JP2008275706A - Developing method for image forming apparatus and developing device using developing method - Google Patents

Developing method for image forming apparatus and developing device using developing method Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a developing method and a developing device by which an excellent image is maintained over a long term by preventing lowering of image density, adhesion of fine powder toner to a developing roller caused by selective development, deterioration of image quality caused by the increase of the fine powder toner in a developing unit, and the occurrence of a ghost image even when touchdown development is performed by using toner having a smaller diameter (for example, 6.8 μm). <P>SOLUTION: Developing bias voltage that makes toner on the developing roller 20 fly to an electrostatic latent image on a photoreceptor 3 is set to voltage that makes developing efficiency showing how much the toner on the developing roller 20 is used for the electrostatic latent image on the photoreceptor 3 large and also does not cause discharge between the developing roller 20 and the photoreceptor 3, and toner thin layer forming bias voltage that is applied to a magnetic roller 21 in order to form a toner thin layer on the developing roller 20 is set to voltage by which a thin layer of the amount of toner obtained by multiplying the amount of toner required to develop the electrostatic latent image on the photoreceptor 3 by the developing efficiency is formed on the developing roller 20. Thus, the thin layer of the amount of toner tinged with the developing efficiency is formed on the developing roller 20. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、電子写真方式を利用した複写機、プリンタ、ファクシミリ、それらの複合機などの画像形成装置におけるる現像方法および該現像方法を用いた現像装置に係り、特に、磁性キャリアを用いて非磁性のトナーを帯電させる２成分現像剤を使用し、帯電されたトナーのみを現像ローラ上に均一に薄層形成した後、このトナーを現像ローラから感光体上に形成された静電潜像に飛翔させて現像する、画像形成装置における現像方法および該現像方法を用いた現像装置に関するものである。   The present invention relates to a developing method in an image forming apparatus such as a copying machine, a printer, a facsimile, or a composite machine using an electrophotographic method, and a developing apparatus using the developing method. A two-component developer that charges magnetic toner is used, and only the charged toner is uniformly formed on the developing roller as a thin layer. The toner is then transferred from the developing roller to the electrostatic latent image formed on the photoreceptor. The present invention relates to a developing method in an image forming apparatus that develops by flying and a developing apparatus using the developing method.

電子写真方式を利用した複写機、プリンタ、ファクシミリ、それらの複合機などの画像形成装置における、乾式トナーを用いる現像方式としては、トナーのみを用いる一成分現像方式と、トナーとキャリアとからなる二成分現像剤を用いる二成分現像方式が知られている。   Development methods using dry toner in image forming apparatuses such as copiers, printers, facsimiles, and composite machines using electrophotography are two-component development methods that use only toner, and toner and carrier. A two-component development system using a component developer is known.

一成分現像方式は、キャリアを用いないため、キャリアおよびトナーから形成される磁気ブラシによって感光体上の静電潜像が乱されることがなく、高画質化に適している。しかし、一成分現像方式は、トナーの帯電量を安定して維持することが難しい。また、カラートナーの場合、透過性が求められるため、非磁性トナーである必要がある。そのため、フルカラー画像形成装置においては、トナーを帯電および搬送する媒体としてキャリアを用いる二成分現像方式を採用する場合が多い。   Since the one-component development method does not use a carrier, an electrostatic latent image on the photoreceptor is not disturbed by a magnetic brush formed from the carrier and toner, and is suitable for high image quality. However, in the one-component development method, it is difficult to stably maintain the charge amount of the toner. In the case of a color toner, since transparency is required, it must be a non-magnetic toner. For this reason, full-color image forming apparatuses often employ a two-component development system that uses a carrier as a medium for charging and transporting toner.

二成分現像方式は安定した帯電量が長期にわたって得られるため、長寿命化に適している。しかし、二成分現像方式は、前記した磁気ブラシによる影響のため、画質の点では不利である。そのため、これら２つの現像方式のそれぞれの利点を活かすべく、長寿命化を考慮して帯電領域は二成分現像方式を採用し、現像領域は高画質化を狙って一成分現像方式を採用したタッチダウン現像方式、あるいはハイブリッド現像方式と呼ばれる現像方式が注目されている。特に、高画質化および長寿命化が重視されるフルカラー画像形成装置においては、この現像方式の特徴が充分に発揮される。   The two-component development method is suitable for extending the life because a stable charge amount can be obtained over a long period of time. However, the two-component development method is disadvantageous in terms of image quality because of the influence of the magnetic brush. Therefore, in order to take advantage of each of these two development methods, the charging area adopts a two-component development system in consideration of extending the life, and the development area uses a one-component development system to improve image quality. A development system called a down development system or a hybrid development system has attracted attention. In particular, in a full-color image forming apparatus in which high image quality and long life are important, the characteristics of this development method are sufficiently exhibited.

このタッチダウン現像方式は、トナーおよびキャリアを含有する二成分現像剤により磁気ローラ表面に磁気ブラシを形成させ、その磁気ブラシからトナーのみを現像ローラの表面に移送させてトナーの薄層を形成した後、静電潜像が形成された感光体の表面にトナーを飛翔させてトナー像として現像する方式である。   In this touchdown development method, a magnetic brush is formed on the surface of the magnetic roller by a two-component developer containing toner and carrier, and only the toner is transferred from the magnetic brush to the surface of the developing roller to form a thin layer of toner. Thereafter, the toner is ejected onto the surface of the photoreceptor on which the electrostatic latent image is formed, and developed as a toner image.

しかしながら、現像ローラ上のトナー薄層から感光体へのトナーの移動は、単位体積当たりの帯電量が相対的に低い、比較的大きい粒径の飛翔しやすいトナーからおこなわれるため、特に飛翔性が低い帯電量の高い微粉トナーが現像に用いられにくくなり、所謂、選択現像が起こって連続印刷（耐刷）を行ったとき、現像ローラへの微粉トナーの付着といった不具合や、消費されにくく現像性の低い微粉トナーが現像器内に増加し、画質が低下するといった不具合があった。   However, since the toner moves from the toner thin layer on the developing roller to the photosensitive member, it is made from a toner having a relatively small charge amount and a relatively large particle size that is easy to fly. Low-charged and high-powder toner is difficult to use for development. When so-called selective development occurs and continuous printing (printing durability) is performed, problems such as adhesion of fine-powder toner to the developing roller, and development that is difficult to consume The problem is that fine powder toner with low toner increases in the developing unit and the image quality deteriorates.

また、現像ローラ上へ厚いトナー層を形成して画像形成を行う場合、磁気ローラ上に形成された磁気ブラシで現像ローラへトナー層を形成する際、現像ローラを一周させただけでは充分なトナー層が形成されず、トナーの消費領域と非消費領域とで差が発生する。そのため、現像ローラに残ったトナーと新たに供給されたトナーとの間に電位差が生じ、前回の現像画像の一部が次回の画像の現像の際に履歴として残り、いわゆる残像（ゴースト）が発生する、という問題もあった。   In addition, when forming a thick toner layer on the developing roller and forming an image, when the toner layer is formed on the developing roller with the magnetic brush formed on the magnetic roller, it is sufficient to make the developing roller only once. No layer is formed, and a difference occurs between the toner consumption area and the non-consumption area. Therefore, a potential difference occurs between the toner remaining on the developing roller and the newly supplied toner, and a part of the previous developed image remains as a history when developing the next image, so-called afterimage (ghost) occurs. There was also the problem of doing.

現在、カラー画像形成装置においては、画質向上のため、トナーの小粒径化が検討されているが、トナーの小粒径化は上記現像ローラから感光体への現像性を更に低くし、画像濃度の更なる低下、飛翔性が弱い微粉トナーの増加による選択現像の進行、ゴースト画像の悪化といった問題を生じることになる。   At present, in a color image forming apparatus, a reduction in the toner particle size is being studied in order to improve the image quality. However, the reduction in the toner particle size further reduces the developability of the developing roller to the photosensitive member, thereby reducing the image quality. Problems such as further decrease in density, progress of selective development due to an increase in finely powdered toner having low flying property, and deterioration of a ghost image occur.

また、現像ローラと静電潜像担持体との間に高すぎるバイアス電圧を印加すると、トナーが過剰帯電してゴーストが発生するため、このバイアス電圧を低くすることが対策として考えられるが、単にこのバイアス電圧を低くしただけでは今度は十分な画像濃度が得られず、さらに、カブリが発生し易くなって鮮明な画像を形成することができない。   In addition, if a bias voltage that is too high is applied between the developing roller and the electrostatic latent image carrier, the toner is overcharged and ghosts are generated. If the bias voltage is lowered, sufficient image density cannot be obtained this time, and fogging easily occurs, so that a clear image cannot be formed.

そのため例えば特許文献１には、カブリの発生を回避しつつ現像の履歴現象（ゴースト）の発生を防ぐため、静電潜像担持体として従来から用いられてきたＯＰＣ（有機感光体）に替え、アモルファスシリコンを用いて厚さを１０〜２５μｍと薄くした感光体で表面の電荷密度を向上させ、現像性を損なうことなくバイアス電圧を低くできるようにして、現像ローラには、０〜２００Ｖのバイアス電圧Ｖｄｃ１を印加する第一直流用電源部と交流用電源部を設け、磁気ローラには、現像ローラとの電位差を１００〜３５０Ｖとする第二直流用電源を設けた画像形成装置が示されている。   Therefore, for example, in Patent Document 1, in order to prevent the development history phenomenon (ghost) while avoiding the occurrence of fogging, the OPC (organic photoreceptor) conventionally used as an electrostatic latent image carrier is replaced. A photosensitive member having a thickness of 10 to 25 μm made of amorphous silicon is used to improve the surface charge density and lower the bias voltage without impairing the developability. An image forming apparatus is shown in which a first DC power supply unit for applying a voltage Vdc1 and an AC power supply unit are provided, and a second DC power supply having a potential difference from the developing roller of 100 to 350 V is provided on the magnetic roller. Yes.

特開２００２−１１６６１８号公報JP 2002-116618 A

しかしながらこの特許文献１に示された現像装置では、例えば実施例として示された現像ローラのバイアス電圧Ｖｄｃ１を１００Ｖとした場合、現像効率、すなわち、現像ローラ上に形成されたトナー薄層のトナー量と感光体上の静電潜像現像に使用されたトナー量との比が、約３０％と低く、このように現像効率が低い状態においても紙面上の画像濃度を確保するため、現像ローラ上のトナー薄層の厚さが厚くなるよう磁気ローラへのバイアス電圧Ｖｄｃ２を制御していた。   However, in the developing device disclosed in Patent Document 1, for example, when the bias voltage Vdc1 of the developing roller shown as an example is 100 V, the developing efficiency, that is, the toner amount of the toner thin layer formed on the developing roller The ratio of the toner used for developing the electrostatic latent image on the photosensitive member is as low as about 30%, and in order to ensure the image density on the paper surface even when the development efficiency is low, The bias voltage Vdc2 to the magnetic roller was controlled so that the thickness of the toner thin layer became thicker.

しかしながら、上記したように現像ローラ上へ厚いトナー層を形成して画像形成を行うと、磁気ローラ上の磁気ブラシで現像ローラへトナー層を形成する際、現像ローラを一周させただけでは充分な厚さのトナー薄層が形成されず、残像（ゴースト）が発生し易くなってしまう。   However, as described above, when a thick toner layer is formed on the developing roller to form an image, it is sufficient to make the developing roller rotate once when forming the toner layer on the developing roller with the magnetic brush on the magnetic roller. A toner thin layer having a thickness is not formed, and an afterimage (ghost) is likely to occur.

また現在、画像形成装置においては画質向上のため、トナー平均粒径を小径化（例えば６．８μｍ）することが要請されているが、小粒径化したトナーは前記したように単位体積当たりの帯電量が相対的に大きく、飛翔性が低くなって選択現像が起こり易くなり、画像濃度の低下、ゴースト画像の悪化といった問題を生じる。   At present, image forming apparatuses are required to reduce the average particle diameter of toner (for example, 6.8 μm) in order to improve the image quality. The charge amount is relatively large, the flying property is low, and selective development is likely to occur, causing problems such as a decrease in image density and deterioration of a ghost image.

そのため本発明においては、平均粒径を小径化（例えば６．８μｍ）したトナーを用いてタッチダウン現像を行っても、小粒径トナー採用時に懸念される画像濃度の低下、選択現像による現像ローラへの微粉トナー付着、現像器内の微粉トナーの増加による画質低下、ゴースト画像の発生などを防止し、良好な画像を長期に渡って維持することができる、画像形成装置における現像方法および該現像方法を用いた現像装置を提供することが課題である。   Therefore, in the present invention, even if touchdown development is performed using a toner having an average particle size reduced (for example, 6.8 μm), the image density is lowered when the small particle size toner is used, and the developing roller by selective development is used. Development method in an image forming apparatus, which can prevent adhesion of fine toner to the toner, deterioration of image quality due to increase of fine toner in the developing device, generation of ghost images, etc., and maintain a good image for a long period of time, and the development It is an object to provide a developing device using the method.

上記課題を解決するため本願出願人は、どのような条件の場合にこれら選択現像、ゴースト画像を防げるかを考察するため、感光体上の静電潜像の現像に必要なトナー量や現像ローラ上のトナー薄層量との関係、またこれらの関係と、現像ローラや磁気ローラに与えるバイアス電圧や、現像ローラ上のトナーが感光体上の静電潜像の現像にどの程度用いられているかを表す現像効率、及び、それらの値と現像ローラと感光体との間隔（ギャップ）などの関係を調査した。   In order to solve the above problems, the applicant of the present application considers under what conditions the selective development and the ghost image can be prevented, so that the toner amount and developing roller required for developing the electrostatic latent image on the photosensitive member The relationship between the toner thin layer amount above, the bias voltage applied to the developing roller and magnetic roller, and how much toner on the developing roller is used to develop the electrostatic latent image on the photoreceptor And the relationship between these values and the value (gap) between the developing roller and the photoconductor.

その結果、まず、用紙上で十分な画像濃度を確保するためには、感光体に０．６ｍｇ／ｃｍ２のトナーを現像ローラから飛翔させる必要があることがわかった。また、現像ローラ上のトナーが感光体上の静電潜像の現像にどの程度用いられているかを表す現像効率は、現像ローラに印加する直流現像バイアス電圧を高くし、現像ローラ上のトナー薄層からトナーを感光体上の静電潜像に飛翔させる現像バイアス電圧と、現像ローラ上にトナー薄層を形成するために磁気ローラに印加するトナー薄層形成バイアス電圧との差ΔＶを小さくすると良くなることもわかった。 As a result, it was first found that 0.6 mg / cm 2 of toner must be ejected from the developing roller to the photoreceptor in order to ensure a sufficient image density on the paper. In addition, the development efficiency, which indicates how much toner on the developing roller is used for developing the electrostatic latent image on the photosensitive member, increases the DC developing bias voltage applied to the developing roller and reduces the toner thinness on the developing roller. When the difference ΔV between the developing bias voltage for causing the toner to fly from the layer to the electrostatic latent image on the photoreceptor and the toner thin layer forming bias voltage applied to the magnetic roller to form the toner thin layer on the developing roller is reduced. I also knew it would be better.

