JP6157162B2 - Image forming apparatus - Google Patents

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  • Dry Development In Electrophotography (AREA)

Description

本発明は、二成分現像方式により画像形成を行う複写機、プリンタ、ファクシミリ装置などの画像形成装置に関するものである。   The present invention relates to an image forming apparatus such as a copying machine, a printer, or a facsimile machine that forms an image by a two-component development system.

電子写真方式の画像形成装置は、その画質や安定性が認められ、近年、軽印刷市場への進出を果たした。しかし、市場からはプリントボリュームを上げるために画像出力の更なる高速化が求められており、高速化に伴う課題を改善するための技術が求められている。   An electrophotographic image forming apparatus has been recognized for its image quality and stability, and has recently entered the light printing market. However, in order to increase the print volume, the market demands a further increase in image output, and a technique for improving the problems associated with the increase in the speed is required.

電子写真方式の画像形成装置では、感光体上に画像情報に対応した静電潜像(静電像)を形成し、その静電潜像をトナー像として現像(可視化)する。   In an electrophotographic image forming apparatus, an electrostatic latent image (electrostatic image) corresponding to image information is formed on a photoreceptor, and the electrostatic latent image is developed (visualized) as a toner image.

高速画像出力に対応する現像プロセスとしては、トナー(非磁性トナー粒子)とキャリア(磁性キャリア粒子)とが所定の比率で混合された二成分現像剤(以下、単に「現像剤」ともいう。)を用いた二成分現像方式を利用するのが主流になっている。その理由として、トナーの帯電安定性による画質の安定性などが挙げられる。   As a development process corresponding to high-speed image output, a two-component developer in which toner (non-magnetic toner particles) and carrier (magnetic carrier particles) are mixed at a predetermined ratio (hereinafter also simply referred to as “developer”). It is the mainstream to use a two-component development method using The reason is the stability of image quality due to the charging stability of the toner.

二成分現像方式を採用する現像装置では、現像剤担持体上に現像剤がブラシ状に連なった穂立ち(以下「磁気穂」ともいう。)を形成し、これを保持しながら現像剤担持体と感光体とが対向する現像領域(現像部)に搬送する。そして、現像領域において磁気穂を感光体の表面に摺擦させると共に、現像剤担持体に現像バイアスを印加することにより、現像剤中のトナーを感光体上の静電潜像の画像部に供給して、静電潜像をトナー像として現像する。   In a developing device that employs a two-component development system, a developer carrier is formed on a developer carrier that forms a heading (hereinafter also referred to as a “magnetic ear”) in which the developer is connected in a brush shape. And the photosensitive member are conveyed to a developing area (developing unit) facing each other. Then, in the development area, the magnetic spikes are rubbed against the surface of the photosensitive member, and a developing bias is applied to the developer carrying member to supply the toner in the developer to the image portion of the electrostatic latent image on the photosensitive member. Then, the electrostatic latent image is developed as a toner image.

一般に、現像剤担持体は、回転可能な円筒状の現像スリーブとされ、その内部に、磁界発生手段として、複数の磁極を備えたマグネットローラが配置される。マグネットローラは、通常、固定して配置されており、このマグネットローラに対して現像スリーブが移動することによって、現像スリーブの表面の磁気穂が搬送される。   Generally, the developer carrying member is a rotatable cylindrical developing sleeve, and a magnet roller having a plurality of magnetic poles is disposed therein as magnetic field generating means. The magnet roller is usually fixedly arranged, and the magnetic sleeve on the surface of the developing sleeve is conveyed by moving the developing sleeve relative to the magnet roller.

ところで、現像プロセスにとって、画像出力の高速化を困難にさせる理由の一つに、現像性の低下が挙げられる。ここで、現像性の低下とは、ある電荷量を有するトナーを感光体上の静電潜像の画像部に必要量供給できないことを指す。これは、感光体の周速が上がるに伴い、感光体が現像領域を通過する時間が減少するため、その時間内に必要な量のトナーを現像領域に供給できないことが原因として考えられる。   Incidentally, one of the reasons for making it difficult to increase the image output speed for the development process is a decrease in developability. Here, the decrease in developability means that a necessary amount of toner having a certain charge amount cannot be supplied to the image portion of the electrostatic latent image on the photoreceptor. This is considered to be because the time required for the photosensitive member to pass through the developing area decreases as the peripheral speed of the photosensitive member increases, so that a necessary amount of toner cannot be supplied to the developing area within that time.

もちろん、画像出力の高速化に伴い、現像スリーブの周速を上げ、現像剤の搬送性を上げる(単位時間当たりの搬送量を増加する)ことにより、現像性を改善することは可能である。しかし、現像スリーブの周速を上げ過ぎると、現像剤の劣化が促進され、長期に渡って安定した現像性が得られない。また、遠心力が増加することにより、現像剤の飛散などを引き起こすことがある。そこで、現像スリーブの周速に依存せずに、現像性を改善する手段が求められてきた。   Of course, it is possible to improve the developability by increasing the peripheral speed of the developing sleeve and increasing the developer transportability (increasing the transport amount per unit time) as the image output speeds up. However, if the peripheral speed of the developing sleeve is increased too much, deterioration of the developer is promoted, and stable developability cannot be obtained over a long period of time. Further, the increase in centrifugal force may cause the developer to scatter. Therefore, a means for improving developability has been demanded without depending on the peripheral speed of the developing sleeve.

現像性を改善するためには、キャリアの電気抵抗を低くすることが効果的であることが知られている。特許文献1には、高速度出力(感光体の周速≧500mm/s)に対応した現像装置として、電気抵抗が低いキャリア(103〜107Ω・cm)を使用することが提案されている。 In order to improve developability, it is known that it is effective to lower the electrical resistance of the carrier. Patent Document 1 proposes to use a carrier (10 3 to 10 7 Ω · cm) having a low electric resistance as a developing device corresponding to a high-speed output (peripheral speed of photoconductor ≧ 500 mm / s). Yes.

本発明者らの検討によれば、キャリアの電気抵抗が低い場合、感光体の近傍のキャリアの電位が現像スリーブの電位に近く、感光体の近傍の狭い間隙で大きな電界が発生するため、現像性が改善するものと考えられる。   According to the study by the present inventors, when the electric resistance of the carrier is low, the potential of the carrier in the vicinity of the photosensitive member is close to the potential of the developing sleeve, and a large electric field is generated in a narrow gap near the photosensitive member. It is thought that the sex improves.

なお、本明細書では、体積抵抗率が107Ω・cm以下(典型的には102〜107Ω・cm)のキャリアを「低抵抗キャリア」、体積抵抗率が108Ω・cm以上(典型的には108〜1010Ω・cm)のキャリアを「高抵抗キャリア」という。 In this specification, a carrier having a volume resistivity of 10 7 Ω · cm or less (typically 10 2 to 10 7 Ω · cm) is referred to as a “low resistance carrier”, and a volume resistivity is 10 8 Ω · cm or more. Carriers (typically 10 8 to 10 10 Ω · cm) are referred to as “high resistance carriers”.

特開平10−104868号公報JP-A-10-104868

しかしながら、本発明者らの検討により、低抵抗キャリアを使用した場合、印字率(画像比率)の高い画像を連続出力した際に、感光体上の静電潜像の画像部に対するキャリア付着が発生しやすくなることがあることがわかった。   However, as a result of studies by the present inventors, when a low-resistance carrier is used, carrier adhesion to the image portion of the electrostatic latent image on the photoreceptor occurs when an image with a high printing rate (image ratio) is continuously output. It turns out that it may be easy to do.

これは、現像剤の電気抵抗が低いために、現像剤を介して現像スリーブから感光体に電荷が注入され易くなる結果、キャリアの帯電極性が反転して感光体上の静電潜像の画像部に付着するためと考えられる。   This is because the electric resistance of the developer is low, so that the charge is easily injected from the developing sleeve to the photoconductor through the developer. As a result, the charge polarity of the carrier is reversed and the electrostatic latent image on the photoconductor is imaged. This is considered to adhere to the part.

本発明者らの検討によれば、現像性を改善するためには、「現像剤の電気抵抗を下げること」、「トナー量を増加すること」が望まれる。しかし、低抵抗キャリアを使用した場合、現像剤の電気抵抗を上げるために現像剤のトナー濃度を増加させても、長期に渡りキャリア付着を抑制することは困難であった。ここで、現像剤のトナー濃度とは、トナーとキャリアとを含む現像剤の全体の重量に対するトナーの重量比(以下「T/D比」ともいう。)である。   According to the study by the present inventors, in order to improve the developability, it is desired to “lower the electrical resistance of the developer” and “increase the toner amount”. However, when a low-resistance carrier is used, it is difficult to suppress carrier adhesion over a long period of time even if the toner concentration of the developer is increased in order to increase the electric resistance of the developer. Here, the toner concentration of the developer is a weight ratio of the toner to the total weight of the developer including the toner and the carrier (hereinafter also referred to as “T / D ratio”).

一方、高抵抗キャリアを使用した場合、長期に渡りキャリア付着は改善されるものの、現像性が低下することがあった。そして、高抵抗キャリアを使用した場合、現像剤の電気抵抗を下げるためにT/D比を減少させても、現像性を改善することは困難であった。また、逆にT/D比を増加させても、現像性を改善することは困難であった。   On the other hand, when a high-resistance carrier is used, the carrier adhesion is improved over a long period of time, but the developability may be lowered. When a high-resistance carrier is used, it is difficult to improve developability even if the T / D ratio is decreased in order to reduce the electrical resistance of the developer. On the other hand, it was difficult to improve developability even when the T / D ratio was increased.

これらの現象の観察結果や理由については、本発明と対比して、後述して更に詳しく説明する。   The observation results and reasons for these phenomena will be described in more detail later in comparison with the present invention.

このように、本発明者らの検討によれば、低抵抗キャリアを使用した場合、長期に渡りキャリア付着を抑制することが困難であるために、現像性の改善とキャリア付着の抑制との両立は困難である。そのため、現像性の改善とキャリア付着の抑制とを両立するためには、高抵抗キャリアを使用する場合の現像性を改善することが望まれる。   Thus, according to the study by the present inventors, it is difficult to suppress carrier adhesion over a long period of time when a low-resistance carrier is used. Thus, both improvement in developability and suppression of carrier adhesion are achieved. It is difficult. Therefore, in order to achieve both improvement of developability and suppression of carrier adhesion, it is desired to improve developability when using a high resistance carrier.

したがって、本発明の目的は、高抵抗キャリアを用いて長期に渡りキャリア付着を抑制する場合でも、現像性の改善を図ることができる画像形成装置を提供することである。   Accordingly, an object of the present invention is to provide an image forming apparatus capable of improving developability even when carrier adhesion is suppressed over a long period of time using a high-resistance carrier.

上記目的は本発明に係る画像形成装置にて達成される。要約すれば、本発明は、静電像が形成される像担持体と、回転可能でありトナーとキャリアとを備えた現像剤を担持して搬送し第1の現像領域で前記像担持体の表面上の静電像にトナーを供給して現像する第1の現像剤担持体と、前記第1の現像剤担持体の中空部に固定配置され、前記第1の現像剤担持体の回転方向において複数の磁極を有する第1の磁界発生手段と、回転可能でありトナーとキャリアとを備えた現像剤を担持して搬送し、前記像担持体の移動方向において前記第1の現像領域よりも上流側の第2の現像領域で前記像担持体の表面上の静電像にトナーを供給して現像すると共に、前記第2の現像領域を通過した後の現像剤を前記第1の現像剤担持体に受け渡す第2の現像剤担持体であって、前記第1の磁界発生手段の前記複数の磁極のうち前記第1の現像剤担持体の回転方向において前記第1の現像領域に対応する磁極から奇数極上流の所定の磁極に対向する位置に配置された第2の現像剤担持体と、前記第2の現像剤担持体の中空部に固定配置され、前記第2の現像剤担持体の回転方向において複数の磁極を有する第2の磁界発生手段と、画像形成時に、前記第1の現像剤担持体と前記第2の現像剤担持体との間に、前記所定の磁極により形成された前記第1の現像剤担持体の表面上の穂立ち中の現像剤のトナーを前記第2の現像剤担持体側から前記第1の現像剤担持体側へ移動させるための電位差を形成する電位差形成手段と、を有することを特徴とする画像形成装置である。 The above object is achieved by the image forming apparatus according to the present invention. In summary, the present invention relates to an image carrier on which an electrostatic image is formed and a developer that is rotatable and includes a toner and a carrier . A first developer carrying member for developing toner by supplying toner to an electrostatic image on the surface ; and a rotation direction of the first developer carrying member fixedly disposed in a hollow portion of the first developer carrying member And a first magnetic field generating means having a plurality of magnetic poles, and a developer that is rotatable and includes toner and a carrier, and conveys the developer, and in the moving direction of the image carrier, than the first developing region. In the upstream second development area, toner is supplied to the electrostatic image on the surface of the image carrier for development, and the developer after passing through the second development area is used as the first developer. A second developer carrying member to be transferred to the carrying member; A second developer carrier disposed at a position facing a predetermined magnetic pole upstream of an odd pole from a magnetic pole corresponding to the first development region in the rotation direction of the first developer carrier among the magnetic poles of A second magnetic field generating means fixedly disposed in a hollow portion of the second developer carrier and having a plurality of magnetic poles in the rotation direction of the second developer carrier, and the first magnetic field generator during image formation. between the developer carrying member and said second developer carrying member, wherein the bets toner of the predetermined said formed by magnetic poles of the first developer carrying member the developer in the bristles on the surface of the a potential difference forming means for forming a potential difference to the second side of the developer carrying member is moved to the first side of the developer carrying member, Ru der image forming apparatus characterized by having a.

本発明によれば、高抵抗キャリアを用いて長期に渡りキャリア付着を抑制する場合でも、現像性の改善を図ることができる。   According to the present invention, it is possible to improve developability even when carrier adhesion is suppressed over a long period of time using a high-resistance carrier.

本発明の一実施形態に係る画像形成装置の要部の概略構成を示す模式的な断面図である。1 is a schematic cross-sectional view illustrating a schematic configuration of a main part of an image forming apparatus according to an embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態における現像装置の模式的な断面図である。1 is a schematic cross-sectional view of a developing device according to an embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態における現像スリーブ上の現像剤の挙動を示す模式図である。FIG. 6 is a schematic diagram illustrating a behavior of a developer on a developing sleeve in an embodiment of the present invention. 実施例1の現像装置の模式的な断面図である。1 is a schematic cross-sectional view of a developing device of Example 1. FIG. 比較例1の現像装置の模式的な断面図である。6 is a schematic cross-sectional view of a developing device of Comparative Example 1. FIG. 比較例2の現像装置の模式的な断面図である。6 is a schematic cross-sectional view of a developing device of Comparative Example 2. FIG. 実施例1における現像スリーブ上の現像剤の挙動を示す模式図である。FIG. 3 is a schematic diagram illustrating a behavior of a developer on a developing sleeve in Embodiment 1. 比較例1における現像スリーブ上の現像剤の挙動を示す模式図である。6 is a schematic diagram illustrating a behavior of a developer on a developing sleeve in Comparative Example 1. FIG. 比較例2における現像スリーブ上の現像剤の挙動を示す模式図である。6 is a schematic diagram illustrating a behavior of a developer on a developing sleeve in Comparative Example 2. FIG. 導電性部材の他の形態を説明するための現像装置の模式的な断面図である。It is typical sectional drawing of the developing device for demonstrating the other form of an electroconductive member. 導電性部材の他の形態を説明するための現像装置の模式的な断面図である。It is typical sectional drawing of the developing device for demonstrating the other form of an electroconductive member. 導電性部材の他の形態を説明するための現像装置の模式的な断面図である。It is typical sectional drawing of the developing device for demonstrating the other form of an electroconductive member. キャリアの体積抵抗率の測定装置の概要を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the outline | summary of the measuring apparatus of the volume resistivity of a carrier. 実施例2の現像装置の模式的な断面図である。6 is a schematic cross-sectional view of a developing device of Example 2. FIG. 比較例3の現像装置の模式的な断面図である。10 is a schematic cross-sectional view of a developing device of Comparative Example 3. FIG. 比較例4の現像装置の模式的な断面図である。10 is a schematic cross-sectional view of a developing device of Comparative Example 4. FIG. 比較例5の現像装置の模式的な断面図である。10 is a schematic cross-sectional view of a developing device of Comparative Example 5. FIG. 実施例2における現像スリーブ上の現像剤の挙動を示す模式図である。FIG. 10 is a schematic diagram illustrating a behavior of a developer on a developing sleeve in Embodiment 2. 比較例3における現像スリーブ上の現像剤の挙動を示す模式図である。12 is a schematic diagram illustrating the behavior of a developer on a developing sleeve in Comparative Example 3. FIG. 比較例4における現像スリーブ上の現像剤の挙動を示す模式図である。10 is a schematic diagram illustrating the behavior of a developer on a developing sleeve in Comparative Example 4. FIG. 比較例5における現像スリーブ上の現像剤の挙動を示す模式図である。10 is a schematic diagram showing the behavior of a developer on a developing sleeve in Comparative Example 5. FIG. 実施例3の現像装置の模式的な断面図である。6 is a schematic cross-sectional view of a developing device of Example 3. FIG. 比較例6の現像装置の模式的な断面図である。10 is a schematic cross-sectional view of a developing device of Comparative Example 6. FIG. 実施例3における現像スリーブ上の現像剤の挙動を示す模式図である。FIG. 10 is a schematic diagram illustrating a behavior of a developer on a developing sleeve in Embodiment 3. 比較例6における現像スリーブ上の現像剤の挙動を示す模式図である。10 is a schematic diagram illustrating the behavior of a developer on a developing sleeve in Comparative Example 6. FIG. ベタ画像の均一性の違いを示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the difference in the uniformity of a solid image. 現像剤のトナー濃度が高い場合における現像スリーブ上の現像剤の挙動を示す模式図である。FIG. 6 is a schematic diagram illustrating the behavior of the developer on the developing sleeve when the toner concentration of the developer is high. 感光体と現像スリーブとの間の空間電位分布をシミュレートする解析結果を示す図である。It is a figure which shows the analysis result which simulates the space potential distribution between a photoconductor and a developing sleeve.

以下、本発明に係る画像形成装置を図面に則して更に詳しく説明する。   The image forming apparatus according to the present invention will be described below in more detail with reference to the drawings.

[第1の実施形態]
まず、本発明の第1の実施形態について説明する。
[First Embodiment]
First, a first embodiment of the present invention will be described.

1.画像形成装置の全体的な構成及び動作
図1は、本発明の一実施形態に係る画像形成装置100の要部の概略構成を示す模式的な断面図である。
1. Overall Configuration and Operation of Image Forming Apparatus FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a schematic configuration of a main part of an image forming apparatus 100 according to an embodiment of the present invention.

画像形成装置100は、像担持体としての円筒状(ドラム型)の電子写真感光体(感光体)1を有する。感光体1は、図中矢印R1方向に回転駆動される。感光体1の周囲には、その回転方向に沿って順に、次の各手段が配置されている。まず、帯電手段としての帯電装置2が配置されている。次に、露光手段としての露光装置3が配置されている。次に、現像手段としての現像装置4が配置されている。次に、転写装置としての中間転写ユニット5が配置されている。次に、感光体クリーニング手段としての感光体クリーナ6が配置されている。   The image forming apparatus 100 includes a cylindrical (drum type) electrophotographic photosensitive member (photosensitive member) 1 as an image carrier. The photoreceptor 1 is rotationally driven in the direction of arrow R1 in the figure. Around the photosensitive member 1, the following units are arranged in order along the rotation direction. First, a charging device 2 as a charging unit is arranged. Next, an exposure apparatus 3 as an exposure unit is arranged. Next, a developing device 4 as a developing unit is arranged. Next, an intermediate transfer unit 5 as a transfer device is arranged. Next, a photoreceptor cleaner 6 is disposed as a photoreceptor cleaning means.

中間転写ユニット5は、中間転写体としての無端状のベルトである中間転写ベルト51を有する。中間転写ベルト51は、駆動ローラ52、二次転写対向ローラ53、従動ローラ54に張設されている。中間転写ベルト51は、駆動ローラ52に回転駆動力が伝達されることで、図中矢印R2方向に回転(循環移動)する。中間転写ベルト51の内周面側において、感光体1と対向する位置には、一次転写手段としてのローラ状の一次転写部材である一次転写ローラ55が配置されている。一次転写ローラ55は、中間転写ベルト51を介して感光体1に押圧されており、中間転写ベルト51と感光体1とが接触する一次転写部(一次転写ニップ)T1が形成されている。中間転写ベルト51の外周面側において、二次転写対向ローラ53と対向する位置には、二次転写手段としてのローラ状の二次転写部材である二次転写ローラ56が配置されている。二次転写ローラ56は、中間転写ベルト51を介して二次転写対向ローラ53に押圧されており、中間転写ベルト51と二次転写ローラ56とが接触する二次転写部(二次転写ニップ)T2が形成されている。   The intermediate transfer unit 5 includes an intermediate transfer belt 51 that is an endless belt as an intermediate transfer member. The intermediate transfer belt 51 is stretched around a drive roller 52, a secondary transfer counter roller 53, and a driven roller 54. The intermediate transfer belt 51 rotates (circulates) in the direction of arrow R <b> 2 in the drawing when a rotational driving force is transmitted to the driving roller 52. On the inner peripheral surface side of the intermediate transfer belt 51, a primary transfer roller 55, which is a roller-shaped primary transfer member serving as a primary transfer unit, is disposed at a position facing the photoreceptor 1. The primary transfer roller 55 is pressed against the photosensitive member 1 via the intermediate transfer belt 51, and a primary transfer portion (primary transfer nip) T1 where the intermediate transfer belt 51 and the photosensitive member 1 are in contact with each other is formed. On the outer peripheral surface side of the intermediate transfer belt 51, a secondary transfer roller 56 that is a roller-like secondary transfer member as a secondary transfer unit is disposed at a position facing the secondary transfer counter roller 53. The secondary transfer roller 56 is pressed against the secondary transfer counter roller 53 via the intermediate transfer belt 51, and a secondary transfer portion (secondary transfer nip) where the intermediate transfer belt 51 and the secondary transfer roller 56 are in contact with each other. T2 is formed.

