JP2008287243A - Image forming apparatus - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an image forming apparatus using a two-component developer including toner and carrier, in which good developability is obtained while suppressing charge injection in an electrostatic image through the carrier. <P>SOLUTION: In the image forming apparatus 100, an electrostatic image is developed by applying an alternating bias between an image bearing member 1 and a developer bearing member 41. In a graph with an electric field intensity imparted to the carrier as the axis of abscissa and a dielectric constant of the carrier as the axis of ordinate, a relation ¾K1¾<¾K2¾ is satisfied, where K1: a slope at an electric field intensity Ed=¾(Vp2-VL)/D¾, and K2: a slope at an electric field intensity Eb=¾(Vp1-VL)/D¾. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、像担持体上に形成された静電像をトナーにより可視化して画像を得る複写機、プリンターなどの画像形成装置に関するものである。より詳細には、現像剤としてトナーとキャリアとを備える２成分現像剤を用いる画像形成装置に関するものである。   The present invention relates to an image forming apparatus such as a copying machine or a printer that obtains an image by visualizing an electrostatic image formed on an image carrier with toner. More specifically, the present invention relates to an image forming apparatus using a two-component developer including a toner and a carrier as a developer.

従来、電子写真方式を用いた複写機、プリンターなどの画像形成装置では、像担持体としての電子写真感光体（以下、単に「感光体」という。）の表面を一様に帯電させた後、その表面を画像情報に応じて露光する。これによって、感光体の表面に静電像（潜像）を形成する。感光体に形成した静電像は、現像器が現像剤を用いてトナー像として現像する。感光体上のトナー像は、直接又は中間転写体を介して転写材に転写する。その後、転写材にトナー像を定着させることによって記録画像を得る。   Conventionally, in an image forming apparatus such as a copying machine or a printer using an electrophotographic method, after the surface of an electrophotographic photosensitive member (hereinafter simply referred to as “photosensitive member”) as an image carrier is uniformly charged, The surface is exposed according to image information. As a result, an electrostatic image (latent image) is formed on the surface of the photoreceptor. The electrostatic image formed on the photoreceptor is developed as a toner image by a developer using a developer. The toner image on the photosensitive member is transferred to a transfer material directly or via an intermediate transfer member. Thereafter, a recorded image is obtained by fixing the toner image on the transfer material.

現像剤としては、一般的に、実質的にトナー粒子のみから成る１成分現像剤と、トナー粒子とキャリア粒子とを備えた２成分現像剤とがある。２成分現像剤を用いた現像方式は、一般に、より高精細で色味の良好な画像を形成できる点などにおいて有利である。   As the developer, there are generally a one-component developer substantially consisting only of toner particles and a two-component developer provided with toner particles and carrier particles. In general, a developing method using a two-component developer is advantageous in that an image with higher definition and good color can be formed.

２成分現像剤は、一般的に、粒径が５μｍ〜１００μｍ程度の磁性粒子（キャリア）と、粒径が１μｍ〜１０μｍ程度の非磁性トナーが所定の混合比で混合されたものである。キャリアは、帯電したトナーを担持して現像部まで搬送する働きをする。又、トナーは、キャリアと混合されることにより、摩擦帯電により所定の極性の所定の帯電量に帯電される。   The two-component developer is generally a mixture of magnetic particles (carrier) having a particle size of about 5 μm to 100 μm and nonmagnetic toner having a particle size of about 1 μm to 10 μm at a predetermined mixing ratio. The carrier functions to carry the charged toner and transport it to the developing unit. Further, the toner is charged to a predetermined charge amount having a predetermined polarity by frictional charging by being mixed with the carrier.

ところで、近年、電子写真方式の複写機、プリンターなどの画像形成装置のデジタル化、フルカラー化、高速化が進むにつれ、その出力画像がオリジナルの出力物としての価値を持ち、更には印刷市場への参入も非常に期待されている。従って、より高品位（高精細）で安定した画質の画像を出力できることが求められている。このような高精細な画質を得るためには、現像性を向上させることが不可欠である。   By the way, in recent years, as image forming apparatuses such as electrophotographic copying machines and printers have been digitized, full-colored, and accelerated, the output image has value as an original output product, and further to the printing market. Entry is also highly expected. Therefore, it is required to output an image with higher quality (high definition) and stable image quality. In order to obtain such high-definition image quality, it is essential to improve developability.

通常、２成分現像剤を用いた現像方式では、現像器が備える現像剤担持体上に担持された２成分現像剤が、感光体上の静電像と対向する現像部まで搬送される。そして、現像剤担持体上の２成分現像剤の穂立ちを感光体に接触又は近接させる。その後、現像剤担持体と感光体との間に印加された所定の現像バイアスによって、トナーのみが感光体上に転移される。これにより、感光体上に静電像に応じたトナー像が形成される。   Usually, in the developing method using a two-component developer, the two-component developer carried on the developer carrying member provided in the developing device is conveyed to a developing unit facing the electrostatic image on the photosensitive member. Then, the spikes of the two-component developer on the developer carrying member are brought into contact with or close to the photosensitive member. Thereafter, only the toner is transferred onto the photosensitive member by a predetermined developing bias applied between the developer carrying member and the photosensitive member. As a result, a toner image corresponding to the electrostatic image is formed on the photoreceptor.

尚、現像バイアスとしては、直流電圧成分と交流電圧成分とが重畳された交番バイアスが広く用いられている。現像性を向上させるには、より多くのトナーをキャリアから引き剥がし、現像させることが必要とされる。そのためには、トナーが受ける電界強度を強める必要がある。   As the developing bias, an alternating bias in which a DC voltage component and an AC voltage component are superimposed is widely used. In order to improve developability, it is necessary to peel off more toner from the carrier and develop it. For this purpose, it is necessary to increase the electric field strength received by the toner.

トナーが受ける電界強度を強めるには、単純に現像剤担持体と感光体との間に印加された現像バイアスを強めることが近道といえる。しかしながら、必要以上に現像バイアスを強めると、現像剤担持体よりキャリアを通じて静電像に電荷が注入され、静電像が乱される場合がある。   In order to increase the electric field strength received by the toner, it can be said that simply increasing the developing bias applied between the developer carrying member and the photosensitive member is a shortcut. However, if the development bias is increased more than necessary, charges may be injected into the electrostatic image from the developer carrier through the carrier, and the electrostatic image may be disturbed.

従来、感光体としては、金属基体の上に有機材料から成る電荷発生層、電荷輸送層、表面保護層が積層されたＯＰＣ（有機光導電体）感光体が広く用いられている。   Conventionally, an OPC (organic photoconductor) photoreceptor in which a charge generation layer, a charge transport layer, and a surface protective layer made of an organic material are laminated on a metal substrate has been widely used as the photoreceptor.