そして、このように現像バイアス電圧とトナー薄層形成バイアス電圧との差ΔＶを小さくすると、現像ローラ上のトナー薄層のトナー量は少なくなり、選択現像やゴーストの発生も少なくなる。これは、現像効率を上げるために現像ローラ上に形成するトナー薄層のトナー量を少なくし、現像ローラ上の多くのトナーが現像に使用されることにより選択現像が少なくなり、かつ、現像ローラ上の現像に使用されなかったトナーの剥ぎ取りと新しいトナー薄層の形成が容易となるため、ゴーストも少なくなるためと考えられる。   When the difference ΔV between the developing bias voltage and the toner thin layer forming bias voltage is reduced in this way, the amount of toner in the toner thin layer on the developing roller is reduced, and the occurrence of selective development and ghost is also reduced. This is because the toner amount of the toner thin layer formed on the developing roller is reduced in order to increase the developing efficiency, and a large amount of toner on the developing roller is used for development, so that the selective development is reduced, and the developing roller It is considered that the ghost is also reduced because the toner that has not been used in the above development can be easily peeled off and a new thin toner layer can be formed.

そのため、現像ローラ上のトナー薄層からトナーを感光体上の静電潜像に飛翔させる現像バイアス電圧を高くすることで現像効率を高め、かつ、感光体上の静電潜像に現像に必要な０．６ｍｇ／ｃｍ２のトナーを飛翔させるため、この必要トナー量（０．６ｍｇ／ｃｍ２）に上記現像効率を乗じ、そのトナー量が現像ローラ上のトナー薄層に形成されるよう前記ΔＶ、またはトナー薄層形成バイアス電圧を定めると、例え平均粒径を小径化（例えば０．８μｍ）したトナーを用いてタッチダウン現像を行っても、画像濃度の低下、選択現像による現像ローラへの微粉トナー付着、現像器内の微粉トナーの増加による画質低下、ゴースト画像の発生などを防止し、良好な画像を長期に渡って維持することができる、現像方法と現像装置を提供することができる。 Therefore, the development efficiency is increased by increasing the development bias voltage that causes the toner to fly from the toner thin layer on the developing roller to the electrostatic latent image on the photosensitive member, and the electrostatic latent image on the photosensitive member is required for development. The required toner amount (0.6 mg / cm 2 ) is multiplied by the development efficiency in order to fly a 0.6 mg / cm 2 toner, and the toner amount is formed in the toner thin layer on the developing roller. When ΔV or a bias voltage for forming a toner thin layer is determined, even if touchdown development is performed using a toner having a reduced average particle diameter (for example, 0.8 μm), the image density is lowered, and the developing roller by selective development is used. The present invention provides a developing method and a developing apparatus capable of preventing the adhesion of fine toner, the deterioration of image quality due to the increase of fine toner in the developing device, the generation of ghost images, etc., and maintaining a good image for a long period of time. Can.

なお、現像ローラ上のトナー薄層からトナーを感光体上の静電潜像に飛翔させる現像バイアス電圧は、あまり高くすると感光体と現像ローラとの間に放電（リーク）が起こる。この放電を防ぐには、感光体と現像ローラとの間隔、すなわちギャップを広げればよいが、あまり広げると今度は現像効率が悪化する。そのため現像バイアス電圧は、現像効率を確保し、感光体と現像ローラとの間隔に応じて高くすることが好ましい。そのため感光体と現像ローラとの間の間隔は、０．１６〜０．２０ｍｍとすることが好ましいこともわかった。   If the developing bias voltage for causing the toner to fly from the toner thin layer on the developing roller to the electrostatic latent image on the photosensitive member is too high, discharge (leakage) occurs between the photosensitive member and the developing roller. In order to prevent this discharge, the distance between the photosensitive member and the developing roller, i.e., the gap may be widened. Therefore, it is preferable that the development bias voltage is ensured in terms of development efficiency and is increased according to the interval between the photoconductor and the development roller. Therefore, it was also found that the distance between the photoconductor and the developing roller is preferably 0.16 to 0.20 mm.

従って、前記課題を解決するため本発明になる画像形成装置における現像方法は、
磁気ローラ上に形成したトナーとキャリアとからなる２成分現像剤の磁気ブラシで現像ローラ上にトナー薄層を形成し、該トナー薄層からトナーを、電子写真方式で感光体上に形成された静電潜像に飛翔させて現像を行う画像形成装置における現像方法において、
前記現像ローラ上に形成されたトナー薄層のトナー量と感光体上の静電潜像現像に使用されたトナー量との比を現像効率としたとき、前記現像ローラ上のトナーを感光体上の静電潜像に飛翔させる現像バイアス電圧を、前記現像効率を大きくすると共に前記現像ローラと感光体間に放電を起こさない電圧とし、
前記現像ローラ上にトナー薄層を形成するため前記磁気ローラに印加するトナー薄層形成バイアス電圧を、前記感光体上の静電潜像現像に必要なトナー量に前記現像効率を乗じたトナー量の薄層が前記現像ローラ上に形成される電圧として、
前記現像ローラ上に現像効率を加味したトナー量の薄層を形成して現像を行うことを特徴とする。 Therefore, the development method in the image forming apparatus according to the present invention to solve the above-described problem is
A thin toner layer was formed on the developing roller with a two-component developer magnetic brush composed of toner and carrier formed on the magnetic roller, and the toner was formed on the photoreceptor by electrophotography. In a developing method in an image forming apparatus that performs development by flying an electrostatic latent image,
When the ratio of the amount of toner in the toner thin layer formed on the developing roller to the amount of toner used for developing the electrostatic latent image on the photosensitive member is defined as the developing efficiency, the toner on the developing roller is transferred onto the photosensitive member. The development bias voltage for flying to the electrostatic latent image is a voltage that increases the development efficiency and does not cause a discharge between the development roller and the photosensitive member,
The toner amount obtained by multiplying the toner amount necessary for developing the electrostatic latent image on the photosensitive member by the developing efficiency, the bias voltage for forming the toner thin layer applied to the magnetic roller to form the toner thin layer on the developing roller. As the voltage at which the thin layer is formed on the developing roller,
Development is performed by forming a thin layer of toner amount taking development efficiency into consideration on the developing roller.

また同様に、前記課題を解決するため本発明になる画像形成装置における現像方法は、
磁気ローラ上に形成したトナーとキャリアとからなる２成分現像剤の磁気ブラシで現像ローラ上にトナー薄層を形成し、該トナー薄層からトナーを、電子写真方式で感光体上に形成された静電潜像に飛翔させて現像を行う画像形成装置における現像方法において、
前記現像ローラ上のトナーを感光体上の静電潜像に飛翔させる現像バイアス電圧を、前記感光体上の静電潜像における明電位より高く、かつ、前記静電潜像現像に必要なトナー量を飛翔させる電圧とすると共に、
前記現像ローラ上に形成されたトナー薄層のトナー量と感光体上の静電潜像現像に使用されたトナー量との比を現像効率としたとき、前記現像ローラ上にトナー薄層を形成するため前記磁気ローラに印加するトナー薄層形成バイアス電圧を、前記現像効率に前記静電潜像現像に必要なトナー量を乗じたトナー量の薄層が前記現像ローラ上に形成される電圧とし、
前記現像ローラ上に現像効率を加味したトナー量の薄層を形成して現像を行うことを特徴とする。 Similarly, the development method in the image forming apparatus according to the present invention for solving the above-described problem is as follows.
A thin toner layer was formed on the developing roller with a two-component developer magnetic brush composed of toner and carrier formed on the magnetic roller, and the toner was formed on the photoreceptor by electrophotography. In a developing method in an image forming apparatus that performs development by flying an electrostatic latent image,
A developing bias voltage for causing the toner on the developing roller to fly to the electrostatic latent image on the photosensitive member is higher than the bright potential in the electrostatic latent image on the photosensitive member, and the toner necessary for developing the electrostatic latent image With the voltage to fly the amount,
When the development efficiency is defined as the ratio of the toner amount of the toner thin layer formed on the developing roller to the toner amount used for developing the electrostatic latent image on the photoreceptor, the toner thin layer is formed on the developing roller. Therefore, a toner thin layer forming bias voltage applied to the magnetic roller is a voltage at which a thin layer having a toner amount obtained by multiplying the developing efficiency by a toner amount necessary for developing the electrostatic latent image is formed on the developing roller. ,
Development is performed by forming a thin layer with a toner amount in consideration of development efficiency on the developing roller.

また、該現像方法を実施する現像装置は、
電子写真方式で静電潜像が形成される感光体と、
トナー薄層が形成されて前記感光体に対面し、前記静電潜像を現像する現像ローラと、
該現像ローラに現像バイアスを供給する現像バイアス電源と、
トナーとキャリアとからなる２成分現像剤の磁気ブラシを保持して前記現像ローラと対面し、前記磁気ブラシにより現像ローラ上にトナー薄層を形成する磁気ローラと、
該磁気ローラにトナー薄層形成バイアス電圧を印加するトナー薄層形成バイアス電源と、
からなる画像形成装置における現像装置において、
前記現像バイアス電源は、前記感光体上の静電潜像における明電位より高く、前記感光体上の静電潜像現像に必要なトナー量を前記現像ローラから感光体に飛翔させる電圧を出力するよう構成され、
前記トナー薄層形成バイアス電源は、前記現像ローラ上のトナーが感光体上の静電潜像現像にどの程度使われたかを示す現像効率に、前記感光体上の静電潜像現像に必要なトナー量を乗じたトナー量の薄層が前記現像ローラ上に形成される電圧を出力するよう構成され、
前記現像ローラ上に現像効率を加味したトナー量の薄層を形成して現像を行うことを特徴とする。 Further, a developing device for carrying out the developing method is
A photoreceptor on which an electrostatic latent image is formed by electrophotography;
A developing roller for forming a toner thin layer to face the photoreceptor and developing the electrostatic latent image;
A developing bias power source for supplying a developing bias to the developing roller;
A magnetic roller that holds a magnetic brush of a two-component developer composed of toner and a carrier, faces the developing roller, and forms a thin toner layer on the developing roller by the magnetic brush;
A toner thin layer forming bias power source for applying a toner thin layer forming bias voltage to the magnetic roller;
In the developing device in the image forming apparatus comprising:
The developing bias power supply outputs a voltage that is higher than the bright potential in the electrostatic latent image on the photosensitive member and causes the toner amount necessary for developing the electrostatic latent image on the photosensitive member to fly from the developing roller to the photosensitive member. Configured and
The toner thin layer forming bias power supply is necessary for developing the electrostatic latent image on the photosensitive member, for developing efficiency indicating how much the toner on the developing roller is used for developing the electrostatic latent image on the photosensitive member. A thin layer of toner amount multiplied by the toner amount is configured to output a voltage formed on the developing roller;
Development is performed by forming a thin layer with a toner amount in consideration of development efficiency on the developing roller.

このように、現像バイアス電圧を感光体上の静電潜像における明電位より高くし、かつ、現像に必要なトナー量が現像ローラから感光体に飛翔する電圧とするか、現像ローラ上のトナーが感光体上の静電潜像にどの程度使われたかを示す現像効率を大きくすると共に、前記現像ローラと感光体間に放電を起こさない電圧とし、トナー薄層形成バイアス電圧を、静電潜像現像に必要なトナー量に現像効率を乗じたトナー量となる電圧とすることで、現像ローラ上には必要最小限のトナー量の薄層のみが形成される。従って前記したように、現像ローラ上の多くのトナーが現像に使用されることになり、選択現像が少なく、画像濃度の低下、現像ローラへの微粉トナー付着、現像器内の微粉トナーの増加による画質低下が押さえられると共に、現像ローラ上の現像に用いられなかったトナーの剥ぎ取りと新しいトナー薄層の形成が容易になって、ゴーストの発生も防止でき、良好な画像を長期に渡って維持することができる、画像形成装置における現像方法と該現像方法を用いた現像装置とすることができる。   As described above, the developing bias voltage is set higher than the bright potential in the electrostatic latent image on the photosensitive member, and the toner amount necessary for the development is set to a voltage for flying from the developing roller to the photosensitive member, or the toner on the developing roller is set. The developing efficiency indicating how much the toner is used for the electrostatic latent image on the photosensitive member is increased, and a voltage that does not cause discharge between the developing roller and the photosensitive member is set. By setting the voltage to a toner amount obtained by multiplying the toner amount necessary for image development by the development efficiency, only a thin layer having the minimum toner amount is formed on the developing roller. Therefore, as described above, a large amount of toner on the developing roller is used for development, and there is little selective development, due to a decrease in image density, adhesion of fine toner to the developing roller, and increase of fine toner in the developing device. The reduction in image quality is suppressed, and the toner that has not been used for the development on the developing roller can be easily peeled off and a new toner thin layer can be easily formed, so that ghosts can be prevented and a good image can be maintained over a long period of time. The developing method in the image forming apparatus and the developing device using the developing method can be provided.

そして、前記現像バイアス電圧と前記トナー薄層形成バイアス電圧との電圧差を、前記現像ローラ上のトナー量が、前記現像効率に前記静電潜像現像に必要なトナー量を乗じた値となるように定めることが本発明の好適な実施形態である。   The voltage difference between the developing bias voltage and the toner thin layer forming bias voltage is obtained by multiplying the toner amount on the developing roller by the developing efficiency multiplied by the toner amount necessary for developing the electrostatic latent image. This is the preferred embodiment of the present invention.

また、前記現像効率を、前記現像ローラ上に形成されたトナー薄層のトナー量と感光体上の静電潜像現像に使用されたトナー量との比に、前記感光体の周速と前記現像ローラの周速との比を乗じた値として算出することで、通常、磁気ローラは現像ローラより周速を大きくして薄層形成が効率良く行えるようにしているが、このようにすることで正確な現像効率を算出することができる。   Further, the developing efficiency is determined by the ratio of the toner amount of the toner thin layer formed on the developing roller to the toner amount used for developing the electrostatic latent image on the photosensitive member, and the peripheral speed of the photosensitive member and the toner amount. By calculating the value by multiplying the ratio with the peripheral speed of the developing roller, normally the magnetic roller can increase the peripheral speed more efficiently than the developing roller so that the thin layer can be formed efficiently. With this, accurate development efficiency can be calculated.