また、画像形成装置100には、転写材Pを二次転写部T2へと供給する転写材供給装置(図示せず)、転写材Pにトナー像を定着させる定着手段としての定着装置10などが設けられている。   Further, the image forming apparatus 100 includes a transfer material supply device (not shown) for supplying the transfer material P to the secondary transfer portion T2, a fixing device 10 as a fixing unit for fixing the toner image to the transfer material P, and the like. Is provided.

画像形成時には、回転する感光体1の表面が、帯電装置2によって所定の極性(本実施形態では負極性)の所定の電位に一様に帯電処理される。帯電した感光体1の表面は、露光装置3によって画像情報に応じて走査露光される。これにより、感光体1の表面に露光画像パターンに対応した静電潜像(静電像)が形成される。感光体1上に形成された静電潜像は、後述する現像装置4の現像スリーブ41と感光体1とが対向する現像領域(現像部)Dにおいて、現像装置4によってトナー像として現像される。現像装置4は、現像スリーブ41上に現像剤による磁気穂を形成し、この磁気穂を現像領域Dに搬送する。そして、本実施例では、現像領域Dにおいて、磁気穂を感光体1の表面に摺擦させると共に、現像スリーブ41に現像バイアスを印加することにより、現像剤中のトナーを感光体1上の静電潜像の画像部に供給して、静電潜像を現像する。なお、現像剤の磁気穂を感光体1に接触させずに近接させて、磁気穂から静電潜像にトナーを転移させる構成であってもよい。また、本実施形態では、現像装置4は、像担持体上の静電潜像を反転現像方式により現像する。すなわち、一様に帯電処理された後に露光によって電位の絶対値が低下した感光体1上の画像部(露光部)に、感光体1の帯電極性と同極性(本実施形態では負極性)に帯電したトナーを付着させることで、静電潜像をトナー像として現像する。現像装置4の構成及び動作については、後述して更に詳しく説明する。   At the time of image formation, the surface of the rotating photoreceptor 1 is uniformly charged by the charging device 2 to a predetermined potential having a predetermined polarity (in this embodiment, negative polarity). The surface of the charged photoreceptor 1 is subjected to scanning exposure by the exposure device 3 according to image information. As a result, an electrostatic latent image (electrostatic image) corresponding to the exposure image pattern is formed on the surface of the photoreceptor 1. The electrostatic latent image formed on the photosensitive member 1 is developed as a toner image by the developing device 4 in a developing region (developing portion) D where a developing sleeve 41 of the developing device 4 and a photosensitive member 1 described later face each other. . The developing device 4 forms magnetic spikes with a developer on the developing sleeve 41 and conveys the magnetic spikes to the development area D. In this embodiment, in the development region D, the magnetic brush is rubbed against the surface of the photoconductor 1 and a developing bias is applied to the developing sleeve 41, so that the toner in the developer is static on the photoconductor 1. The electrostatic latent image is developed by supplying the image portion of the electrostatic latent image. Note that the toner may be transferred from the magnetic brush to the electrostatic latent image by bringing the developer magnetic brush close to the photosensitive member 1 without contacting it. In the present embodiment, the developing device 4 develops the electrostatic latent image on the image carrier by a reversal development method. In other words, the image portion (exposure portion) on the photoreceptor 1 where the absolute value of the potential has been reduced by exposure after being uniformly charged is set to the same polarity as the charge polarity of the photoreceptor 1 (negative polarity in the present embodiment). By attaching the charged toner, the electrostatic latent image is developed as a toner image. The configuration and operation of the developing device 4 will be described in detail later.

感光体1上に形成されたトナー像は、一次転写部T1において、一次転写ローラ55の作用により、感光体1の周速と略等速で移動する中間転写ベルト51上に転写(一次転写)される。このとき、一次転写ローラ55には、一次転写電源(図示せず)から現像時のトナーの帯電極性(正規の帯電極性)とは逆極性で所定の電位の一次転写バイアスが印加される。中間転写ベルト51上に形成されたトナー像は、二次転写部T2において、二次転写ローラ56の作用により、中間転写ベルト51と二次転写ローラ56とに挟持されて搬送される転写材P上に転写(二次転写)される。このとき、二次転写ローラ56には、二次転写電源(図示せず)から現像時のトナーの帯電極性とは逆極性で所定の電位の二次転写バイアスが印加される。転写材Pは、中間転写ベルト51上のトナー像と同期がとられて転写材供給装置によって二次転写部T2まで搬送されてくる。   The toner image formed on the photoreceptor 1 is transferred (primary transfer) onto the intermediate transfer belt 51 that moves at a substantially equal speed to the peripheral speed of the photoreceptor 1 by the action of the primary transfer roller 55 in the primary transfer portion T1. Is done. At this time, a primary transfer bias having a predetermined potential is applied to the primary transfer roller 55 from a primary transfer power source (not shown) having a polarity opposite to the toner charging polarity (normal charging polarity) at the time of development. The toner image formed on the intermediate transfer belt 51 is transferred and transferred between the intermediate transfer belt 51 and the secondary transfer roller 56 by the action of the secondary transfer roller 56 in the secondary transfer portion T2. Transferred (secondary transfer) on top. At this time, a secondary transfer bias having a predetermined potential is applied to the secondary transfer roller 56 from a secondary transfer power source (not shown) having a polarity opposite to the charging polarity of the toner at the time of development. The transfer material P is conveyed to the secondary transfer portion T2 by the transfer material supply device in synchronization with the toner image on the intermediate transfer belt 51.

トナー像が転写された転写材Pは、中間転写ベルト51から分離されて定着装置10へと搬送される。転写材Pは、定着装置10において加熱ローラ11と加圧ローラ12とによって挟持されて搬送される過程で加熱及び加圧され、その上にトナー像が固着画像として定着される。トナー像が定着された転写材Pは、その後最終的な画像出力物として画像形成装置100の装置本体の外部に排出される。   The transfer material P onto which the toner image has been transferred is separated from the intermediate transfer belt 51 and conveyed to the fixing device 10. The transfer material P is heated and pressed in the process of being sandwiched and conveyed by the heating roller 11 and the pressure roller 12 in the fixing device 10, and the toner image is fixed thereon as a fixed image. The transfer material P on which the toner image is fixed is then discharged outside the apparatus main body of the image forming apparatus 100 as a final image output product.

また、一次転写工程後に中間転写ベルト51に転写されずに感光体1上に残留したトナー(一次転写残トナー)は、感光体クリーナ6によって感光体1上から除去されて回収される。これにより、感光体1は、繰り返し画像形成に供される。さらに、二次転写工程後に転写材Pに転写されずに中間転写ベルト51上に残留したトナー(二次転写残トナー)は、中間転写体クリーニング手段(図示せず)によって中間転写ベルト51上から除去されて回収される。これにより、中間転写ベルト51は、繰り返し画像形成に供される。   Further, the toner (primary transfer residual toner) remaining on the photoreceptor 1 without being transferred to the intermediate transfer belt 51 after the primary transfer process is removed from the photoreceptor 1 by the photoreceptor cleaner 6 and collected. Thereby, the photoreceptor 1 is repeatedly used for image formation. Further, toner (secondary transfer residual toner) remaining on the intermediate transfer belt 51 without being transferred to the transfer material P after the secondary transfer step is removed from the intermediate transfer belt 51 by an intermediate transfer member cleaning unit (not shown). Removed and recovered. Thereby, the intermediate transfer belt 51 is repeatedly used for image formation.

なお、画像形成装置100は、上述の感光体1、帯電装置2、露光装置3、現像装置4、一次転写ローラ55、感光体クリーナ6などからなる画像形成手段を複数組有し、カラー画像の形成が可能とされていてよい。例えば、複数の画像形成手段としてイエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)の各画像形成部が中間転写ベルト51の被画像転写面の移動方向に沿って配置されていてよい。この場合、例えばフルカラー画像の形成時には、各画像形成部で各感光体1上に形成された各色のトナー像が、各一次転写部T1において中間転写ベルト51上に重ね合わせるようにして一次転写される。その後、中間転写ベルト51上のカラー画像用の多重トナー像は、二次転写部T2において転写材P上に一括して二次転写される。   The image forming apparatus 100 includes a plurality of sets of image forming means including the above-described photoconductor 1, charging device 2, exposure device 3, developing device 4, primary transfer roller 55, photoconductor cleaner 6, and the like. It may be possible to form. For example, yellow (Y), magenta (M), cyan (C), and black (K) image forming units as a plurality of image forming units are arranged along the moving direction of the image transfer surface of the intermediate transfer belt 51. It may be. In this case, for example, when a full color image is formed, the toner images of the respective colors formed on the respective photoreceptors 1 in the respective image forming units are primarily transferred so as to be superimposed on the intermediate transfer belt 51 in the respective primary transfer units T1. The Thereafter, the multiple toner images for color images on the intermediate transfer belt 51 are secondarily transferred collectively onto the transfer material P in the secondary transfer portion T2.

本実施形態では、感光体1として、導電性基体上にa−Si感光層を形成した、回転可能な円筒状のa−Si感光体1を用いた。感光体1は、駆動手段としての駆動用モーター(図示せず)により、図中矢印R1方向に所定の周速で回転駆動される。   In the present embodiment, a rotatable cylindrical a-Si photosensitive member 1 in which an a-Si photosensitive layer is formed on a conductive substrate is used as the photosensitive member 1. The photosensitive member 1 is rotationally driven at a predetermined peripheral speed in the direction of arrow R1 in the figure by a driving motor (not shown) as a driving means.

本実施形態では、帯電装置2は、磁気ブラシ帯電方式のものである。磁気ブラシ帯電方式の帯電装置は、回転可能な円筒状の帯電スリーブと、その内部に配置されるマグネットローラとを有して構成される。帯電スリーブは、その表面に形成された磁性体粒子の穂立ち(帯電磁気ブラシ)を搬送しながら、感光体1の表面に接触させる。そして、この帯電スリーブに所定の帯電バイアスが印加されることで、感光体1の表面は典型的には注入帯電方式で帯電させられる。磁気ブラシ帯電方式の帯電装置を用いることにより、放電生成物による画像流れやミクロな帯電ムラを大幅に改善することができる。   In the present embodiment, the charging device 2 is of a magnetic brush charging type. A magnetic brush charging type charging device includes a rotatable cylindrical charging sleeve and a magnet roller disposed therein. The charging sleeve is brought into contact with the surface of the photosensitive member 1 while conveying the spikes (charged magnetic brush) of magnetic particles formed on the surface thereof. Then, by applying a predetermined charging bias to the charging sleeve, the surface of the photoreceptor 1 is typically charged by an injection charging method. By using a charging device of a magnetic brush charging system, it is possible to significantly improve image flow and micro charging unevenness due to discharge products.

露光装置3としては、原稿画像を投影するアナログ露光装置と、レーザースキャナやLEDアレイなどのデジタル露光装置とがあるが、本実施形態ではデジタル露光装置、特に、レーザースキャナを用いた。   The exposure apparatus 3 includes an analog exposure apparatus that projects a document image and a digital exposure apparatus such as a laser scanner or an LED array. In this embodiment, a digital exposure apparatus, particularly a laser scanner is used.

2.現像装置
次に、本実施形態の現像装置4の構成について更に詳しく説明する。図2は、本実施形態の現像装置4の一例の構成を示す模式的な断面図である。
2. Next, the configuration of the developing device 4 of the present embodiment will be described in more detail. FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing an example of the configuration of the developing device 4 of the present embodiment.

現像装置4は、現像剤を担持して搬送する現像剤担持体としての回転可能な円筒状の現像スリーブ41と、現像スリーブ41の内部(中空部)に固定配置された、磁界発生手段としての円柱状の永久磁石で構成されたマグネットローラ42と、を有する。これら現像スリーブ41とマグネットローラ42とで、現像領域Dに現像剤を供給する現像部材43が構成される。現像スリーブ41は、感光体1との間に所定の間隔(空隙)をあけるように感光体1に対向して配置されている。また、本実施形態では、現像スリーブ41は、現像スリーブ41と感光体1との間の最近接距離が300μmとなるように配置されている。   The developing device 4 includes a rotatable cylindrical developing sleeve 41 as a developer carrying member that carries and conveys the developer, and a magnetic field generating unit that is fixedly disposed in the inside (hollow portion) of the developing sleeve 41. And a magnet roller 42 composed of a cylindrical permanent magnet. The developing sleeve 41 and the magnet roller 42 constitute a developing member 43 that supplies developer to the developing region D. The developing sleeve 41 is disposed to face the photoconductor 1 so as to leave a predetermined space (gap) between the developing sleeve 41 and the photoconductor 1. In the present embodiment, the developing sleeve 41 is disposed such that the closest distance between the developing sleeve 41 and the photosensitive member 1 is 300 μm.

ここで、現像スリーブ41の長手方向(回転軸線方向)は、感光体1の長手方向(回転軸線方向)と略平行である。また、マグネットローラ42は、現像スリーブ41の内周面との間に所定の間隔(空隙)を開けるようにして、現像スリーブ41と略同心的に配置されており、現像スリーブ41の長手方向(回転軸線方向)の略全域に渡って延在する。   Here, the longitudinal direction (rotation axis direction) of the developing sleeve 41 is substantially parallel to the longitudinal direction (rotation axis direction) of the photoreceptor 1. The magnet roller 42 is disposed substantially concentrically with the developing sleeve 41 so as to open a predetermined interval (gap) between the inner surface of the developing sleeve 41 and the longitudinal direction of the developing sleeve 41 ( It extends over almost the entire area in the direction of the rotation axis).

また、現像装置4は、トナーとキャリアとを備えた二成分現像剤を収容する現像容器46を有する。現像容器46には、感光体1と対向する位置に開口部46aが設けられており、この開口部46aから一部が露出するようにして現像スリーブ41が配置されている。本実施形態では、現像スリーブ41は現像容器46に回転可能に支持され、一方マグネットローラ42は現像容器46に固定されている。また、現像容器46の内部には、現像剤を攪拌すると共に現像スリーブ41に向けて搬送する、攪拌搬送部材としてのスクリュー45が配置されている。   Further, the developing device 4 includes a developing container 46 that stores a two-component developer including toner and a carrier. The developing container 46 is provided with an opening 46a at a position facing the photosensitive member 1, and the developing sleeve 41 is disposed so that a part of the opening 46a is exposed from the opening 46a. In the present embodiment, the developing sleeve 41 is rotatably supported by the developing container 46, while the magnet roller 42 is fixed to the developing container 46. In addition, a screw 45 as an agitating and conveying member that agitates the developer and conveys the developer toward the developing sleeve 41 is disposed inside the developing container 46.

また、現像スリーブ41の回転方向(図中矢印R3方向)において開口部46aの上流側の現像容器46の縁部に位置して、現像剤規制部材としての規制ブレード44が配置されている。規制ブレード44は、現像スリーブ41との間に所定の間隔(空隙)をあけるように現像スリーブ41に対向して配置されている。また、規制ブレード44は、現像スリーブ41の長手方向(回転軸線方向)の略全域に渡って対向するように延在する。   Further, a regulating blade 44 as a developer regulating member is disposed at the edge of the developing container 46 upstream of the opening 46a in the rotation direction of the developing sleeve 41 (in the direction of arrow R3 in the figure). The regulating blade 44 is disposed to face the developing sleeve 41 so as to leave a predetermined interval (gap) between the regulating blade 44 and the developing sleeve 41. Further, the regulation blade 44 extends so as to be opposed over substantially the entire region in the longitudinal direction (rotation axis direction) of the developing sleeve 41.

さらに、現像スリーブ41の回転方向(図中矢印R3方向)において規制ブレード44より下流、かつ、現像領域Dより上流に、導電性部材7が配置されている。導電性部材7は、現像スリーブ41との間に所定の間隔(空隙)をあけるように現像スリーブ41と対向して配置されている。また、導電性部材7は、現像スリーブ41の長手方向(回転軸線方向)の略全域に渡って対向するように延在する。   Further, the conductive member 7 is disposed downstream of the regulating blade 44 and upstream of the developing region D in the rotation direction of the developing sleeve 41 (in the direction of arrow R3 in the figure). The conductive member 7 is disposed to face the developing sleeve 41 so as to leave a predetermined interval (gap) between the conductive member 7 and the developing sleeve 41. In addition, the conductive member 7 extends so as to face almost the entire region in the longitudinal direction (rotational axis direction) of the developing sleeve 41.

現像スリーブ41には、現像バイアス(現像電圧)を印加するための現像バイアス印加手段(第1の電源)としての現像電源(発信装置)8が接続されている。現像電源8は、波形信号発振器81と、波形信号発振器81により発生した信号を増幅して現像スリーブ41に現像バイアスを印加する高圧電源82と、を有する。   A developing power source (transmitting device) 8 is connected to the developing sleeve 41 as a developing bias applying means (first power source) for applying a developing bias (developing voltage). The developing power source 8 includes a waveform signal oscillator 81 and a high voltage power source 82 that amplifies a signal generated by the waveform signal oscillator 81 and applies a developing bias to the developing sleeve 41.

より具体的には、本実施形態では、現像バイアスとして、DC電圧−330Vに、周波数6kHz、ピーク間電圧1.5kVの矩形波を重畳した振動電圧を用いた。本発明者らの検討によると、現像バイアスの交流成分のピーク間電圧は、0.7kV〜1.8kVであることが好ましい。現像バイアスの交流成分のピーク間電圧が1.8kVより大きいと、放電跡が発生し易い。放電跡とは、ピーク間電圧が大きいことにより、現像領域に強い電界がかかり、現像装置4内に取り込まれた低い電気抵抗の材料などを介して放電を誘発し、感光体1の層の一部が絶縁破壊されることにより生じる感光体の傷である。上記低い電気抵抗の材料とは、例えば現像スリーブ41の削り粉などである。一方、現像バイアスの交流成分のピーク間電圧が0.7kVより小さいと、感光体1上でトナーの再配置が行われ難くなるために、急激に画像均一性が低下し易い。また、現像バイアスの交流成分の周波数は4kHz〜12kHzであることが好ましい。現像バイアスの交流成分の周波数が12kHzより大きいと、現像バイアスの極性の変化にトナーが追従し難くなり、文字再現性の低下や画像均一性の低下などを引き起こし易い。一方、現像バイアスの交流成分の周波数が4kHzより小さいと、現像領域におけるトナーの再配置の回数が減少するために、急激に画像均一性が低下し易い。なお、現像バイアスの波形は、矩形波に限定されるものではない。例えば、正弦波などの他の波形であってもよい。   More specifically, in this embodiment, an oscillating voltage obtained by superimposing a rectangular wave having a frequency of 6 kHz and a peak-to-peak voltage of 1.5 kV on a DC voltage of −330 V is used as the developing bias. According to the study by the present inventors, the peak-to-peak voltage of the AC component of the developing bias is preferably 0.7 kV to 1.8 kV. If the peak-to-peak voltage of the AC component of the developing bias is greater than 1.8 kV, discharge traces are likely to occur. The discharge trace means that a strong electric field is applied to the development region due to a large peak-to-peak voltage, and a discharge is induced through a low electrical resistance material taken into the developing device 4. This is a scratch on the photoreceptor caused by dielectric breakdown of the portion. The low electrical resistance material is, for example, shaving powder of the developing sleeve 41. On the other hand, when the peak-to-peak voltage of the AC component of the developing bias is smaller than 0.7 kV, the toner is not easily rearranged on the photosensitive member 1, so that the image uniformity is likely to deteriorate rapidly. The frequency of the AC component of the developing bias is preferably 4 kHz to 12 kHz. If the frequency of the AC component of the developing bias is greater than 12 kHz, the toner will not easily follow the change in the polarity of the developing bias, which tends to cause deterioration in character reproducibility and image uniformity. On the other hand, when the frequency of the AC component of the developing bias is less than 4 kHz, the number of toner rearrangements in the developing area is reduced, so that the image uniformity is likely to be rapidly lowered. Note that the waveform of the developing bias is not limited to a rectangular wave. For example, another waveform such as a sine wave may be used.

本実施形態では、現像スリーブ41は、図中矢印R3方向へ回転駆動される。すなわち、現像領域Dにおいて、現像スリーブ41の表面の移動方向と感光体3の表面の移動方向は同方向である。ただし、本発明はこれに限定されるものではなく、現像領域Dにおいて、現像スリーブ41の表面と感光体1の表面とが逆方向に移動するように現像スリーブ41及び感光体1が回転駆動される構成としてもよい。   In the present embodiment, the developing sleeve 41 is rotationally driven in the direction of arrow R3 in the drawing. That is, in the developing region D, the moving direction of the surface of the developing sleeve 41 and the moving direction of the surface of the photoreceptor 3 are the same direction. However, the present invention is not limited to this, and in the developing region D, the developing sleeve 41 and the photosensitive member 1 are rotationally driven so that the surface of the developing sleeve 41 and the surface of the photosensitive member 1 move in the opposite directions. It is good also as a structure to be.

