷し、10,000枚ごとに現像ローラの外周面に保持されているトナーの帯電量を測定した。結果を図14のグラフに示す。このグラフに示すように、チタン酸ストロンチウムを添加したトナーA、チタン酸バリウムを添加したトナーI、酸化チタンを添加したトナーGについては、トナー帯電量の低下は殆ど無かった。アルミナを添加したトナーHについては、トナー帯電量が多少低下した。メラミン樹脂ビーズを添加したトナーJについては、トナー帯電量の低下が最も大きくなった。   The prepared toners A, G to J are loaded into the developing device shown in FIG. 1, and 50,000 images with an image area ratio of 5% are printed. Each 10,000 sheet is held on the outer peripheral surface of the developing roller. The charge amount of the toner was measured. The results are shown in the graph of FIG. As shown in this graph, there was almost no decrease in toner charge amount for toner A to which strontium titanate was added, toner I to which barium titanate was added, and toner G to which titanium oxide was added. For toner H to which alumina was added, the toner charge amount was somewhat reduced. For toner J to which melamine resin beads were added, the toner charge amount decreased most.

このように、荷電粒子を構成する材料の違いによって帯電量に違いが生じる原因は、材料自体の飽和帯電量にあるものと考えられる。つまり、粒子が持ち得る電荷量が少ない場合、粒子は早期に飽和し、その飽和帯電量はトナーを必要な程度まで帯電させるに足らないものであるが、粒子が持ち得る帯電量が多い場合、飽和状態まで帯電した粒子はトナーを必要程度まで帯電し得るものと考えられる。   Thus, it is considered that the cause of the difference in the charge amount due to the difference in the materials constituting the charged particles is the saturation charge amount of the material itself. In other words, when the amount of charge that the particle can have is small, the particle is saturated early, and the saturated charge amount is not enough to charge the toner to the required level, but when the particle can have a large amount of charge, It is considered that the particles charged to the saturation state can charge the toner to a necessary level.

粒子が持ち得る電荷量は、それを構成する材料の比誘電率に比例する。上述した荷電粒子材料の比誘電率を、実験Eで得られた帯電性の評価結果と共に、以下の表3に示す。この表より、トナーに添加する荷電粒子の比誘電率は、8.5以上であることが好ましいことが分かる。

Figure 2009175496
The amount of charge that a particle can have is proportional to the relative dielectric constant of the material that makes it up. The relative permittivity of the charged particle material described above is shown in Table 3 below together with the evaluation result of the chargeability obtained in Experiment E. From this table, it can be seen that the relative dielectric constant of the charged particles added to the toner is preferably 8.5 or more.
Figure 2009175496

〔実験E〕
下記の実施例2について、荷電粒子の効果を調べた。
[Experiment E]
For Example 2 below, the effect of charged particles was examined.

〔実施例2〕
現像装置は図10に示す形態の現像装置を使用した。現像剤は、上述のキャリアと後述のトナーKを用いた。スリーブの下側に位置するハウジング部分の内面と、スリーブの外周面とのギャップを1mmとし、圧縮部材の先端とスリーブの外周面とのギャップを0.2mmとした。これにより、圧縮部材との対向部を通過するスリーブ上の現像剤(層厚0.4mm)が、圧縮部材により圧縮される。
[Example 2]
As the developing device, a developing device having the form shown in FIG. 10 was used. As the developer, the above-described carrier and toner K described later were used. The gap between the inner surface of the housing portion located on the lower side of the sleeve and the outer peripheral surface of the sleeve was 1 mm, and the gap between the tip of the compression member and the outer peripheral surface of the sleeve was 0.2 mm. As a result, the developer (layer thickness 0.4 mm) on the sleeve passing through the portion facing the compression member is compressed by the compression member.

トナーKは、トナーAと同様、個数平均粒径350nmのチタン酸ストロンチウムからなる荷電粒子をトナーA’に添加し攪拌して得た。ただし、荷電粒子の添加量は、トナーAと異なり、トナー母材粒子100重量部に対して1重量部とした。攪拌は、ヘンシェルミキサを用いて、40m/秒の攪拌速度で3分間行った。その他の条件は実施例1と同一である。   As in the toner A, the toner K was obtained by adding charged particles made of strontium titanate having a number average particle diameter of 350 nm to the toner A ′ and stirring. However, unlike the toner A, the amount of charged particles added was 1 part by weight with respect to 100 parts by weight of the toner base material particles. Stirring was performed using a Henschel mixer for 3 minutes at a stirring speed of 40 m / sec. Other conditions are the same as those in the first embodiment.