さらに、前記感光体上の静電潜像現像に必要なトナー量を、０．６（ｍｇ／ｃｍ２）として前記現像バイアス電圧、前記トナー薄層形成バイアス電圧を定めて現像を行い、前記トナーの平均粒径を６.２〜９．８μｍとし、また、前記感光体と現像ローラとの間の間隔を、０．１６〜０．２０ｍｍの間に設定することで、現像効率を高め、かつ、感光体と現像ローラの間に放電を起こさずに、良好な画像を長期に渡って形成できる、画像形成装置における現像方法および該現像方法を用いた現像装置を提供することができる。 Further, the toner amount necessary for developing the electrostatic latent image on the photosensitive member is set to 0.6 (mg / cm 2 ), the development bias voltage and the toner thin layer forming bias voltage are determined, and development is performed. The average particle size of the toner is 6.2 to 9.8 μm, and the interval between the photoconductor and the developing roller is set to 0.16 to 0.20 mm, thereby improving the development efficiency, and Further, it is possible to provide a developing method in an image forming apparatus and a developing apparatus using the developing method, which can form a good image over a long period of time without causing a discharge between the photosensitive member and the developing roller.

以上記載のごとく本発明によれば、現像ローラから感光体への現像効率を高めることで、特に小径トナー採用時に懸念される画像濃度の低下、および選択現像による現像ローラへの微粉トナー付着、現像器内の微粉トナーの増加による画質低下、ゴースト画像の発生を防止することができる、画像形成装置における現像方法と該現像方補を用いた現像装置とすることができる。   As described above, according to the present invention, by improving the developing efficiency from the developing roller to the photosensitive member, the image density is particularly lowered when the small diameter toner is used, and the fine toner adheres to the developing roller due to selective development and development. It is possible to provide a developing method in the image forming apparatus and a developing device using the developing method, which can prevent image quality deterioration and ghost image generation due to an increase in fine powder toner in the container.

以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。但しこの実施例に記載されている構成部品の形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。   Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. However, as long as there is no specific description, the shape of the component described in this embodiment, its relative arrangement, and the like are not intended to limit the scope of the present invention, but are merely illustrative examples.

最初に本発明の概略を簡単に説明すると、本発明は前記したように、画像形成装置に求められている画質向上のため、平均粒径が小径化（例えば６．８μｍ）したトナーを用いても、現像性や画像濃度の低下、飛翔性が弱い微粉トナーの増加による選択現像の進行、ゴースト画像の悪化といった問題を生じない、画像形成装置における現像方法および該現像方法を用いた現像装置を提供することが課題である。   First, the outline of the present invention will be briefly described. As described above, the present invention uses toner whose average particle diameter is reduced (for example, 6.8 μm) in order to improve the image quality required for the image forming apparatus. However, there is provided a developing method in an image forming apparatus and a developing apparatus using the developing method, which does not cause problems such as a decrease in developability and image density, a progress of selective development due to an increase in fine toner having a low flying property, and a ghost image deterioration. Providing is a challenge.

そのため本願出願人は、どのような条件の場合にこれら選択現像、ゴースト画像の発生を防げるかを考察するため、前記したように、感光体上の静電潜像の現像に必要なトナー量や現像ローラ上のトナー薄層量との関係、またこれらの関係と、現像ローラや磁気ローラに与えるバイアス電圧や、現像ローラ上のトナーが感光体上の静電潜像の現像にどの程度用いられているかを表す現像効率、及び、それらの値と現像ローラと感光体との間隔（ギャップ）などの関係を調査した。   Therefore, in order to consider under what conditions the generation of these selective development and ghost image can be prevented, the applicant of the present application, as described above, the amount of toner necessary for developing the electrostatic latent image on the photosensitive member, The relationship between the amount of toner thin layer on the developing roller, and the relationship between these, the bias voltage applied to the developing roller and magnetic roller, and how much toner on the developing roller is used to develop the electrostatic latent image on the photoreceptor. The relationship between the development efficiency indicating whether or not, and the value and the interval (gap) between the developing roller and the photosensitive member was investigated.

その結果、まず、用紙上で十分な画像濃度を確保するためには感光体上で０．６ｍｇ／ｃｍ２のトナー量が必要であり、また、選択現像やゴーストを防ぐためには、現像ローラ上のトナー薄層のトナー量を少なくし、かつ、感光体上の静電潜像の現像に現像ローラ上のトナーがどの程度使われたか、を示す現像効率を良くすることが効果的であることがわかった。 As a result, first, a toner amount of 0.6 mg / cm 2 is required on the photosensitive member in order to ensure a sufficient image density on the paper, and on the developing roller in order to prevent selective development and ghosting. It is effective to reduce the amount of toner in the toner thin layer and improve the development efficiency indicating how much toner on the developing roller has been used to develop the electrostatic latent image on the photoreceptor. I understood.

すなわち、現像ローラ上に形成するトナー薄層のトナー量を少なくして現像効率を上げることで、現像ローラ上に形成されるトナー薄層中の多くのトナーが現像に使用されることになって選択現像が少なくなり、かつ、現像ローラ上の現像に使用されなかったトナーの剥ぎ取りと新しいトナー薄層の形成も容易となるため、ゴーストも少なくなるためと考えられる。   That is, by reducing the amount of toner in the toner thin layer formed on the developing roller and increasing the development efficiency, a large amount of toner in the toner thin layer formed on the developing roller is used for development. This is presumably because selective development is reduced and ghosting is reduced because it is easy to remove toner that has not been used for development on the developing roller and to form a new thin toner layer.

そのため、現像効率を良くするためには何が必要かを調べ、得られた現像効率に、上記用紙上で十分な画像濃度を確保するために必要な０．６ｍｇ／ｃｍ２のトナー量を乗じ、そのトナー量の薄層が現像ローラ上に形成されるようにすれば、選択現像やゴーストを防いで長期に渡り良好な画像を維持することができる、画像形成装置における現像方法および該現像方法を用いた現像装置を提供することができる。 Therefore, what is necessary to improve the development efficiency is investigated, and the obtained development efficiency is multiplied by a toner amount of 0.6 mg / cm 2 necessary for ensuring a sufficient image density on the paper. If the thin layer of the toner amount is formed on the developing roller, it is possible to prevent selective development and ghosting and maintain a good image for a long time, and the developing method in the image forming apparatus and the developing method Can be provided.

なお、このとき、現像バイアス電圧を高くし過ぎたり、感光体と現像ローラとの間隔、すなわちギャップを狭くすると現像ローラと感光体との間に放電が起こり、新たな問題が生じるが、これを防ぐためには、現像バイアス電圧を一定電圧以上高くしないようにしたり、ギャップを広げるなどの方法が考えられる。しかしながら、これらの方法はいずれも現像効率を良くする方向の方法ではないので、現像バイアス電圧は、現像効率を確保しつつ感光体と現像ローラとの間隔に応じて高くする用にすることが好ましい。そういったことを加味すると、感光体と現像ローラとの間の間隔は、０．１６〜０．２０ｍｍとすることが好ましいこともわかった。   At this time, if the developing bias voltage is excessively increased or the gap between the photosensitive member and the developing roller, that is, the gap is narrowed, a discharge occurs between the developing roller and the photosensitive member, causing a new problem. In order to prevent this, it is conceivable to prevent the development bias voltage from becoming higher than a certain voltage or widen the gap. However, since none of these methods is a method for improving the development efficiency, it is preferable to increase the development bias voltage according to the interval between the photosensitive member and the development roller while ensuring the development efficiency. . In view of the above, it has also been found that the distance between the photoreceptor and the developing roller is preferably 0.16 to 0.20 mm.

以上が本発明の概略であるが、本発明を詳細に説明する前に、図１４を用い、本発明に係る現像方法を実施する、画像形成装置における現像装置の一例の構成概略を説明する。画像形成装置を構成する感光体３の表面は、帯電手段（図示しない）により帯電された後、露光手段４の露光により静電潜像が形成され、本発明になる現像装置２からトナーが供給されてトナー像として現像される。そして形成されたトナー像は、感光体３から、例えば無端ベルト（図示しない）上を移動する被転写体（図示しない）へ転写手段（図示しない）により転写され、定着された後排出されて、感光体３の表面に残ったトナーはクリーニング手段（図示しない）でクリーニングされる。   The above is the outline of the present invention. Before describing the present invention in detail, an outline of the configuration of an example of a developing device in an image forming apparatus that performs the developing method according to the present invention will be described with reference to FIG. The surface of the photoreceptor 3 constituting the image forming apparatus is charged by a charging unit (not shown), and then an electrostatic latent image is formed by exposure of the exposure unit 4, and toner is supplied from the developing device 2 according to the present invention. And developed as a toner image. The formed toner image is transferred from the photoreceptor 3 to a transfer target (not shown) that moves on, for example, an endless belt (not shown) by a transfer unit (not shown), fixed, and discharged. The toner remaining on the surface of the photoreceptor 3 is cleaned by a cleaning means (not shown).

このうち感光体３としては、セレン、アモルファスシリコン等の無機感光体や、導電性基体上に電荷発生剤、電荷輸送剤、結着樹脂等を含有する単層または積層の感光層が形成された有機感光体等で構成される。帯電手段としては、スコロトロン方式、帯電ローラ、帯電ブラシ等が用いられ、また、露光手段４は、露光光としてＬＥＤまたは半導体レーザー等を用いる。なお感光体３は、表面電位（暗電位）＋４２０Ｖで、露光後のベタ部明電位は＋１００〜＋８０Ｖとなっている。   Among these, as the photosensitive member 3, an inorganic photosensitive member such as selenium or amorphous silicon, or a single layered or laminated photosensitive layer containing a charge generating agent, a charge transporting agent, a binder resin, etc. on a conductive substrate was formed. It is composed of an organic photoreceptor. As the charging means, a scorotron system, a charging roller, a charging brush or the like is used, and the exposure means 4 uses an LED or a semiconductor laser as exposure light. The photoreceptor 3 has a surface potential (dark potential) of +420 V, and the solid portion bright potential after exposure is +100 to +80 V.

本発明になる現像装置２は、図示のように、２成分現像剤を収容するハウジング２６内に、２成分現像剤を磁気的に吸着して磁気ブラシを表面に形成する磁気ローラ２１と、この磁気ローラ２１上に吸着された現像剤量を規制する穂切りブレード２４、トナー薄層を表面に形成して回転する円筒状の現像ローラ２０とからなり、この現像ローラ２０が帯電電位の差からなる静電潜像を保持する感光体３と対向するように配置されると共に、磁気ローラ２１が感光体３とは異なった部位で近接するように配置されている。また、ハウジング２６内の磁気ローラ２１と隣接する位置には第１の現像剤攪拌室２７が、さらにこの第１の現像剤攪拌室２７と隔壁２９によって仕切られた隣には、第２の現像剤攪拌室２８が設けられている。   As shown in the figure, the developing device 2 according to the present invention includes a magnetic roller 21 that forms a magnetic brush on the surface by magnetically adsorbing the two-component developer in a housing 26 that contains the two-component developer. A panning blade 24 that regulates the amount of developer adsorbed on the magnetic roller 21 and a cylindrical developing roller 20 that rotates with a thin toner layer formed on the surface. The magnetic roller 21 is arranged so as to be close to the photosensitive member 3 at a site different from the photosensitive member 3. A first developer agitating chamber 27 is located in the housing 26 adjacent to the magnetic roller 21, and a second developer is located adjacent to the first developer agitating chamber 27 and the partition wall 29. An agent stirring chamber 28 is provided.

そしてこの第１の現像剤攪拌室２７と第２の現像剤攪拌室２８とは、磁気ローラ２１の軸線方向における両端部で連通しており、現像剤の攪拌と軸方向への現像剤の搬送を行なうパドルミキサー２２と、攪拌ミキサー２３とがそれぞれに設けられている。これら２つのミキサー２２、２３は互いに逆方向に現像剤を搬送するように回転方向が設定されており、現像剤が第１の現像剤攪拌室２７と第２の現像剤攪拌室２８とを循環するようになっている。   The first developer agitating chamber 27 and the second developer agitating chamber 28 communicate with each other at both ends in the axial direction of the magnetic roller 21, and agitate the developer and transport the developer in the axial direction. A paddle mixer 22 and a stirring mixer 23 are respectively provided. These two mixers 22 and 23 are set to rotate so as to convey the developer in opposite directions, and the developer circulates between the first developer stirring chamber 27 and the second developer stirring chamber 28. It is supposed to be.

磁気ローラ２１は、位置が不動となるように支持された磁石の外周に回転可能な円筒状のスリーブを配置して構成され、このスリーブ表面にトナーと磁性キャリアを含む２成分現像剤を磁気的に吸着し、２成分現像剤の磁気ブラシを形成するとともにスリーブが回転して、現像剤を搬送するようになっている。   The magnetic roller 21 is configured by arranging a rotatable cylindrical sleeve on the outer periphery of a magnet supported so that its position is fixed, and magnetically applies a two-component developer containing toner and a magnetic carrier on the sleeve surface. And a magnetic brush of a two-component developer is formed, and the sleeve rotates to convey the developer.

また、磁気ローラ２１には現像ローラ２０上にトナー薄層を形成するため、マグローラ用直流バイアス電源ＤＣ３１ａから、例えば＋３００〜＋５３０Ｖのトナー薄層形成用直流バイアス電圧を印加することができるようになっている。一方現像ローラ２０は、表面がアルマイト処理されたアルミニウムの円筒体やフェノール樹脂からなる円筒体、またはアルミニウムの円筒体の表面に樹脂層を形成したもの等が用いられ、現像ローラ上のトナーを感光体上の静電潜像に飛翔させるため、直流バイアス電源ＤＣ３０ａから、例えば＋５０〜＋２００Ｖの直流と、交流バイアス電源ＡＣ３０ｂからＶｐ−ｐ１．６ｋＶ、周波数３．０ｋＨｚの交流を重畳した現像バイアス電圧を印加することができるようになっている。 Further, since a toner thin layer is formed on the developing roller 20 on the magnetic roller 21, a DC bias voltage for toner thin layer formation of, for example, +300 to + 530V can be applied from the DC bias power source DC31a for the mag roller. ing. On the other hand, the developing roller 20 is a cylindrical body made of anodized aluminum, a cylindrical body made of a phenol resin, or a surface of an aluminum cylindrical body that has a resin layer, and the like. In order to fly to the electrostatic latent image on the body, a developing bias in which a direct current of +50 to +200 V, for example, from the direct current bias power supply DC30a and an alternating current of V p-p 1.6 kV and frequency 3.0 kHz from the alternating current bias power supply AC30b A voltage can be applied.