なお、現像領域Dとは、感光体1及び現像スリーブ41のそれぞれの表面の移動方向における、静電潜像の現像に寄与する領域である。より詳細には、現像領域Dとは、現像スリーブ41及び感光体1の回転を止めた状態で現像を行った際にトナーの転移が生じ得る、感光体1上の領域及び対応する現像スリーブ41上の領域を指す。   The development area D is an area that contributes to the development of the electrostatic latent image in the movement direction of the respective surfaces of the photoreceptor 1 and the development sleeve 41. More specifically, the development area D refers to an area on the photosensitive member 1 and a corresponding developing sleeve 41 where toner transfer may occur when development is performed with the development sleeve 41 and the photosensitive member 1 stopped rotating. Point to the upper area.

図2に示す例では、マグネットローラ42は、その周方向に、複数の磁極として、磁極S1、N2、S2、N3、N1を有する。これら磁極S1、N2、S2、N3、N1は、現像スリーブ41の回転方向とは逆方向(現像領域Dを現像剤が通過する方向とは逆方向)にこの順番で配置されている。   In the example shown in FIG. 2, the magnet roller 42 has magnetic poles S1, N2, S2, N3, and N1 as a plurality of magnetic poles in the circumferential direction. These magnetic poles S1, N2, S2, N3, and N1 are arranged in this order in the direction opposite to the rotation direction of the developing sleeve 41 (the direction opposite to the direction in which the developer passes through the developing region D).

なお、磁極名の「S」は磁石のS極であることを示し、「N」は磁石のN極であることを示す。また、本明細書では、理解を容易とするために、マグネットローラ42上の磁極に対応する現像スリーブ41上の位置を、単に、現像スリーブ41上の当該磁極の位置と呼ぶことがある。   The magnetic pole name “S” indicates the S pole of the magnet, and “N” indicates the N pole of the magnet. In this specification, for easy understanding, the position on the developing sleeve 41 corresponding to the magnetic pole on the magnet roller 42 may be simply referred to as the position of the magnetic pole on the developing sleeve 41.

図2に示す例では、磁極S1は、現像スリーブ41の周方向において現像領域Dに対応する磁極(現像極、現像主極)である。より詳細には、現像領域Dに対応する(或いは存在する)磁極とは、マグネットローラ42の複数の磁極のうち、現像領域Dで現像に供される現像剤の穂立ち(磁気穂)を磁力で現像スリーブ41上に保持する磁極であって、現像スリーブ41の周方向において感光体1に最も近い磁極である。換言すれば、現像領域Dに対応する磁極は、感光体1に最近接又は接触する現像剤の穂立ちを現像スリーブ41上に形成する磁極である。本実施形態では、現像極S1により現像スリーブ41上に形成された現像剤の穂立ちは、現像領域Dにおいて感光体1に接触する。なお、磁極が現像剤の穂立ちを現像スリーブ41上に保持する或いは現像スリーブ41上に形成するとは、当該磁極が当該現像剤の穂立ちの現像スリーブ41側の端部(基端部)に隣接していることをいう。   In the example shown in FIG. 2, the magnetic pole S <b> 1 is a magnetic pole (developing pole, developing main pole) corresponding to the developing area D in the circumferential direction of the developing sleeve 41. More specifically, the magnetic pole corresponding to (or existing in) the development area D is a magnetic force generated from a plurality of magnetic poles of the magnet roller 42 that is used for development in the development area D. The magnetic pole held on the developing sleeve 41 is the magnetic pole closest to the photoreceptor 1 in the circumferential direction of the developing sleeve 41. In other words, the magnetic pole corresponding to the development region D is a magnetic pole that forms on the developing sleeve 41 a spike of developer that is closest to or in contact with the photoreceptor 1. In the present embodiment, the spikes of the developer formed on the developing sleeve 41 by the developing pole S 1 come into contact with the photoreceptor 1 in the developing region D. Note that the magnetic pole holds the developer spike on the developing sleeve 41 or is formed on the developing sleeve 41. The magnetic pole is at the end (base end) of the developer spike on the developing sleeve 41 side. It is adjacent.

現像スリーブ41の回転方向において磁極S1の上流側に隣接して磁極(トナー付勢極)N2が配置されている。すなわち、トナー付勢極N2は、現像スリーブ41の回転方向において現像極S1の1極上流の磁極である。   A magnetic pole (toner biasing pole) N2 is disposed adjacent to the upstream side of the magnetic pole S1 in the rotation direction of the developing sleeve 41. That is, the toner biasing pole N2 is a magnetic pole that is one pole upstream of the developing pole S1 in the rotation direction of the developing sleeve 41.

図2に示す例では、トナー付勢極N2に対向し、かつ、現像スリーブ41上の磁気穂が接触する位置に、導電性部材7が配置されている。   In the example shown in FIG. 2, the conductive member 7 is disposed at a position facing the toner biasing pole N <b> 2 and in contact with the magnetic spike on the developing sleeve 41.

本実施形態では、導電性部材7は、少なくとも現像スリーブ41の外周面に対向する面(本実施形態では全体)が、現像スリーブ41の長手方向(回転軸線方向)に沿って見た場合に、現像スリーブ41と略同心円の円弧形状になっている。すなわち、本実施形態では、導電性部材7の少なくとも現像スリーブ41の外周面に対向する面は、現像スリーブ外周面の曲率と略同一の曲率を有する。そして、この導電性部材7は、導電性部材7の現像スリーブ41側の面と現像スリーブ41の外周面との間の距離(最近接距離)Lが600μmになるように配置されている。   In this embodiment, when the conductive member 7 is viewed along the longitudinal direction (rotation axis direction) of the developing sleeve 41, at least the surface facing the outer peripheral surface of the developing sleeve 41 (the whole in the present embodiment), The developing sleeve 41 has a substantially concentric circular arc shape. That is, in the present embodiment, at least the surface of the conductive member 7 that faces the outer peripheral surface of the developing sleeve 41 has a curvature that is substantially the same as the curvature of the outer peripheral surface of the developing sleeve. The conductive member 7 is arranged such that a distance (closest distance) L between the surface of the conductive member 7 on the developing sleeve 41 side and the outer peripheral surface of the developing sleeve 41 is 600 μm.

なお、本実施形態では、導電性部材7は、現像スリーブ41の回転方向において現像領域Dに対応する現像極S1から1極上流のトナー付勢極N2に対向する位置に配置したが、これに限定されるものではない。導電部材7は、現像スリーブ41の回転方向において現像領域Dに対応する現像極S1から奇数極上流の所定の磁極に対向する位置に配置すればよい。理由については後述する。   In this embodiment, the conductive member 7 is disposed at a position facing the toner biasing pole N2 that is one pole upstream from the developing pole S1 corresponding to the developing area D in the rotation direction of the developing sleeve 41. It is not limited. The conductive member 7 may be disposed at a position facing a predetermined magnetic pole upstream of the odd pole from the developing pole S1 corresponding to the developing area D in the rotation direction of the developing sleeve 41. The reason will be described later.

導電性部材7には、後述するトナー付勢バイアス(トナー付勢電圧)を印加するためのトナー付勢バイアス印加手段(第2の電源)としてのトナー付勢電源(発信装置)9が接続されている。トナー付勢電源9は、波形信号発振器91と、波形信号発振器91により発生した信号を増幅して導電性部材7にトナー付勢バイアスを印加する高圧電源92と、を有する。   The conductive member 7 is connected to a toner energizing power source (transmitting device) 9 as toner energizing bias applying means (second power source) for applying a toner energizing bias (toner energizing voltage) described later. ing. The toner energizing power source 9 includes a waveform signal oscillator 91 and a high voltage power source 92 that amplifies the signal generated by the waveform signal oscillator 91 and applies a toner energizing bias to the conductive member 7.

より具体的には、本実施形態では、トナー付勢バイアスとして、DC電圧−530Vを用いた。ただし、本発明は、これに限定されるものではない。トナー付勢バイアスについて詳しくは後述する。   More specifically, in this embodiment, a DC voltage of −530 V is used as the toner bias bias. However, the present invention is not limited to this. Details of the toner bias will be described later.

また、図2に示す例では、現像スリーブ41の回転方向においてトナー付勢極N2の上流側に隣接して磁極(規制極)S2が配置されている。すなわち、規制極S2は、現像スリーブ41の回転方向において現像極S1の2極上流の磁極である。図2に示す例では、この規制極S2に対向し、かつ、現像スリーブ41上の磁気穂が接触する位置に、規制ブレード44が配置されている。規制ブレード44は、磁極S2による磁力と協働して現像スリーブ41上の現像剤の層厚を規制する。   In the example shown in FIG. 2, a magnetic pole (regulatory pole) S2 is arranged adjacent to the upstream side of the toner biasing pole N2 in the rotation direction of the developing sleeve 41. That is, the regulation pole S2 is a magnetic pole that is two poles upstream of the development pole S1 in the rotation direction of the development sleeve 41. In the example shown in FIG. 2, the regulation blade 44 is disposed at a position facing the regulation pole S <b> 2 and in contact with the magnetic spike on the developing sleeve 41. The regulating blade 44 regulates the layer thickness of the developer on the developing sleeve 41 in cooperation with the magnetic force generated by the magnetic pole S2.

ここで、磁極に対向しているとは、当該磁極の法線方向の磁束密度のピーク位置を通るマグネットローラ42の半径方向の直線上に位置している場合だけではなく、同直線上よりも現像スリーブ41の回転方向の上流側、下流側にずれて位置している場合も含む。概略、当該磁極による磁力によって現像スリーブ41上で立ち上がった(完全に立ち上がる前のものも含む)磁気穂の先端(現像スリーブ41の半径方向外側)を通るマグネットローラ42の半径方向の直線上に位置していればよい。典型的には、当該磁極の法線方向の磁束密度のピーク位置を通るマグネットローラ42の半径方向の直線を基準として、マグネットローラ42の周方向に±30°程度の範囲に位置していることが想定される。   Here, being opposed to the magnetic pole is not only in the case of being positioned on the straight line in the radial direction of the magnet roller 42 passing through the peak position of the magnetic flux density in the normal direction of the magnetic pole, but more than on the same line. This includes the case where the developing sleeve 41 is displaced from the upstream side and the downstream side in the rotational direction. Generally, it is positioned on the radial straight line of the magnet roller 42 that passes through the tip of the magnetic spike (including the one before the complete startup) that has risen on the developing sleeve 41 by the magnetic force of the magnetic pole (including the one before the developing sleeve 41 radially). If you do. Typically, it is located in a range of about ± 30 ° in the circumferential direction of the magnet roller 42 with reference to a radial line of the magnet roller 42 passing through the peak position of the magnetic flux density in the normal direction of the magnetic pole. Is assumed.

また、図2に示す例では、現像スリーブ41の回転方向において規制極S2の上流側に隣接して磁極N3が配置され、その磁極N3の上流側に隣接して磁極N1が配置されている。磁極N3において、現像スリーブ41上に現像剤が汲み上げられる。また、磁極N3、N1は隣接する反発磁極であり、現像スリーブ41上の現像剤は、これら磁極N3、N1間で現像スリーブ41上から剥離されて、現像容器46の内部の現像剤と混合される。   In the example shown in FIG. 2, the magnetic pole N3 is disposed adjacent to the upstream side of the regulation pole S2 in the rotation direction of the developing sleeve 41, and the magnetic pole N1 is disposed adjacent to the upstream side of the magnetic pole N3. At the magnetic pole N3, the developer is pumped up on the developing sleeve 41. The magnetic poles N3 and N1 are adjacent repulsive magnetic poles, and the developer on the developing sleeve 41 is peeled from the developing sleeve 41 between the magnetic poles N3 and N1 and mixed with the developer inside the developing container 46. The

なお、マグネットローラ42の磁極の配置は、図2に示す例に限定されるものではない。以下更に詳しく説明する本発明の要件を備えていれば、マグネットローラ42の具体的な磁極の配置は適宜変更することができ、例えば後述する実施例1(図4)のような磁極配置であってもよい。   The arrangement of the magnetic poles of the magnet roller 42 is not limited to the example shown in FIG. If the requirements of the present invention to be described in more detail below are provided, the specific magnetic pole arrangement of the magnet roller 42 can be changed as appropriate. For example, the magnetic pole arrangement as in Example 1 (FIG. 4) described later is used. May be.

3.従来例における現像剤の挙動
次に、本発明の理解を容易にするために、本実施形態の現像装置4における現像剤の挙動を説明する前に、従来例の現像装置における現像剤の挙動を説明する。
3. Next, in order to facilitate understanding of the present invention, before describing the behavior of the developer in the developing device 4 of the present embodiment, the behavior of the developer in the conventional developing device will be described. explain.

前述のように、本発明者らの検討により、低抵抗キャリアを使用した場合、印字率(画像比率)の高い画像を連続出力した際に、感光体上の静電潜像の画像部に対するキャリア付着が発生しやすくなることがあることがわかった。ここで、キャリア付着とは、本来なら感光体には磁気穂からトナーのみが付着すべきであるところ、キャリアが付着してしまう現象である。   As described above, when the low resistance carrier is used, the carrier for the image portion of the electrostatic latent image on the photosensitive member is continuously output when an image having a high printing rate (image ratio) is used. It has been found that adhesion can easily occur. Here, the carrier adhesion is a phenomenon in which the carrier adheres to the photosensitive member where only toner should adhere from the magnetic spike.

上記キャリア付着が発生しやすくなる原因は、次のように考えられる。キャリアの電気抵抗に比べて、トナーの電気抵抗ははるかに高い。そのため、低抵抗キャリアを使用した場合、現像剤の電気抵抗はそもそも低いのに加え、トナーの消費に伴い、現像剤の電気抵抗は更に低抵抗化する。このため、現像剤を介して、現像スリーブから感光体に電荷が注入され易くなる。その結果、例えば負帯電性のトナーを用いる場合、本来キャリアは正極性に帯電すべきところ、キャリアが負極性に帯電するようになり(ネガ化)、感光体上の静電潜像の画像部に付着する。   The reason why the carrier adhesion is likely to occur is considered as follows. Compared to the electrical resistance of the carrier, the electrical resistance of the toner is much higher. Therefore, when a low-resistance carrier is used, the electrical resistance of the developer is low in the first place, and the electrical resistance of the developer is further lowered as the toner is consumed. For this reason, electric charges are easily injected from the developing sleeve to the photoreceptor via the developer. As a result, for example, when using a negatively chargeable toner, the carrier should be charged positively, but the carrier is negatively charged (negative), and the image portion of the electrostatic latent image on the photoconductor Adhere to.

そこで、本発明者らは、低抵抗キャリアを使用した場合に、現像剤の電気抵抗を上げるために、現像剤のトナー濃度(T/D比)を増加させて検討した。しかし、この場合、長期に渡りキャリア付着を抑制することは困難であった。キャリア付着は、現像剤中に僅かな電流パスさえあれば起こり得るため、低抵抗キャリアを使用する場合にはこれを抑制することは困難であった。   Accordingly, the present inventors have studied by increasing the toner concentration (T / D ratio) of the developer in order to increase the electric resistance of the developer when a low resistance carrier is used. However, in this case, it has been difficult to suppress carrier adhesion over a long period of time. Since carrier adhesion can occur with only a small current path in the developer, it has been difficult to suppress this when a low-resistance carrier is used.

一方、高抵抗キャリアを使用した場合、長期に渡りキャリア付着は改善されるものの、現像性が低下することがあった。そこで、本発明者らは、高抵抗キャリアを使用した場合に、現像剤の電気抵抗を下げるために、T/D比を減少させて検討した。しかし、この場合、現像性を改善することは困難であった。これは、トナー量を減少することにより現像剤の電気抵抗は低抵抗化し電界は強まるものの、現像剤中のトナー量が絶対的に不足するためであると考えられる。また、逆に現像剤中のトナー量を増加させるために、T/D比を増加させて検討した。しかし、この場合も、現像性を改善することは困難であった。これは、トナー量は増加するものの、現像剤の電気抵抗が更に高抵抗化するためであると考えられる。   On the other hand, when a high-resistance carrier is used, the carrier adhesion is improved over a long period of time, but the developability may be lowered. Therefore, the present inventors have studied by reducing the T / D ratio in order to reduce the electric resistance of the developer when a high-resistance carrier is used. However, in this case, it has been difficult to improve developability. This is considered to be because the electric resistance of the developer is lowered and the electric field is increased by decreasing the toner amount, but the toner amount in the developer is absolutely insufficient. Conversely, in order to increase the amount of toner in the developer, the T / D ratio was increased and examined. However, in this case as well, it was difficult to improve developability. This is considered to be because the electric resistance of the developer is further increased although the toner amount is increased.

表1は、以上の現像性とキャリア付着の評価結果を、許容レベルを「○」、許容されないレベルを「×」としてまとめたものである。表1中、「低T/D比」、「高T/D比」は、それぞれ基準とした「Ref」に対してT/D比が低い場合、高い場合を示す。評価結果を示す欄の「/」の前「○」又は「×」が現像性の結果であり、後がキャリア付着の結果である。   Table 1 summarizes the evaluation results of developability and carrier adhesion as described above, with an acceptable level of “◯” and an unacceptable level of “X”. In Table 1, “low T / D ratio” and “high T / D ratio” indicate a case where the T / D ratio is low and high with respect to “Ref” as a reference. In the column showing the evaluation results, “o” before “/” or “x” is the developability result, and after is the result of carrier adhesion.

本発明者らは、上述の評価結果に係る現象を詳細に検証するために、高速ビデオカメラ(Photron社製 FASTCAM SA1)を使用し、現像領域におけるトナーの挙動を観測した。   In order to verify in detail the phenomenon related to the above-mentioned evaluation results, the present inventors used a high-speed video camera (FASTCAM SA1 manufactured by Photon) and observed the behavior of the toner in the development region.

その結果、現像スリーブ上の磁気穂において、現像バイアスにより現像スリーブ側から感光体側へと飛翔し易いトナーは、主に感光体の近傍のトナーであることがわかった。この理由は、次のように考えられる。   As a result, it has been found that the toner that easily flies from the developing sleeve side to the photosensitive member side by the developing bias in the magnetic spike on the developing sleeve is mainly the toner near the photosensitive member. The reason is considered as follows.

図28は、平行平板間に誘電体(キャリア)を置いたときの、静電場における空間電位分布の計算結果である。計算は、ラプラス方程式を使用し、数値解析手法として一般的な差分法を用いて行った(第59回日本画像学界技術講習会「スプレッドシートによるお手軽電界計算」)。   FIG. 28 shows a calculation result of a space potential distribution in an electrostatic field when a dielectric (carrier) is placed between parallel plates. The calculation was performed by using a Laplace equation and a general difference method as a numerical analysis method (the 59th Japan Imaging Academy Technical Seminar “Easy Electric Field Calculation Using Spreadsheet”).

図28に示すとおり、平行平板間の空間内に誘電体(キャリア)が置かれ、平行平板間に電圧が印加されたとき、周囲の空間よりも誘電率の大きい誘電体(キャリア)の内部では、等電位線の間隔が疎になる。その結果、平板(感光体)と誘電体(キャリア)の先端との間の空間に作られる等電位線の間隔が密になる。つまり、磁気穂に存在するトナーの中では、感光体の近傍のトナーに対し、より強い電界が働くと考えられ、その結果、感光体の近傍のトナーが飛翔し易いものと考えられる。   As shown in FIG. 28, when a dielectric (carrier) is placed in a space between parallel plates and a voltage is applied between the parallel plates, the dielectric (carrier) having a dielectric constant larger than that of the surrounding space is inside. The interval between equipotential lines becomes sparse. As a result, the interval between equipotential lines formed in the space between the flat plate (photosensitive member) and the tip of the dielectric (carrier) becomes close. That is, it is considered that a stronger electric field acts on the toner in the vicinity of the photoconductor among the toner present in the magnetic spike, and as a result, the toner in the vicinity of the photoconductor is likely to fly.

実際に、表1の低T/D比で現像性が許容レベルに達しなかった条件において、現像後のキャリアを観察した結果、現像スリーブの近傍のキャリアにはトナーが被覆しているのに対し、感光体の近傍のキャリアにはトナーがほぼ被覆していなかった。このことから、低T/D比において現像性が許容レベルに達しなかった理由は、感光体の近傍のトナー数が絶対的に不足するためと考えられる。   Actually, as a result of observing the carrier after development under the conditions where the developability did not reach an allowable level at the low T / D ratio shown in Table 1, the carrier in the vicinity of the developing sleeve was covered with toner. The carrier in the vicinity of the photoreceptor was almost not covered with toner. From this, it is considered that the reason why the developability did not reach an allowable level at a low T / D ratio is that the number of toners in the vicinity of the photoreceptor is absolutely insufficient.

以上のように、低抵抗キャリアを使用した場合、長期に渡りキャリア付着を抑制することが困難であるために、現像性の改善とキャリア付着の抑制との両立は困難である。そのため、現像性の改善とキャリア付着の抑制とを両立するためには、高抵抗キャリアを使用する場合の現像性を改善することが望まれる。   As described above, when a low-resistance carrier is used, it is difficult to suppress carrier adhesion over a long period of time, and thus it is difficult to achieve both improvement in developability and suppression of carrier adhesion. Therefore, in order to achieve both improvement of developability and suppression of carrier adhesion, it is desired to improve developability when using a high resistance carrier.

上述のように、現像性を改善するためには、「現像剤の電気抵抗を下げること」、「トナー量を増加すること」の両者が望まれるが、単にT/D比を制御するだけでは、これら両者が相反する効果として働き、両立することは困難である。   As described above, in order to improve developability, both “reducing the electrical resistance of the developer” and “increasing the toner amount” are desired, but simply controlling the T / D ratio. It is difficult for both of these to work as conflicting effects and to be compatible.