一方、上述のような高解像度な静電像を形成するには、感光体に、アモルファスシリコン（非晶質シリコン）感光体（以下「ａ−Ｓｉ感光体」という。）等の単層系の感光体を用いるのが有効であることが分かっている。その理由の１つは、次のように考えられる。   On the other hand, in order to form a high-resolution electrostatic image as described above, the photoreceptor is a single-layer system such as an amorphous silicon (amorphous silicon) photoreceptor (hereinafter referred to as “a-Si photoreceptor”). It has been found effective to use a photoreceptor. One reason is considered as follows.

ＯＰＣ感光体では、感光体の内部の電荷発生機構が感光体の基体付近に存在するのに対し、ａ−Ｓｉ感光体では、感光体の内部の電荷発生機構が感光体の表面にある。そのため、ａ−Ｓｉ感光体では、内部で発生した電荷が感光体の表面に至るまでに拡散することなく、極めて高精彩な静電像が得られる。   In the OPC photoreceptor, the charge generation mechanism inside the photoreceptor exists near the substrate of the photoreceptor, whereas in the a-Si photoreceptor, the charge generation mechanism inside the photoreceptor is on the surface of the photoreceptor. Therefore, in the a-Si photosensitive member, an extremely high-definition electrostatic image can be obtained without diffusing the charges generated inside until reaching the surface of the photosensitive member.

しかしながら、ａ−Ｓｉ感光体は、ＯＰＣ感光体と比べてその表面抵抗が低く、上述のような現像剤担持体からのキャリアを介した電荷注入の影響がＯＰＣ感光体より非常に大きくなる。従って、ａ−Ｓｉ感光体を用いる場合には、形成された静電像が電荷注入により容易に乱されることになるので、交番バイアスとされる現像バイアスのＶｐｐ（ピーク間電圧）を小さくして、電荷の移動量を抑えることが一層求められる。   However, the surface resistance of the a-Si photosensitive member is lower than that of the OPC photosensitive member, and the influence of the charge injection through the carrier from the developer carrier as described above is much larger than that of the OPC photosensitive member. Therefore, when an a-Si photosensitive member is used, the formed electrostatic image is easily disturbed by charge injection, so that the development bias Vpp (peak-to-peak voltage), which is an alternating bias, is reduced. Therefore, it is further required to reduce the amount of charge movement.

ここで、現像バイアスＶｐｐを小さくすると、現像剤担持体からキャリアを介した感光体への電荷注入は低減されるが、現像剤にかかる電界が弱まる。そのため、キャリアからトナーを引き離す力が低減し、現像性が低下することになる。   Here, when the developing bias Vpp is reduced, charge injection from the developer carrying member to the photosensitive member via the carrier is reduced, but the electric field applied to the developer is weakened. Therefore, the force for separating the toner from the carrier is reduced, and the developability is lowered.

一方、特許文献１に提案されているように、高画質な画像形成を行うためには、キャリアの電気抵抗をより高く設定することが有効となる。   On the other hand, as proposed in Patent Document 1, it is effective to set the electric resistance of the carrier higher in order to form a high-quality image.

しかしながら、キャリアの電気抵抗を高抵抗化すると、現像性、即ち、トナーがキャリアから引き離される（吐き出される）能力が低下し易くなることが分かっている。   However, it has been found that increasing the electrical resistance of the carrier tends to lower the developability, that is, the ability of the toner to be pulled away (discharged) from the carrier.

前述したように、２成分現像剤のキャリアは、トナーを現像部へ搬送する役割と共に、摩擦帯電によりトナーに対し電荷付与を行う役割を担っている。そのため、キャリアは、トナー帯電極性とは逆極性の電荷が与えられ、帯電することになる。例えば、トナーが負極性に帯電するときには、キャリアには正極性の電荷が付与される。   As described above, the carrier of the two-component developer has a role of supplying toner to the toner by frictional charging as well as a role of transporting the toner to the developing unit. Therefore, the carrier is charged with a charge having a polarity opposite to the toner charging polarity. For example, when the toner is negatively charged, a positive charge is applied to the carrier.

この際、キャリアの電気的抵抗が高いとキャリアに蓄積された電荷が移動し難くなるため、このキャリアの電荷とトナーの電荷とが引き合って大きな付着力となり、トナーがキャリアから引き離され難くなる。キャリアの電気的抵抗が低ければ、キャリア内の電荷がキャリアの表面で拡散しやすくなるため、トナーとキャリアとの付着力も小さくなり、トナーはキャリアから引き離され易くなる。   At this time, if the electric resistance of the carrier is high, the charge accumulated in the carrier is difficult to move, so that the charge of the carrier and the charge of the toner attract each other and have a large adhesion force, and the toner is difficult to be separated from the carrier. If the electric resistance of the carrier is low, the electric charge in the carrier is easily diffused on the surface of the carrier, so that the adhesion between the toner and the carrier is also reduced, and the toner is easily pulled away from the carrier.

ここで、現像剤担持体と感光体との間に印加された現像バイアスを強めること以外に、トナーが受ける電界強度を強める方法としては、キャリアの誘電率を高めるということが考えられる。キャリアの誘電率が大きければ、キャリア内部に生じる分極電荷により、キャリア内部の電圧差は小さくなり、その分、感光体側のキャリアから感光体との間の空気層に電界が集中する。従って、キャリアに付着しているトナーが受ける電界強度は強まる、と考えられる。
特開平８−１６０６７１号公報 Here, in addition to increasing the developing bias applied between the developer carrying member and the photosensitive member, as a method for increasing the electric field strength received by the toner, it is conceivable to increase the dielectric constant of the carrier. If the dielectric constant of the carrier is large, the voltage difference inside the carrier becomes small due to the polarization charge generated inside the carrier, and the electric field is concentrated on the air layer between the carrier on the photoconductor side and the photoconductor. Therefore, it is considered that the electric field strength received by the toner attached to the carrier is increased.
JP-A-8-160671

しかしながら、キャリアの誘電率を高めると、一旦感光体に運ばれたトナーも引き剥がしやすくなり、現像性を低下させやすくなるとも考えられる。   However, when the dielectric constant of the carrier is increased, it is considered that the toner once transported to the photoreceptor is easily peeled off, and the developability is likely to be lowered.

前述したように、現像剤担持体と感光体との間に印加される現像バイアスは、直流電圧成分と交流電圧成分とが重畳された交番バイアスが用いられている。つまり、トナーを感光体に移動させる方向に印加されているとき（以下、「現像方向のバイアス」と呼ぶ）は、トナーはキャリアから引き離され、感光体に運ばれる。一方、交番バイアスが切り替わり、現像バイアスがトナーを現像剤担持体に移動させる方向に印加されているとき（以下、「引き戻し方向のバイアス」と呼ぶ）は、トナーは現像剤担持体方向に運ばれる。   As described above, an alternating bias in which a DC voltage component and an AC voltage component are superimposed is used as the developing bias applied between the developer carrying member and the photosensitive member. That is, when the toner is applied in the direction in which the toner is moved to the photoconductor (hereinafter referred to as “bias in the developing direction”), the toner is separated from the carrier and carried to the photoconductor. On the other hand, when the alternating bias is switched and the developing bias is applied in the direction in which the toner is moved to the developer carrier (hereinafter referred to as “bias in the pull-back direction”), the toner is carried in the direction of the developer carrier. .