前記現像剤は、第１の現像剤攪拌室２７と第２の現像剤攪拌室２８とにおいて搬送されるとともに攪拌され、現像剤中のトナーの分布が均一に維持されるとともにトナーとキャリアとの間の摩擦帯電によってトナーに所定の電荷が付与される。そして攪拌、帯電された現像剤は、パドルミキサー２２によって磁気ローラ２１に供給され、磁気ローラ２１は、現像剤を磁気的に吸着してトナーとキャリアとからなる現像剤の磁気ブラシを形成し、回転により現像ローラ２０との対向位置まで搬送する。   The developer is conveyed and agitated in the first developer agitating chamber 27 and the second developer agitating chamber 28, and the distribution of the toner in the developer is kept uniform and the toner and the carrier are mixed. A predetermined charge is imparted to the toner due to frictional charging therebetween. Then, the stirred and charged developer is supplied to the magnetic roller 21 by the paddle mixer 22, and the magnetic roller 21 magnetically adsorbs the developer to form a developer magnetic brush composed of toner and carrier, The sheet is conveyed to a position facing the developing roller 20 by rotation.

そして、現像ローラ２０へは直流バイアス電源ＤＣ３０ａから例えば＋１８０Ｖの直流現像バイアス電圧が、磁気ローラ２１には磁気ローラ用直流バイアス電源ＤＣ３１ａから例えば＋３５０Ｖのトナー薄層形成バイアス電圧が印加されているから、これらの印加電圧によって現像ローラ２０と磁気ローラ２１との間に電界が形成され、正電荷を有するトナーは現像ローラ２０へ転移して現像ローラ２０の表面にトナー層が形成される。一方キャリアは磁気ローラ２１に磁気的に吸着されたまま転移せずに残る。   For example, a + 180V DC developing bias voltage is applied to the developing roller 20 from the DC bias power supply DC30a, and a toner thin layer forming bias voltage of, eg, + 350V is applied to the magnetic roller 21 from the magnetic roller DC bias power supply DC31a. An electric field is formed between the developing roller 20 and the magnetic roller 21 by these applied voltages, and toner having a positive charge is transferred to the developing roller 20 to form a toner layer on the surface of the developing roller 20. On the other hand, the carrier remains magnetically attracted to the magnetic roller 21 without being transferred.

現像ローラ２０上に形成されたトナー層は、現像ローラ２０の回転によって現像領域へ搬送され、現像ローラ２０に印加されている例えば＋１８０Ｖの直流電圧と、現像時に印加される例えばＶｐ−ｐ１．６ｋＶ、周波数３．０ｋＨｚ、デューティ比２７％の矩形波による交流とを重畳した現像バイアス電圧により、感光体３と現像ローラ２０との間の静電界内を飛翔し、感光体３の表面に付着して現像が行なわれる。 The toner layer formed on the developing roller 20 is conveyed to the developing region by the rotation of the developing roller 20 and is applied with a DC voltage of, for example, +180 V applied to the developing roller 20 and, for example, V p-p 1 applied at the time of development. .6 kV, a frequency of 3.0 kHz, and a developing bias voltage superimposed with a rectangular wave alternating current with a duty ratio of 27%, flies in the electrostatic field between the photosensitive member 3 and the developing roller 20, and is applied to the surface of the photosensitive member 3. It adheres and is developed.

以上が本発明に係る現像方法を実施する、画像形成装置の現像装置の一例概略構成図であるが、次に、本発明に係る現像方法に用いる現像剤について説明する。本発明の２成分現像剤は、磁性キャリアおよび非磁性トナーからなり、この非磁性トナーは、少なくとも樹脂、着色剤、ワックスを含有するトナーである。   The above is a schematic configuration diagram of an example of a developing device of an image forming apparatus that implements the developing method according to the present invention. Next, the developer used in the developing method according to the present invention will be described. The two-component developer of the present invention comprises a magnetic carrier and a nonmagnetic toner, and this nonmagnetic toner is a toner containing at least a resin, a colorant and a wax.

まず非磁性トナーは、結着樹脂を、次の方法で製造した。すなわち、ポリオキシプロピレン（２．２）−２，２−ビス（４−ヒドロキシフェニル）プロパン４．０ｍｏｌ、ポリオキシエチレン（２．２）−２，２−ビス−（４−ヒドロキシフェニル）プロパン１．０ｍｏｌ、テレフタル酸４．５ｍｏｌ、無水トリメリット酸０．５ｍｏｌと酸化ジブチル錫４ｇを、窒素雰囲気下、２３０℃で８時間かけて反応させて軟化点１２０℃のポリエステル樹脂を得た。   First, as the nonmagnetic toner, a binder resin was produced by the following method. That is, 4.0 mol of polyoxypropylene (2.2) -2,2-bis (4-hydroxyphenyl) propane, polyoxyethylene (2.2) -2,2-bis- (4-hydroxyphenyl) propane 1 0.0 mol, 4.5 mol of terephthalic acid, 0.5 mol of trimellitic anhydride and 4 g of dibutyltin oxide were reacted at 230 ° C. for 8 hours in a nitrogen atmosphere to obtain a polyester resin having a softening point of 120 ° C.

そして、上記で製造したポリエステル樹脂を１００部、カルナバワックス（加藤洋行社製、品番：Ｃ１）を５．５部、着色剤としてカーボンブラック（三菱化学製、品番：ＭＡ１００）を４部、４級アンモニウム塩（藤倉化成製、品番：ＦＣＡ２０１ＰＳ）を３部の混合物を、ヘンシェルミキサー（三井鉱山製ＦＭ−２０Ｂ）で混合後、二軸押出機（池貝製ＰＣＭ−３０）にて１００〜１２０℃の温度範囲で溶融混練した。   And, 100 parts of the polyester resin produced above, 5.5 parts of carnauba wax (manufactured by Kato Hiroyuki, product number: C1), 4 parts of carbon black (manufactured by Mitsubishi Chemical, product number: MA100) as a colorant, quaternary A mixture of 3 parts of ammonium salt (manufactured by Fujikura Kasei, product number: FCA201PS) was mixed with a Henschel mixer (FM-20B manufactured by Mitsui Mining Co., Ltd.), and then mixed at 100 to 120 ° C. with a twin screw extruder (PCM-30 manufactured by Ikegai). Melt kneading was carried out in the temperature range.

それを冷却後、ジェットミル（日本ニューマチック工業製超音波ジェットミルＩ型）で微粉砕し、得られた微粉砕品を分級して体積平均粒径６．８μｍの黒色トナー粒子を得た。そして、得られたトナー粒子１００部に対し、疎水性シリカ微粒子（日本アエロジル製、品番：ＲＡ−２００Ｈ）を１．０部、酸化チタン微粒子（チタン工業製、品番：ＳＴ−１００）を０．５部加え、ヘンシェルミキサー（三井鉱山製ＦＭ−２０Ｂ）にて４分混合し、トナーを得た。   After cooling, the mixture was finely pulverized with a jet mill (Ultrasonic Jet Mill Type I manufactured by Nippon Pneumatic Industry), and the obtained finely pulverized product was classified to obtain black toner particles having a volume average particle diameter of 6.8 μm. Then, 1.0 part of hydrophobic silica fine particles (manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd., product number: RA-200H) and 1.0 part of titanium oxide fine particles (manufactured by Titanium Industry Co., Ltd., product number: ST-100) are added to 100 parts of the obtained toner particles. 5 parts was added and mixed for 4 minutes with a Henschel mixer (FM-20B, Mitsui Mining Co., Ltd.) to obtain a toner.

次に磁性キャリアであるが、これは、例えば鉄、ニッケル、コバルト等の磁性体金属及びそれらの合金、あるいは希土類を含有する合金類、ヘマタイト、マグネタイト、マンガン−亜鉛系フェライト、ニッケル−亜鉛系フェライト、マンガン−マグネシウム系フェライト、リチウム系フェライトなどのソフトフェライト、銅−亜鉛系フェライト等の鉄系酸化物およびこれらの混合物等の磁性体材料を焼結、アトマイズ等を行うことによって製造した磁性体粒子を使用することができる。   Next, magnetic carriers include magnetic metals such as iron, nickel and cobalt and alloys thereof, alloys containing rare earths, hematite, magnetite, manganese-zinc ferrite, nickel-zinc ferrite. Magnetic particles produced by sintering, atomizing, etc., magnetic materials such as soft ferrites such as manganese-magnesium ferrite and lithium ferrite, iron-based oxides such as copper-zinc ferrite, and mixtures thereof Can be used.

また、上記磁性体粒子の表面をスチレンアクリル樹脂、アクリル樹脂、スチレン樹脂、シリコン樹脂、アクリル変性シリコン樹脂、フッ素樹脂等の樹脂で被覆してもよい。また、上記キャリアとして磁性体分散型樹脂を使用することもできる。この場合、用いる磁性体としては上記磁性体材料が使用でき、結着樹脂としては、例えばビニル系樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、尿素樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、セルロース樹脂、ポリエーテル樹脂あるいはこれらの混合物を挙げることができる。   The surface of the magnetic particles may be covered with a resin such as styrene acrylic resin, acrylic resin, styrene resin, silicone resin, acrylic modified silicone resin, or fluorine resin. In addition, a magnetic material dispersed resin can be used as the carrier. In this case, the above magnetic material can be used as the magnetic material, and examples of the binder resin include vinyl resins, polyester resins, epoxy resins, phenol resins, urea resins, polyurethane resins, polyamide resins, polyimide resins, and cellulose resins. And polyether resins or mixtures thereof.

具体的には、体積固有抵抗が１０７Ωｃｍ、飽和磁化が７０ｅｍｕ／ｇ、平均粒径が３５μｍのパウダーテック社製フェライト（Ｃｕ−Ｚｎ系）キャリアを用い、前記製造方法にて得られたトナーを１２質量％調合し、ボールミルで３０分間混合して２成分現像剤を得た。 Specifically, a toner obtained by the above manufacturing method using a ferrite (Cu—Zn) carrier manufactured by Powdertech Co., which has a volume resistivity of 10 7 Ωcm, a saturation magnetization of 70 emu / g, and an average particle size of 35 μm. Was mixed in a ball mill for 30 minutes to obtain a two-component developer.

２成分現像剤中の非磁性トナーの割合は、１〜２０質量％、好ましくは３〜１５質量％であるのがよい。トナーの割合が１質量％未満の場合、画像濃度が薄くなりすぎるおそれがある。一方、トナーの割合が２０質量％を超える場合、現像装置内でトナー飛散が発生し、機内汚れや記録紙などの背景部分にトナーが付着する不具合が生じるおそれがある。   The ratio of the non-magnetic toner in the two-component developer is 1 to 20% by mass, preferably 3 to 15% by mass. If the toner ratio is less than 1% by mass, the image density may be too thin. On the other hand, when the ratio of the toner exceeds 20% by mass, the toner scatters in the developing device, which may cause a problem that the toner adheres to the background portion such as in-machine dirt or recording paper.

本発明の２成分現像剤における非磁性トナーは、体積平均粒径が５〜１０μｍ程度であるのがよく、また、磁性キャリアは、電子顕微鏡法による粒径で表して２０〜１５０μｍ、好ましくは３０〜９０μｍであるのがよい。キャリアの見かけ密度は、磁性材料を主体とする場合は磁性体の組成や表面構造等によっても相違するが、一般に２〜３ｇ／ｃｍ３の範囲であるのがよい。 The non-magnetic toner in the two-component developer of the present invention may have a volume average particle size of about 5 to 10 μm, and the magnetic carrier may be 20 to 150 μm, preferably 30 in terms of particle size by electron microscopy. It should be ~ 90 μm. When the carrier material is mainly composed of a magnetic material, the apparent density of the carrier varies depending on the composition of the magnetic material, the surface structure, and the like, but is generally preferably in the range of 2 to 3 g / cm 3 .

以上が本発明に係る現像方法に用いる現像剤であるが、前記したように現在、画像形成装置においては画質向上のため、トナー平均粒径を小径化（例えば６．８μｍ）することが検討されている。しかしながら、トナーの小粒径化は現像ローラ２０から感光体３への現像性を低くし、画像濃度の更なる低下、飛翔性が弱い微粉トナーの増加による選択現像の進行、ゴースト画像の悪化といった問題を生じる。   The developer used in the developing method according to the present invention has been described above. As described above, in the image forming apparatus, it is currently considered to reduce the average particle diameter of the toner (for example, 6.8 μm) in order to improve the image quality. ing. However, reducing the particle size of the toner lowers the developability from the developing roller 20 to the photosensitive member 3, further lowers the image density, advances the selective development due to the increase in finely powdered toner having low flightability, and deteriorates the ghost image. Cause problems.

そのため前記したように本願出願人は、どのような条件の場合にこれら選択現像、ゴースト画像の発生が生じ、かつ、それをどうしたら防げるかを考察するため、現像ローラ２０上のトナー薄層量、感光体３上の静電潜像の現像に必要なトナー量などと、現像ローラ２０や磁気ローラ２１に与えるバイアスとの関係、及び、現像ローラ２０上のトナーが感光体３上の静電潜像の現像にどの程度用いられているかを表す現像効率を調査した。そして結果を図１３に示した表に纏めると共に、図１乃至図１２のグラフに表した。   Therefore, as described above, the applicant of the present application considers under what conditions the selective development and the generation of the ghost image occur and how to prevent the occurrence of the toner thin layer amount on the developing roller 20. The relationship between the amount of toner necessary for developing the electrostatic latent image on the photoreceptor 3 and the bias applied to the developing roller 20 and the magnetic roller 21, and the toner on the developing roller 20 is electrostatic on the photoreceptor 3. The development efficiency representing how much the latent image is used for development was investigated. The results are summarized in the table shown in FIG. 13 and also shown in the graphs of FIGS.