4.本実施形態における現像剤の挙動
次に、本実施形態の現像装置4における現像剤の挙動について説明する。
4). Next, the behavior of the developer in the developing device 4 of the present embodiment will be described.

図3は、図2に示す例における現像スリーブ41上の規制極S2の位置から現像極S1の位置までの現像剤の挙動を、現像スリーブ41の表面の移動方向に展開して模式的に示す。   FIG. 3 schematically shows the behavior of the developer from the position of the regulating electrode S2 on the developing sleeve 41 to the position of the developing electrode S1 in the example shown in FIG. 2, developed in the moving direction of the surface of the developing sleeve 41. .

トナーtとキャリアcとを備えた現像剤(二成分現像剤)は、現像スリーブ41が図中矢印R3の方向へ回転することにより、現像スリーブ41と、磁極S2に対向する位置に配置された規制ブレード44との隙間へと搬送される。そして、現像スリーブ41上の現像剤は、現像スリーブ41が更に回転することにより、現像スリーブ41と規制ブレード44との隙間において層厚の規制を受け、所望の量の現像剤が現像スリーブ41上にコートされる(P101)。   The developer (two-component developer) including the toner t and the carrier c is disposed at a position facing the developing sleeve 41 and the magnetic pole S2 as the developing sleeve 41 rotates in the direction of arrow R3 in the drawing. It is conveyed to the gap with the regulating blade 44. The developer on the developing sleeve 41 is subjected to layer thickness regulation in the gap between the developing sleeve 41 and the regulating blade 44 as the developing sleeve 41 further rotates, and a desired amount of developer is applied to the developing sleeve 41. (P101).

その後、層厚の規制を受けた現像スリーブ41上の現像剤は、現像スリーブ41が更に回転することにより、磁極N2に対向する位置に配置された導電性部材7と現像スリーブ41との間に搬送される(P102)。このとき、本実施形態では、磁極N2の磁力により現像スリーブ41の表面から立ち上がった磁気穂Mが、導電性部材7と接触する。   Thereafter, the developer on the developing sleeve 41 subjected to the regulation of the layer thickness is further moved between the conductive sleeve 7 and the developing sleeve 41 disposed at a position facing the magnetic pole N2 as the developing sleeve 41 further rotates. It is conveyed (P102). At this time, in this embodiment, the magnetic spike M rising from the surface of the developing sleeve 41 by the magnetic force of the magnetic pole N <b> 2 comes into contact with the conductive member 7.

ここで、本実施形態では、少なくとも画像形成時には、導電性部材7に接触した現像スリーブ41上の磁気穂M中のトナーtを、導電性部材7側から現像スリーブ41側へと移動させるように、現像スリーブ41と導電性部材7との間に電位差が形成される。すなわち、そのような電位差が、現像電源8から現像バイアスが印加されている現像スリーブ41との間で形成されるように、トナー付勢電源9から導電性部材7にトナー付勢バイアスが印加される。そのため、導電性部材7と現像スリーブ41との間には、トナーtが導電性部材7側から現像スリーブ41側へ移動するような電界E1が形成される。その結果、この電界E1の作用を受けて、導電性部材7の近傍のトナーtは現像スリーブ41の近傍へと移動する(P103)。   Here, in this embodiment, at least during image formation, the toner t in the magnetic brush M on the developing sleeve 41 in contact with the conductive member 7 is moved from the conductive member 7 side to the developing sleeve 41 side. A potential difference is formed between the developing sleeve 41 and the conductive member 7. That is, the toner biasing bias is applied from the toner biasing power source 9 to the conductive member 7 so that such a potential difference is formed between the developing power source 8 and the developing sleeve 41 to which the developing bias is applied. The Therefore, an electric field E1 is formed between the conductive member 7 and the developing sleeve 41 so that the toner t moves from the conductive member 7 side to the developing sleeve 41 side. As a result, under the action of the electric field E1, the toner t in the vicinity of the conductive member 7 moves to the vicinity of the developing sleeve 41 (P103).

その後、現像スリーブ41上の磁気穂Mは、現像スリーブ41が更に回転することにより、導電性部材7と現像スリーブ41との間から搬送される(P104)。そして、磁極S1の位置に近付くに伴い、磁極N2と磁極S1との間の1極分で図中上下が反転(半回転)する(P105)。これは、磁気穂Mが、現像スリーブ41の移動に伴い磁極N2の磁力線に沿って倒れ込み、次いで磁極S1の磁力線に沿って再び立ち上がるからである。この際、磁気穂Mは、磁極により近い側を基端部として、その反対側の先端部が倒れ込み或いは立ち上がるので、現像スリーブ41上で、現像スリーブ41の回転方向と同方向の回転運動を行い、図中上下が反転する。ここで、磁気穂Mが反転するとは、一連の磁気穂Mが厳密に回転することのみを意味するものではない。先の磁極の位置から後の磁極の位置に移動する際に、先の磁極の位置で現像スリーブ41から遠位の端部側にあった現像剤(キャリアc)が近位の端部側に移動する割合がその逆よりも相対的に多ければよい。   Thereafter, the magnetic brush M on the developing sleeve 41 is conveyed from between the conductive member 7 and the developing sleeve 41 by further rotating the developing sleeve 41 (P104). Then, as the position approaches the position of the magnetic pole S1, the upper and lower sides in the figure are reversed (half-rotated) by one pole between the magnetic pole N2 and the magnetic pole S1 (P105). This is because the magnetic spike M falls along the magnetic field line of the magnetic pole N2 as the developing sleeve 41 moves, and then rises again along the magnetic field line of the magnetic pole S1. At this time, the magnetic head M has a side closer to the magnetic pole as a base end portion, and the tip end portion on the opposite side falls or rises, so that the magnetic sleeve M performs a rotational movement on the developing sleeve 41 in the same direction as the developing sleeve 41. In the figure, the top and bottom are reversed. Here, the reversal of the magnetic spike M does not mean that a series of the magnetic spike M is strictly rotated. When moving from the position of the previous magnetic pole to the position of the subsequent magnetic pole, the developer (carrier c) that was on the distal end side from the developing sleeve 41 at the position of the previous magnetic pole is moved to the proximal end side. It is only necessary that the rate of movement is relatively greater than the reverse.

このとき、導電性部材7と現像スリーブ41との間の電界E1の作用により現像スリーブ41の近傍に移動した磁気穂M中のトナーtは、キャリアc上や磁気穂M間に拘束されることにより、ほぼその移動された状態で保持される。そのため、その磁気穂M中で現像スリーブ41の近傍で保持されていたトナーtは、磁気穂Mが反転することによって、今度は感光体1の近傍に配置されることになる。   At this time, the toner t in the magnetic spike M moved to the vicinity of the developing sleeve 41 by the action of the electric field E1 between the conductive member 7 and the developing sleeve 41 is restrained on the carrier c or between the magnetic spikes M. Thus, the moved state is held substantially. Therefore, the toner t held in the vicinity of the developing sleeve 41 in the magnetic brush M is arranged in the vicinity of the photoconductor 1 this time by the magnetic brush M being inverted.

その後、現像スリーブ41上の磁気穂Mは、現像スリーブ41が更に回転することにより、現像領域Dにおいて、感光体1と現像スリーブ41との間に配置される。このとき、本実施形態では、磁極S1の磁力により現像スリーブ41の表面から立ち上がった磁気穂Mが、感光体1と接触する。そして、現像領域Dにおいて、現像スリーブ41上の磁気穂M中のトナーtは、感光体1と現像スリーブ41との間の電界(現像電界)E2の作用を受けて、現像スリーブ41側から感光体1側へと移動する(P106)。   Thereafter, the magnetic brush M on the developing sleeve 41 is disposed between the photosensitive member 1 and the developing sleeve 41 in the developing region D by further rotating the developing sleeve 41. At this time, in this embodiment, the magnetic spike M rising from the surface of the developing sleeve 41 by the magnetic force of the magnetic pole S 1 comes into contact with the photosensitive member 1. In the developing region D, the toner t in the magnetic spike M on the developing sleeve 41 is exposed from the developing sleeve 41 side under the action of an electric field (developing electric field) E2 between the photosensitive member 1 and the developing sleeve 41. It moves to the body 1 side (P106).

以上のように、本実施形態では、現像領域Dにおいて、絶対的なトナー量を変えることなく、現像スリーブ41の近傍のトナー量を減少させ、かつ、感光体1の近傍のトナー量を増加させることが可能になるため、現像性を改善することができる。つまり、上述のように、磁気穂に存在するトナーの中では、感光体1の近傍のトナーに対し、より強い電界が働く。そのような強い電界が作用する部位のトナー量が増加することにより、より多くのトナーを感光体1上に移動させることが可能になると考えられる。また、現像スリーブ41の近傍のトナー量が減少すると、通常トナーが磁性キャリアに比べて5桁以上高抵抗であるため、現像剤の電気抵抗は急激に下がる。そして、現像剤の電気抵抗が下がると、感光体1の近傍の電位は現像スリーブ41の電位に近付くため、電界強度がより強まる。その結果、より多くのトナーを感光体1上に移動させることが可能になると考えられる。これらが相乗的に作用することで、現像領域Dにおいて、絶対的なトナー量を変えることなく、より多くのトナーを感光体1上に移動させることができると考えられる。   As described above, in this embodiment, in the development region D, the toner amount near the developing sleeve 41 is decreased and the toner amount near the photoconductor 1 is increased without changing the absolute toner amount. Therefore, developability can be improved. That is, as described above, a stronger electric field acts on the toner in the vicinity of the photoconductor 1 among the toners present in the magnetic ears. It is considered that a larger amount of toner can be moved onto the photoreceptor 1 by increasing the amount of toner at a site where such a strong electric field acts. Further, when the toner amount in the vicinity of the developing sleeve 41 is decreased, the electric resistance of the developer is drastically decreased because the normal toner has a resistance higher than that of the magnetic carrier by 5 digits or more. When the electric resistance of the developer decreases, the electric potential in the vicinity of the photosensitive member 1 approaches the electric potential of the developing sleeve 41, so that the electric field strength is further increased. As a result, it is considered that more toner can be moved onto the photoreceptor 1. By synergistically acting, it is considered that more toner can be moved onto the photoreceptor 1 in the development region D without changing the absolute toner amount.

ここで、トナーを導電性部材7側から現像スリーブ41側へと移動させるためには、導電性部材7に、現像時のトナーの帯電極性(本実施例では負極性)と同極性で絶対値が現像バイアスの直流成分の電位よりも大きい電位のトナー付勢バイアスを印加する。すなわち、トナー付勢バイアスの直流成分の電位を、現像バイアスの直流成分の電位よりも、現像時のトナーの帯電極性側に高くする。本実施形態では、トナー付勢バイアスはDC電圧であるが、直流成分と交流成分とを重畳した振動電圧であってもよい(第2の実施形態参照)。   Here, in order to move the toner from the conductive member 7 side to the developing sleeve 41 side, the conductive member 7 has the same polarity as the toner charging polarity at the time of development (negative polarity in this embodiment) and an absolute value. Applies a toner bias having a potential larger than the potential of the DC component of the developing bias. That is, the potential of the DC component of the toner biasing bias is set higher than the potential of the DC component of the developing bias toward the charging polarity of the toner during development. In the present embodiment, the toner bias is a DC voltage, but may be an oscillating voltage in which a direct current component and an alternating current component are superimposed (see the second embodiment).

本実施形態では、現像電源8、トナー付勢電源9などによって、トナー付勢極により形成された現像剤担持体上の現像剤の穂立ち中のトナーを導電性部材側から現像剤担持体側へ移動させる電位差を形成する電位差形成手段が構成される。   In the present embodiment, the developing power supply 8 and the toner energizing power supply 9 cause the toner on the developer carrying body formed by the toner energizing electrode to flow from the conductive member side to the developer carrying body side. A potential difference forming means for forming a potential difference to be moved is configured.

また、本発明者らの検討によると、トナーを導電性部材7側から現像スリーブ41側へ移動させるために導電性部材7と現像スリーブ41との間に形成される最大の電界強度Eは、1.0×104〜2.0×104V/cmであることが好ましい。ここで、上記最大の電界強度Eは、導電性部材7と現像スリーブ41との間に形成されるトナーを導電性部材7側から現像スリーブ41側へと移動させる電界が最大となるときの電界強度である。また、導電性部材7と現像スリーブ41との最近接距離をLとする。また、本実施形態では、現像時のトナーの帯電極性は負極性であり、トナー付勢バイアスは現像時のトナーの帯電極性と同極性のDC電圧であり、現像バイアスは現像時のトナーの帯電極性と同極性のDC電圧とAC電圧とを重畳した振動電圧である。したがって、本実施形態では、上記最大の電界強度Eは、次式で求められる。
電界強度E=
((現像バイアスの正極性のピーク値)−(導電性部材に印加するDC電圧))/距離L
Further, according to the study by the present inventors, the maximum electric field strength E formed between the conductive member 7 and the developing sleeve 41 in order to move the toner from the conductive member 7 side to the developing sleeve 41 side is it is preferably 1.0 × 10 4 ~2.0 × 10 4 V / cm. Here, the maximum electric field strength E is the electric field when the electric field for moving the toner formed between the conductive member 7 and the developing sleeve 41 from the conductive member 7 side to the developing sleeve 41 side is maximum. It is strength. Further, the closest distance between the conductive member 7 and the developing sleeve 41 is L. In this embodiment, the toner charging polarity during development is negative, the toner biasing bias is a DC voltage having the same polarity as the toner charging polarity during development, and the development bias is the toner charging during development. This is an oscillating voltage obtained by superimposing a DC voltage and an AC voltage having the same polarity as the polarity. Therefore, in the present embodiment, the maximum electric field strength E is obtained by the following equation.
Electric field strength E =
((Peak value of positive polarity of developing bias) − (DC voltage applied to conductive member)) / distance L

上記電界強度Eが2.0×104V/cmより大きいと、トナーが現像スリーブ41の近傍に過剰に偏在し易くなり、磁気穂内でキャリアに拘束されないトナーや、現像スリーブ41に直接付着するトナーが増加する。このようなトナーは、付着力が無いか又は非常に弱いために、現像領域Dにおいてかぶり(感光体上の非画像部に意図しないトナーが付着する現象)を発生させ易い。一方、上記電界強度Eが1.0×104より小さいと、トナーがキャリアから飛翔できず、現像スリーブ41の近傍に偏在し難くなり、現像性が改善し難い。 When the electric field intensity E is larger than 2.0 × 10 4 V / cm, the toner tends to be excessively unevenly distributed in the vicinity of the developing sleeve 41 and directly adheres to the toner that is not restrained by the carrier in the magnetic ear or the developing sleeve 41. Toner increases. Since such toner has no adhesion or is very weak, it tends to cause fog (a phenomenon in which unintended toner adheres to a non-image portion on the photoreceptor) in the development region D. On the other hand, when the electric field strength E is smaller than 1.0 × 10 4 , the toner cannot fly from the carrier, and it is difficult for the toner to be unevenly distributed in the vicinity of the developing sleeve 41, so that the developability is difficult to improve.

5.実施例等
<実施例及び比較例の現像装置>
本発明に従う実施例1(図4)の現像装置4Aと、比較例としての比較例1(図5)及び比較例2(図6)の現像装置4B、4Cとを使用して、現像性とキャリア付着を評価した。図4、図5、図6は、それぞれ実施例1、比較例1、比較例2の現像装置4A、4B、4Cの構成を示す模式的な断面図である。なお、各現像装置4A、4B、4Cにおいて、図2を参照して説明した現像装置4のものと同一又はそれに対応する要素には同一符号を付している。
5. Examples etc. <Developing Devices of Examples and Comparative Examples>
Using the developing device 4A of Example 1 (FIG. 4) according to the present invention and the developing devices 4B and 4C of Comparative Example 1 (FIG. 5) and Comparative Example 2 (FIG. 6) as comparative examples, Carrier adhesion was evaluated. 4, 5, and 6 are schematic cross-sectional views illustrating the configurations of the developing devices 4 </ b> A, 4 </ b> B, and 4 </ b> C of Example 1, Comparative Example 1, and Comparative Example 2, respectively. In each of the developing devices 4A, 4B, and 4C, the same or corresponding elements as those of the developing device 4 described with reference to FIG.

実施例1(図4)の現像装置4Aは、図2に示す現像装置4とはマグネットローラ42の具体的な磁極配置が異なるが、その他の構成は実質的に図2に示す現像装置4と同じである。実施例1の現像装置4Aでは、マグネットローラ42は、その周方向に、複数の磁極として、磁極S1、N2、S2、N3、S3、S4、N1を有する。これら磁極S1、N2、S2、N3、S3、S4、N1は、現像スリーブ41の回転方向とは逆方向にこの順番で配置されている。そして、実施例1の現像装置4Aでは、現像スリーブ41の回転方向において現像極S1から1極上流のトナー付勢極N2に対向し、かつ、現像スリーブ41上の磁気穂と接触する位置に、導電性部材7が配置されている。導電性部材7は、支持体71に固定されている。また、現像スリーブ41の回転方向において現像極S1の3極上流の規制極N3に対向し、かつ、現像スリーブ41上の磁気穂が接触する位置に、規制ブレード44が配置されている。   The developing device 4A of Example 1 (FIG. 4) differs from the developing device 4 shown in FIG. 2 in the specific magnetic pole arrangement of the magnet roller 42, but the other configuration is substantially the same as the developing device 4 shown in FIG. The same. In the developing device 4A of Example 1, the magnet roller 42 has magnetic poles S1, N2, S2, N3, S3, S4, and N1 as a plurality of magnetic poles in the circumferential direction. These magnetic poles S 1, N 2, S 2, N 3, S 3, S 4, N 1 are arranged in this order in the direction opposite to the rotation direction of the developing sleeve 41. In the developing device 4A according to the first exemplary embodiment, the developer sleeve 41 is opposed to the toner biasing pole N2 that is one pole upstream from the developing pole S1 in the rotation direction of the developing sleeve 41, and is in contact with the magnetic spike on the developing sleeve 41. A conductive member 7 is disposed. The conductive member 7 is fixed to the support 71. In addition, a regulating blade 44 is disposed at a position facing the regulating pole N3 that is three poles upstream of the developing pole S1 in the rotation direction of the developing sleeve 41 and in contact with the magnetic spike on the developing sleeve 41.

比較例1(図5)の現像装置4Bは、導電性部材7の配置が次のように変更されていることを除いて、実施例1の現像装置4Aと実質的に同じ構成とされている。比較例1の現像装置4Bでは、現像スリーブ41の回転方向において現像極S1から2極上流のトナー付勢極S2に対向し、かつ、現像スリーブ41上の磁気穂と接触する位置に、導電性部材7が配置されている。導電性部材7は、支持体71に固定されている。   The developing device 4B of Comparative Example 1 (FIG. 5) has substantially the same configuration as the developing device 4A of Example 1 except that the arrangement of the conductive members 7 is changed as follows. . In the developing device 4B of the comparative example 1, in the rotation direction of the developing sleeve 41, the conductive surface is located at a position facing the toner biasing pole S2 that is two poles upstream from the developing pole S1 and in contact with the magnetic spike on the developing sleeve 41. A member 7 is arranged. The conductive member 7 is fixed to the support 71.

比較例2(図6)の現像装置4Cは、導電性部材7及び支持体41が設けられていないことを除いて、実施例1の現像装置4Aと実質的に同じ構成とされている。   The developing device 4C of Comparative Example 2 (FIG. 6) has substantially the same configuration as the developing device 4A of Example 1 except that the conductive member 7 and the support 41 are not provided.

<評価実験>
まず、上述の本実施形態の画像形成装置100に、上述の実施例1、比較例1、比較例2の各現像装置4A、4B、4Cを実装し、ベタ画像を形成する際の現像性、キャリア付着についての評価実験を行った。
<Evaluation experiment>
First, the developing devices 4A, 4B, and 4C of Example 1, Comparative Example 1, and Comparative Example 2 described above are mounted on the image forming apparatus 100 of the present embodiment, and developability when a solid image is formed. An evaluation experiment on carrier adhesion was performed.

二成分現像剤としては、粒径rcが35μmのキャリアと、粒径rtが5.5μmの負帯電性(ネガ帯電性)のトナーと、を混合してなるものを用いた。現像剤のトナー濃度(T/D比)xは8%とした。キャリアの真密度ρcは3.5g/cm3、キャリアの体積抵抗率は1×1010Ω・cm、トナーの真密度ρtは1.0g/cm3、トナーの体積抵抗率は1×1018Ω・cmであった。なお、各パラメータの測定方法は後述する。 The two-component developer was used and the particle size r c is 35μm carriers, those having a particle size r t is formed by mixing the toner of negatively chargeable 5.5 [mu] m (negative charging property), the. The toner density (T / D ratio) x of the developer was 8%. The carrier true density ρ c is 3.5 g / cm 3 , the carrier volume resistivity is 1 × 10 10 Ω · cm, the toner true density ρ t is 1.0 g / cm 3 , and the toner volume resistivity is 1 ×. 10 18 Ω · cm. The method for measuring each parameter will be described later.