まず、現像方向のバイアスが印加されている場合においては、前述の理由により高誘電率キャリアＡのほうが低誘電率キャリアＢよりも、トナーが受ける電界強度は高くなり、より多くのトナーがキャリアから引き離され感光体へと運ばれる。しかしながら、交番バイアスが切り替わり、引き戻し方向のバイアスが印加されている場合にも、高誘電率キャリアＡのほうが低誘電率キャリアＢよりもトナーが受ける電界強度が強まるので、より多くのトナーを感光体から引き剥がしてしまうため、誘電率による現像性への影響が弱められてしまうという不都合が生じる。   First, in the case where a bias in the developing direction is applied, the electric field strength received by the toner is higher in the high dielectric constant carrier A than in the low dielectric constant carrier B for the reasons described above, and more toner is transferred from the carrier. It is pulled away and carried to the photoreceptor. However, even when the alternating bias is switched and a bias in the pull-back direction is applied, the electric field strength received by the toner is higher in the high dielectric constant carrier A than in the low dielectric constant carrier B. This causes a disadvantage that the influence of the dielectric constant on the developability is weakened.

図１５は、誘電率特性の異なる従来の一般的な２種類のキャリア（高誘電率キャリアＡ、低誘電率キャリアＢ）を用いた場合の現像性の差を示す。図１５の横軸は現像バイアスのピーク間電圧Ｖｐｐを示し、縦軸は感光体上に形成されたトナー像のトナー層の単位面積当りの帯電量Ｑ／Ｓ［Ｃ／ｃｍ2］を示している。このＱ／Ｓ［Ｃ／ｃｍ2］としては、最高濃度を得る際の感光体上のトナー層のトナーの単位重量当たりの帯電量Ｑ／Ｍ［μＣ／ｇ］と、そのトナー層の単位面積当たりのトナー乗り量Ｍ／Ｓ［ｍｇ／ｃｍ2］とを掛け合わせた値を用いている。上記Ｑ／Ｓ［Ｃ／ｃｍ2］は、現像剤の現像能力、即ち、トナーがキャリアとトナーとの間の付着力に打ち勝って、感光体上にどれだけ転移されたかを示す。最高濃度とはベタ画像濃度であり、反転現像の場合、現像バイアスの直流成分と感光体の画像部電位との電位差が最大になるときの画像濃度である。 FIG. 15 shows the difference in developability when two conventional general carriers having different dielectric constant characteristics (high dielectric constant carrier A and low dielectric constant carrier B) are used. The horizontal axis in FIG. 15 indicates the peak-to-peak voltage Vpp of the developing bias, and the vertical axis indicates the charge amount Q / S [C / cm 2 ] per unit area of the toner layer of the toner image formed on the photoreceptor. Yes. The Q / S [C / cm 2 ] includes the charge amount Q / M [μC / g] per unit weight of the toner on the photoreceptor when obtaining the maximum density, and the unit area of the toner layer. A value obtained by multiplying the per-toner loading amount M / S [mg / cm 2 ] is used. The Q / S [C / cm 2 ] indicates the developing ability of the developer, that is, how much the toner has been transferred onto the photoreceptor by overcoming the adhesion between the carrier and the toner. The maximum density is a solid image density, and in the case of reversal development, the image density when the potential difference between the DC component of the developing bias and the image portion potential of the photosensitive member is maximized.

尚、図１５は、感光体として、膜厚（感光層の厚さ）３０μｍのＯＰＣ感光体を用いた場合の結果を示している。   FIG. 15 shows the results when an OPC photoconductor having a film thickness (photosensitive layer thickness) of 30 μm is used as the photoconductor.

図１５から、現像バイアスのＶｐｐによらず、高誘電率キャリアＡのほうが、低誘電率キャリアＢよりもＱ／Ｓ［Ｃ／ｃｍ2］が高いことが分かる。図４に高誘電率キャリアＡと低誘電率キャリアＢの誘電率の電界依存性を示した。即ち、キャリアの誘電率は、キャリアに与えられる電界に応じて変化する特性をもつ。図４から、高誘電率キャリアＡは現像方向のバイアス時、引き戻し方向のバイアス時共に、低誘電率キャリアＢよりも、誘電率が高くなっている。しかしながら、図１５のように、高誘電率キャリアＡが低誘電率キャリアＢよりもＱ／Ｓ［Ｃ／ｃｍ2］が高いのは、現像方向のバイアス時の誘電率によるトナーを感光体へと運ぶ電界強度の影響が、引き戻し方向のバイアス時の誘電率によるトナーを感光体から引き剥がす影響よりも大きいためである。したがって、誘電率の差から生じた電界強度の差の影響により、高誘電率キャリアＡの方が低誘電率キャリアＢよりも、現像性が増大することになる。 FIG. 15 shows that Q / S [C / cm 2 ] is higher for the high dielectric constant carrier A than for the low dielectric constant carrier B, regardless of the development bias Vpp. FIG. 4 shows the electric field dependence of the dielectric constants of the high dielectric constant carrier A and the low dielectric constant carrier B. That is, the dielectric constant of the carrier has a characteristic that changes according to the electric field applied to the carrier. From FIG. 4, the high dielectric constant carrier A has a higher dielectric constant than the low dielectric constant carrier B when biased in the developing direction and when biased in the pullback direction. However, as shown in FIG. 15, the high dielectric constant carrier A has a higher Q / S [C / cm 2 ] than the low dielectric constant carrier B. This is because the influence of the electric field strength to be carried is larger than the influence of peeling off the toner from the photosensitive member due to the dielectric constant at the time of bias in the pullback direction. Therefore, the developability of the high dielectric constant carrier A is higher than that of the low dielectric constant carrier B due to the influence of the difference in electric field strength caused by the difference in dielectric constant.

更に、現像性は、感光体の静電容量によっても大きく影響される。感光体の静電容量（単位面積当たりの静電容量）が大きくなるのに伴って現像性が許容範囲を超えて低下すると、様々な画像欠陥が発生するようになる。次に、感光体の静電容量と現像性について説明する。   Further, the developability is greatly influenced by the electrostatic capacity of the photoreceptor. As the electrostatic capacity (capacitance per unit area) of the photoconductor increases, if the developability falls beyond an allowable range, various image defects occur. Next, the electrostatic capacity and developability of the photoreceptor will be described.