用意されたトナーKを図10の現像装置に装填し、画像面積率5%の画像を50,000枚印刷し、10,000枚ごとに現像ローラの外周面に保持されているトナーの帯電量を測定した。結果を図15のグラフに示す。このグラフに示すように、実施例2についても、実施例1と同様、帯電量の低下が殆ど無かった。このことから、スリーブ上の現像剤を圧縮する圧縮部材を設けた場合、荷電粒子の添加量を比較的少なくしても、キャリアのトナー帯電性を長期間良好に維持できることが分かった。これは、供給回収領域でトナーを消費することでキャリアリッチとなったスリーブ上の現像剤が、圧縮部材により圧縮されることで、キャリアに荷電粒子が効率的に付着されるためだと考えられる。   The prepared toner K is loaded into the developing device shown in FIG. 10, and 50,000 images with an image area ratio of 5% are printed. The amount of charge of toner held on the outer peripheral surface of the developing roller every 10,000 sheets Was measured. The results are shown in the graph of FIG. As shown in this graph, in Example 2, as in Example 1, there was almost no decrease in the charge amount. From this, it has been found that when a compression member for compressing the developer on the sleeve is provided, the toner chargeability of the carrier can be maintained for a long time even if the amount of charged particles added is relatively small. This is considered because the developer on the sleeve that has become carrier-rich due to the consumption of toner in the supply and recovery area is compressed by the compression member, so that charged particles are efficiently attached to the carrier. .

本発明に係る画像形成装置の概略構成と本発明に係る現像装置の断面を示す図。1 is a diagram illustrating a schematic configuration of an image forming apparatus according to the present invention and a cross section of a developing device according to the present invention. キャリアの表面に、荷電粒子を保持したトナーが付着している状態を模式的に示す図。The figure which shows typically the state in which the toner which hold | maintained the charged particle has adhered to the surface of a carrier. スペントが付着したキャリアの表面に荷電粒子が打ち込まれた状態を模式的に示す図。The figure which shows typically the state by which the charged particle was bombarded on the surface of the carrier to which the spent adhered. 電界形成装置の一実施形態を示す図。The figure which shows one Embodiment of an electric field formation apparatus. 図4Aに示す電界形成装置からスリーブと現像スリーブに供給されている電圧の関係を示す図。The figure which shows the relationship between the voltage supplied to the sleeve and the image development sleeve from the electric field formation apparatus shown to FIG. 4A. 電界形成装置の他の実施形態を示す図。The figure which shows other embodiment of an electric field formation apparatus. 図5Aに示す電界形成装置からスリーブと現像スリーブに供給されている電圧の関係を示す図。The figure which shows the relationship between the voltage supplied to the sleeve and the image development sleeve from the electric field formation apparatus shown to FIG. 5A. 電界形成装置の他の実施形態を示す図。The figure which shows other embodiment of an electric field formation apparatus. 図6Aに示す電界形成装置からスリーブと現像スリーブに供給されている電圧の関係を示す図。The figure which shows the relationship between the voltage supplied to the sleeve and the image development sleeve from the electric field formation apparatus shown to FIG. 6A. 電界形成装置の他の実施形態を示す図。The figure which shows other embodiment of an electric field formation apparatus. 電界形成装置の他の実施形態を示す図。The figure which shows other embodiment of an electric field formation apparatus. 供給回収領域におけるトナーと荷電粒子の動きを模式的に示す図。The figure which shows typically the motion of the toner and charged particle in a supply collection area | region. 本発明に係る画像形成装置の概略構成と、他の実施形態に係る現像装置の断面を示す図。FIG. 3 is a diagram illustrating a schematic configuration of an image forming apparatus according to the present invention and a cross section of a developing device according to another embodiment. 実施例1においてスリーブと現像ローラに供給される電圧の波形を示す図。FIG. 3 is a diagram illustrating a waveform of a voltage supplied to a sleeve and a developing roller in Embodiment 1. 印刷枚数とトナー帯電量との関係を示すグラフ。6 is a graph showing the relationship between the number of printed sheets and the toner charge amount. 印刷枚数とトナー帯電量との関係を示すグラフ。6 is a graph showing the relationship between the number of printed sheets and the toner charge amount. 印刷枚数とトナー帯電量との関係を示すグラフ。6 is a graph showing the relationship between the number of printed sheets and the toner charge amount. 印刷枚数とトナー帯電量との関係を示すグラフ。6 is a graph showing the relationship between the number of printed sheets and the toner charge amount.