ベタ画像の形成時に、感光体1は、図中矢印R1方向に1000mm/sで回転させた。ベタ画像は、帯電、露光の各工程を経て、現像領域Dにおける未露光部の感光体1の表面電位(暗電位)が−480V、露光部の感光体1の表面電位(明電位)が−130Vであった。   When the solid image was formed, the photosensitive member 1 was rotated at 1000 mm / s in the direction of the arrow R1 in the figure. The solid image is subjected to charging and exposure steps, and the surface potential (dark potential) of the unexposed portion of the photoreceptor 1 in the development region D is −480 V, and the surface potential (bright potential) of the exposed portion of the photoreceptor 1 is −. It was 130V.

一方、現像スリーブ41は、図中矢印R3方向に1500mm/sで回転させた。また、ベタ画像の形成時に、現像スリーブ41には、現像電源8から、DC電圧−330Vに、周波数6kHz、ピーク間電圧1.5kVの矩形波を重畳した現像バイアスを印加した。また、ベタ画像の形成時に、導電性部材7には、トナー付勢電源9から、DC電圧−530Vを印加した。   On the other hand, the developing sleeve 41 was rotated at 1500 mm / s in the arrow R3 direction in the figure. Further, during the formation of the solid image, a developing bias in which a rectangular wave having a frequency of 6 kHz and a peak-to-peak voltage of 1.5 kV was applied to the developing sleeve 41 from the developing power source 8 on a DC voltage of −330V. Further, during the formation of the solid image, a DC voltage of −530 V was applied to the conductive member 7 from the toner energizing power source 9.

実施例1、比較例1の各現像装置4A、4Bの、比較例2の現像装置4Cに対する現像性、キャリア付着の評価結果を表2に示す。   Table 2 shows evaluation results of developability and carrier adhesion of the developing devices 4A and 4B of Example 1 and Comparative Example 1 with respect to the developing device 4C of Comparative Example 2.

実施例1の現像装置4Aでは、比較例2の現像装置4Cに比べて現像性が改善した。一方、比較例1の現像装置4Bでは、比較例2の現像装置4Cに比べて現像性が低下した。また、実施例1の現像装置4A、比較例1の現像装置4Bともに、キャリア付着については許容レベルであることが確認された。なお、各評価方法は後述する。   In the developing device 4A of Example 1, the developability was improved as compared with the developing device 4C of Comparative Example 2. On the other hand, in the developing device 4B of Comparative Example 1, the developability was lower than that of the developing device 4C of Comparative Example 2. Further, it was confirmed that both the developing device 4A of Example 1 and the developing device 4B of Comparative Example 1 were at an acceptable level for carrier adhesion. Each evaluation method will be described later.

上述のような結果が得られた理由について、次のように考えられる。図7は、実施例1の現像装置4Aにおける現像スリーブ41上の規制極N3の位置から現像極S1の位置までの現像剤の挙動を、現像スリーブ41の表面の移動方向に展開して模式的に示す。同様に、図8は、比較例1の現像装置4Bにおける現像剤の挙動、図9は比較例2の現像装置4Cにおける現像剤の挙動を示す。   The reason why the above results are obtained can be considered as follows. FIG. 7 schematically illustrates the behavior of the developer from the position of the regulating electrode N3 on the developing sleeve 41 to the position of the developing electrode S1 in the developing device 4A of Example 1 in the moving direction of the surface of the developing sleeve 41. Shown in Similarly, FIG. 8 shows the behavior of the developer in the developing device 4B of Comparative Example 1, and FIG. 9 shows the behavior of the developer in the developing device 4C of Comparative Example 2.

図7に示すように、実施例1の現像装置4Aでは、現像スリーブ41の回転方向において現像極S1から1極上流のトナー付勢極N2に対向し、かつ、現像スリーブ41上の磁気穂Mと接触する位置に、導電性部材7が配置されている。また、少なくとも画像形成時には、導電性部材7に接触した現像スリーブ41上の磁気穂M中のトナーtを、導電性部材7側から現像スリーブ41側へと移動させるように、トナー付勢電源9から導電性部材7にトナー付勢バイアスが印加される。その後、現像スリーブ41上の磁気穂Mは、現像極S1の位置に近付くに伴い図中上下が反転する。そのため、現像領域Dにおいて、現像スリーブ41の近傍のトナー量が減少し、かつ、感光体1の近傍のトナー量が増加する。その結果、比較例2の現像装置4C(図9)の場合に比べて、現像スリーブ41の近傍の現像剤の電気抵抗は低下し、かつ、感光体1の近傍のトナー量が増加するため、現像性が改善するものと考えられる。一方、キャリアの電気抵抗が高いために、電荷注入によるキャリア付着は抑制することができる。   As shown in FIG. 7, in the developing device 4 </ b> A according to the first embodiment, the magnetic spike M on the developing sleeve 41 faces the toner biasing pole N <b> 2 that is one pole upstream from the developing pole S <b> 1 in the rotation direction of the developing sleeve 41. The conductive member 7 is disposed at a position in contact with the conductive member 7. Further, at least during image formation, the toner energizing power source 9 is arranged so that the toner t in the magnetic brush M on the developing sleeve 41 in contact with the conductive member 7 is moved from the conductive member 7 side to the developing sleeve 41 side. A toner biasing bias is applied to the conductive member 7. Thereafter, as the magnetic spike M on the developing sleeve 41 approaches the position of the developing pole S1, the top and bottom in the figure are reversed. Therefore, in the development region D, the toner amount near the developing sleeve 41 decreases and the toner amount near the photoconductor 1 increases. As a result, the electrical resistance of the developer in the vicinity of the developing sleeve 41 decreases and the amount of toner in the vicinity of the photoreceptor 1 increases as compared with the case of the developing device 4C (FIG. 9) of Comparative Example 2. It is thought that developability is improved. On the other hand, since the electric resistance of the carrier is high, carrier adhesion due to charge injection can be suppressed.

図8に示すように、比較例1の現像装置4Bでは、現像スリーブ41の回転方向において現像極S1から2極上流のトナー付勢極N2に対向し、かつ、現像スリーブ41上の磁気穂Mと接触する位置に、導電性部材7が配置されている。また、少なくとも画像形成時には、導電性部材7に接触した現像スリーブ41上の磁気穂M中のトナーtを、導電性部材7側から現像スリーブ41側へと移動させるように、トナー付勢電源9から導電性部材7にトナー付勢バイアスが印加される。しかし、その後、比較例1では、現像スリーブ41上の磁気穂Mは、磁極S1の位置に近付くに伴い、磁極S2と磁極N2との間の1極分で図中上下が反転し、更に磁極N2と磁極S1との間の1極分で図中上下が反転し、全部で1回転する。そのため、現像領域Dにおいて、現像スリーブ41の近傍のトナー量が増加し、感光体1の近傍のトナー量が減少してしまう。その結果、比較例2の現像装置4C(図9)の場合に比べて、現像スリーブ41の近傍の現像剤の電気抵抗は上昇し、かつ、感光体1の近傍のトナー量が減少するため、現像性が低下するものと考えられる。   As shown in FIG. 8, in the developing device 4 </ b> B of Comparative Example 1, the magnetic brush M on the developing sleeve 41 faces the toner biasing pole N <b> 2 that is two poles upstream from the developing pole S <b> 1 in the rotation direction of the developing sleeve 41. The conductive member 7 is disposed at a position in contact with the conductive member 7. Further, at least during image formation, the toner energizing power source 9 is arranged so that the toner t in the magnetic brush M on the developing sleeve 41 in contact with the conductive member 7 is moved from the conductive member 7 side to the developing sleeve 41 side. A toner biasing bias is applied to the conductive member 7. However, in Comparative Example 1, the magnetic spike M on the developing sleeve 41 is turned upside down in the figure by one pole between the magnetic pole S2 and the magnetic pole N2 as it approaches the position of the magnetic pole S1. In the figure, the upper and lower sides are reversed by one pole between N2 and the magnetic pole S1, so that one rotation is made in total. Therefore, in the development area D, the toner amount near the developing sleeve 41 increases and the toner amount near the photoreceptor 1 decreases. As a result, the electrical resistance of the developer in the vicinity of the developing sleeve 41 increases and the amount of toner in the vicinity of the photoconductor 1 decreases compared to the case of the developing device 4C (FIG. 9) of Comparative Example 2. It is considered that developability is lowered.

なお、図9に示すように、比較例2の現像装置4Cでは、導電性部材7は設けられておらず、現像スリーブ41上で磁気穂M中のトナーを移動させるトナー付勢バイアスは印加されない。したがって、現像領域Dに搬送される磁気穂M中のトナーtは、有意に感光体1側に偏在させられることはない。   As shown in FIG. 9, in the developing device 4 </ b> C of Comparative Example 2, the conductive member 7 is not provided, and the toner bias for moving the toner in the magnetic spike M on the developing sleeve 41 is not applied. . Therefore, the toner t in the magnetic brush M conveyed to the development area D is not significantly unevenly distributed on the photoconductor 1 side.

次に、実施例1の現像装置4Aを用い、体積抵抗率の異なるキャリアを使用して、上記同様の評価実験を行った。結果を表3に示す。   Next, the same evaluation experiment as described above was performed using the developing device 4A of Example 1 and using carriers having different volume resistivity. The results are shown in Table 3.

体積抵抗率が107Ω・cm以下のキャリアでは、電荷注入によるキャリア付着を抑制することが困難となり、現像性の改善との両立が困難であることがわかった。つまり、体積抵抗率が108Ω・cm以上、典型的には108〜1010Ω・cmの高抵抗キャリアを用いるのが好ましい。 It has been found that carriers having a volume resistivity of 10 7 Ω · cm or less are difficult to suppress carrier adhesion due to charge injection, and it is difficult to achieve both improvement in developability. That is, it is preferable to use a high-resistance carrier having a volume resistivity of 10 8 Ω · cm or more, typically 10 8 to 10 10 Ω · cm.

以上のように、実施例1によれば、現像極から奇数極上流のトナー付勢極の位置において、画像形成時に、トナーが導電性部材7側から現像スリーブ41側へ移動するように、導電性部材7に電圧を印加する。これにより、トナー付勢極の位置における磁気穂M中のトナーtは、現像スリーブ41の近傍に偏在する。その後、トナー付勢極の位置と現像極の位置との間を磁気穂Mが回転しながら搬送されることにより、現像極における磁気穂M中のトナーは、感光体1の近傍に偏在する。これにより、現像領域Dにおいて、絶対的なトナー量を変えることなく、現像スリーブ41の近傍のトナー量を減少させ、かつ、感光体1の近傍のトナー量を増加させることが可能になる。そのため、現像性を改善することができる。したがって、高抵抗キャリアを用いて長期に渡りキャリア付着を抑制できると共に、現像性の改善を図ることができる。   As described above, according to the first embodiment, at the position of the toner biasing pole that is an odd number upstream from the developing pole, the conductive material is transferred so that the toner moves from the conductive member 7 side to the developing sleeve 41 side during image formation. A voltage is applied to the sex member 7. As a result, the toner t in the magnetic brush M at the position of the toner biasing pole is unevenly distributed in the vicinity of the developing sleeve 41. Thereafter, the magnetic brush M is conveyed while rotating between the position of the toner biasing electrode and the position of the developing pole, so that the toner in the magnetic brush M at the developing pole is unevenly distributed in the vicinity of the photoreceptor 1. As a result, in the development region D, it is possible to decrease the toner amount near the developing sleeve 41 and increase the toner amount near the photoreceptor 1 without changing the absolute toner amount. Therefore, developability can be improved. Therefore, carrier adhesion can be suppressed over a long period of time using a high-resistance carrier, and developability can be improved.

ここで、少なくとも現像スリーブの回転方向において現像極から上流側にトナー付勢極までの磁極は、交互に異極とされる。また、トナー付勢極は、現像スリーブの回転方向において現像極から奇数極上流に配置されていれば、現像スリーブの回転に伴い磁気穂が反転を繰り返し、結果的に現像極の位置で感光体の近傍のトナー量を増加することができる。ただし、トナー付勢極の位置で現像スリーブの近傍に移動させられたトナーを極力その状態で保持したまま磁気穂を現像極の位置まで搬送するためには、上記奇数は、好ましくは5以下、より好ましくは3又は1、最も好ましくは1である。   Here, at least in the rotation direction of the developing sleeve, the magnetic poles from the developing pole to the toner energizing pole upstream are alternately made different from each other. In addition, if the toner biasing electrode is disposed upstream of the developing pole from the developing pole in the rotation direction of the developing sleeve, the magnetic brush repeatedly reverses as the developing sleeve rotates, and as a result, the photosensitive member is positioned at the position of the developing pole. The amount of toner in the vicinity of can be increased. However, in order to convey the magnetic spike to the position of the developing pole while keeping the toner moved in the vicinity of the developing sleeve at the position of the toner biasing pole as much as possible, the odd number is preferably 5 or less, More preferably, it is 3 or 1, and most preferably 1.

なお、本実施形態では、導電性部材は、現像スリーブの外周面の曲率と略同じ曲率を有する形状とされているが、本発明はこれに限定されるものではない。典型的には、本実施形態と同様に、導電性部材の少なくとも現像スリーブの外周面に対向する面が、現像スリーブの外周面に沿う方向に湾曲される。また、例えば、図10に示すような円柱形状又は円筒形状の導電性部材7であってもよい。この場合、導電性部材7は、通常、現像スリーブ41の外径よりも小さい外径を有し、その軸線方向が現像スリーブ41の回転軸線方向に沿って、典型的には略平行となるように配置される。また、図11に示すような内部に磁界発生手段としてのマグネットローラ72が固定配置されている円筒形状の導電性部材7であってもよい。この場合、導電性部材7の内部のマグネットローラ72の磁極のうち、現像スリーブ41の内部のマグネットローラ42に対向する磁極は、該現像スリーブ42内の対向する磁極とは異極とする。また、図12に示すように、現像剤規制部材(規制ブレード)44が導電性部材7の機能を有する構成としても構わない。   In the present embodiment, the conductive member has a shape having substantially the same curvature as that of the outer peripheral surface of the developing sleeve, but the present invention is not limited to this. Typically, as in the present embodiment, at least a surface of the conductive member that faces the outer peripheral surface of the developing sleeve is curved in a direction along the outer peripheral surface of the developing sleeve. Further, for example, a columnar or cylindrical conductive member 7 as shown in FIG. 10 may be used. In this case, the conductive member 7 usually has an outer diameter smaller than the outer diameter of the developing sleeve 41, and its axial direction is typically substantially parallel along the rotational axis direction of the developing sleeve 41. Placed in. Moreover, the cylindrical electroconductive member 7 by which the magnet roller 72 as a magnetic field generation means is fixedly arrange | positioned inside as shown in FIG. 11 may be sufficient. In this case, among the magnetic poles of the magnet roller 72 inside the conductive member 7, the magnetic pole facing the magnet roller 42 inside the developing sleeve 41 is different from the opposing magnetic pole inside the developing sleeve 42. Further, as shown in FIG. 12, the developer regulating member (regulating blade) 44 may have a function of the conductive member 7.

また、本実施形態では、導電性部材7は、現像スリーブ41上の磁気穂Mが接触する位置に配置されているが、これに限定されるものではない。磁気穂M中のトナーtを現像スリーブ41側に移動させる電界を作用させ得るのであれば、導電性部材7は該磁気穂Mに接触していなくてもよく、該磁気穂Mに近接して配置されていてもよい。   In the present embodiment, the conductive member 7 is disposed at a position where the magnetic spike M on the developing sleeve 41 contacts, but the present invention is not limited to this. As long as an electric field for moving the toner t in the magnetic ear M to the developing sleeve 41 side can be applied, the conductive member 7 may not be in contact with the magnetic ear M and is close to the magnetic ear M. It may be arranged.

<各パラメータの測定方法>
・キャリアの体積抵抗率:
図13は、キャリアの体積抵抗率の測定に用いた装置の概要を示す模式図である。アルミニウム製の円筒体(以下「Alドラム」という。)201に、キャリアcを単体(すなわち、トナーを含まない。)を収容した現像装置202の現像スリーブ203を対向させる。このとき、Alドラム201と現像スリーブ203との最近接距離を実機(すなわち、上記実施例及び比較例)と同等に保つ。そして、Alドラム201と現像スリーブ203とを、それぞれ所定の周速で回転させながら、Alドラム201と現像スリーブ203との間に高圧電源(NF社製 HVA4321)204により、AC電圧(Sin波)を印加する。このとき、Sin波の周波数をスイープさせ、印加電圧に対する応答電流を電流計205で計測することにより、インピーダンスを測定することができる。なお、Sin波のピーク電圧は、上記Alドラム201と現像スリーブ202との最近接位置における電界強度が2×104V/cmになるように設定した。ここでは、誘電体測定システム501(ソーラトロン社製 126096W)により計測を行った。
<Measurement method for each parameter>
・ Volume resistivity of carrier:
FIG. 13 is a schematic diagram showing an outline of an apparatus used for measuring the volume resistivity of a carrier. A developing sleeve 203 of a developing device 202 containing a carrier c alone (that is, not including toner) is opposed to an aluminum cylinder (hereinafter referred to as “Al drum”) 201. At this time, the closest distance between the Al drum 201 and the developing sleeve 203 is kept equal to that of the actual machine (that is, the above-described embodiment and comparative example). Then, while rotating the Al drum 201 and the developing sleeve 203 at a predetermined peripheral speed, an AC voltage (Sin wave) is generated between the Al drum 201 and the developing sleeve 203 by a high voltage power source (HVA4321 manufactured by NF). Is applied. At this time, the impedance can be measured by sweeping the frequency of the Sin wave and measuring the response current to the applied voltage with the ammeter 205. The peak voltage of the Sin wave was set so that the electric field strength at the closest position between the Al drum 201 and the developing sleeve 202 was 2 × 10 4 V / cm. Here, the measurement was performed by a dielectric measurement system 501 (126096W manufactured by Solartron).

解析方法は次のとおりである。周波数を1Hzから10kHzまでスイープした際の各測定値(実部と虚部)をプロットしたコールコールプロットから、解析ソフト(ソーラトロン社製 ZView)を用いて等価回路(RCの並列回路)でフィッテングする。これにより、磁性キャリアの抵抗成分と静電容量成分を求めることができる。この抵抗値、及びキャリア体積(接触面積×最近接距離)から、キャリアの体積抵抗率(Ω・cm)を求めた。   The analysis method is as follows. Fitting with an equivalent circuit (RC parallel circuit) using analysis software (Solartron ZView) from Cole-Cole plots plotting each measured value (real part and imaginary part) when the frequency is swept from 1 Hz to 10 kHz . Thereby, the resistance component and the capacitance component of the magnetic carrier can be obtained. From the resistance value and the carrier volume (contact area × nearest distance), the volume resistivity (Ω · cm) of the carrier was determined.

・トナーの体積抵抗率
直径φ=6mm、測定電極板面積=0.283cm2、圧力=1500gの錘を用い、圧力=96.1kPa、測定時の粉体層厚=0.5〜1.0mmとして、次のような測定を行った。すなわち、400Vの直流電圧を微小電流計(YHP4140pA・METER/DC・VOLTAGE・SOUCE)で電流値を測定し、測定した電流値より体積抵抗値を算出した。
-Volume resistivity of toner: Diameter φ = 6 mm, measurement electrode plate area = 0.283 cm 2 , pressure = 1500 g weight, pressure = 96.1 kPa, powder layer thickness at measurement = 0.5 to 1.0 mm As a result, the following measurements were performed. That is, a current value was measured with a minute current meter (YHP4140pA · METER / DC · VOLTAGE · SOUCE) with a DC voltage of 400V, and a volume resistance value was calculated from the measured current value.

・現像剤のトナー濃度(T/D比)x:
現像スリーブに担持された現像剤を0.3g程度取り、水と界面活性剤(例えばヤシノミ洗剤)の混合液に混ぜ、溶融したトナーとキャリアを分離し、それぞれの重量を測定することにより求めた。
-Developer toner density (T / D ratio) x:
About 0.3 g of the developer carried on the developing sleeve was taken, mixed with a mixed solution of water and a surfactant (for example, palm flea detergent), the melted toner and the carrier were separated, and each weight was measured. .

・真密度ρ:
乾式自動密度計(島津製作所社製 アキュピック1330)によって測定し求めた。
・ True density ρ:
It measured and calculated | required with the dry-type automatic densimeter (Shimadzu Corporation Accupic 1330).

なお、上記実施例及び比較例で使用したトナーの真密度ρtは1.0g/cm3、キャリアの真密度ρcは3.5g/cm3であった。 The true density ρt of the toner used in the examples and comparative examples was 1.0 g / cm 3 , and the true density ρ c of the carrier was 3.5 g / cm 3 .

・キャリアの粒径rc
粒度分布測定機(日機装社製 マイクロトラックMT3300EX)によって体積平均粒径を測定し求めた。
Carrier particle size r c :
The volume average particle size was measured and determined by a particle size distribution measuring device (Microtrack MT3300EX manufactured by Nikkiso Co., Ltd.).

なお、上記実施例及び比較例で使用したキャリアの粒径rcは35μmであった。 The particle size r c of the carrier used in the above Examples and Comparative Example was 35 [mu] m.

・トナー粒径rt
精密粒度分布測定装置(ベックマン・コールター社製 Multisizer3)によって重量平均粒径を測定し求めた。
Toner particle size r t :
The weight average particle size was measured and determined by a precision particle size distribution measuring device (Multisizer 3 manufactured by Beckman Coulter, Inc.).

なお、上記実施例及び比較例で使用したトナー粒径rtは5.5μmであった。 The toner particle size r t used in the above Examples and Comparative Example was 5.5 [mu] m.