例えば、ＯＰＣ感光体上に、次の条件で最高濃度のトナー像を形成する場合について考える。現像コントラスト（感光体上の画像部電位と現像バイアスの直流電圧との電位差）Ｖｃｏｎｔ＝２５０Ｖ、トナーの電荷量Ｑ／Ｍ＝−３０μＣ／ｇ、トナー乗り量Ｍ／Ｓ＝０．６５ｍｇ／ｃｍ2。このトナー像のトナー層がＯＰＣ感光体上で作る電位（充電電位）ΔＶは、ＯＰＣ感光体の膜厚を３０μｍとした場合、下記式から計算される。 For example, consider a case where a toner image having the highest density is formed on the OPC photoreceptor under the following conditions. Development contrast (potential difference between image portion potential on photosensitive member and DC voltage of development bias) Vcont = 250 V, toner charge Q / M = −30 μC / g, toner loading M / S = 0.65 mg / cm 2 . The potential (charge potential) ΔV created by the toner layer of the toner image on the OPC photoreceptor is calculated from the following equation when the film thickness of the OPC photoreceptor is 30 μm.

Figure 2008287243
［ここで、
Ｑ／Ｍは感光体上における単位重量あたりのトナー電荷量
Ｍ／Ｓは感光体上における最高濃度部の単位面積あたりのトナー重量
λｔは感光体上における最高濃度部のトナー層厚
ｄは感光体の膜厚
εtはトナー層の比誘電率
εdは感光体の比誘電率
ε0は真空の誘電率］
Figure 2008287243
 [here,
Q / M is the toner charge amount per unit weight on the photosensitive member M / S is the toner weight per unit area of the highest density portion on the photosensitive member λt is the toner layer thickness d of the highest density portion on the photosensitive member is the photosensitive member the film thickness epsilon t the relative dielectric constant epsilon 0 of the dielectric constant epsilon d photoreceptor of the toner layer has a dielectric constant of a vacuum]

上記条件の場合、ΔＶ＝２４３Ｖとなり、Ｖｃｏｎｔ＝２５０Ｖを埋めていることになる。即ち、静電像の電位を、トナー層の電荷によって、十分に埋めている状態（充電効率９７％）となっている。   In the case of the above condition, ΔV = 243V and Vcont = 250V is filled. That is, the electrostatic image potential is sufficiently filled with the charge of the toner layer (charging efficiency 97%).

一方、ａ−Ｓｉ感光体は、ＯＰＣ感光体と比べて比誘電率が約３倍大きい材料特性を有している（ａ−Ｓｉ感光体：約１０、ＯＰＣ感光体：約３．３）。従って、ａ−Ｓｉ感光体は、ＯＰＣ感光体と同等な膜厚（例えば３０μｍ）を有する場合は、ＯＰＣ感光体の静電容量（例えば、０．９７×１０-6Ｆ／ｍ2）の約３倍の静電容量（例えば、２．９５×１０-6Ｆ／ｍ2）を持つことになる。 On the other hand, the a-Si photoreceptor has material characteristics that are about three times as large as those of the OPC photoreceptor (a-Si photoreceptor: about 10, OPC photoreceptor: about 3.3). Therefore, when the a-Si photosensitive member has a film thickness (for example, 30 μm) equivalent to that of the OPC photosensitive member, the capacitance (for example, 0.97 × 10 −6 F / m 2 ) of the OPC photosensitive member is about. The capacitance is three times (for example, 2.95 × 10 −6 F / m 2 ).

仮に、上記ＯＰＣ感光体の場合と同様のＶｃｏｎｔ（＝２５０Ｖ）、トナーの電荷量Ｑ／Ｍ（＝−３０μＣ／ｇ）の条件でａ−Ｓｉ感光体上に最高濃度のトナー像を形成した場合について考える。この場合、上記式から、ΔＶ＝２５０Ｖを満たすために必要なトナー量は、１．１５ｍｇ／ｃｍ2となり、上記ＯＰＣ感光体の場合の約１．７倍のトナー量がａ−Ｓｉ感光体上に転移されることになる。逆に言えば、約１／１．７の現像コントラストＶｃｏｎｔで、トナー乗り量Ｍ／Ｓ＝０．６５ｍｇ／ｃｍ2が得られることになる。従って、ａ−Ｓｉ感光体の場合、Ｖｃｏｎｔ＝１４７Ｖ程度で、高濃度部の電荷を満たすことになる。 If a toner image having the highest density is formed on the a-Si photosensitive member under the conditions of Vcont (= 250 V) and the toner charge amount Q / M (= -30 μC / g) as in the case of the OPC photosensitive member. think about. In this case, from the above formula, the amount of toner required to satisfy ΔV = 250 V is 1.15 mg / cm 2 , and the amount of toner about 1.7 times that in the case of the OPC photosensitive member is about on the a-Si photosensitive member. Will be transferred to. In other words, a toner carrying amount M / S = 0.65 mg / cm 2 can be obtained with a development contrast Vcont of about 1 / 1.7. Therefore, in the case of the a-Si photosensitive member, the charge of the high density portion is satisfied at about Vcont = 147V.

しかしながら、例えば、軽印刷市場に投入しようとする場合などには、幅広い階調性が得られることが求められるため、Ｖｃｏｎｔ＝１４７Ｖではγ特性（像露光量に対する画像濃度の特性）が急峻となり、高い階調性を得ることが困難となる場合がある。即ち、写真画像などの中間調の画像が再現しにくくなる。   However, for example, when trying to enter the light printing market, it is required to obtain a wide range of gradations. Therefore, when Vcont = 147V, the γ characteristic (characteristic of image density with respect to image exposure amount) becomes steep, It may be difficult to obtain high gradation. That is, it becomes difficult to reproduce halftone images such as photographic images.

又、ＯＰＣ感光体であっても、静電像の鮮鋭化を目的とし、感光体の膜厚（感光層の厚さ）を低減させる試みがなされている。このような場合であっても、感光体の膜厚が小さくなることによって感光体の静電容量がより大きくなるため、上記ａ−Ｓｉ感光体について説明したものと同様な問題が発生することがある。   Even for an OPC photoconductor, attempts have been made to reduce the thickness of the photoconductor (thickness of the photosensitive layer) for the purpose of sharpening the electrostatic image. Even in such a case, since the electrostatic capacity of the photoconductor increases as the thickness of the photoconductor decreases, the same problem as described for the a-Si photoconductor may occur. is there.

このような感光体の比誘電率が大きいとか、或いは、感光体の膜厚が小さいといったことによる問題に対処するためには、トナー像のトナー層のＱ／Ｓ［Ｃ／ｃｍ2］を上げること、即ち、トナーの帯電量Ｑ／Ｍ［μＣ／ｇ］を上げる方法が考えられる。例えば、トナー帯電量Ｑ／Ｍ［μＣ／ｇ］を、上述の−３０μＣ／ｇに対して−６０μＣ／ｇとする。この状態で、例えば、現像コントラストＶｃｏｎｔが２４０Ｖである時に、トナー乗り量Ｍ／Ｓ［ｍｇ／ｃｍ2］を０．６５ｍｇ／ｃｍ2得ることができれば、トナー層が作るΔＶは２３８Ｖ（即ち、約２４０Ｖ）となり、充電効率は約１００％となる。 In order to cope with such a problem that the relative permittivity of the photoreceptor is large or the film thickness of the photoreceptor is small, the Q / S [C / cm 2 ] of the toner layer of the toner image is increased. That is, a method of increasing the charge amount Q / M [μC / g] of the toner is conceivable. For example, the toner charge amount Q / M [μC / g] is set to −60 μC / g with respect to the above −30 μC / g. In this state, for example, when the developing contrast Vcont is 240V, if it is possible to a toner bearing amount M / S [mg / cm 2 ] to obtain 0.65 mg / cm 2, [Delta] V the toner layer makes the 238 V (i.e., about 240V), and the charging efficiency is about 100%.