この図１３の表において、左端の番号は調査ナンバー、「ΔＶ（ｍａｇ−ｓｌｖ）」はマグローラ用直流バイアス電源ＤＣ３１ａから磁気ローラ２１へ供給されるトナー薄層形成バイアス電圧Ｖｍａｇと、現像ローラ用直流バイアス電源ＤＣ３０ａから現像ローラ２０へ供給される現像バイアス電圧Ｖｓｌｖとの電圧差、「Ｓｌｖ上トナー量」は現像ローラ２０上のトナー量（単位ｍｇ／ｃｍ２）、「Ｄｒｕｍ上トナー量」は感光体３上のトナー量（単位ｍｇ／ｃｍ２）、「Ｄｒｕｍ／（Ｓｌｖ×Ｓ／Ｄ比）」は、「Ｄｒｕｍ上トナー量」と「Ｓｌｖ上トナー量」の比に、現像ローラ２０の周速（Ｓ）と感光体３の周速（Ｄ）との比を乗じ、現像ローラ２０上に形成されたトナー薄層のトナー量と感光体３上の静電潜像現像に使用されたトナー量との比で表される現像効率を、％で表したものである。ここでＳ／Ｄは、前記したように１．６となる。 In the table of FIG. 13, the leftmost number is the survey number, “ΔV (mag−slv)” is the toner thin layer forming bias voltage Vmag supplied from the mag roller DC bias power source DC 31 a to the magnetic roller 21, and the developing roller DC. The voltage difference from the developing bias voltage Vslv supplied from the bias power source DC30a to the developing roller 20, the “toner amount on Slv” is the toner amount (unit: mg / cm 2 ) on the developing roller 20, and the “toner amount on Drum” is photosensitive. The toner amount on the body 3 (unit: mg / cm 2 ), “Drum / (Slv × S / D ratio)” is the ratio of the “Drum toner amount” and the “Slv toner amount” to the circumference of the developing roller 20. Multiplying the ratio of the speed (S) and the peripheral speed (D) of the photosensitive member 3, the toner amount of the toner thin layer formed on the developing roller 20 and the toner used for developing the electrostatic latent image on the photosensitive member 3. The development efficiency represented by the ratio of the over amount, but in%. Here, S / D is 1.6 as described above.

「ゴーストΔＥ」はハーフ背景にあるベタ画像によるゴースト画像濃度、「ベタＩＤ」はベタ部の画像濃度（ＩＤ）、「ハーフ２５％ＩＤ」は２５％ハーフ部の画像濃度（ＩＤ）である。なお、図１３（Ａ）の表は、トナー薄層形成バイアス電圧Ｖｍａｇと現像バイアス電圧Ｖｓｌｖとの電圧差ΔＶ別に、現像バイアス電圧Ｖｓｌｖの高い順にデータを並べた表であり、図１３（Ｂ）の表は、（Ａ）の表をトナー薄層形成バイアス電圧Ｖｓｌｖ別に「ΔＶ（ｍａｇ−ｓｌｖ）」の小さい順に並べ替えた表である。   “Ghost ΔE” is the ghost image density of the solid image on the half background, “Solid ID” is the image density (ID) of the solid part, and “Half 25% ID” is the image density (ID) of the 25% half part. The table in FIG. 13A is a table in which data is arranged in descending order of the developing bias voltage Vslv for each voltage difference ΔV between the toner thin layer forming bias voltage Vmag and the developing bias voltage Vslv. The table of (A) is a table in which the table of (A) is rearranged in order of increasing “ΔV (mag−slv)” for each toner thin layer forming bias voltage Vslv.

そしてこの図１３の表に示した値を元に、調査目的に添うよう値をプロットしたのが図１から図１２に示したグラフであるが、このうち図１、図３、図５、図７、図９、図１１の奇数番のグラフは、横軸を現像バイアス電圧Ｖｓｌｖとし、縦軸はそれぞれのグラフに対応した値としたもので、トナー薄層形成バイアス電圧Ｖｍａｇと現像バイアス電圧Ｖｓｌｖとの電圧差ΔＶを、２４０Ｖ、３２０Ｖ、４００Ｖとしたとき、現像バイアス電圧Ｖｓｌｖを変化させると縦軸の値がどのように変化するかを示したグラフである。   Based on the values shown in the table of FIG. 13, the values shown in FIGS. 1 to 12 are plotted so as to meet the purpose of the investigation. Of these, FIG. 1, FIG. 3, FIG. 7, 9, and 11, the odd-numbered graphs have the horizontal axis as the developing bias voltage Vslv and the vertical axis as the value corresponding to each graph. The toner thin layer forming bias voltage Vmag and the developing bias voltage Vslv 6 is a graph showing how the value on the vertical axis changes when the developing bias voltage Vslv is changed when the voltage difference ΔV is 240V, 320V, and 400V.

一方図２、図４、図６、図８、図１０、図１２の偶数番のグラフは、横軸をトナー薄層形成バイアス電圧Ｖｍａｇとし、縦軸はそれぞれのグラフに対応した値としたもので、現像バイアス電圧Ｖｓｌｖを１８０Ｖ、１００Ｖ、２０Ｖとしたとき、トナー薄層形成バイアス電圧Ｖｍａｇを変化させると、縦軸の値がどのように変化するかを示したグラフであり、それぞれ図１と図２、図３と図４、図５と図６、図７と図８、図９と図１０、図１１と図１２とは、それぞれ同一の調査項目を別の視点からグラフ化したものである。   On the other hand, in the even-numbered graphs of FIGS. 2, 4, 6, 8, 10, and 12, the horizontal axis is the toner thin layer forming bias voltage Vmag, and the vertical axis is a value corresponding to each graph. FIG. 6 is a graph showing how the value on the vertical axis changes when the toner thin layer formation bias voltage Vmag is changed when the developing bias voltage Vslv is 180 V, 100 V, and 20 V, respectively. 2, 3 and 4, 5 and 6, 7 and 8, 9 and 10, and 11 and 12 are graphs of the same survey items from different viewpoints. is there.

なお、この調査に用いた画像形成装置は、京セラミタ製のタッチダウン現像方式を用いた改造実験機であり、用いた感光体３は外形φ３０ｍｍで周速が１６８．２ｍｍ／ｓｅｃ、現像ローラ２０は外形φ１６ｍｍで周速が２６９．１ｍｍ／ｓｅｃ、磁気ローラ２１は外形φ１６ｍｍで周速が４１９．８ｍｍ／ｓｅｃである。また、磁気ローラ２１と穂切りブレード２４とのブレードギャップを０．３５ｍｍ、磁気ローラ２１と現像ローラ２０とのＭ／Ｓギャップを０．３５ｍｍ、現像ローラ２０と感光体３とのＤ／Ｓギャップを０．１６ｍｍとし、現像ローラ２０の周速と感光体３の周速との比（Ｓ／Ｄ）を約１．６として、現像剤は黒（ＢＫ）の平均粒径６．８μｍのトナーとキャリアとからなる二成分現像剤を用いた。   The image forming apparatus used in this investigation is a modified experimental machine using a touch-down developing method manufactured by Kyocera Mita. The used photoreceptor 3 has an outer diameter of 30 mm, a peripheral speed of 168.2 mm / sec, and a developing roller 20. Has an outer diameter of 16 mm and a peripheral speed of 269.1 mm / sec, and the magnetic roller 21 has an outer diameter of 16 mm and a peripheral speed of 419.8 mm / sec. Further, the blade gap between the magnetic roller 21 and the ear cutting blade 24 is 0.35 mm, the M / S gap between the magnetic roller 21 and the developing roller 20 is 0.35 mm, and the D / S gap between the developing roller 20 and the photosensitive member 3. Is 0.16 mm, the ratio (S / D) of the peripheral speed of the developing roller 20 to the peripheral speed of the photosensitive member 3 is about 1.6, and the developer is black (BK) toner having an average particle diameter of 6.8 μm. And a two-component developer composed of a carrier.

これら図１から図１２のグラフを説明する前に、感光体３上に形成された静電潜像の現像に最適なトナー量についての実験結果を説明すると、感光体３上の単位面積当たりのベタトナー量をいろいろ変化させて用紙に転写し、それを色差計で測定して、最も鮮やかに色が再現されるトナー量を求めた。このとき、トナー量が少ないと再現される色は淡く、トナー量が増えると鮮やかさが増してゆくが、ある量を超えると今度はどす黒くなってゆく。その結果、前記した平均粒径６．８μｍのトナーにおいては、感光体３上で約０．６（ｍｇ／ｃｍ２）のトナー量が最適であることを見いだした。 Before describing the graphs of FIGS. 1 to 12, the experimental results regarding the optimum toner amount for developing the electrostatic latent image formed on the photosensitive member 3 will be described. The amount of solid toner was changed in various ways and transferred to paper, which was measured with a color difference meter to determine the amount of toner that reproduces the color most vividly. At this time, when the toner amount is small, the reproduced color is light, and when the toner amount increases, the vividness increases. However, when the toner amount exceeds a certain amount, the color becomes darker. As a result, it was found that the toner amount of about 0.6 (mg / cm 2 ) on the photoreceptor 3 is optimal for the toner having the average particle diameter of 6.8 μm.

まず、図１、図２の、「現像ローラトナー薄層量」として示したグラフは、図１が横軸を前記したように現像バイアス電圧Ｖｓｌｖとし、図２が同じく横軸をトナー薄層形成バイアス電圧Ｖｍａｇとして、縦軸に図１３の表において「Ｓｌｖ上トナー量」として示した、現像ローラ２０上のトナー薄層のトナー量（単位ｍｇ／ｃｍ２）を示したグラフである。 First, in the graphs shown as “developing roller toner thin layer amount” in FIGS. 1 and 2, FIG. 1 shows the development bias voltage Vslv as described above, and FIG. FIG. 14 is a graph showing the toner amount (unit: mg / cm 2 ) of the toner thin layer on the developing roller 20 indicated as “toner amount on Slv” in the table of FIG. 13 as the bias voltage Vmag.

そして図１のグラフは、トナー薄層形成バイアス電圧Ｖｍａｇと、現像バイアス電圧Ｖｓｌｖとの電圧差ΔＶを、４００Ｖ（◆）、３２０Ｖ（▲）、２４０Ｖ（■）とした場合であり、図２のグラフは、現像バイアス電圧Ｖｓｌｖを、１８０Ｖ（◆）、１００Ｖ（▲）、２０Ｖ（■）とした場合である。   The graph of FIG. 1 shows the case where the voltage difference ΔV between the toner thin layer forming bias voltage Vmag and the developing bias voltage Vslv is 400 V (♦), 320 V (▲), and 240 V (■). The graph shows the case where the development bias voltage Vslv is 180 V (♦), 100 V (▲), and 20 V (■).

この図１、図２のグラフから、現像ローラ２０（ｓｌｖ）上に形成されるトナー薄層のトナー量は、少なくとも現像バイアス電圧Ｖｓｌｖの２０Ｖから１８０Ｖの範囲で、現像バイアス電圧Ｖｓｌｖの値には無関係にトナー薄層形成バイアス電圧Ｖｍａｇの値が大きくなるほど、また、これらの電圧差ΔＶの値が大きくなるほど多くなることがわかる。   From the graphs of FIGS. 1 and 2, the toner amount of the toner thin layer formed on the developing roller 20 (slv) is at least in the range of 20 to 180 V of the developing bias voltage Vslv, and the value of the developing bias voltage Vslv is Irrespective of this, it can be seen that the larger the value of the toner thin layer formation bias voltage Vmag, and the larger the value of these voltage differences ΔV, the larger the value.

次の図３、図４の「ドラム上ベタトナー量」として示したグラフは、縦軸に図１３の表において「Ｄｒｕｍ上トナー量」として示した、感光体３上のトナー量（単位ｍｇ／ｃｍ２）を示したグラフである。これらのグラフからは、感光体３上のベタトナー量が現像バイアス電圧Ｖｓｌｖ、トナー薄層形成バイアス電圧Ｖｍａｇ、また、トナー薄層形成バイアス電圧Ｖｍａｇと現像バイアス電圧Ｖｓｌｖとの電圧差ΔＶのそれぞれが、大きくなるほど感光体３上のベタトナー量が増えることを示している。 Next, the graphs shown as “solid toner amount on the drum” in FIGS. 3 and 4 show the toner amount (unit: mg / cm) on the photosensitive member 3 indicated as “toner amount on Drum” in the table of FIG. 2 ). From these graphs, the solid toner amount on the photoreceptor 3 is the development bias voltage Vslv, the toner thin layer formation bias voltage Vmag, and the voltage difference ΔV between the toner thin layer formation bias voltage Vmag and the development bias voltage Vslv is It shows that the amount of solid toner on the photoreceptor 3 increases as the value increases.

また、この図３、図４のグラフにおける０．６（ｍｇ／ｃｍ２）の位置の横線は、前記した感光体３上静電潜像を現像するのな必要なトナー量であり、図３の場合、ΔＶが４００Ｖ（◆）、３２０Ｖ（▲）、２４０Ｖ（■）の場合のＶｓｌｖは、それぞれ約１７Ｖ、約８５Ｖ、約１３５Ｖとなっている。また図４のグラフでは、Ｖｓｌｖが１８０Ｖ（◆）、１００Ｖ（▲）、２０Ｖ（■）の場合のＶｍａｇは、それぞれ約３５０Ｖ、約４００Ｖ、約４２０Ｖとなっている。 Also, the horizontal line at the position of 0.6 (mg / cm 2 ) in the graphs of FIG. 3 and FIG. 4 is the toner amount necessary for developing the electrostatic latent image on the photosensitive member 3 described above. In this case, when ΔV is 400 V (♦), 320 V (▲), and 240 V (■), Vslv is about 17 V, about 85 V, and about 135 V, respectively. In the graph of FIG. 4, Vmag when Vslv is 180 V (♦), 100 V (▲), and 20 V (■) is about 350 V, about 400 V, and about 420 V, respectively.

そして図５、図６の「現像効率（Ｄｒｕｍトナー量／Ｓｌｖトナー量×Ｓ／Ｄ比）」として示したグラフは、縦軸に図１３の表において「Ｄｒｕｍ／（Ｓｌｖ×Ｓ／Ｄ比）」として示した、感光体３（Ｄｒｕｍ）上のトナー量と現像ローラ２０（Ｓｌｖ）上のトナー量の比に、現像ローラ２０の周速（Ｓ）と感光体３の周速（Ｄ）との比（１．６）を乗じ、現像ローラ２０上のトナーがどのくらい感光体３に行ったかという現像効率（％）を示したグラフである。   The graphs shown as “Developing efficiency (Drum toner amount / Slv toner amount × S / D ratio)” in FIGS. 5 and 6 are “Drum / (Slv × S / D ratio)” in the table of FIG. The ratio of the toner amount on the photoconductor 3 (Drum) and the toner amount on the developing roller 20 (Slv) shown in FIG. Is a graph showing the development efficiency (%) of how much toner on the developing roller 20 has been applied to the photosensitive member 3 by multiplying by the ratio (1.6).