<評価方法>
・現像性評価:
表面電位計(TREK社製 MODEL344)により、現像前後の電位差ΔVを計測した。この表面電位計は、感光体1の表面の移動方向において現像領域Dの下流側で感光体1及び感光体1上のトナー像の表面電位を計測できるように、上記実施例及び比較例では現像装置4の下部に取り付けた。そして、比較例2の現像装置4Cで測定されたΔVに対して、増加した場合は「○:許容レベル」、同等又は減少した場合は「×:許容されないレベル」として評価を行った。
<Evaluation method>
・ Developability evaluation:
A potential difference ΔV before and after development was measured with a surface potential meter (MODEL 344 manufactured by TREK). In this embodiment and the comparative example, this surface potential meter can measure the surface potential of the photosensitive member 1 and the toner image on the photosensitive member 1 on the downstream side of the developing region D in the moving direction of the surface of the photosensitive member 1. It was attached to the lower part of the device 4. Then, when ΔV measured by the developing device 4C of Comparative Example 2 was increased, “◯: acceptable level” was evaluated, and when equal or decreased, “X: unacceptable level” was evaluated.

・キャリア付着評価:
ベタ画像を連続出力した際に、感光体上のトナー像をテーピングした(すなわち、ベタ画像が形成されている感光体上に粘着性テープを貼着した後に剥がした)。その後、テープのトナー像が付着している面の1cm2程度の領域(テーピング領域)を顕微鏡(オリンパス社製 光学顕微鏡)により観察し、付着しているキャリアの個数をカウントした。そして、次の評価基準に従って、キャリア付着評価を行った。
2個/1cm2以下:○(許容レベル)
2個/1cm2超:×(許容されないレベル)
・ Carrier adhesion evaluation:
When the solid image was continuously output, the toner image on the photoconductor was taped (that is, the tape was peeled off after sticking an adhesive tape on the photoconductor on which the solid image was formed). Thereafter, an area (taping area) of about 1 cm 2 on the surface where the toner image of the tape is adhered was observed with a microscope (an optical microscope manufactured by Olympus Corporation), and the number of adhered carriers was counted. And carrier adhesion evaluation was performed according to the following evaluation criteria.
2 / cm 2 or less: ○ (acceptable level)
2 / over 1 cm 2 : × (Unacceptable level)

[第2の実施形態]
次に、本発明の第2の実施形態について説明する。本実施形態の画像形成装置の基本的な構成及び動作は、第1の実施形態のものと同じである。したがって、第1の実施形態のものと同一又はそれに相当する要素には同一符号を付して、詳しい説明は省略する。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the present invention will be described. The basic configuration and operation of the image forming apparatus of this embodiment are the same as those of the first embodiment. Therefore, the same reference numerals are given to elements that are the same as or equivalent to those of the first embodiment, and detailed description thereof is omitted.

本実施形態では、現像装置は、複数の現像剤担持体として2個の現像スリーブを有し、現像剤を感光体の表面の移動方向において上流側の現像スリーブから下流側の現像スリーブへ受け渡す構成とされている。   In the present embodiment, the developing device has two developing sleeves as a plurality of developer carrying members, and transfers the developer from the upstream developing sleeve to the downstream developing sleeve in the movement direction of the surface of the photosensitive member. It is configured.

そして、上流側の現像スリーブが、下流側の現像スリーブ上の磁気穂中のトナーを移動させて、下流側の現像領域における磁気穂中のトナーを感光体側に偏在させるための導電性部材の機能を有する。これにより、特に、下流側の現像スリーブによる現像性を向上する。下流側の現像スリーブは、感光体上の静電潜像を最終的に現像するものであるので、この下流側の現像スリーブによる現像性を向上することは、画像を改善する上で重要である。   The upstream developing sleeve moves the toner in the magnetic brush on the downstream developing sleeve so that the toner in the magnetic brush in the downstream developing region is unevenly distributed on the photoreceptor side. Have Thereby, in particular, the developability by the downstream developing sleeve is improved. Since the downstream developing sleeve finally develops the electrostatic latent image on the photoreceptor, it is important to improve the developability by the downstream developing sleeve in order to improve the image. .

本実施形態の現像装置の構成及び動作については、下記の実施例2において更に詳しく説明する。   The configuration and operation of the developing device of this embodiment will be described in more detail in Example 2 below.

<実施例及び比較例の現像装置>
本発明に従う実施例2(図14)の現像装置4Dと、比較例としての比較例3(図15)、比較例4(図16)及び比較例5(図17)の現像装置4E、4F、4Gとを使用して、現像性とキャリア付着を評価した。図14、図15、図16、図17は、それぞれ実施例2、比較例3、比較例4、比較例5の現像装置4D、4E、4F、4Gの構成を示す模式的な断面図である。
<Developing devices of Examples and Comparative Examples>
The developing device 4D of Example 2 (FIG. 14) according to the present invention and the developing devices 4E and 4F of Comparative Example 3 (FIG. 15), Comparative Example 4 (FIG. 16) and Comparative Example 5 (FIG. 17) as comparative examples. 4G was used to evaluate developability and carrier adhesion. 14, FIG. 15, FIG. 16, and FIG. 17 are schematic cross-sectional views showing the configurations of the developing devices 4D, 4E, 4F, and 4G of Example 2, Comparative Example 3, Comparative Example 4, and Comparative Example 5, respectively. .

実施例2(図14)の現像装置4Dは、複数の現像剤担持体として上流側現像スリーブ(第2の現像剤担持体)41aと下流側現像スリーブ(第1の現像剤担持体)41bとの2個の現像スリーブを有する。上流側現像スリーブ41aは、感光体1の表面の移動方向の上流側において、現像容器46の開口部46aから一部が露出するようにして回転可能に配置されている。また、下流側現像スリーブ41bは、感光体1の表面の移動方向の下流側において、現像容器46の開口部46aから一部が露出するようにして回転可能に配置されている。上流側現像スリーブ41a、下流側現像スリーブ41bのそれぞれの長手方向(回転軸線方向)は、感光体1の長手方向(回転軸線方向)と略平行である。なお、本実施形態では、感光体1の表面の移動方向は、感光体1との対向部における上流側及び下流側の現像スリーブ41a、41bによる現像剤の搬送方向と略同一である。   The developing device 4D of Embodiment 2 (FIG. 14) includes an upstream developing sleeve (second developer bearing member) 41a and a downstream developing sleeve (first developer bearing member) 41b as a plurality of developer bearing members. 2 developing sleeves. The upstream developing sleeve 41 a is rotatably arranged so that a part thereof is exposed from the opening 46 a of the developing container 46 on the upstream side in the moving direction of the surface of the photoreceptor 1. Further, the downstream side developing sleeve 41 b is rotatably arranged so that a part thereof is exposed from the opening 46 a of the developing container 46 on the downstream side in the moving direction of the surface of the photoreceptor 1. The longitudinal direction (rotation axis direction) of each of the upstream development sleeve 41a and the downstream development sleeve 41b is substantially parallel to the longitudinal direction (rotation axis direction) of the photoreceptor 1. In the present embodiment, the moving direction of the surface of the photoreceptor 1 is substantially the same as the developer conveyance direction by the upstream and downstream developing sleeves 41 a and 41 b at the portion facing the photoreceptor 1.

上流側現像スリーブ41a、下流側現像スリーブ41bは、それぞれ同方向である図中矢印R3a、R3b方向へ回転駆動される。上流側現像領域Da、下流側現像領域Dbにおいて、上流側現像スリーブ41a、下流側現像スリーブ41bの表面の移動方向と感光体3の表面の移動方向は同方向である。また、上流側現像スリーブ41aと下流側現像スリーブ41bとの対向部において、上流側現像スリーブ41aと下流側現像スリーブ41bの表面の移動方向は逆方向である。   The upstream developing sleeve 41a and the downstream developing sleeve 41b are rotationally driven in the directions indicated by arrows R3a and R3b in the same direction. In the upstream development area Da and the downstream development area Db, the movement direction of the surfaces of the upstream development sleeve 41a and the downstream development sleeve 41b is the same as the movement direction of the surface of the photoreceptor 3. In addition, the moving direction of the surfaces of the upstream developing sleeve 41a and the downstream developing sleeve 41b is opposite in the facing portion between the upstream developing sleeve 41a and the downstream developing sleeve 41b.

上流側現像スリーブ41aには、現像バイアス印加手段(第2の電源)としての上流側現像電源(発信装置)9が接続されている。上流側現像電源9は、波形信号発振器91と、波形信号発振器91により発生した信号を増幅して上流側現像スリーブ41aにバイアスを印加する高圧電源92と、を有する。後述するように、この上流側現像電源9は、トナー付勢バイアス印加手段としても機能する。また、下流側現像スリーブ41bには、現像バイアス印加手段(第1の電源)としての下流側現像電源8が接続されている。下流側現像電源8は、波形信号発振器81と、波形信号発振器81により発生した信号を増幅して現像スリーブ41にバイアスを印加する高圧電源82と、を有する。   An upstream developing power source (transmitting device) 9 as a developing bias applying means (second power source) 9 is connected to the upstream developing sleeve 41a. The upstream developing power source 9 includes a waveform signal oscillator 91 and a high voltage power source 92 that amplifies the signal generated by the waveform signal oscillator 91 and applies a bias to the upstream developing sleeve 41a. As will be described later, the upstream developing power source 9 also functions as a toner bias applying unit. The downstream developing sleeve 41b is connected to a downstream developing power source 8 as a developing bias applying means (first power source). The downstream developing power supply 8 includes a waveform signal oscillator 81 and a high voltage power supply 82 that amplifies the signal generated by the waveform signal oscillator 81 and applies a bias to the developing sleeve 41.

上流側現像スリーブ41aの内部には、上流側マグネットローラ(第2の磁界発生手段)42aが固定配置され、下流側現像スリーブ41bの内部には、下流側マグネットローラ(第1の磁界発生手段)42bが固定配置されている。上流側マグネットローラ42aは、その周方向に、複数の磁極として、磁極S11、N12、S12、N13、S13、S14、N11を有する。これら磁極S11、N12、S12、N13、S13、S14、N11は、上流側現像スリーブ41aの回転方向とは逆方向にこの順番で配置されている。また、下流側マグネットローラ42bは、その周方向に、複数の磁極として、磁極S21、N22、N23、S22、N21を有する。これら磁極S21、N22、N23、S22、N21は、下流側現像スリーブ41bの回転方向とは逆方向にこの順番で配置されている。   An upstream magnet roller (second magnetic field generating means) 42a is fixedly arranged inside the upstream developing sleeve 41a, and a downstream magnet roller (first magnetic field generating means) is arranged inside the downstream developing sleeve 41b. 42b is fixedly arranged. The upstream magnet roller 42a has magnetic poles S11, N12, S12, N13, S13, S14, and N11 as a plurality of magnetic poles in the circumferential direction. These magnetic poles S11, N12, S12, N13, S13, S14, and N11 are arranged in this order in the direction opposite to the rotation direction of the upstream developing sleeve 41a. The downstream magnet roller 42b has magnetic poles S21, N22, N23, S22, and N21 as a plurality of magnetic poles in the circumferential direction. These magnetic poles S21, N22, N23, S22, N21 are arranged in this order in the direction opposite to the rotation direction of the downstream developing sleeve 41b.

上流側現像スリーブ41aと上流側マグネットローラ42aとで、上流側現像部材43aが構成され、下流側現像スリーブ41bと下流側マグネットローラ42bとで、下流側現像部材43bが構成される。   The upstream developing sleeve 41a and the upstream magnet roller 42a constitute an upstream developing member 43a, and the downstream developing sleeve 41b and the downstream magnet roller 42b constitute a downstream developing member 43b.

そして、実施例2の現像装置4Dでは、上流側現像スリーブ41bは、次のような位置に配置されている。すなわち、下流側現像スリーブ41bの回転方向において下流側現像領域(第1の現像領域)Dbに対応する磁極(下流側現像極)S21から1極上流のトナー付勢極N22に対向し、かつ、下流側現像スリーブ41b上の磁気穂と接触する位置である。   In the developing device 4D of Example 2, the upstream developing sleeve 41b is disposed at the following position. That is, in the rotational direction of the downstream developing sleeve 41b, it faces the toner biasing pole N22 that is one pole upstream from the magnetic pole (downstream developing pole) S21 corresponding to the downstream developing area (first developing area) Db, and This is the position in contact with the magnetic spike on the downstream developing sleeve 41b.

この下流側現像スリーブ41b上の磁極N22の位置には、上流側現像スリーブ41a上の磁極S14の位置が対向している。これら上流側現像スリーブ41a上の磁極S14と下流側現像スリーブ41b上の磁極N22とは異極である。これら第2の現像剤担持体上の磁極(受け渡し極)S14の位置と、第1の現像剤担持体上の磁極(トナー付勢極)N22の位置との間で、現像剤が受け渡される。   The position of the magnetic pole N14 on the upstream side developing sleeve 41a is opposed to the position of the magnetic pole N22 on the downstream side developing sleeve 41b. The magnetic pole S14 on the upstream developing sleeve 41a is different from the magnetic pole N22 on the downstream developing sleeve 41b. The developer is transferred between the position of the magnetic pole (transfer pole) S14 on the second developer carrier and the position of the magnetic pole (toner biasing pole) N22 on the first developer carrier. .

また、実施例2の現像装置4Dでは、規制ブレード44は、次のような位置に配置されている。すなわち、上流側現像スリーブ41aの回転方向において上流側現像極S11の3極上流の規制極N13に対向し、かつ、上流側現像スリーブ41a上の磁気穂が接触する位置である。   In the developing device 4D according to the second embodiment, the regulation blade 44 is disposed at the following position. That is, it is a position that faces the regulation pole N13 that is upstream of the three poles of the upstream development pole S11 in the rotation direction of the upstream development sleeve 41a, and that the magnetic brush on the upstream development sleeve 41a contacts.

また、少なくとも画像形成時には、下流側現像スリーブ41bと上流側現像スリーブ41aとの間に、次のような電位差が形成される。すなわち、上流側現像スリーブ41aに接触した下流側現像スリーブ41b上の磁気穂M中のトナーtを、上流側現像スリーブ41a側から下流側現像スリーブ41b側へと移動させるような電位差である。より詳細には、そのような電位差が、下流側現像スリーブ41bとの間で形成されるように、トナー付勢手段としても機能する上流側現像電源9から上流側現像スリーブ41a7にトナー付勢バイアスとしても機能する現像バイアスが印加される。このとき下流側現像スリーブ41bには、下流側現像電源8から現像バイアスが印加されている。   At least during image formation, the following potential difference is formed between the downstream developing sleeve 41b and the upstream developing sleeve 41a. That is, the potential difference is such that the toner t in the magnetic brush M on the downstream developing sleeve 41b in contact with the upstream developing sleeve 41a is moved from the upstream developing sleeve 41a side to the downstream developing sleeve 41b side. More specifically, a toner biasing bias is applied from the upstream developing power source 9 that also functions as a toner biasing unit to the upstream developing sleeve 41a7 so that such a potential difference is formed with the downstream developing sleeve 41b. A developing bias that also functions as a is applied. At this time, a developing bias is applied from the downstream developing power source 8 to the downstream developing sleeve 41b.

なお、本実施形態(実施例及び比較例)では、感光体1の外径、上流側及び下流側現像スリーブ41a、41bの外径は、それぞれ第1の実施形態におけるものと同じである。また、本実施形態(実施例及び比較例)では、上流側及び下流側現像スリーブ41a、41bと感光体1との間の最近接距離はそれぞれ300μmである。また、本実施形態(実施例及び比較例)では、上流側現像スリーブ41aと下流側現像スリーブ41bとの間の最近接距離は600μmである。   In this embodiment (example and comparative example), the outer diameter of the photoreceptor 1 and the outer diameters of the upstream and downstream developing sleeves 41a and 41b are the same as those in the first embodiment. In this embodiment (Example and Comparative Example), the closest distance between the upstream and downstream developing sleeves 41a and 41b and the photosensitive member 1 is 300 μm. In this embodiment (Example and Comparative Example), the closest distance between the upstream developing sleeve 41a and the downstream developing sleeve 41b is 600 μm.

また、本実施形態では、下流側現像電源8、上流側現像電源9などによって、第1の現像剤担持体上の現像剤の穂立ち中のトナーを第2の現像剤担持体側から第1の現像剤担持体側へ移動させる電位差を形成する電位差形成手段が構成される。   Further, in the present embodiment, the downstream developing power supply 8, the upstream developing power supply 9, and the like cause the toner on the first developer carrying member to rise from the second developer carrying member side to the first developer carrier. Potential difference forming means for forming a potential difference to be moved to the developer carrying member side is configured.

比較例3(図15)の現像装置4Eは、下流側マグネットローラ42bの磁極の配置が次のように変更されていることを除いて、実施例2の現像装置4Dと実質的に同じ構成とされている。比較例3の現像装置4Eでは、下流側マグネットローラ42bは、その周方向に、複数の磁極として、磁極N21、S22、N22、N23、S23、N24、S21を有する。これら磁極N21、S22、N22、N23、S23、N24、S21は、下流側現像スリーブ41bの回転方向とは逆方向にこの順番で配置されている。   The developing device 4E of Comparative Example 3 (FIG. 15) has substantially the same configuration as the developing device 4D of Example 2 except that the arrangement of the magnetic poles of the downstream magnet roller 42b is changed as follows. Has been. In the developing device 4E of Comparative Example 3, the downstream magnet roller 42b has magnetic poles N21, S22, N22, N23, S23, N24, and S21 as a plurality of magnetic poles in the circumferential direction. These magnetic poles N21, S22, N22, N23, S23, N24, and S21 are arranged in this order in the direction opposite to the rotation direction of the downstream developing sleeve 41b.

そして、比較例3の現像装置4Eでは、上流側現像スリーブ41aは、次のような位置に配置されている。すなわち、下流側現像スリーブ41bの回転方向において下流側現像極N21から2極上流のトナー付勢極N22に対向し、かつ、下流側現像スリーブ41b上の磁気穂と接触する位置である。この下流側現像スリーブ41b上の磁極N22の位置には、上流側現像スリーブ41a上の磁極S14の位置が対向している。これら上流側現像スリーブ41a上の受け渡し極S14の位置と、下流側現像スリーブ41b上のトナー付勢極N22の位置との間で、現像剤が受け渡される。なお、比較例3において、上流側マグネットローラ42aの磁極の配置は実施例2と同じである。また、比較例3では、実施例2と同様に、少なくとも画像形成時には、下流側現像スリーブ41bと上流側現像スリーブ41aとの間に電位差が形成される。   In the developing device 4E of Comparative Example 3, the upstream developing sleeve 41a is disposed at the following position. That is, it is a position that faces the toner biasing pole N22 that is two poles upstream from the downstream developing pole N21 in the rotation direction of the downstream developing sleeve 41b, and that is in contact with the magnetic brush on the downstream developing sleeve 41b. The position of the magnetic pole N14 on the upstream side developing sleeve 41a is opposed to the position of the magnetic pole N22 on the downstream side developing sleeve 41b. The developer is delivered between the position of the delivery pole S14 on the upstream side development sleeve 41a and the position of the toner biasing pole N22 on the downstream side development sleeve 41b. In Comparative Example 3, the arrangement of the magnetic poles of the upstream magnet roller 42a is the same as in Example 2. In Comparative Example 3, as in Example 2, a potential difference is formed between the downstream developing sleeve 41b and the upstream developing sleeve 41a at least during image formation.

比較例4(図16)の現像装置4F、比較例5(図17)の現像装置4Gは、下流側、上流側の各現像スリーブ41b、41a間に電位差が形成されないことを除いて、それぞれ実施例2の現像装置4D、比較例3の現像装置4Eと実質的に同じ構成とされている。すなわち、比較例4の現像装置4F、比較例5の現像装置4Gでは、共通の現像電源8から上流側及び下流側現像スリーブ41a、41bに、共通の現像バイアスが印加される。   The developing device 4F of Comparative Example 4 (FIG. 16) and the developing device 4G of Comparative Example 5 (FIG. 17) are implemented except that no potential difference is formed between the developing sleeves 41b and 41a on the downstream side and the upstream side. The developing device 4D of Example 2 and the developing device 4E of Comparative Example 3 have substantially the same configuration. That is, in the developing device 4F of the comparative example 4 and the developing device 4G of the comparative example 5, a common developing bias is applied from the common developing power supply 8 to the upstream and downstream developing sleeves 41a and 41b.

<評価実験>
実施例1、比較例3〜5の各現像装置4D、4E、4F、4Gにおいて用いた現像バイアスは次のとおりである。
<Evaluation experiment>
The developing bias used in each of the developing devices 4D, 4E, 4F, and 4G of Example 1 and Comparative Examples 3 to 5 is as follows.

・実施例2(現像装置4D):
上流側現像電源9
DC:−380V
AC:矩形波(周波数6kHz、ピーク間電圧1.5kV)
下流側現像電源8
DC:−230V
AC:矩形波(周波数6kHz、ピーク間電圧1.5kV)
なお、上流側現像電源9の出力の波形と下流側現像電源8の出力の波形は同期させられており、両出力の電位差は実質的に一定に保たれている。
Example 2 (developing device 4D):
Upstream development power supply 9
DC: -380V
AC: Rectangular wave (frequency 6 kHz, peak-to-peak voltage 1.5 kV)
Downstream development power supply 8
DC: -230V
AC: Rectangular wave (frequency 6 kHz, peak-to-peak voltage 1.5 kV)
Note that the waveform of the output of the upstream developing power supply 9 and the waveform of the output of the downstream developing power supply 8 are synchronized, and the potential difference between the two outputs is kept substantially constant.