しかしながら、実際には、トナーの帯電量Ｑ／Ｍ［μＣ／ｇ］が高くなると、キャリア及びトナーの静電気力が非常に大きくなるため、現像性が著しく低下する場合がある。   However, in practice, when the charge amount Q / M [μC / g] of the toner becomes high, the electrostatic force of the carrier and the toner becomes very large, so that the developability may be significantly lowered.

以上説明したように、例えばａ−Ｓｉ感光体のように表面抵抗が低い感光体の場合、現像時に静電像に対して電荷注入を防ぐため、現像バイアスのＶｐｐを大きくすることはできない。一方、ａ−Ｓｉ感光体や薄膜ＯＰＣ感光体のような、静電容量が大きい感光体に対しては、トナーの帯電量Ｑ／Ｍ［μＣ／ｇ］を高くすることが白抜け等の画像欠陥を発生させず、安定して且つ十分な階調性を得るに有効な手段となる。しかし、トナーの帯電量Ｑ／Ｍ［μＣ／ｇ］を高くすると現像性が著しく低下する場合がある。   As described above, in the case of a photoconductor having a low surface resistance such as an a-Si photoconductor, the charge bias Vpp cannot be increased in order to prevent charge injection into the electrostatic image during development. On the other hand, for a photoconductor having a large electrostatic capacity, such as an a-Si photoconductor or a thin film OPC photoconductor, an increase in the toner charge amount Q / M [μC / g] may cause an image such as white spots. This is an effective means for obtaining a stable and sufficient gradation without causing defects. However, if the charge amount Q / M [μC / g] of the toner is increased, the developability may be significantly lowered.

本発明の目的は、トナーとキャリアとを備える２成分現像剤を用いる画像形成装置において、キャリアを介した静電像への電荷注入を抑制しながら、良好な現像性を得ることを可能とする画像形成装置を提供することである。   An object of the present invention is to enable an image forming apparatus using a two-component developer including a toner and a carrier to obtain good developability while suppressing charge injection to the electrostatic image via the carrier. An image forming apparatus is provided.

本発明の他の目的は、現像時に高誘電率のキャリアを用いて、現像性を飛躍的に高める現像方式の現像装置をもった画像形成装置を提供することである。   Another object of the present invention is to provide an image forming apparatus having a developing type developing device that uses a carrier having a high dielectric constant during development to dramatically improve developability.

本発明の他の目的は、帯電量の高いトナーを用いる場合であっても現像性を飛躍的に高める現像方式の現像装置をもった画像形成装置を提供することである。   Another object of the present invention is to provide an image forming apparatus having a developing type developing device that dramatically improves developability even when a toner having a high charge amount is used.

本発明の他の目的は、静電容量が大きい感光体を用いる場合であっても、長期にわたり、高精細且つ安定した画像の形成を可能とする画像形成装置を提供することである。   Another object of the present invention is to provide an image forming apparatus capable of forming a high-definition and stable image over a long period of time even when a photoconductor having a large capacitance is used.

本発明の他の目的は、像担持体と現像剤担持体との間の電界の変化に応じたキャリア抵抗特性を適正に設定した画像形成装置を提供することである。   Another object of the present invention is to provide an image forming apparatus in which carrier resistance characteristics are appropriately set according to a change in electric field between an image carrier and a developer carrier.

本発明の更なる目的及び特徴とするところは添付図面を参照しつつ以下の詳細な説明を読むことにより一層明らかになるだろう。   Further objects and features of the present invention will become more apparent from the following detailed description when read in conjunction with the accompanying drawings.

上記目的は本発明に係る画像形成装置にて達成される。要約すれば、本発明は、像担持体と、トナーとキャリアを備える現像剤を担持する現像剤担持体と、を有し、前記現像剤担持体は、前記像担持体に形成された静電像を前記現像剤で現像し、前記現像剤担持体と前記像担持体との間に交番電界を形成するために、前記現像剤担持体は交番電圧が印加される画像形成装置において、
前記キャリアに与えられる電界強度を横軸、前記キャリアの誘電率を縦軸とするグラフにおいて、
電界強度Ｅｄ＝｜（Ｖｐ２−ＶＬ）／Ｄ｜における傾きをＫ１、
電界強度Ｅｂ＝｜（Ｖｐ１−ＶＬ）／Ｄ｜における傾きをＫ２、
とすると、
｜Ｋ１｜＜｜Ｋ２｜の関係が成り立つことを特徴とする画像形成装置である。
ただし、
ＶＬは、最高濃度を得るための前記静電像の電位［Ｖ］、
Ｖｐ１は、前記交番電圧におけるピーク電位のうち、前記ＶＬの部分に対しトナーを前記像担持体に向けて移動させるような電位差を設けるピーク電位［Ｖ］、
Ｖｐ２は、前記交番電圧におけるピーク電位のうち、前記ＶＬ電位に対しトナーを前記現像剤担持体に向けて移動させるような電位差を設けるピーク電位［Ｖ］、
Ｄは、前記像担持体と前記現像担持体との間の最近接距離［ｍ］
である。 The above object is achieved by the image forming apparatus according to the present invention. In summary, the present invention includes an image carrier and a developer carrier that carries a developer including toner and a carrier, and the developer carrier is an electrostatic formed on the image carrier. In the image forming apparatus in which an image is developed with the developer and an alternating electric field is applied between the developer carrier and the image carrier, the developer carrier is applied with an alternating voltage.
In the graph with the horizontal axis representing the electric field strength applied to the carrier and the vertical axis representing the dielectric constant of the carrier,
The gradient at the electric field strength Ed = | (Vp2-VL) / D |
The gradient at the electric field intensity Eb = | (Vp1-VL) / D |
Then,
The image forming apparatus is characterized in that | K1 | <| K2 |
However,
VL is the electrostatic image potential [V] to obtain the highest density,
Vp1 is a peak potential [V] that provides a potential difference that moves toner toward the image carrier with respect to the VL portion of the peak potential in the alternating voltage,
Vp2 is a peak potential [V] that provides a potential difference that moves toner toward the developer carrying member with respect to the VL potential among the peak potentials in the alternating voltage.
D is the closest distance [m] between the image carrier and the developer carrier
It is.