符号の説明Explanation of symbols

1:画像形成装置、2:現像剤、4:キャリア、6:トナー、8:荷電粒子、10:スペント、12:感光体、16:帯電ステーション、18:露光ステーション、20:現像ステーション、22:転写ステーション、24:クリーニングステーション、26:帯電装置、28:露光装置、30:画像光、32:通路、34:現像装置、36:転写装置、38:シート、40:クリーニング装置、42:ハウジング、44:開口部、46:第2の空間、48:現像ローラ、50:現像ギャップ、52:第2の空間、54:搬送ローラ、56:供給回収ギャップ、58:磁石体、60:スリーブ、63:規制板、64:規制ギャップ、66:現像剤収容室、68:トナー収容室、70:壁部、72:垂直部、74:水平部、76:トナー補給口、86:規制領域、88:供給回収領域、90:供給領域、92:回収領域、98:圧縮部材、110:電界形成装置、112:第1の電源、114:第2の電源、116:グランド、118:直流電源、120:直流電源、122:電界形成装置、124:第1の電源、126:グランド、128:直流電源、130:第2の電源、132:直流電源、134:交流電源、136:電界形成装置、138:第1の電源、140:グランド、142:直流電源、144:交流電源、146:第2の電源、148:端子、150:直流電源、152:電界形成装置、154:交流電源、156:交流電源、158:電界形成装置、160:交流電源。 1: image forming apparatus, 2: developer, 4: carrier, 6: toner, 8: charged particles, 10: spent, 12: photoconductor, 16: charging station, 18: exposure station, 20: developing station, 22: Transfer station 24: Cleaning station 26: Charging device 28: Exposure device 30: Image light 32: Passage 34: Development device 36: Transfer device 38: Sheet 40: Cleaning device 42: Housing 44: opening, 46: second space, 48: developing roller, 50: developing gap, 52: second space, 54: transport roller, 56: supply / recovery gap, 58: magnet body, 60: sleeve, 63 : Restriction plate, 64: restriction gap, 66: developer accommodating chamber, 68: toner accommodating chamber, 70: wall portion, 72: vertical portion, 74: horizontal portion, 76: toner supply port 86: Restriction area, 88: Supply / recovery area, 90: Supply area, 92: Collection area, 98: Compression member, 110: Electric field forming device, 112: First power supply, 114: Second power supply, 116: Ground, 118: DC power supply, 120: DC power supply, 122: Electric field forming device, 124: First power supply, 126: Ground, 128: DC power supply, 130: Second power supply, 132: DC power supply, 134: AC power supply, 136 : Electric field forming device, 138: First power supply, 140: Ground, 142: DC power supply, 144: AC power supply, 146: Second power supply, 148: Terminal, 150: DC power supply, 152: Electric field forming device, 154: AC power source, 156: AC power source, 158: Electric field forming device, 160: AC power source.

Claims (7)