・比較例3(現像装置4E):
上流側現像電源9
DC:−380V
AC:矩形波(周波数6kHz、ピーク間電圧1.5kV)
下流側現像電源8
DC:−230V
AC:矩形波(周波数6kHz、ピーク間電圧1.5kV)
なお、上流側現像電源9の出力の波形と下流側現像電源8の出力の波形は同期させられており、両出力の電位差は実質的に一定に保たれている。
Comparative example 3 (developing device 4E):
Upstream development power supply 9
DC: -380V
AC: Rectangular wave (frequency 6 kHz, peak-to-peak voltage 1.5 kV)
Downstream development power supply 8
DC: -230V
AC: Rectangular wave (frequency 6 kHz, peak-to-peak voltage 1.5 kV)
Note that the waveform of the output of the upstream developing power supply 9 and the waveform of the output of the downstream developing power supply 8 are synchronized, and the potential difference between the two outputs is kept substantially constant.

・比較例4(現像装置4F):
現像電源8
DC:−330V
AC:矩形波(周波数6kHz、ピーク間電圧1.5kV)
Comparative example 4 (developing device 4F):
Development power supply 8
DC: -330V
AC: Rectangular wave (frequency 6 kHz, peak-to-peak voltage 1.5 kV)

・比較例5(現像装置4G):
現像電源8
DC:−330V
AC:矩形波(周波数6kHz、ピーク間電圧1.5kV)
Comparative example 5 (developing device 4G):
Development power supply 8
DC: -330V
AC: Rectangular wave (frequency 6 kHz, peak-to-peak voltage 1.5 kV)

その他の条件は、第1の実施形態において説明した評価実験と同様である。   Other conditions are the same as in the evaluation experiment described in the first embodiment.

実施例2の現像装置4Dの比較例4の現像装置4Fに対する、また比較例3の現像装置4Eの比較例5の現像装置4Gに対する現像性、キャリア付着の評価結果を表4に示す。   Table 4 shows the evaluation results of the developability and carrier adhesion of the developing device 4D of Example 2 to the developing device 4F of Comparative Example 4 and the developing device 4E of Comparative Example 3 to the developing device 4G of Comparative Example 5.

実施例2の現像装置4Dでは、比較例4の現像装置4Fに比べて現像性が改善した。一方、比較例3の現像装置4Eでは、比較例5の現像装置4Gに比べて現像性が低下した。また、実施例2の現像装置4D、比較例3の現像装置4Eともに、キャリア付着については許容レベルであることが確認された。   In the developing device 4D of Example 2, the developability was improved as compared with the developing device 4F of Comparative Example 4. On the other hand, in the developing device 4E of Comparative Example 3, the developability was lower than that of the developing device 4G of Comparative Example 5. Further, it was confirmed that both the developing device 4D of Example 2 and the developing device 4E of Comparative Example 3 were at acceptable levels for carrier adhesion.

上述のような結果が得られた理由について、次のように考えられる。図18は、実施例2の現像装置4Dにおける現像剤の挙動を、上流側及び下流側現像スリーブ41a、41bの表面の移動方向に展開して模式的に示す。同様に、図19は、比較例3の現像装置4Eにおける現像剤の挙動、図20は、比較例4の現像装置4Fにおける現像剤の挙動、図21は、比較例5の現像装置4Gにおける現像剤の挙動を示す。   The reason why the above results are obtained can be considered as follows. FIG. 18 schematically illustrates the behavior of the developer in the developing device 4D according to the second embodiment, developed in the moving direction of the surfaces of the upstream and downstream developing sleeves 41a and 41b. Similarly, FIG. 19 shows the behavior of the developer in the developing device 4E of Comparative Example 3, FIG. 20 shows the behavior of the developer in the developing device 4F of Comparative Example 4, and FIG. 21 shows the development in the developing device 4G of Comparative Example 5. The behavior of the agent is shown.

図18に示すように、実施例2の現像装置4Dでは、上流側現像スリーブ41a上の上流側現像領域(第2の現像領域)Daに対応する磁極(上流側現像極)S11の位置に搬送された磁気穂Mは、上流側現像領域Daにおいて、感光体1に接触する。そして、上流側現像領域Daで、上流側現像スリーブ41a上の磁気穂M中のトナーtは、感光体1と上流側現像スリーブ41aとの間の電界E3の作用を受けて、上流側現像スリーブ41a側から感光体1側へと移動する。上流側現像領域Daで、感光体1上の静電潜像に応じて、上流側現像スリーブ41a上の磁気穂M中のトナーtが消費される。その後、上流側現像スリーブ41a上の磁気穂Mは、上流側現像スリーブ41a上の磁極S11と磁極N11との間の1極分で図中上下が反転し、更に上流側現像スリーブ41a上の磁極N11と磁極S14との間の1極分で反転し、全部で1回転する。上流側現像スリーブ41a上の磁極S14の位置まで搬送された磁気穂Mは、上流側現像スリーブ41aと下流側現像スリーブ41bとの間の電界E1の下、下流側現像スリーブ41b上の磁極N22の位置に受け渡される。このとき、上流側現像スリーブ41aに接触した下流側現像スリーブ41b上の磁気穂M中のトナーtは、電界E1の作用を受けて、上流側現像スリーブ41a側から下流側現像スリーブ41b側へと移動する。その後、下流側現像スリーブ41b上の磁気穂Mは、下流側現像スリーブ41b上の磁極N22と磁極21との間の1極分で図中上下が反転する。下流側現像スリーブ41b上の下流側現像極S21の位置に搬送された磁気穂Mは、下流側現像領域Dbにおいて、感光体1に接触する。そして、下流側現像領域Dbで、下流側現像スリーブ41b上の磁気穂M中のトナーtは、感光体1と下流側現像スリーブ41bとの間の電界E2の作用を受けて、下流側現像スリーブ41b側から感光体1側へと移動する。   As shown in FIG. 18, in the developing device 4D of the second embodiment, the sheet is conveyed to the position of the magnetic pole (upstream developing pole) S11 corresponding to the upstream developing area (second developing area) Da on the upstream developing sleeve 41a. The magnetic head M thus brought into contact with the photoreceptor 1 in the upstream development area Da. In the upstream development area Da, the toner t in the magnetic brush M on the upstream development sleeve 41a is subjected to the action of the electric field E3 between the photosensitive member 1 and the upstream development sleeve 41a, and the upstream development sleeve. It moves from the 41a side to the photoreceptor 1 side. In the upstream developing area Da, the toner t in the magnetic spike M on the upstream developing sleeve 41a is consumed according to the electrostatic latent image on the photoreceptor 1. Thereafter, the magnetic spike M on the upstream developing sleeve 41a is inverted one by one between the magnetic pole S11 and the magnetic pole N11 on the upstream developing sleeve 41a, and further the magnetic pole on the upstream developing sleeve 41a. It reverses by one pole between N11 and magnetic pole S14, and makes one rotation in total. The magnetic spike M conveyed to the position of the magnetic pole S14 on the upstream developing sleeve 41a is under the electric field E1 between the upstream developing sleeve 41a and the downstream developing sleeve 41b, and the magnetic pole N22 on the downstream developing sleeve 41b. Passed to position. At this time, the toner t in the magnetic brush M on the downstream developing sleeve 41b that has contacted the upstream developing sleeve 41a is subjected to the action of the electric field E1, and from the upstream developing sleeve 41a side to the downstream developing sleeve 41b side. Moving. Thereafter, the magnetic spike M on the downstream developing sleeve 41b is inverted up and down in the figure by one pole between the magnetic pole N22 and the magnetic pole 21 on the downstream developing sleeve 41b. The magnetic spike M conveyed to the position of the downstream development pole S21 on the downstream development sleeve 41b contacts the photoreceptor 1 in the downstream development region Db. In the downstream development area Db, the toner t in the magnetic brush M on the downstream development sleeve 41b is subjected to the action of the electric field E2 between the photosensitive member 1 and the downstream development sleeve 41b, and the downstream development sleeve. It moves from the 41b side to the photoreceptor 1 side.

このように、実施例2の現像装置4Dでは、下流側現像極S21から1極上流のトナー付勢極N22に対向し、かつ、下流側現像スリーブ41b上の磁気穂Mと接触する位置に、上流側現像スリーブ41aが配置されている。また、少なくとも画像形成時には、トナーtを上流側現像スリーブ41a側から下流側現像スリーブ41b側へと移動させるように、上流側現像電源9から上流側現像スリーブ41aに現像バイアスが印加される。その後、下流側現像スリーブ41b上の磁気穂Mは、下流側現像スリーブ41b上の下流側現像極S21の位置に近付くに伴い、図中上下が反転する。そのため、下流側現像領域Dbにおいて、下流側現像スリーブ41bの近傍のトナー量が減少し、かつ、感光体1の近傍のトナー量が増加する。その結果、比較例4の現像装置4F(図20)の場合と比較すると、下流側現像スリーブ41bの近傍の現像剤の電気抵抗は低下し、かつ、感光体1の近傍のトナー量が増加するため、現像性が改善するものと考えられる。一方、キャリアの電気抵抗が高いために、電荷注入によるキャリア付着は抑制することができる。   Thus, in the developing device 4D of Example 2, the toner biasing pole N22 that is one pole upstream from the downstream developing pole S21 is opposed to the magnetic brush M on the downstream developing sleeve 41b. An upstream developing sleeve 41a is disposed. At least during image formation, a developing bias is applied from the upstream developing power source 9 to the upstream developing sleeve 41a so that the toner t is moved from the upstream developing sleeve 41a side to the downstream developing sleeve 41b side. Thereafter, as the magnetic spike M on the downstream developing sleeve 41b approaches the position of the downstream developing pole S21 on the downstream developing sleeve 41b, the top and bottom in the drawing are reversed. Therefore, in the downstream development area Db, the toner amount near the downstream development sleeve 41b decreases and the toner amount near the photoreceptor 1 increases. As a result, compared with the case of the developing device 4F (FIG. 20) of the comparative example 4, the electrical resistance of the developer in the vicinity of the downstream side developing sleeve 41b decreases and the toner amount in the vicinity of the photoreceptor 1 increases. Therefore, it is considered that developability is improved. On the other hand, since the electric resistance of the carrier is high, carrier adhesion due to charge injection can be suppressed.

図19に示すように、比較例3の現像装置4Eでは、下流側現像極N21から2極上流のトナー付勢極N22に対向し、かつ、下流側現像スリーブ41b上の磁気穂Mと接触する位置に、上流側現像スリーブ41aが配置されている。また、少なくとも画像形成時には、トナーtを上流側現像スリーブ41a側から下流側現像スリーブ41b側へと移動させるように、上流側現像電源9から上流側現像スリーブ41aに現像バイアスが印加される。しかし、その後、比較例3では、磁気穂Mは、下流側現像極N21の位置に近付くに伴い、磁極N22と磁極S22との間の1極分で図中上下が反転し、更に磁極S22と磁極N21との間の1極分で図中上下が反転し、全部で1回転する。そのため、下流側現像領域Dbにおいて、下流側現像スリーブ41bの近傍のトナー量が増加し、感光体1の近傍のトナー量が減少してしまう。その結果、比較例5の現像装置4G(図21)の場合と比較すると、下流側現像スリーブ41bの近傍の現像剤の電気抵抗は上昇し、かつ、感光体1の近傍のトナー量が減少するため、現像性が低下するものと考えられる。   As shown in FIG. 19, in the developing device 4E of Comparative Example 3, the toner biasing pole N22 that is two poles upstream from the downstream developing pole N21 is opposed to and in contact with the magnetic spike M on the downstream developing sleeve 41b. The upstream developing sleeve 41a is disposed at the position. At least during image formation, a developing bias is applied from the upstream developing power source 9 to the upstream developing sleeve 41a so that the toner t is moved from the upstream developing sleeve 41a side to the downstream developing sleeve 41b side. However, after that, in Comparative Example 3, as the magnetic spike M approaches the position of the downstream development pole N21, the top and bottom in the figure are inverted by one pole between the magnetic pole N22 and the magnetic pole S22, and further, the magnetic pole S22 In the figure, the upper and lower sides are reversed by one pole between the magnetic pole N21 and a total of one rotation. Therefore, in the downstream development area Db, the toner amount near the downstream development sleeve 41b increases and the toner amount near the photoreceptor 1 decreases. As a result, as compared with the case of the developing device 4G (FIG. 21) of Comparative Example 5, the electrical resistance of the developer in the vicinity of the downstream side developing sleeve 41b increases and the amount of toner in the vicinity of the photoreceptor 1 decreases. Therefore, it is considered that developability is lowered.

なお、図20、図21に示すように、比較例4、5の各現像装置4F、4Gでは、下流側現像スリーブ41bと上流側現像スリーブ41aとの間に電位差が形成されない。そのため、上流側現像領域Daにおいて上流側現像スリーブ41a上の磁気穂Mからトナーtが消費された後、下流側現像領域Dbに至るまで、実質的に磁気穂M中のトナーtが一方の端部側から他方の端部側へと移動させられることはない。したがって、下流側現像領域Dbに搬送される磁気穂M中のトナーtは、上流側現像領域Daで磁気穂Mからトナーtが消費された状態と比較して有意に感光体1側に偏在させられることはない。   As shown in FIGS. 20 and 21, in each of the developing devices 4F and 4G of Comparative Examples 4 and 5, no potential difference is formed between the downstream developing sleeve 41b and the upstream developing sleeve 41a. Therefore, after the toner t is consumed from the magnetic brush M on the upstream developing sleeve 41a in the upstream developing area Da and until the downstream developing area Db, the toner t in the magnetic brush M is substantially at one end. It is not moved from the part side to the other end part side. Therefore, the toner t in the magnetic spike M conveyed to the downstream development area Db is significantly unevenly distributed on the photoreceptor 1 side as compared with the state where the toner t is consumed from the magnetic spike M in the upstream development area Da. It will never be done.

次に、実施例2の現像装置4Dを用い、体積抵抗率の異なるキャリアを使用して、上記同様の評価実験を行った。結果を表5に示す。   Next, using the developing device 4D of Example 2, the same evaluation experiment as described above was performed using carriers having different volume resistivity. The results are shown in Table 5.

体積抵抗率が107Ω・cm以下のキャリアでは、電荷注入によるキャリア付着を抑制することが困難となり、現像性の改善との両立が困難であることがわかった。 It has been found that carriers having a volume resistivity of 10 7 Ω · cm or less are difficult to suppress carrier adhesion due to charge injection, and it is difficult to achieve both improvement in developability.

以上のように、実施例2によれば、下流側現像領域Dbに対応する磁極から奇数極上流の磁極の位置において、画像形成時に、トナーが上流側現像スリーブ41a側から下流側現像スリーブ41b側へ移動するように、上流側現像スリーブ41aに電圧を印加する。すなわち、トナーは、第2の現像スリーブ側から第1の現像スリーブ側に移動させられる。これにより、トナー付勢極の位置における磁気穂M中のトナーは、下流側現像スリーブ41bの近傍に偏在する。その後、トナー付勢極と下流側現像極との間を磁気穂Mが回転しながら搬送されることにより、下流側現像極における磁気穂M中のトナーは、感光体1の近傍に偏在する。これにより、下流側現像領域Dbにおいて、絶対的なトナー量を変えることなく、下流側現像スリーブ41bの近傍のトナー量を減少させ、かつ、感光体1の近傍のトナー量を増加させることが可能になる。そのため、現像性を改善することができる。したがって、高抵抗キャリアを用いて長期に渡りキャリア付着を抑制できると共に、現像性の改善を図ることができる。   As described above, according to the second embodiment, at the position of the magnetic pole upstream of the magnetic pole corresponding to the downstream development area Db, the toner is transferred from the upstream development sleeve 41a side to the downstream development sleeve 41b side during image formation. A voltage is applied to the upstream developing sleeve 41a so as to move to. That is, the toner is moved from the second developing sleeve side to the first developing sleeve side. Thereby, the toner in the magnetic brush M at the position of the toner biasing pole is unevenly distributed in the vicinity of the downstream developing sleeve 41b. Thereafter, the magnetic brush M is conveyed while rotating between the toner energizing pole and the downstream developing pole, whereby the toner in the magnetic brush M at the downstream developing pole is unevenly distributed in the vicinity of the photoreceptor 1. As a result, in the downstream development area Db, it is possible to reduce the toner amount in the vicinity of the downstream development sleeve 41b and increase the toner amount in the vicinity of the photoreceptor 1 without changing the absolute toner amount. become. Therefore, developability can be improved. Therefore, carrier adhesion can be suppressed over a long period of time using a high-resistance carrier, and developability can be improved.

ここで、上流側現像スリーブに対して、更に第1の実施形態と同様にして、導電性部材を配置してもよい。   Here, a conductive member may be disposed on the upstream developing sleeve in the same manner as in the first embodiment.

[第3の実施形態]
次に、本発明の第3の実施形態について説明する。本実施形態の画像形成装置の基本的な構成及び動作は、第1、第2の実施形態のものと同じである。したがって、第1、第2の実施形態のものと同一又はそれに相当する要素には同一符号を付して、詳しい説明は省略する。
[Third Embodiment]
Next, a third embodiment of the present invention will be described. The basic configuration and operation of the image forming apparatus of the present embodiment are the same as those of the first and second embodiments. Therefore, the same or equivalent elements as those in the first and second embodiments are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

本実施形態では、第2の実施形態と同様に現像装置が複数の現像剤担持体として2個の現像スリーブを有する構成において、上流側の現像スリーブが内蔵するマグネットローラの磁極の配置を変更して、現像性の改善に好ましい条件を更に詳細に探った。   In the present embodiment, as in the second embodiment, in the configuration in which the developing device includes two developing sleeves as a plurality of developer carriers, the arrangement of the magnetic poles of the magnet roller incorporated in the upstream developing sleeve is changed. Thus, the preferred conditions for improving the developability were investigated in more detail.

本実施形態の現像装置の構成及び動作については、下記の実施例3において更に詳しく説明する。   The configuration and operation of the developing device of this embodiment will be described in more detail in Example 3 below.

<実施例及び比較例の現像装置>
本発明に従う実施例3(図22)の現像装置4Hと、比較例としての比較例6(図23)の現像装置4Iとを使用して、現像性とキャリア付着を評価した。図22、図23は、それぞれ実施例3、比較例6の現像装置4H、4Iの構成を示す模式的な断面図である。
<Developing devices of Examples and Comparative Examples>
Using the developing device 4H of Example 3 (FIG. 22) according to the present invention and the developing device 4I of Comparative Example 6 (FIG. 23) as a comparative example, developability and carrier adhesion were evaluated. 22 and 23 are schematic cross-sectional views showing the configurations of the developing devices 4H and 4I of Example 3 and Comparative Example 6, respectively.

実施例3(図22)の現像装置4Hは、上流側マグネットローラ42aの磁極の配置が次のように変更されていることを除いて、第2の実施形態で説明した実施例2の現像装置4D(図14)と実質的に同じ構成とされている。実施例3の現像装置4Hでは、上流側マグネットローラ42aは、その周方向に、複数の磁極として、磁極N11、S12、N12、S13、S11を有する。これら磁極N11、S12、N12、S13、S11は、上流側現像スリーブ41aの回転方向とは逆方向にこの順番で配置されている。そして、実施例3では、上流側現像スリーブ41aの回転方向において、下流側現像スリーブ41bへ現像剤を受け渡す受け渡し極S11から1極上流に、上流側現像極N11が配置されている。なお、実施例2の現像装置4D(図14)では、上流側現像スリーブ41aの回転方向において、受け渡し極S14から2極上流に、上流側現像極S11が配置されていた。また、実施例3では、実施例2と同様に、少なくとも画像形成時には、下流側現像スリーブ41bと上流側現像スリーブ41aとの間に電位差が形成される。   The developing device 4H of Example 3 (FIG. 22) is the developing device of Example 2 described in the second embodiment, except that the arrangement of the magnetic poles of the upstream magnet roller 42a is changed as follows. The configuration is substantially the same as 4D (FIG. 14). In the developing device 4H of Example 3, the upstream magnet roller 42a includes magnetic poles N11, S12, N12, S13, and S11 as a plurality of magnetic poles in the circumferential direction. These magnetic poles N11, S12, N12, S13, and S11 are arranged in this order in the direction opposite to the rotation direction of the upstream developing sleeve 41a. In the third embodiment, the upstream development pole N11 is arranged one pole upstream from the delivery pole S11 that delivers the developer to the downstream development sleeve 41b in the rotation direction of the upstream development sleeve 41a. In the developing device 4D (FIG. 14) of the second embodiment, the upstream developing pole S11 is disposed two poles upstream from the delivery pole S14 in the rotation direction of the upstream developing sleeve 41a. In the third embodiment, as in the second embodiment, a potential difference is formed between the downstream developing sleeve 41b and the upstream developing sleeve 41a at least during image formation.

比較例6(図23)の現像装置4Iは、下流側現像スリーブ41bと上流側現像スリーブ41aとの間に電位差が形成されないことを除いて、実施例3の現像装置4Hと実質的に同じ構成とされている。すなわち、比較例6の現像装置4Iでは、共通の現像電源8から上流側及び下流側現像スリーブ41a、41bに、共通の現像バイアスが印加される。   The developing device 4I of Comparative Example 6 (FIG. 23) has substantially the same configuration as the developing device 4H of Example 3 except that no potential difference is formed between the downstream developing sleeve 41b and the upstream developing sleeve 41a. It is said that. That is, in the developing device 4I of Comparative Example 6, a common developing bias is applied from the common developing power supply 8 to the upstream and downstream developing sleeves 41a and 41b.

<評価実験>
実施例3、比較例6の各現像装置4H、4Iにおいて用いた現像バイアスは次のとおりである。
<Evaluation experiment>
The developing bias used in each of the developing devices 4H and 4I of Example 3 and Comparative Example 6 is as follows.