本発明によれば、トナーとキャリアとを備える２成分現像剤を用いる画像形成装置において、キャリアを介した静電像への電荷注入を抑制しながら、良好な現像性を得ることが可能である。   According to the present invention, in an image forming apparatus using a two-component developer including a toner and a carrier, it is possible to obtain good developability while suppressing charge injection into the electrostatic image via the carrier. .

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

実施例１
［画像形成装置］
図１は、本発明の一実施例に係る画像形成装置１００の要部の概略断面構成を示す。 Example 1
[Image forming apparatus]
FIG. 1 shows a schematic cross-sectional configuration of a main part of an image forming apparatus 100 according to an embodiment of the present invention.

画像形成装置１００は、像担持体としての円筒型の電子写真感光体、所謂、感光体ドラム（以下、単に「感光体」という。）１を有する。感光体１の周囲には、帯電手段としての帯電器２、露光手段としての露光器３、現像手段としての現像器４、転写手段としての転写帯電器５、クリーニング手段としてのクリーナー７、前露光手段としての前露光器８などが配置されている。又、転写材Ｐの搬送方向において、感光体１と転写帯電器５とが対向する転写部Ｎよりも下流には、定着手段としての定着器６が配置されている。   The image forming apparatus 100 includes a cylindrical electrophotographic photosensitive member as an image carrier, a so-called photosensitive drum (hereinafter simply referred to as “photosensitive member”) 1. Around the photoreceptor 1, a charger 2 as a charging unit, an exposure unit 3 as an exposure unit, a development unit 4 as a development unit, a transfer charger 5 as a transfer unit, a cleaner 7 as a cleaning unit, and pre-exposure. A pre-exposure device 8 and the like are arranged as means. Further, a fixing device 6 as a fixing unit is disposed downstream of the transfer portion N where the photosensitive member 1 and the transfer charger 5 face each other in the conveyance direction of the transfer material P.

感光体１としては、一般的な、少なくとも有機光導電体層を有する感光体であるＯＰＣ感光体、及び、少なくともアモルファスシリコン層を有する感光体であるａ−Ｓｉ感光体を用いることができる。   As the photoreceptor 1, a general OPC photoreceptor that is a photoreceptor having at least an organic photoconductor layer and an a-Si photoreceptor that is a photoreceptor having at least an amorphous silicon layer can be used.

ＯＰＣ感光体は、導電性基体上に、有機光導電体を主成分とする光導電層を備えた感光層（感光膜）が形成される。ＯＰＣ感光体は、一般的には、図２に示すように、金属基体１１の上に有機材料から成る電荷発生層１２、電荷輸送層１３、表面保護層１４が積層されて構成される。   In the OPC photoreceptor, a photosensitive layer (photosensitive film) including a photoconductive layer mainly composed of an organic photoconductor is formed on a conductive substrate. As shown in FIG. 2, the OPC photoreceptor is generally configured by laminating a charge generation layer 12, a charge transport layer 13, and a surface protective layer 14 made of an organic material on a metal substrate 11.

又、ａ−Ｓｉ感光体は、導電性基体上に、非晶質シリコン（アモルファスシリコン）を主成分とする光導電層を備えた感光層（感光膜）を有する。ａ−Ｓｉ感光体としては、一般的に、次のような層構成のものがある。   In addition, the a-Si photosensitive member has a photosensitive layer (photosensitive film) including a photoconductive layer mainly composed of amorphous silicon (amorphous silicon) on a conductive substrate. As the a-Si photosensitive member, there are generally the following layer configurations.

即ち、ａ−Ｓｉ感光体は、図３（ａ）に示すように、感光体用支持体（基体）２１の上に、感光膜２２が設けられている。該感光膜２２は、本例では、ａ−Ｓｉ：Ｈ、Ｘ（Ｈは水素原子、Ｘはハロゲン原子）からなる光導電性を有する光導電層２３で構成されている。   In other words, as shown in FIG. 3A, the a-Si photosensitive member is provided with a photosensitive film 22 on a photosensitive member support (substrate) 21. In this example, the photosensitive film 22 is composed of a photoconductive layer 23 having photoconductivity made of a-Si: H, X (H is a hydrogen atom, X is a halogen atom).

図３（ｂ）に示すａ−Ｓｉ感光体は、感光体用支持体２１の上に感光膜２２が設けられている。該感光膜２２は、ａ−Ｓｉ：Ｘ、Ｘからなる光導電性を有する光導電層２３と、アモルファスシリコン系表面層２４とから構成されている。   In the a-Si photoreceptor shown in FIG. 3B, a photosensitive film 22 is provided on a support 21 for a photoreceptor. The photosensitive film 22 includes a photoconductive layer 23 having photoconductivity composed of a-Si: X and X, and an amorphous silicon surface layer 24.

図３（ｃ）に示すａ−Ｓｉ感光体は、感光体用支持体２１の上に、感光膜２２が設けられている。該感光膜２２は、ａ−Ｓｉ：Ｈ、Ｘからなる光導電性を有する光導電層２３と、アモルファスシリコン系表面層２４と、アモルファスシリコン系電荷注入阻止層２５とから構成されている。   In the a-Si photoreceptor shown in FIG. 3C, a photosensitive film 22 is provided on a support 21 for the photoreceptor. The photosensitive film 22 includes a photoconductive layer 23 having a photoconductivity made of a-Si: H, X, an amorphous silicon surface layer 24, and an amorphous silicon charge injection blocking layer 25.

図３（ｄ）に示すａ−Ｓｉ感光体は、感光体用支持体２１の上に、感光膜２２が設けられている。該感光膜２２は、光導電層２３を構成するａ−Ｓｉ：Ｈ、Ｘからなる電荷発生層２６及び電荷輸送層２７と、アモルファスシリコン系表面層２４とから構成されている。ａ−Ｓｉ感光体は、表面が削れにくく高耐久性の特徴をもつために使用するメリットは大きい。   In the a-Si photoreceptor shown in FIG. 3D, a photosensitive film 22 is provided on a support 21 for the photoreceptor. The photosensitive film 22 includes a charge generation layer 26 and a charge transport layer 27 made of a-Si: H, X constituting the photoconductive layer 23, and an amorphous silicon-based surface layer 24. The a-Si photosensitive member is highly advantageous because it has a highly durable characteristic that the surface is hard to be scraped off.

尚、感光体１としては、上述のような層構成のものに限定されるものではなく、その他の層構成の感光体も用いることができる。   Note that the photoconductor 1 is not limited to the one having the layer configuration as described above, and photoconductors having other layer configurations can also be used.

感光体１は、図１にて、図示矢印Ａ方向に所定の周速度で回転駆動される。回転する感光体１の表面は、帯電器２により略一様に帯電される。そして、露光器３に対向する位置では、画像信号に対応して発光されるレーザーが露光器３から照射され、感光体１上に原稿画像に対応した静電像が形成される。   The photoconductor 1 is rotationally driven at a predetermined peripheral speed in the direction of arrow A in FIG. The surface of the rotating photoreceptor 1 is charged almost uniformly by the charger 2. Then, at a position facing the exposure device 3, a laser beam emitted in accordance with the image signal is emitted from the exposure device 3, and an electrostatic image corresponding to the document image is formed on the photoreceptor 1.