トナーとキャリアを含み、上記トナーと上記キャリアは相互の摩擦接触によって上記トナーが第1の極性に帯電されると共に上記キャリアが第1の極性とは異なる第2の極性に帯電される現像剤と、
該現像剤を担持する現像剤担持体と、
供給回収領域を介して上記現像剤担持体に対向配置され、上記供給回収領域において上記現像剤担持体から供給されたトナーを担持するトナー担持体と、
上記現像剤担持体の外周面の一部に面して配置され、上記現像剤を収容する現像剤収容室と、
上記現像剤収容室に補給するための上記トナーを収容するトナー収容室と、
上記トナー収容室と上記現像剤収容室とを仕切るように、且つ、上記現像剤担持体の外周面に面するトナー補給口を通して上記トナー収容室から上記現像剤収容室へ補給されるトナー量が上記現像剤担持体上のトナー量の変化に応じて調整されるように配置された壁部とを備え、
上記現像剤を用いて、静電潜像担持体上の静電潜像を可視像化する現像装置であって、
上記現像剤は、上記トナーと上記キャリアに加えて、上記トナーの表面に離脱可能に保持される荷電粒子を含み、
該荷電粒子は、上記トナーの表面から分離した後上記キャリアの表面に保持されると上記トナーとの摩擦接触によって上記トナーを第1の極性に帯電する粒子であり、
上記トナー担持体が保持している上記トナーを上記静電潜像担持体の静電潜像に移動させる第1の電界を、上記トナー担持体と上記静電潜像担持体との間に形成する第1の電界形成手段と、
上記現像剤担持体が保持している現像剤中のトナーを上記トナー担持体に移動させ、上記現像剤中のトナーの表面に保持された上記荷電粒子の少なくとも一部をトナーから分離して上記キャリアの表面に保持させる第2の電界を、上記現像剤担持体と上記トナー担持体との間に形成する第2の電界形成手段とを更に有することを特徴とする現像装置。
A developer including a toner and a carrier, wherein the toner and the carrier are charged with the first polarity by frictional contact with each other and the carrier is charged with a second polarity different from the first polarity; ,
A developer carrying member carrying the developer;
A toner carrier that is disposed opposite to the developer carrier through a supply and recovery region and carries toner supplied from the developer carrier in the supply and recovery region;
A developer containing chamber disposed facing a part of the outer peripheral surface of the developer carrying member and containing the developer;
A toner storage chamber for storing the toner for replenishing the developer storage chamber;
The amount of toner replenished from the toner containing chamber to the developer containing chamber through the toner replenishing port facing the outer peripheral surface of the developer carrying member so as to partition the toner containing chamber from the developer containing chamber. A wall portion arranged to be adjusted according to a change in the amount of toner on the developer carrier,
A developing device that visualizes an electrostatic latent image on an electrostatic latent image carrier using the developer,
In addition to the toner and the carrier, the developer includes charged particles that are detachably held on the surface of the toner.
The charged particles are particles that, when separated from the surface of the toner and held on the surface of the carrier, charge the toner to the first polarity by frictional contact with the toner,
A first electric field is formed between the toner carrier and the electrostatic latent image carrier to move the toner held by the toner carrier to the electrostatic latent image of the electrostatic latent image carrier. First electric field forming means to
The toner in the developer held by the developer carrier is moved to the toner carrier, and at least some of the charged particles held on the surface of the toner in the developer are separated from the toner to A developing apparatus, further comprising: a second electric field forming unit that forms a second electric field to be held on the surface of the carrier between the developer carrying member and the toner carrying member.
上記現像剤担持体上の上記現像剤の移動方向における上記供給回収領域よりも下流側で且つ上記トナー補給口よりも上流側の位置に、上記現像剤担持体上の現像剤を圧縮する圧縮部が、上記現像剤担持体の外周面に対向配置されていることを特徴とする請求項1に記載の現像装置。   A compression unit that compresses the developer on the developer carrier at a position downstream of the supply and recovery area and upstream of the toner supply port in the moving direction of the developer on the developer carrier. The developing device according to claim 1, wherein the developing device is disposed so as to face the outer peripheral surface of the developer carrying member. 第2の電界形成手段は、上記トナーを上記現像剤担持体から上記トナー担持体に向けて移動させる振動電界を形成することを特徴とする請求項1または2に記載の現像装置。   3. The developing device according to claim 1, wherein the second electric field forming unit forms an oscillating electric field that moves the toner from the developer carrying member toward the toner carrying member. 第2の電界形成手段によって上記供給回収領域に形成される第2の電界が2.5×10V/m以上であることを特徴とする請求項3に記載の現像装置。 The developing device according to claim 3, wherein the second electric field formed in the supply and recovery region by the second electric field forming unit is 2.5 × 10 6 V / m or more. 上記荷電粒子の個数平均粒径が約100nm〜約850nmの範囲にあることを特徴とする請求項1〜4のいずれかの現像装置。   5. The developing device according to claim 1, wherein the number average particle diameter of the charged particles is in the range of about 100 nm to about 850 nm. 上記荷電粒子の比誘電率が8.5以上であることを特徴とする請求項1〜5のいずれかの現像装置。   The developing device according to claim 1, wherein a relative dielectric constant of the charged particles is 8.5 or more. 請求項1〜6のいずれかに記載の現像装置を含む画像形成装置。   An image forming apparatus comprising the developing device according to claim 1.
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