この現像効率は、図５に示した、トナー薄層形成バイアス電圧Ｖｍａｇと現像バイアス電圧Ｖｓｌｖとの電圧差ΔＶを４００Ｖ（◆）、３２０Ｖ（▲）、２４０Ｖ（■）としたグラフにおいては、いずれのΔＶの場合も電圧Ｖｓｌｖに比例して上昇しているが、ΔＶが一番低い２４０Ｖの場合の上昇率が最も大きく、かつ、最大現像効率も現像バイアス電圧Ｖｓｌｖが約１８０Ｖの近辺において一番大きくなっている。   This development efficiency is shown in the graph of FIG. 5 where the voltage difference ΔV between the toner thin layer formation bias voltage Vmag and the development bias voltage Vslv is 400 V (♦), 320 V (▲), and 240 V (■). ΔV also increases in proportion to the voltage Vslv. However, the increase rate is largest when ΔV is 240 V, and the maximum development efficiency is the highest in the vicinity of the developing bias voltage Vslv of about 180 V. It is getting bigger.

一方、図６の現像バイアス電圧Ｖｓｌｖを１８０Ｖ（◆）、１００Ｖ（▲）、２０Ｖ（■）としたグラフにおいては、現像バイアス電圧Ｖｓｌｖが１８０Ｖ（◆）におけるトナー薄層形成バイアス電圧Ｖｍａｇ３５０Ｖの場合に効率が最大となり、逆にトナー薄層形成バイアス電圧Ｖｍａｇの値が大きくなるに従って効率が悪くなっている。また、現像バイアス電圧Ｖｓｌｖが１００Ｖ（▲）では、１８０Ｖ（◆）の場合に比較して効率が悪いがほぼ同一の値を維持し、２０Ｖ（■）の場合は非常に効率が悪いが、トナー薄層形成バイアス電圧Ｖｍａｇの値が大きくなるに従って効率が上昇している。   On the other hand, in the graph in which the developing bias voltage Vslv in FIG. 6 is 180 V (♦), 100 V (▲), and 20 V (■), the toner thin layer forming bias voltage Vmag 350 V when the developing bias voltage Vslv is 180 V (♦). The efficiency becomes maximum, and conversely, the efficiency decreases as the value of the toner thin layer formation bias voltage Vmag increases. Further, when the developing bias voltage Vslv is 100 V (▲), the efficiency is lower than that of 180 V (♦), but substantially the same value is maintained. When the developing bias voltage Vslv is 20 V (■), the efficiency is very poor. Efficiency increases as the value of the thin layer formation bias voltage Vmag increases.

従ってこれら図５、図６のグラフからは、現像バイアス電圧Ｖｓｌｖを高く、ＶｓｌｖとＶｍａｇの電圧差ΔＶを小さく、そしてトナー薄層形成バイアス電圧Ｖｍａｇを低くしたとき、大きな現像効率が得られることがわかる。   Therefore, from the graphs of FIGS. 5 and 6, it is found that when the developing bias voltage Vslv is high, the voltage difference ΔV between Vslv and Vmag is small, and the toner thin layer forming bias voltage Vmag is low, a large developing efficiency can be obtained. Recognize.

図７、図８の「ゴースト画像ΔＥ（ベタ履歴、ハーフ背景）」として示したグラフは、図１３の表において「ゴーストΔＥ」として示した、ハーフ背景にあるベタ画像によるゴースト画像濃度ΔＥを縦軸としたグラフである。   The graph shown as “ghost image ΔE (solid history, half background)” in FIG. 7 and FIG. 8 shows the ghost image density ΔE of the solid image in the half background shown as “ghost ΔE” in the table of FIG. It is a graph with axes.

このゴースト画像濃度ΔＥは、トナー薄層形成バイアス電圧Ｖｍａｇと現像バイアス電圧Ｖｓｌｖとの電圧差、とした図７のグラフでは、ΔＶを２４０Ｖ（■）とした場合にいずれの現像バイアス電圧Ｖｓｌｖにおいても非常に小さく、３２０Ｖ（▲）と４００Ｖ（◆）の場合は現像バイアス電圧Ｖｓｌｖが大きくなるとそれに伴って大きくなっている。   In the graph of FIG. 7 in which the ghost image density ΔE is a voltage difference between the toner thin layer formation bias voltage Vmag and the development bias voltage Vslv, when ΔV is 240 V (■), any development bias voltage Vslv. In the case of 320 V (▲) and 400 V (♦), the voltage is very small and increases with the development bias voltage Vslv.

一方、現像バイアス電圧Ｖｓｌｖを１８０Ｖ（◆）、１００Ｖ（▲）、２０Ｖ（■）とした図８においては、現像バイアス電圧Ｖｓｌｖが１８０Ｖでは、トナー薄層形成バイアス電圧Ｖｍａｇが４２０Ｖ以後は値が大きくなるに従って傾斜が急激に大きくなり、値も大きくなっているが、トナー薄層形成バイアス電圧Ｖｍａｇが４２０Ｖくらいまでは、Ｖｓｌｖが２０Ｖ、１００Ｖの場合より小さい値となっている。   On the other hand, in FIG. 8 where the developing bias voltage Vslv is 180 V (♦), 100 V (▲), and 20 V (■), when the developing bias voltage Vslv is 180 V, the value becomes large after the toner thin layer forming bias voltage Vmag is 420 V or later. As the slope gradually increases, the value also increases. However, until the toner thin layer forming bias voltage Vmag is about 420 V, the value is smaller than when Vslv is 20 V or 100 V.

すなわちゴーストを防ぐには、現像バイアス電圧Ｖｓｌｖを高く、トナー薄層形成バイアス電圧Ｖｍａｇを４００Ｖ以下に押さえ、トナー薄層形成バイアス電圧Ｖｍａｇと現像バイアス電圧Ｖｓｌｖとの電圧差ΔＶを小さくすればよいことを示している。   In other words, in order to prevent ghosting, the developing bias voltage Vslv is increased, the toner thin layer forming bias voltage Vmag is suppressed to 400 V or less, and the voltage difference ΔV between the toner thin layer forming bias voltage Vmag and the developing bias voltage Vslv is decreased. Is shown.

図９、図１０の「ベタ部ＩＤ」として示したグラフは、図１３の表において「ベタＩＤ」として示したベタ部の画像濃度（ＩＤ）を縦軸としたグラフであり、ＩＤ１．４の横線は、最適なベタ部ＩＤを示している。これらのグラフでは、いずれも現像バイアス電圧Ｖｓｌｖやトナー薄層形成バイアス電圧Ｖｍａｇが、大きくなるとベタＩＤが大きくなり、図９では現像バイアス電圧Ｖｓｌｖとトナー薄層形成バイアス電圧Ｖｍａｇとの電圧差ΔＶが、一番小さな２４０Ｖ（■）の場合が一番上昇率が大きく、最適なベタＩＤは、ΔＶを２４０Ｖ（■）とした場合はＶｓｌｖが１３５Ｖ程度、３２０Ｖ（▲）の場合は９５Ｖ程度、４００Ｖ（◆）の場合は２０Ｖ程度となっている。   The graph shown as “solid part ID” in FIG. 9 and FIG. 10 is a graph with the image density (ID) of the solid part shown as “solid ID” in the table of FIG. The horizontal line indicates the optimum solid part ID. In these graphs, as the development bias voltage Vslv and the toner thin layer formation bias voltage Vmag increase, the solid ID increases. In FIG. 9, the voltage difference ΔV between the development bias voltage Vslv and the toner thin layer formation bias voltage Vmag increases. In the case of the smallest 240V (■), the rate of increase is the largest. The optimum solid ID is about 135V when ΔV is 240V (■), about 95V when 320V (▲), and 400V. In the case of (◆), it is about 20V.

図１０では、現像バイアス電圧Ｖｓｌｖが大きくなるとグラフが図上右の、トナー薄層形成バイアス電圧Ｖｍａｇが大きくなる方によると共に、画像濃度（ＩＤ）が大きくなっていて、最適なベタＩＤは、Ｖｓｌｖを１８０Ｖ（◆）とした場合はＶｍａｇが３７０Ｖ程度、１００Ｖ（▲）の場合は４００Ｖ程度、２０Ｖ（■）の場合は４２００Ｖ程度となっている。   In FIG. 10, when the developing bias voltage Vslv is increased, the graph is on the right side of the figure, the toner thin layer forming bias voltage Vmag is increased, the image density (ID) is increased, and the optimum solid ID is Vslv. Is 180V (♦), Vmag is about 370V, 100V (▲) is about 400V, and 20V (■) is about 4200V.

図１１、図１２の「２５％ハーフＩＤ」として示したグラフは、図１３の表において「ハーフ２５％ＩＤ」として示した、２５％ハーフ部の画像濃度（ＩＤ）を縦軸としたグラフであり、ＩＤ０．５の横線は、最適な２５％ハーフ部ＩＤを示している。これらのグラフでも、図９、図１０の「ベタ部ＩＤ」の場合と同様、現像バイアス電圧Ｖｓｌｖやトナー薄層形成バイアス電圧Ｖｍａｇが、大きくなるとベタＩＤが大きくなり、図１１では、現像バイアス電圧Ｖｓｌｖとトナー薄層形成バイアス電圧Ｖｍａｇとの電圧差ΔＶのいずれの場合も上昇率はほぼ同じであるが、ΔＶが大きいほどＩＤが大きくなっている。   The graph shown as “25% half ID” in FIGS. 11 and 12 is a graph with the vertical axis representing the image density (ID) of the 25% half portion, shown as “half 25% ID” in the table of FIG. Yes, the horizontal line with ID 0.5 indicates the optimum 25% half part ID. Also in these graphs, as in the case of “solid portion ID” in FIGS. 9 and 10, the solid ID increases as the development bias voltage Vslv and the toner thin layer formation bias voltage Vmag increase. In FIG. In any case of the voltage difference ΔV between Vslv and the toner thin layer formation bias voltage Vmag, the rate of increase is substantially the same, but the ID increases as ΔV increases.

一方、図１２のグラフでは、現像バイアス電圧Ｖｓｌｖによって対応するトナー薄層形成バイアス電圧Ｖｍａｇの範囲が異なり、現像バイアス電圧Ｖｓｌｖの値が大きくなるに従い、グラフの範囲が大きなトナー薄層形成バイアス電圧Ｖｍａｇの方により、かつ、画像濃度（ＩＤ）が大きくなっている。   On the other hand, in the graph of FIG. 12, the range of the corresponding toner thin layer forming bias voltage Vmag differs depending on the developing bias voltage Vslv, and the toner thin layer forming bias voltage Vmag having a larger graph range as the value of the developing bias voltage Vslv increases. As a result, the image density (ID) is increased.

この図１１、図１２のグラフにおける最適な２５％ハーフ部ＩＤは、まず図１１ではΔＶを２４０Ｖ（■）とした場合はＶｓｌｖが１２０Ｖ程度、３２０Ｖ（▲）の場合は５５Ｖ程度、４００Ｖ（◆）の場合は１０Ｖ程度となっている。また、図１２の場合は、Ｖｓｌｖを１８０Ｖ（◆）とした場合も１００Ｖ（▲）、２０Ｖ（■）とした場合もＶｍａｇｆほぼ同じ値であり、３６５〜３７５Ｖ程度となっている。   The optimum 25% half portion ID in the graphs of FIGS. 11 and 12 is as follows. First, in FIG. 11, when ΔV is 240 V (■), Vslv is about 120 V, and when 320 V (▲) is about 55 V, 400 V (◆ ) Is about 10V. In the case of FIG. 12, Vmagf is almost the same value when Vslv is set to 180 V (♦), 100 V (▲), and 20 V (■), which is about 365 to 375 V.

以上の結果から、まず図１３の表に「Ｄｒｕｍ／（Ｓｌｖ×Ｓ／Ｄ比）」として示した現像効率（％）は、現像バイアス電圧Ｖｓｌｖが１８０Ｖで、現像バイアス電圧Ｖｓｌｖとトナー薄層形成バイアス電圧Ｖｍａｇとの電圧差ΔＶが２４０Ｖと小さいときに４１％と最大であり、その時のトナー薄層形成バイアス電圧Ｖｍａｇは４２０Ｖである。   From the above results, first, the development efficiency (%) shown as “Drum / (Slv × S / D ratio)” in the table of FIG. 13 is that the development bias voltage Vslv is 180 V, the development bias voltage Vslv and the toner thin layer formation. When the voltage difference ΔV from the bias voltage Vmag is as small as 240V, the maximum is 41%, and the toner thin layer forming bias voltage Vmag at that time is 420V.

またこの図１３の表にはないが、現像効率を示した図６のグラフでは、現像バイアス電圧電圧Ｖｓｌｖが１８０Ｖで、トナー薄層形成バイアス電圧Ｖｍａｇが約３５０Ｖの場合はさらに効率が良く、約４７％ほどになっている。   Although not shown in the table of FIG. 13, in the graph of FIG. 6 showing the development efficiency, when the development bias voltage voltage Vslv is 180 V and the toner thin layer formation bias voltage Vmag is about 350 V, the efficiency is further improved. It is about 47%.

また、前記図１３の表において、「Ｄｒｕｍ上トナー量」として示した感光体３上のトナー量を示す図３、図４のグラフで、感光体３に供給する最適トナー量である０．６（ｍｇ／ｃｍ２）の位置に引いた横線と交わる、現像バイアス電圧Ｖｓｌｖ、トナー薄層形成バイアス電圧Ｖｍａｇの値を見ると、図３においてはΔＶが４００Ｖ（◆）の場合にＶｓｌｖが約１２〜１５Ｖ、３２０Ｖ（▲）の場合に約８５Ｖ、２４０Ｖ（■）の場合に１３８〜１４０Ｖであり、図４においてはＶｓｌｖが１８０Ｖ（◆）の場合にＶｍａｇが約３５０Ｖ、１００Ｖ（▲）の場合に約４００Ｖ、２０Ｖ（■）の場合に約４２０Ｖとなっていて、現像バイアス電圧Ｖｓｌｖ１８０Ｖ（◆）がこの０．６（ｍｇ／ｃｍ２）の線と交わるＶｍａｇ約３５０Ｖは、図６における現像効率最大の値とも一致している。 Further, in the table of FIG. 13, the optimum toner amount to be supplied to the photoreceptor 3 in the graphs of FIGS. 3 and 4 showing the toner amount on the photoreceptor 3 indicated as “toner amount on Drum” is 0.6. Looking at the values of the developing bias voltage Vslv and the toner thin layer forming bias voltage Vmag that intersect the horizontal line drawn at the position (mg / cm 2 ), in FIG. 3, when ΔV is 400 V (♦), Vslv is about 12 In the case of ~ 15V, 320V (▲), it is about 85V, in the case of 240V (■), it is 138-140V. In FIG. 4, when Vslv is 180V (◆), Vmag is about 350V, 100V (▲) about 400V, 20V (■) have become approximately 420V when the, Vmag about 350V intersecting the line of the developing bias voltage Vslv180V (◆) this 0.6 (mg / cm 2) in, It is consistent with the development efficiency maximum value at 6.