感光体１に形成された静電像は、感光体１の回転により現像器４に対向する位置まで到達すると、現像器４内の非磁性トナー粒子（トナー）Ｔと磁性キャリア粒子（キャリア）Ｃとを備える２成分現像剤によりトナー像として現像される。トナー像は、２成分現像剤のうち実質的にトナーのみで形成される。   When the electrostatic image formed on the photoconductor 1 reaches a position facing the developing device 4 by the rotation of the photoconductor 1, nonmagnetic toner particles (toner) T and magnetic carrier particles (carrier) C in the developing device 4. And developed as a toner image. The toner image is formed of substantially only toner out of the two-component developer.

現像器４は、２成分現像剤を収容する現像容器（現像器本体）４４を有する。又、現像容器４は、現像剤担持体としての現像スリーブ４１を有する。現像スリーブ４１は、現像容器４４の開口部４４ａに回転可能に配置され、且つ、内部に磁界発生手段としてのローラ形状のマグネット４２を内包している。   The developing device 4 includes a developing container (developing device main body) 44 that stores a two-component developer. Further, the developing container 4 has a developing sleeve 41 as a developer carrying member. The developing sleeve 41 is rotatably disposed in the opening 44a of the developing container 44, and includes a roller-shaped magnet 42 as a magnetic field generating unit therein.

本実施例では、現像スリーブ４１は、その表面が、感光体１と対向する対向部、即ち、現像部Ｇにおいて感光体１の表面移動方向と同方向（Ｂ方向）に移動するように回転駆動される。２成分現像剤は、現像スリーブ４１の表面上に担持された後、規制部材４３によって量がコントロールされ、感光体１と対向する現像部Ｇまで搬送される。   In this embodiment, the developing sleeve 41 is rotationally driven so that the surface thereof moves in the same direction (B direction) as the surface moving direction of the photosensitive member 1 in the facing portion facing the photosensitive member 1, that is, in the developing portion G. Is done. After the two-component developer is carried on the surface of the developing sleeve 41, the amount is controlled by the regulating member 43, and the two-component developer is conveyed to the developing portion G facing the photoreceptor 1.

キャリアＣは、帯電したトナーを担持して現像部Ｇまで搬送する働きをする。又、トナーＴは、キャリアＣと混合されることにより、摩擦帯電により所定の極性の所定の帯電量に帯電される。現像スリーブ４１上の２成分現像剤は、現像部Ｇにおいて、マグネット４２の発生する磁界により穂立ちして磁気ブラシを形成する。そして、本実施例では、この磁気ブラシを感光体１の表面に接触させ、又現像スリーブ４１に所定の現像バイアスを印加することにより、２成分現像剤からトナーＴのみを感光体１上の静電像に転移させる。   The carrier C functions to carry the charged toner and transport it to the developing unit G. Further, when the toner T is mixed with the carrier C, the toner T is charged to a predetermined charge amount having a predetermined polarity by frictional charging. The two-component developer on the developing sleeve 41 rises in the developing portion G by the magnetic field generated by the magnet 42 to form a magnetic brush. In this embodiment, the magnetic brush is brought into contact with the surface of the photosensitive member 1 and a predetermined developing bias is applied to the developing sleeve 41 so that only the toner T from the two-component developer is statically applied on the photosensitive member 1. Transfer to an image.

感光体１上に形成されたトナー像は、転写帯電器５によって転写材Ｐ上に静電的に転写される。その後、転写材Ｐは、定着器６に搬送され、ここで加熱、加圧されることにより、その表面にトナーＴが定着される。その後、転写材Ｐは、出力画像として装置外に排出される。   The toner image formed on the photoreceptor 1 is electrostatically transferred onto the transfer material P by the transfer charger 5. Thereafter, the transfer material P is conveyed to the fixing device 6 where the toner T is fixed on the surface thereof by being heated and pressurized. Thereafter, the transfer material P is discharged out of the apparatus as an output image.

尚、転写工程後に感光体１上に残留したトナーＴは、クリーナー７によって除去される。その後、クリーナー７によって清掃された感光体１は、前露光器８からの光照射により電気的に初期化され、上記の画像形成動作が繰り返される。   The toner T remaining on the photoreceptor 1 after the transfer process is removed by the cleaner 7. Thereafter, the photoreceptor 1 cleaned by the cleaner 7 is electrically initialized by light irradiation from the pre-exposure device 8, and the above-described image forming operation is repeated.

［キャリアの誘電率］
前述のように、トナーＴとキャリアＣとを備える２成分現像剤を用いる画像形成装置において、次のことが望まれる。 [Dielectric constant of carrier]
As described above, the following is desired in the image forming apparatus using the two-component developer including the toner T and the carrier C.

つまり、現像時における静電像への電荷注入を防止すべく、現像バイアスのピーク間電圧Ｖｐｐをあまり上げないことである。また、本実施例で使用するような、例えば、１．７×１０-6Ｆ／ｍ2以上といった静電容量が大きい感光体（アモルファスシリコン感光体）に対応すべく、トナーの帯電量を高めることが必要とされた際にも、トナーが静電像の電位を埋める現像能力を低下させないことである。 That is, the development bias peak-to-peak voltage Vpp is not increased so much in order to prevent charge injection into the electrostatic image during development. Further, the toner charge amount is increased to cope with a photoconductor (amorphous silicon photoconductor) having a large electrostatic capacity of, for example, 1.7 × 10 −6 F / m 2 or more as used in this embodiment. Even when it is required, the toner does not reduce the developing ability to fill the potential of the electrostatic image.

そして、そのための手段として、トナーが受ける実電界強度を強めることが考えられる。   As a means for that, it is conceivable to increase the actual electric field strength received by the toner.

従って、本発明の目的の１つは、帯電量の高いトナーを用いる場合であっても現像性を飛躍的に高める現像方式を提案することである。又、本発明における他の目的の１つは、静電容量が大きい感光体を用いる場合であっても、長期にわたり、高精細且つ安定した画像の形成を可能とすることである。   Accordingly, one of the objects of the present invention is to propose a developing system that dramatically improves developability even when a toner having a high charge amount is used. Another object of the present invention is to enable high-definition and stable image formation over a long period of time even when a photoconductor having a large capacitance is used.

そこで、本発明では、現像バイアス下におけるキャリアの誘電率の電界依存性を適性に設定する。以下、詳しく説明する。   Therefore, in the present invention, the electric field dependence of the dielectric constant of the carrier under the developing bias is set appropriately. This will be described in detail below.