・実施例3(現像装置4H):
上流側現像電源9
DC:−380V
AC:矩形波(周波数6kHz、ピーク間電圧1.5kV)
下流側現像電源8
DC:−230V
AC:矩形波(周波数6kHz、ピーク間電圧1.5kV)
なお、上流側現像電源9の出力の波形と下流側現像電源8の出力の波形は同期させられており、両出力の電位差は実質的に一定に保たれている。
Example 3 (developing device 4H):
Upstream development power supply 9
DC: -380V
AC: Rectangular wave (frequency 6 kHz, peak-to-peak voltage 1.5 kV)
Downstream development power supply 8
DC: -230V
AC: Rectangular wave (frequency 6 kHz, peak-to-peak voltage 1.5 kV)
Note that the waveform of the output of the upstream developing power supply 9 and the waveform of the output of the downstream developing power supply 8 are synchronized, and the potential difference between the two outputs is kept substantially constant.

・比較例6(現像装置4I)
現像電源8
DC:−330V
AC:矩形波(周波数6kHz、ピーク間電圧1.5kV)
Comparative example 6 (developing device 4I)
Development power supply 8
DC: -330V
AC: Rectangular wave (frequency 6 kHz, peak-to-peak voltage 1.5 kV)

その他の条件は、第1の実施形態において説明した評価実験と同様である。   Other conditions are the same as in the evaluation experiment described in the first embodiment.

実施例3の現像装置4Hの比較例6の現像装置4Iに対する現像性、キャリア付着の評価結果を表6に示す。   Table 6 shows the evaluation results of developability and carrier adhesion of the developing device 4H of Example 3 to the developing device 4I of Comparative Example 6.

実施例3の現像装置4Hでは、比較例6の現像装置4Iに比べて現像性は改善したものの、その効果は限定的であった。すなわち、実施例2の現像装置4Dの方が、実施例3の現像装置4Hよりも、現像性の改善効果は大きかった。   In the developing device 4H of Example 3, the developability was improved as compared with the developing device 4I of Comparative Example 6, but the effect was limited. In other words, the developing device 4D of Example 2 was more effective in improving developability than the developing device 4H of Example 3.

上述のような結果が得られた理由について、次のように考えられる。図24は、実施例3の現像装置4Hにおける現像剤の挙動を、上流側及び下流側現像スリーブ41a、41bの表面の移動方向に展開して示す。同様に、図25は、比較例6の現像装置4Iにおける現像剤の挙動を示す。   The reason why the above results are obtained can be considered as follows. FIG. 24 shows the behavior of the developer in the developing device 4H according to the third embodiment, developed in the moving direction of the surfaces of the upstream and downstream developing sleeves 41a and 41b. Similarly, FIG. 25 shows the behavior of the developer in the developing device 4I of Comparative Example 6.

図24に示すように、実施例3の現像装置4Hでは、上流側現像スリーブ41aの回転方向において受け渡し極S11から1極上流の、上流側現像極N11の位置において、磁気穂M中のトナーtが消費される。この上流側現像領域Daでは、上流側現像スリーブ41a上の磁気穂M中のトナーtは、上流側現像スリーブ41a側から感光体1側へと移動させられる。その後、その磁気穂Mは上流側現像極N11と受け渡し極S11との間の1極分で反転する。そのため、受け渡し極S11の位置に搬送される磁気穂Mは、相対的に上流側現像スリーブ41aの近傍のトナー量が多く、下流側現像スリーブ41b側のトナー量が少ない状態となっている。したがって、受け渡し極S11の位置とトナー付勢極N22の位置との間において、電界E1の作用により、上流側現像スリーブ41a側から下流側現像スリーブ41b側に十分な量のトナーtを移動させることができないことがある。そのため、比較例6の現像装置4I(図25)の場合と比較して、現像剤の改善効果が限定的になることがあるものと考えられる。   As shown in FIG. 24, in the developing device 4H according to the third embodiment, the toner t in the magnetic brush M is positioned at the upstream developing pole N11 that is one pole upstream from the transfer pole S11 in the rotation direction of the upstream developing sleeve 41a. Is consumed. In the upstream development area Da, the toner t in the magnetic brush M on the upstream development sleeve 41a is moved from the upstream development sleeve 41a side to the photoreceptor 1 side. Thereafter, the magnetic head M is reversed by one pole between the upstream developing pole N11 and the transfer pole S11. Therefore, the magnetic spike M conveyed to the position of the delivery pole S11 has a relatively large amount of toner near the upstream developing sleeve 41a and a small amount of toner on the downstream developing sleeve 41b side. Accordingly, a sufficient amount of toner t is moved from the upstream developing sleeve 41a side to the downstream developing sleeve 41b side by the action of the electric field E1 between the position of the delivery pole S11 and the position of the toner biasing pole N22. May not be possible. For this reason, it is considered that the improvement effect of the developer may be limited as compared with the case of the developing device 4I of Comparative Example 6 (FIG. 25).

これに対し、実施例2の現像装置4D(図18)では、上流側現像領域Daで磁気穂M中のトナーtが上流側現像スリーブ41a側から感光体1側へと移動させられた後、その磁気穂Mは上流側現像極S11と受け渡し極S14との間の2極分で全体で1回転する。そのため、受け渡し極S14の位置に搬送される磁気穂Mは、相対的に上流側現像スリーブ41aの近傍のトナー量が少なく、下流側現像スリーブ41b側のトナー量が多い状態となっている。したがって、受け渡し極S14の位置とトナー付勢極N22の位置との間において、電界E1の作用により、上流側現像スリーブ41a側から下流側現像スリーブ41b側に十分な量のトナーtを移動させやすいものと考えられる。   On the other hand, in the developing device 4D (FIG. 18) of the second embodiment, after the toner t in the magnetic brush M is moved from the upstream developing sleeve 41a side to the photoreceptor 1 side in the upstream developing area Da, The magnetic spike M makes one rotation as a whole for the two poles between the upstream development pole S11 and the transfer pole S14. Therefore, the magnetic brush M conveyed to the position of the delivery pole S14 has a relatively small amount of toner near the upstream developing sleeve 41a and a large amount of toner on the downstream developing sleeve 41b side. Therefore, a sufficient amount of toner t is easily moved from the upstream developing sleeve 41a side to the downstream developing sleeve 41b side by the action of the electric field E1 between the position of the delivery pole S14 and the position of the toner biasing pole N22. It is considered a thing.

以上のように、上流側現像極は、上流側現像スリーブ41aから下流側現像スリーブ41bへ現像剤を受け渡す受け渡し極から偶数極上流に位置することが好ましい。これにより、現像性をより効果的に改善することができる。   As described above, it is preferable that the upstream development pole is located upstream of the even pole from the delivery pole that delivers the developer from the upstream development sleeve 41a to the downstream development sleeve 41b. Thereby, developability can be improved more effectively.

ここで、少なくとも上流側現像スリーブの回転方向において受け渡し極から上流側現像極までの磁極は、交互に異極とされる。また、上流側現像極は、上流側現像スリーブの回転方向において受け渡し極から偶数極上流に配置されていればよい。これにより、上流側現像スリーブの回転に伴い磁気穂が反転を繰り返し、結果的に受け渡し極の位置で下流側現像スリーブの近傍のトナー量を増加することができる。ただし、上流側現像極の位置で上流側現像スリーブの近傍に移動させられたトナーを極力その状態で保持したまま磁気穂を受け渡し極の位置まで搬送するためには、上記偶数は、好ましくは6以下、より好ましくは4又は2、最も好ましくは2である。   Here, at least in the rotation direction of the upstream developing sleeve, the magnetic poles from the transfer pole to the upstream developing pole are alternately made different from each other. Further, the upstream developing pole may be disposed upstream of the even pole from the transfer pole in the rotation direction of the upstream developing sleeve. As a result, the magnetic brush repeats reversal with the rotation of the upstream developing sleeve, and as a result, the amount of toner near the downstream developing sleeve can be increased at the position of the transfer pole. However, in order to transfer the magnetic brush to the position of the transfer pole while keeping the toner moved in the vicinity of the upstream development sleeve at the position of the upstream development pole as much as possible, the even number is preferably 6 Hereinafter, it is more preferably 4 or 2, and most preferably 2.

[第4の実施形態]
次に、本発明の第4の実施形態について説明する。本実施形態の画像形成装置の基本的な構成及び動作は、第1の実施形態のものと同じである。したがって、第1の実施形態のものと同一又はそれに相当する要素には同一符号を付して、詳しい説明は省略する。
[Fourth Embodiment]
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described. The basic configuration and operation of the image forming apparatus of this embodiment are the same as those of the first embodiment. Therefore, the same reference numerals are given to elements that are the same as or equivalent to those of the first embodiment, and detailed description thereof is omitted.

本実施形態では、第1の実施形態と同様の現像装置において、現像剤のトナー濃度(T/D比)xを変更して、現像性の改善に好ましい条件を更に詳細に探った。   In the present embodiment, in the same developing device as in the first embodiment, the toner concentration (T / D ratio) x of the developer is changed, and the preferable conditions for improving the developability were investigated in more detail.

<評価実験>
第1の実施形態で説明した実施例1の現像装置4Aと実質的に同じ構成の現像装置を用い、使用する現像剤のトナー濃度xを変えてベタ画像を出力した。その結果、現像剤のトナー濃度xが高いとき、ベタ画像の均一性が低下することがわかった。
<Evaluation experiment>
Using a developing device having substantially the same configuration as the developing device 4A of Example 1 described in the first embodiment, a solid image was output by changing the toner density x of the developer to be used. As a result, it was found that the uniformity of the solid image is lowered when the toner density x of the developer is high.

図26は、正常なベタ画像(図26(a))と、均一性が低下した不良画像(図26(b))を模式的に示す。正常画像の均一性が高いのに対し、不良画像の画像先端は濃く、均一性が低い。画像先端の長さyは現像スリーブ41の周長に一致することから、次のような理由が考えられる。   FIG. 26 schematically shows a normal solid image (FIG. 26A) and a defective image with reduced uniformity (FIG. 26B). While the normal image has high uniformity, the leading edge of the defective image is dark and the uniformity is low. Since the length y of the leading edge of the image coincides with the circumferential length of the developing sleeve 41, the following reason can be considered.

図27は、現像剤のトナー濃度xが高い場合における現像スリーブ41上の規制極S2の位置から現像極S1の位置までの現像剤の挙動を示す。現像剤のトナー濃度xが高い場合、キャリアcの表面をトナーtが十分被覆している。そのため、トナー付勢極N2においてトナーtを現像スリーブ41側に移動させた際に、キャリアcを被覆できずに現像スリーブ41上に直接付着するトナーtが増加する。このトナーtは、付着力が弱く、キャリアcを被覆するトナーtに比べて移動し易い。そのため、現像スリーブ41の1周分の画像先端が濃くなると考えられる。つまり、ベタ画像の均一性を低下させないためには、キャリアcの表面に対するトナーtの被覆量に好ましい上限があると考えられる。そこで、キャリアcを被覆するトナーtの割合として、下記式1で表される被覆率S(%)を導入した。   FIG. 27 shows the behavior of the developer from the position of the regulating pole S2 on the developing sleeve 41 to the position of the developing pole S1 when the toner density x of the developer is high. When the toner concentration x of the developer is high, the toner t sufficiently covers the surface of the carrier c. Therefore, when the toner t is moved to the developing sleeve 41 side at the toner biasing pole N2, the toner t that cannot directly cover the carrier c and adheres directly to the developing sleeve 41 increases. The toner t has a weak adhesion and is more easily moved than the toner t covering the carrier c. For this reason, it is considered that the image leading edge of the developing sleeve 41 is darkened. That is, in order not to reduce the uniformity of the solid image, it is considered that there is a preferable upper limit on the coating amount of the toner t on the surface of the carrier c. Therefore, a coverage S (%) represented by the following formula 1 was introduced as the ratio of the toner t covering the carrier c.

上記において、ρcはキャリアの真密度(g/cm3)、rcはキャリアの粒径(μm)、ρtはトナーの真密度(g/cm3)、rtはトナーの粒径(μm)、xは現像剤のトナー濃度(T/D比)(%)である。ただし、それぞれの単位については、上記式1のディメンジョンが合うように代入するものとする。 In the above, the [rho c true density of carrier (g / cm 3), r c is the carrier particle diameter ([mu] m), true density of [rho t toner (g / cm 3), r t is the toner particle diameter ( μm) and x are the toner concentration (T / D ratio) (%) of the developer. However, for each unit, substitution is made so that the dimensions of the above formula 1 are matched.

上記式1は、次のようにして導かれる。キャリアの表面積(πrc 2)に対して、被覆するトナー個数をN(個)とすると、前記被覆率とは、前記キャリア表面積に対するトナー断面積の総和(Nπrt 2/4)の割合であり、S=Nrt 2/4rc 2×100(%)である。一方、T/D比xは現像剤質量に対するトナー質量の割合であり、x=(ρtt×100)/(ρtt+ρcc)である。ここで、Vtはトナーの総体積、Vcはキャリアの総体積である。キャリアに対してN倍のトナー個数が被覆しているので、Vt/Vc=N(rt/rc3であるため、N=xρcc 3/ρtt 3(100−x)が導かれ、被覆率Sが式1で表わされる。したがって、上記式1により算出される被覆率S(%)は、磁気穂M中のキャリアcがトナーtにより被覆されている割合を代表することができる。 Formula 1 is derived as follows. Of the surface area of the carrier (pi] r c 2), when the toner number of covering N and (pieces), the coverage and is located at a ratio of the sum (Nπr t 2/4) of the toner sectional area relative to the carrier surface area S = Nr t 2 / 4r c 2 × 100 (%). On the other hand, the T / D ratio x is the ratio of the toner mass to the developer mass, and x = (ρ t V t × 100) / (ρ t V t + ρ c V c ). Here, V t is the total volume of the toner, the V c is the total volume of carrier. Since the number of toners is N times that of the carrier, V t / V c = N (r t / r c ) 3 , so N = xρ c r c 3 / ρ t r t 3 (100 -X) is derived, and the coverage S is expressed by Equation 1. Therefore, the coverage S (%) calculated by the above equation 1 can represent the ratio of the carrier c in the magnetic ear M covered with the toner t.

ρc=3.5g/cm3、rc=35μm、ρt=1.0g/cm3、rt=5.5μmの二成分現像剤を用いて、ベタ画像の均一性を評価した結果を表7に示す。図26(a)に示すようなベタ画像の均一性が良好な画像が形成された場合を「○(良好)」、図26(b)に示すようなベタ画像の均一性が低下した画像が形成された場合を「×(不良)」とした。 ρ c = 3.5g / cm 3, r c = 35μm, using a two-component developer ρ t = 1.0g / cm 3, r t = 5.5μm, the result of evaluating the uniformity of a solid image It shows in Table 7. A case where an image with good uniformity of a solid image as shown in FIG. 26A is formed is “◯ (good)”, and an image with reduced uniformity of a solid image as shown in FIG. The case where it was formed was designated as “× (defect)”.

ρc=3.5g/cm3、rc=23μm、ρt=1.0g/cm3、rt=5.5μmの二成分現像剤を用いて、ベタ画像の均一性を評価した結果を表8に示す。評価方法は表7の場合と同じである。 ρ c = 3.5g / cm 3, r c = 23μm, using ρ t = 1.0g / cm 3, rt = 5.5μm of the two-component developer, the table the results of evaluation of the uniformity of the solid image It is shown in FIG. The evaluation method is the same as in Table 7.

表7、表8に示す結果から、上記式1で表わされる被覆率S(%)が50%より大きいと、現像スリーブ41上に直接付着するトナーtが増加するために、ベタ画像の均一性が低下することがあることがわかった。   From the results shown in Tables 7 and 8, when the coverage S (%) represented by the above formula 1 is larger than 50%, the toner t directly adhered on the developing sleeve 41 increases, and therefore the uniformity of the solid image It has been found that may decrease.

以上のように、導電性部材7でトナーを移動させる構成において、上記式1で表わされる被覆率S(%)を50(%)以下にすることが好ましい。これにより、トナー付勢極の位置において、トナーが過剰に現像スリーブ41の近傍に偏在して現像スリーブ41上に直接付着することによるベタ画像均一性の低下を抑制することができる。なお、この被覆率S(%)は、通常5(%)以上である。   As described above, in the configuration in which the toner is moved by the conductive member 7, it is preferable that the coverage S (%) represented by the above formula 1 is 50 (%) or less. As a result, it is possible to suppress a decrease in solid image uniformity due to toner being unevenly distributed in the vicinity of the developing sleeve 41 and directly adhering to the developing sleeve 41 at the position of the toner biasing electrode. The coverage S (%) is usually 5 (%) or more.

1 感光体
4 現像装置
7 導電性部材
8 現像電源(下流側現像電源、第1の電源)
9 トナー付勢電源(上流側現像電源、第2の電源)
41 現像スリーブ(現像剤担持体)
41a 上流側現像スリーブ(第2の現像剤担持体)
41b 下流側現像スリーブ(第1の現像剤担持体)
42 マグネットローラ
42a 上流側マグネットローラ(第2の磁界発生手段)
42b 下流側マグネットローラ(第1の磁界発生手段)
44 規制ブレード
D 現像領域
Da 上流側現像領域(第2の現像領域)
Db 下流側現像領域(第1の現像領域)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Photoconductor 4 Developing apparatus 7 Conductive member 8 Development power supply (downstream side development power supply, 1st power supply)
9 Toner energizing power source (upstream developing power source, second power source)
41 Development sleeve (developer carrier)
41a Upstream developing sleeve (second developer carrier)
41b Downstream developing sleeve (first developer carrier)
42 Magnet roller 42a Upstream magnet roller (second magnetic field generating means)
42b Downstream magnet roller (first magnetic field generating means)
44 Regulating blade D Development area Da Upstream development area (second development area)
Db downstream development area (first development area)

Claims (2)

静電像が形成される像担持体と、
回転可能でありトナーとキャリアとを備えた現像剤を担持して搬送し第1の現像領域で前記像担持体の表面上の静電像にトナーを供給して現像する第1の現像剤担持体と、
前記第1の現像剤担持体の中空部に固定配置され、前記第1の現像剤担持体の回転方向において複数の磁極を有する第1の磁界発生手段と、
回転可能でありトナーとキャリアとを備えた現像剤を担持して搬送し、前記像担持体の移動方向において前記第1の現像領域よりも上流側の第2の現像領域で前記像担持体の表面上の静電像にトナーを供給して現像すると共に、前記第2の現像領域を通過した後の現像剤を前記第1の現像剤担持体に受け渡す第2の現像剤担持体であって、前記第1の磁界発生手段の前記複数の磁極のうち前記第1の現像剤担持体の回転方向において前記第1の現像領域に対応する磁極から奇数極上流の所定の磁極に対向する位置に配置された第2の現像剤担持体と、
前記第2の現像剤担持体の中空部に固定配置され、前記第2の現像剤担持体の回転方向において複数の磁極を有する第2の磁界発生手段と、
画像形成時に、前記第1の現像剤担持体と前記第2の現像剤担持体との間に、前記所定の磁極により形成された前記第1の現像剤担持体の表面上の穂立ち中の現像剤のトナーを前記第2の現像剤担持体側から前記第1の現像剤担持体側へ移動させるための電位差を形成する電位差形成手段と、
を有することを特徴とする画像形成装置。
An image carrier on which an electrostatic image is formed;
A first developer carrier that carries and conveys a developer that is rotatable and includes toner and a carrier, and that supplies toner to an electrostatic image on the surface of the image carrier in a first development region. Body,
A first magnetic field generating means fixedly disposed in a hollow portion of the first developer carrier and having a plurality of magnetic poles in the rotation direction of the first developer carrier;
Rotatable and carrying and conveying a developer having a toner and a carrier, the image carrier said image bearing member than said first developing region in the direction of movement in the second developing region in the upstream of the A second developer carrying member that supplies toner to the electrostatic image on the surface and develops it, and also transfers the developer after passing through the second development region to the first developer carrying member. The position of the plurality of magnetic poles of the first magnetic field generating means facing a predetermined magnetic pole upstream of the odd poles from the magnetic pole corresponding to the first development region in the rotation direction of the first developer carrier. A second developer carrier disposed in
A second magnetic field generating means fixedly disposed in the hollow portion of the second developer carrier and having a plurality of magnetic poles in the rotation direction of the second developer carrier;
During image formation, the between the first developer carrying member and said second developer carrying member, in the ears on the surface of the predetermined said formed by magnetic poles of the first developer carrying member a potential difference forming means for forming a potential difference to move the bets toner of the developer from said second developer carrying member side to the first side of the developer carrying member,
An image forming apparatus comprising:
前記電位差形成手段は、画像形成時において、前記第2の現像剤担持体に印加される直流電圧がトナーの正規の帯電極性と同極性であって、前記第2の現像剤担持体に印加される直流電圧の絶対値が前記第1の現像剤担持体に印加される直流電圧の絶対値よりも大きくなるように前記第1の現像剤担持体と前記第2の現像剤担持体のそれぞれに直流電圧を印加することを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置 The potential difference forming means applies a DC voltage applied to the second developer carrying member to the second developer carrying member when a DC voltage applied to the second developer carrying member has the same polarity as the normal charging polarity of the toner. To each of the first developer carrier and the second developer carrier so that the absolute value of the direct current voltage is larger than the absolute value of the DC voltage applied to the first developer carrier. The image forming apparatus according to claim 1, wherein a DC voltage is applied .
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