そして、この最大現像効率を示した、現像バイアス電圧Ｖｓｌｖ１８０Ｖとトナー薄層形成バイアス電圧Ｖｍａｇ３５０Ｖを元に、前記図１３の表において「Ｓｌｖ上トナー量」として示した現像ローラ２０上のトナー薄層のトナー量（単位ｍｇ／ｃｍ２）を図２で見ると、Ｖｓｌｖ１８０Ｖの線をＶｍａｇ３５０Ｖと交わるところまで延長させることで、約０．７〜０．８（ｍｇ／ｃｍ２）という値が得られる。 Then, based on the developing bias voltage Vslv 180V and the toner thin layer forming bias voltage Vmag 350V showing the maximum developing efficiency, the toner thin layer on the developing roller 20 shown as “toner amount on Slv” in the table of FIG. When the toner amount (unit: mg / cm 2 ) is seen in FIG. 2, a value of about 0.7 to 0.8 (mg / cm 2 ) can be obtained by extending the line of Vslv180V to a place where it intersects with Vmag350V.

一方、Ｖｓｌｖ１８０ＶとＶｍａｇ３５０Ｖに対応する、図１３の表において「ゴーストΔＥ」として示したハーフ背景にあるベタ画像によるゴースト画像濃度ΔＥ、「ベタＩＤ」として示したベタ部の画像濃度（ＩＤ）、「ハーフ２５％ＩＤ」として示した２５％ハーフ部の画像濃度（ＩＤ）は、それぞれ図７と図８、図９と図１０、図１１と図１２のグラフから、「ゴーストΔＥ」はほぼ０に近く、「ベタＩＤ」は１．４０から１．４５程度、「ハーフ２５％ＩＤ」は０．４０から０．４５程度と、非常に良好な値を示している。   On the other hand, corresponding to Vslv180V and Vmag350V, the ghost image density ΔE by the solid image in the half background shown as “ghost ΔE” in the table of FIG. 13, the image density (ID) of the solid part shown as “solid ID”, “ The image density (ID) of the 25% half portion indicated as “half 25% ID” is “ghost ΔE” is almost 0 from the graphs of FIGS. 7 and 8, FIGS. 9 and 10, and FIGS. 11 and 12, respectively. Closely, “solid ID” is about 1.40 to 1.45, and “half 25% ID” is about 0.40 to 0.45, indicating very good values.

つまり、直流バイアス電源ＤＣ３０ａから現像ローラ２０へ供給される電圧Ｖｓｌｖを１８０Ｖとし、マグローラ用直流バイアス電源ＤＣ３１ａから磁気ローラ２１へ供給される電圧Ｖｍａｇを３５０Ｖとした場合、現像ローラ２０上のトナー薄層のトナー量が少ないにもかかわらず現像効率が最大、つまり現像ローラ２０上のトナーの感光体３上への移動率が高くなる。そのため、現像時に現像に使用されずに現像ローラ２０上に残るトナーが少なく、掻き取りが容易に行うことができるためにゴーストの発生がなく、かつ、ベタＩＤ、ハーフ２５％ＩＤ共に良好となることを示していると考えられる。   That is, when the voltage Vslv supplied from the DC bias power supply DC30a to the developing roller 20 is 180V and the voltage Vmag supplied from the magroller DC bias power supply DC31a to the magnetic roller 21 is 350V, a thin toner layer on the developing roller 20 is obtained. Despite the small amount of toner, the development efficiency is maximum, that is, the transfer rate of the toner on the developing roller 20 onto the photoreceptor 3 is increased. For this reason, there is little toner remaining on the developing roller 20 that is not used for development at the time of development, scraping can be easily performed, and no ghost is generated, and both solid ID and half 25% ID are good. It is thought that it shows that.

以上が、現像効率最大の場合の現像バイアス電圧Ｖｓｌｖと、トナー薄層形成バイアス電圧電圧Ｖｍａｇの値であるが、これらのグラフからは、さらに次のようなことが読みとれる。   The above are the values of the development bias voltage Vslv and the toner thin layer formation bias voltage voltage Vmag when the development efficiency is maximum. From these graphs, the following can be further read.

まず、図１３に「Ｄｒｕｍ／（Ｓｌｖ×Ｓ／Ｄ比）」として示した、現像ローラ２０上のトナー薄層から感光体３上の静電潜像へどのくらいトナーが移動したかを示す現像効率は、図５、図６のグラフから、現像バイアス電圧Ｖｓｌｖを高く、現像バイアス電圧Ｖｓｌｖとトナー薄層形成バイアス電圧Ｖｍａｇとの電圧差ΔＶを、小さくするほど良くなり、ΔＶが小さくなることで、図１、図２からわかるようにトナー薄層形成バイアス電圧Ｖｍａｇも小さくなるから現像ローラ２０上のトナー薄層量は少なくなる。   First, the development efficiency indicating how much toner has moved from the toner thin layer on the developing roller 20 to the electrostatic latent image on the photoreceptor 3, shown as “Drum / (Slv × S / D ratio)” in FIG. 13. From the graphs of FIGS. 5 and 6, the development bias voltage Vslv is increased and the voltage difference ΔV between the development bias voltage Vslv and the toner thin layer formation bias voltage Vmag is decreased, and ΔV is decreased. As can be seen from FIGS. 1 and 2, since the toner thin layer forming bias voltage Vmag is also reduced, the amount of toner thin layer on the developing roller 20 is reduced.

そして、現像ローラ２０上のトナー薄層量が少なくなり、現像バイアス電圧Ｖｓｌｖが大きくなることで現像効率が高まると、図７に示したゴースト画像は良くなるが図８からわかるように、現像バイアス電圧Ｖｓｌｖが１８０Ｖの場合、トナー薄層形成バイアス電圧Ｖｍａｇが４２０Ｖ程度を越えると急激にゴースト画像ΔＥが大きくなっているから、まず、Ｖｍａｇは４２０Ｖ以下とすることが好ましく、必然的に、Ｖｓｌｖも２００Ｖ程度（ΔＶが２２０Ｖとなる）以下とすることが好ましくなる。   When the toner thin layer amount on the developing roller 20 is reduced and the developing efficiency is increased by increasing the developing bias voltage Vslv, the ghost image shown in FIG. 7 is improved, but as shown in FIG. When the voltage Vslv is 180 V, since the ghost image ΔE suddenly increases when the toner thin layer forming bias voltage Vmag exceeds about 420 V, first, Vmag is preferably set to 420 V or less, and inevitably Vslv is also set to Vslv. It is preferable to set it to about 200 V (ΔV is 220 V) or less.

但し、現像ローラ２０上のトナー薄層の量があまり少ないと、感光体３上の静電潜像を現像するのに最適な０．６（ｍｇ／ｃｍ２）のトナー量を確保できなくなるが、そのため、現像効率を大きくする現像バイアス電圧Ｖｓｌｖを予め定め、その時の現像効率に静電潜像を現像するのに最適な０．６（ｍｇ／ｃｍ２）を乗じ、得られた現像ローラ２０上に形成するトナー薄層のトナ量を実現するトナー薄層形成バイアス電圧Ｖｍａｇを決定すれば、選択現像が少なく、画像濃度の低下、現像ローラへの微粉トナー付着、現像器内の微粉トナーの増加による画質低下が押さえられると共に、現像ローラ上の現像に用いられなかったトナーの剥ぎ取りと新しいトナー薄層の形成が容易になってゴーストの発生も防止でき、良好な画像を長期に渡って維持することができる、画像形成装置における現像方法と該現像方法を用いた現像装置とすることができる。 However, if the amount of the toner thin layer on the developing roller 20 is too small, an optimum toner amount of 0.6 (mg / cm 2 ) for developing the electrostatic latent image on the photoreceptor 3 cannot be secured. Therefore, a developing bias voltage Vslv for increasing the developing efficiency is determined in advance, and the developing roller 20 obtained by multiplying the developing efficiency at that time by 0.6 (mg / cm 2 ) optimal for developing an electrostatic latent image is obtained. By determining the toner thin layer formation bias voltage Vmag for realizing the toner amount of the toner thin layer formed on the top, the selective development is small, the image density is lowered, the fine toner adheres to the developing roller, the fine toner in the developing device The reduction in image quality due to the increase is suppressed, and toner that has not been used for development on the developing roller can be peeled off and a new toner thin layer can be easily formed, thereby preventing ghosting and providing a good image for a long time. The developing method in the image forming apparatus and the developing apparatus using the developing method can be maintained.

なお、以上説明してきた結果は、前記したように、京セラミタ製のタッチダウン現像方式を用いた改造実験機で、磁気ローラ２１と穂切りブレード２４とのブレードギャップを０．４５ｍｍ、磁気ローラ２１と現像ローラ２０とのＭ／Ｓギャップを０．４０ｍｍ、現像ローラ２０と感光体３とのＤ／Ｓギャップを０．１６ｍｍとし、現像ローラ２０の周速と感光体３の周速との比（Ｓ／Ｄ）を約１．６とした時の値であるが、感光体３と現像ローラ２０との間隔（ギャップ）を狭くすると、現像ローラ２０と感光体３との間に放電が起こり、新たな問題が生じる。   In addition, as described above, the results described above are based on a modified experimental machine using the touch-down development method manufactured by Kyocera Mita. The blade gap between the magnetic roller 21 and the ear cutting blade 24 is 0.45 mm, and the magnetic roller 21 The M / S gap between the developing roller 20 and the developing roller 20 is 0.40 mm, the D / S gap between the developing roller 20 and the photosensitive member 3 is 0.16 mm, and the ratio between the peripheral speed of the developing roller 20 and the peripheral velocity of the photosensitive member 3 is This is a value when (S / D) is about 1.6, but when the gap (gap) between the photosensitive member 3 and the developing roller 20 is narrowed, a discharge occurs between the developing roller 20 and the photosensitive member 3. New problems arise.

そのため、この感光体３と現像ローラ２０との間隔（ギャップ）を変化させて実験した結果、この間隔を０．１４ｍｍにすると、現像バイアス電圧Ｖｓｌｖを１８０Ｖと高くしたときに放電が起こり、また、放電を防ぐために間隔を０．２２ｍｍと広げたところ、図１３に示し現像効率が低下した。そのため、感光体３と現像ローラ２０との間の間隔は、０．１６〜０．２０ｍｍとすることが好ましいこともわかった。また、前記したように感光体３は表面電位（暗電位）＋４２０Ｖに帯電され、露光後のベタ部明電位は＋１００〜＋８０Ｖとなっているから、現像バイアス電圧Ｖｓｌｖは、この明電位より高くすることが好ましい。   Therefore, as a result of experimenting with the gap (gap) between the photosensitive member 3 and the developing roller 20 changed, when this gap is set to 0.14 mm, discharge occurs when the developing bias voltage Vslv is increased to 180 V, and When the interval was widened to 0.22 mm in order to prevent discharge, the development efficiency decreased as shown in FIG. For this reason, it has been found that the distance between the photosensitive member 3 and the developing roller 20 is preferably 0.16 to 0.20 mm. Further, as described above, the photosensitive member 3 is charged to the surface potential (dark potential) +420 V, and the solid portion bright potential after the exposure is +100 to +80 V. Therefore, the developing bias voltage Vslv is set higher than this bright potential. It is preferable.

以上種々述べてきたように本発明によれば、現像バイアス電圧Ｖｓｌｖを感光体３上の静電潜像における明電位＋１００〜＋８０Ｖより高く設定し、かつ、現像に必要なトナー量０．６（ｍｇ／ｃｍ２）が現像ローラ２０から感光体３に飛翔する電圧に設定して、トナー薄層形成バイアス電圧Ｖｍａｇを、静電潜像現像に必要なトナー量０．６（ｍｇ／ｃｍ２）に現像効率を乗じたトナー量となる電圧とすることで、現像ローラ２０上には必要最小限のトナー量の薄層のみが形成される。従って、この状態で現像効率を良くすれば現像ローラ２０上の多くのトナーが現像に使用されることになり、選択現像が少なく、画像濃度の低下、現像ローラへの微粉トナー付着、現像器内の微粉トナーの増加による画質低下が押さえられると共に、現像ローラ２０上の現像に用いられなかったトナーの剥ぎ取りと新しいトナー薄層の形成が容易になって、ゴーストの発生が防止できて良好な画像を長期に渡って維持することができる、画像形成装置における現像方法と該現像方法を用いた現像装置とすることができる。 As described above, according to the present invention, the developing bias voltage Vslv is set to be higher than the bright potential +100 to +80 V in the electrostatic latent image on the photosensitive member 3, and the toner amount 0.6 ( mg / cm 2 ) is set to a voltage that flies from the developing roller 20 to the photoreceptor 3, and the toner thin layer formation bias voltage Vmag is set to a toner amount 0.6 (mg / cm 2 ) required for electrostatic latent image development. By setting the voltage to a toner amount obtained by multiplying the developing efficiency by the above, only a thin layer having the minimum toner amount is formed on the developing roller 20. Therefore, if the development efficiency is improved in this state, a large amount of toner on the developing roller 20 is used for development, and there is little selective development, image density is lowered, fine toner adheres to the developing roller, Image quality deterioration due to the increase in the amount of fine powder toner can be suppressed, and toner that has not been used for development on the developing roller 20 can be easily peeled off and a new toner thin layer can be easily formed. A developing method in an image forming apparatus and a developing apparatus using the developing method can maintain an image for a long period of time.

本発明によれば、平均粒径を小径化しても、画像濃度の低下、選択現像による現像ローラへの微粉トナー付着、現像器内の微粉トナーの増加による画質低下、ゴースト画像の発生などを防ぎ、良好な画像を長期に渡って維持することができる画像形成装置を提供することができる。   According to the present invention, even if the average particle diameter is reduced, it is possible to prevent a decrease in image density, adhesion of fine toner to the developing roller by selective development, deterioration of image quality due to an increase in fine toner in the developing device, generation of a ghost image, and the like. Thus, it is possible to provide an image forming apparatus capable of maintaining a good image for a long time.

横軸を現像バイアス電圧とし、縦軸を現像ローラ２０上のトナー量として、現像ローラ２０上のトナー薄層のトナー量（単位ｍｇ／ｃｍ２）を示したグラフである。5 is a graph showing the toner amount (unit: mg / cm 2 ) of the toner thin layer on the developing roller 20 with the horizontal axis as the developing bias voltage and the vertical axis as the toner amount on the developing roller 20. 横軸をトナー薄層形成バイアス電圧とし、縦軸を現像ローラ２０上のトナー量として、現像ローラ２０上のトナー薄層のトナー量（単位ｍｇ／ｃｍ２）を示したグラフである。6 is a graph showing the toner amount (unit: mg / cm 2 ) of the toner thin layer on the developing roller 20 with the horizontal axis representing the toner thin layer forming bias voltage and the vertical axis representing the toner amount on the developing roller 20. 横軸を現像バイアス電圧とし、縦軸を感光体３上のベタトナー量として、感光体３上のトナー量（単位ｍｇ／ｃｍ２）をプロットしたグラフである。5 is a graph plotting the toner amount (unit: mg / cm 2 ) on the photoconductor 3 with the horizontal axis as the development bias voltage and the vertical axis as the solid toner amount on the photoconductor 3. 横軸をトナー薄層形成バイアス電圧とし、縦軸を感光体３上のベタトナー量として、感光体３上のトナー量（単位ｍｇ／ｃｍ２）をプロットしたグラフである。6 is a graph plotting the amount of toner (unit: mg / cm 2 ) on the photoconductor 3 with the horizontal axis representing the toner thin layer forming bias voltage and the vertical axis representing the amount of solid toner on the photoconductor 3. 横軸を現像バイアス電圧とし、縦軸を現像ローラ２０上のトナーがどのくらい感光体３に行ったかという現像効率（％）として、現像効率をプロットしたグラフである。5 is a graph in which development efficiency is plotted with the horizontal axis as the development bias voltage and the vertical axis as the development efficiency (%) indicating how much toner on the developing roller 20 has been applied to the photoreceptor 3. 横軸をトナー薄層形成バイアス電圧とし、縦軸を現像ローラ２０上のトナーがどのくらい感光体３に行ったかという現像効率（％）、現像効率をプロットしたグラフである。The horizontal axis is the bias voltage for toner thin layer formation, and the vertical axis is a graph plotting the development efficiency (%) and the development efficiency of how much toner on the developing roller 20 has been applied to the photosensitive member 3. 横軸を現像バイアス電圧とし、縦軸をハーフ背景にあるベタ画像によるゴースト画像濃度ΔＥとしてゴースト画像濃度をプロットしたグラフである。FIG. 5 is a graph in which a ghost image density is plotted with a horizontal axis as a development bias voltage and a vertical axis as a ghost image density ΔE with a solid image on a half background. 横軸をトナー薄層形成バイアス電圧とし、縦軸をハーフ背景にあるベタ画像によるゴースト画像濃度ΔＥとしてゴースト画像濃度をプロットしたグラフである。6 is a graph in which the ghost image density is plotted with the horizontal axis representing the toner thin layer forming bias voltage and the vertical axis representing the ghost image density ΔE of the solid image on the half background. 横軸を現像バイアス電圧とし、縦軸をベタ部の画像濃度（ＩＤ）としてベタ部の画像濃度（ＩＤ）をプロットしたグラフである。5 is a graph in which the solid image density (ID) is plotted with the horizontal axis as the development bias voltage and the vertical axis as the solid image density (ID). 横軸をトナー薄層形成バイアス電圧とし、縦軸をベタ部の画像濃度（ＩＤ）としてベタ部の画像濃度（ＩＤ）をプロットしたグラフである。6 is a graph in which the solid image density (ID) is plotted with the horizontal axis representing the toner thin layer forming bias voltage and the vertical axis representing the solid image density (ID). 横軸を現像バイアス電圧とし、縦軸を２５％ハーフ部の画像濃度（ＩＤ）として２５％ハーフ部の画像濃度（ＩＤ）をプロットしたグラフである。It is a graph in which the horizontal axis represents the development bias voltage and the vertical axis represents the image density (ID) of 25% half, and the image density (ID) of 25% half is plotted. 横軸をトナー薄層形成バイアス電圧とし、縦軸を２５％ハーフ部の画像濃度（ＩＤ）として２５％ハーフ部の画像濃度（ＩＤ）をプロットしたグラフである。5 is a graph in which the image density (ID) of 25% half is plotted with the horizontal axis as the toner thin layer forming bias voltage and the vertical axis as the image density (ID) of 25% half. どのような現像条件の場合、選択現像、ゴースト画像の発生を防げるかを考察するため、現像ローラ２０上のトナー薄層量、感光体３上の静電潜像の現像に必要なトナー量、現像ローラ２０上のトナーが感光体３上の静電潜像の現像にどの程度用いられているかを表す現像効率を調査した結果を示す表である。In order to consider under what development conditions the occurrence of selective development and ghost images can be considered, the amount of toner thin layer on the developing roller 20, the amount of toner necessary for developing the electrostatic latent image on the photoreceptor 3, 6 is a table showing a result of examining development efficiency indicating how much toner on the developing roller 20 is used for developing an electrostatic latent image on the photosensitive member 3; 本発明に係る現像方法を実施する、画像形成装置の現像装置の一例概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram illustrating an example of a developing device of an image forming apparatus that performs a developing method according to the present invention.

符号の説明Explanation of symbols

２ 現像装置
３ 感光体（静電潜像担持体）
２０ 現像ローラ
２１ 磁気ローラ
２２ パドルミキサー
２３ 攪拌ミキサー
２４ 規制ブレード
２６ ハウジング
２７ 第１の現像剤攪拌室
２８ 第２の現像剤攪拌室
２９ 隔壁
３０ａ 直流（ＤＣ）バイアス電源
３０ｂ 交流（ＡＣ）バイアス電源
３１ａ 直流（ＤＣ）バイアス電源 2 Developing device 3 Photoconductor (electrostatic latent image carrier)
20 developing roller 21 magnetic roller 22 paddle mixer 23 stirring mixer 24 regulating blade 26 housing 27 first developer stirring chamber 28 second developer stirring chamber 29 partition wall 30a direct current (DC) bias power source 30b alternating current (AC) bias power source 31a Direct current (DC) bias power supply

Claims (8)

磁気ローラ上に形成したトナーとキャリアとからなる２成分現像剤の磁気ブラシで現像ローラ上にトナー薄層を形成し、該トナー薄層からトナーを、電子写真方式で感光体上に形成された静電潜像に飛翔させて現像を行う画像形成装置における現像方法において、
前記現像ローラ上に形成されたトナー薄層のトナー量と感光体上の静電潜像現像に使用されたトナー量との比を現像効率としたとき、前記現像ローラ上のトナーを感光体上の静電潜像に飛翔させる現像バイアス電圧を、前記現像効率を大きくすると共に前記現像ローラと感光体間に放電を起こさない電圧とし、
前記現像ローラ上にトナー薄層を形成するため前記磁気ローラに印加するトナー薄層形成バイアス電圧を、前記感光体上の静電潜像現像に必要なトナー量に前記現像効率を乗じたトナー量の薄層が前記現像ローラ上に形成される電圧として、
前記現像ローラ上に現像効率を加味したトナー量の薄層を形成して現像を行うことを特徴とする画像形成装置における現像方法。 A thin toner layer was formed on the developing roller with a two-component developer magnetic brush composed of toner and carrier formed on the magnetic roller, and the toner was formed on the photoreceptor by electrophotography. In a developing method in an image forming apparatus that performs development by flying an electrostatic latent image,
When the ratio of the amount of toner in the toner thin layer formed on the developing roller to the amount of toner used for developing the electrostatic latent image on the photosensitive member is defined as the developing efficiency, the toner on the developing roller is transferred onto the photosensitive member. The development bias voltage for flying to the electrostatic latent image is a voltage that increases the development efficiency and does not cause a discharge between the development roller and the photosensitive member,
The toner amount obtained by multiplying the toner amount necessary for developing the electrostatic latent image on the photosensitive member by the developing efficiency, the bias voltage for forming the toner thin layer applied to the magnetic roller to form the toner thin layer on the developing roller. As the voltage at which the thin layer is formed on the developing roller,
A developing method in an image forming apparatus, wherein development is performed by forming a thin layer of toner amount in consideration of development efficiency on the developing roller. 磁気ローラ上に形成したトナーとキャリアとからなる２成分現像剤の磁気ブラシで現像ローラ上にトナー薄層を形成し、該トナー薄層からトナーを、電子写真方式で感光体上に形成された静電潜像に飛翔させて現像を行う画像形成装置における現像方法において、
前記現像ローラ上のトナーを感光体上の静電潜像に飛翔させる現像バイアス電圧を、前記感光体上の静電潜像における明電位より高く、かつ、前記静電潜像現像に必要なトナー量を飛翔させる電圧とすると共に、
前記現像ローラ上に形成されたトナー薄層のトナー量と感光体上の静電潜像現像に使用されたトナー量との比を現像効率としたとき、前記現像ローラ上にトナー薄層を形成するため前記磁気ローラに印加するトナー薄層形成バイアス電圧を、前記現像効率に前記静電潜像現像に必要なトナー量を乗じたトナー量の薄層が前記現像ローラ上に形成される電圧とし、
前記現像ローラ上に現像効率を加味したトナー量の薄層を形成して現像を行うことを特徴とする画像形成装置における現像方法。 A thin toner layer was formed on the developing roller with a two-component developer magnetic brush composed of toner and carrier formed on the magnetic roller, and the toner was formed on the photoreceptor by electrophotography. In a developing method in an image forming apparatus that performs development by flying an electrostatic latent image,
A developing bias voltage for causing the toner on the developing roller to fly to the electrostatic latent image on the photosensitive member is higher than the bright potential in the electrostatic latent image on the photosensitive member, and the toner necessary for developing the electrostatic latent image With the voltage to fly the amount,
When the development efficiency is defined as the ratio of the toner amount of the toner thin layer formed on the developing roller to the toner amount used for developing the electrostatic latent image on the photoreceptor, the toner thin layer is formed on the developing roller. Therefore, a toner thin layer forming bias voltage applied to the magnetic roller is a voltage at which a thin layer having a toner amount obtained by multiplying the developing efficiency by a toner amount necessary for developing the electrostatic latent image is formed on the developing roller. ,
A developing method in an image forming apparatus, wherein development is performed by forming a thin layer of toner amount in consideration of development efficiency on the developing roller. 前記現像バイアス電圧と前記トナー薄層形成バイアス電圧との電圧差を、前記現像ローラ上のトナー量が、前記現像効率に前記静電潜像現像に必要なトナー量を乗じた値となるようにして現像を行うことを特徴とする請求項１または２に記載した画像形成装置における現像方法。   The voltage difference between the developing bias voltage and the toner thin layer forming bias voltage is set so that the toner amount on the developing roller is a value obtained by multiplying the developing efficiency by the toner amount necessary for developing the electrostatic latent image. 3. The developing method in the image forming apparatus according to claim 1, wherein the developing is performed. 前記現像効率を、前記現像ローラ上に形成されたトナー薄層のトナー量と感光体上の静電潜像現像に使用されたトナー量との比に、前記感光体の周速と前記現像ローラの周速との比を乗じた値として算出することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載した画像形成装置における現像方法。   The developing efficiency is calculated based on the ratio of the toner amount of the toner thin layer formed on the developing roller to the toner amount used for developing the electrostatic latent image on the photosensitive member, and the peripheral speed of the photosensitive member and the developing roller. The developing method for an image forming apparatus according to claim 1, wherein the developing method calculates a value obtained by multiplying a ratio with a peripheral speed of the image forming apparatus. 前記感光体上の静電潜像現像に必要なトナー量を、０．６（ｍｇ／ｃｍ２）として前記現像バイアス電圧、前記トナー薄層形成バイアス電圧を定めて現像を行うことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載した画像形成装置における現像方法。 Development is performed by setting the developing bias voltage and the toner thin layer forming bias voltage to 0.6 (mg / cm 2 ) as the amount of toner necessary for developing the electrostatic latent image on the photosensitive member. The developing method in the image forming apparatus according to claim 1. 電子写真方式で静電潜像が形成される感光体と、
トナー薄層が形成されて前記感光体に対面し、前記静電潜像を現像する現像ローラと、
該現像ローラに現像バイアスを供給する現像バイアス電源と、
トナーとキャリアとからなる２成分現像剤の磁気ブラシを保持して前記現像ローラと対面し、前記磁気ブラシにより現像ローラ上にトナー薄層を形成する磁気ローラと、
該磁気ローラにトナー薄層形成バイアス電圧を印加するトナー薄層形成バイアス電源と、
からなる画像形成装置における現像装置において、
前記現像バイアス電源は、前記感光体上の静電潜像における明電位より高く、前記感光体上の静電潜像現像に必要なトナー量を前記現像ローラから感光体に飛翔させる電圧を出力するよう構成され、
前記トナー薄層形成バイアス電源は、前記現像ローラ上のトナーが感光体上の静電潜像現像にどの程度使われたかを示す現像効率に、前記感光体上の静電潜像現像に必要なトナー量を乗じたトナー量の薄層が前記現像ローラ上に形成される電圧を出力するよう構成され、
前記現像ローラ上に現像効率を加味したトナー量の薄層を形成して現像を行うことを特徴とする画像形成装置における現像装置。 A photoreceptor on which an electrostatic latent image is formed by electrophotography;
A developing roller for forming a toner thin layer to face the photoreceptor and developing the electrostatic latent image;
A developing bias power source for supplying a developing bias to the developing roller;
A magnetic roller that holds a magnetic brush of a two-component developer composed of toner and a carrier, faces the developing roller, and forms a thin toner layer on the developing roller by the magnetic brush;
A toner thin layer forming bias power source for applying a toner thin layer forming bias voltage to the magnetic roller;
In the developing device in the image forming apparatus comprising:
The developing bias power supply outputs a voltage that is higher than the bright potential in the electrostatic latent image on the photosensitive member and causes the toner amount necessary for developing the electrostatic latent image on the photosensitive member to fly from the developing roller to the photosensitive member. Configured and
The toner thin layer forming bias power supply is necessary for developing the electrostatic latent image on the photosensitive member, for developing efficiency indicating how much the toner on the developing roller is used for developing the electrostatic latent image on the photosensitive member. A thin layer of toner amount multiplied by the toner amount is configured to output a voltage formed on the developing roller;
A developing device in an image forming apparatus, wherein development is performed by forming a thin layer having a toner amount in consideration of development efficiency on the developing roller. 前記トナーの平均粒径を６．２〜９．８μｍとしたことを特徴とする請求項６に記載した画像形成装置における現像装置。   7. The developing device in an image forming apparatus according to claim 6, wherein an average particle diameter of the toner is 6.2 to 9.8 [mu] m. 前記感光体と現像ローラとの間の間隔を、０．１６〜０．２０ｍｍの間に設定したことを特徴とする請求項６または７に記載した画像形成装置における現像装置。   8. The developing device in the image forming apparatus according to claim 6, wherein a distance between the photosensitive member and the developing roller is set between 0.16 and 0.20 mm.
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