図４は、電気的な誘電率特性の異なる従来の一般的な２種類のキャリア（高誘電率キャリアＡ、低誘電率キャリアＢ）における比誘電率εの電界依存性を示す。図４の横軸は電界強度［Ｖ／ｍ］を示し、縦軸は比誘電率εを示す。比誘電率とは、誘電率／真空の誘電率、で表せ、真空の誘電率は８．８５４×１０-12Ｆ／ｍであり、比誘電率は誘電率に対応する値となる。 FIG. 4 shows the electric field dependence of the relative permittivity ε in two conventional general carriers (high permittivity carrier A and low permittivity carrier B) having different electrical permittivity characteristics. The horizontal axis in FIG. 4 indicates the electric field strength [V / m], and the vertical axis indicates the relative dielectric constant ε. The relative dielectric constant can be expressed by dielectric constant / vacuum dielectric constant, the vacuum dielectric constant is 8.854 × 10 −12 F / m, and the relative dielectric constant is a value corresponding to the dielectric constant.

キャリアの比誘電率は、図５に示すような装置を用いて計測することができる。   The relative dielectric constant of the carrier can be measured using an apparatus as shown in FIG.

即ち、所定の周速（通常の感光体の表面移動速度）で回転するアルミニウム製の円筒体（以下、「アルミドラム」という。）Ｄｒに、キャリアのみを内包した現像器４の現像スリーブ４１を所定の距離（通常の現像時の最近接距離）Ｄだけ離間させて対向させる。そして、所定の周速（通常の現像時の周速）で現像スリーブ４１を回転させながら、アルミドラムＤｒと現像スリーブ４１との間に電源ＨＶ（ＮＦ社製 ＨＶＡ４３２１）によりＡＣ電圧（Ｓｉｎ波）を印加する。このとき、Ｓｉｎ波の周波数をＳｗｅｅｐさせ、印加電圧に対する応答電流を計測することにより、インピーダンスを測定することが出来る。本例においては、英国ソーラトン社製の誘電体測定システム５（１２６０９６Ｗ）により、自動でキャリアのインピーダンスを測定した。インピーダンス測定装置は図中Ｚで示した。測定したインピーダンスからキャリアの静電容量を算出すし、算出した静電容量に対して、現像スリーブ４１とアルミドラムの間の距離、キャリアのアルミドラムに対する接触面積から、キャリアの比誘電率を算出した。また、キャリアの比誘電率の電界依存性は、印加するＳｉｎ波の振幅をＳｗｅｅｐすることで測定した。   That is, the developing sleeve 41 of the developing device 4 including only a carrier in an aluminum cylindrical body (hereinafter referred to as “aluminum drum”) Dr that rotates at a predetermined peripheral speed (normal surface movement speed of the photoreceptor). A predetermined distance (the closest distance during normal development) D is spaced apart and faced. Then, while the developing sleeve 41 is rotated at a predetermined peripheral speed (peripheral speed during normal development), an AC voltage (Sin wave) is generated between the aluminum drum Dr and the developing sleeve 41 by a power source HV (NFA 4321 manufactured by NF). Apply. At this time, the impedance can be measured by sweeping the frequency of the Sin wave and measuring the response current to the applied voltage. In this example, the impedance of the carrier was automatically measured by a dielectric measurement system 5 (126096W) manufactured by Solaton, England. The impedance measuring device is indicated by Z in the figure. The carrier capacitance was calculated from the measured impedance, and the relative dielectric constant of the carrier was calculated from the distance between the developing sleeve 41 and the aluminum drum and the contact area of the carrier with the aluminum drum with respect to the calculated capacitance. . Further, the electric field dependence of the relative dielectric constant of the carrier was measured by sweeping the amplitude of the applied Sin wave.

尚、図４の横軸の電界強度［Ｖ／ｍ］は、アルミドラムＤｒと現像スリーブ４１との最近接位置（最近接距離Ｄ）における電界強度Ｅであり、アルミドラムＤｒと現像スリーブ４１との間の印加電圧を距離Ｄで割ったものである。   The electric field strength [V / m] on the horizontal axis in FIG. 4 is the electric field strength E at the closest position (closest distance D) between the aluminum drum Dr and the developing sleeve 41. The applied voltage between is divided by the distance D.

図４にて、実線で示すラインが高誘電率キャリアＡの誘電率の電界依存性であり、破線で示すラインが低誘電率キャリアＢの誘電率の電界依存性である。   In FIG. 4, the line indicated by the solid line is the electric field dependency of the dielectric constant of the high dielectric constant carrier A, and the line indicated by the broken line is the electric field dependency of the dielectric constant of the low dielectric constant carrier B.

図４から、高誘電率キャリアＡの方が、低誘電率キャリアＢよりも、その電界強度に対する比誘電率の傾きが大きいことが分かる。   From FIG. 4, it can be seen that the high dielectric constant carrier A has a larger relative dielectric constant gradient with respect to the electric field strength than the low dielectric constant carrier B.

尚、高誘電率キャリアＡ及び低誘電率キャリアＢとは、図４にて、電界強度がＥ１〜Ｅ２へと変動したとき、その比誘電率εが、
高誘電率キャリアＡ：εＡ１＝１５からεＡ２＝４０へと変動し、
低誘電率キャリアＢ：εＢ１＝７からεＢ２＝９へと変動する、
ものをいう。 Note that the high dielectric constant carrier A and the low dielectric constant carrier B are, as shown in FIG. 4, when the electric field strength varies from E1 to E2, the relative dielectric constant ε is
High dielectric constant carrier A: fluctuates from εA1 = 15 to εA2 = 40,
Low dielectric constant carrier B: varies from εB1 = 7 to εB2 = 9.
Say things.

図６は、現像動作時における感光体１上の静電像の電位及び現像スリーブ４１に印加される現像バイアスを示している。図６の横軸は時間を示し、縦軸は電位を示す。   FIG. 6 shows the potential of the electrostatic image on the photoreceptor 1 and the developing bias applied to the developing sleeve 41 during the developing operation. The horizontal axis in FIG. 6 indicates time, and the vertical axis indicates potential.

本実施例では、現像バイアスとしては、一般的な矩形波の現像バイアス（交番バイアス）が用いられる。この現像バイアスは、交流電圧成分（ピーク間電圧Ｖｐｐ：ピーク電位Ｖｐ１、Ｖｐ２）に、Ｖｄｃで示される直流電圧成分（Ｖｄｃ）が重畳された現像バイアスである。この現像バイアスが、感光体１の静電像と現像スリーブ４１との間に印加される。   In this embodiment, a general rectangular wave developing bias (alternating bias) is used as the developing bias. This development bias is a development bias in which a DC voltage component (Vdc) indicated by Vdc is superimposed on an AC voltage component (peak-to-peak voltage Vpp: peak potentials Vp1, Vp2). This developing bias is applied between the electrostatic image of the photoreceptor 1 and the developing sleeve 41.

尚、本実施例では、静電像は、画像部に露光を行うことによって静電像を形成するイメージ露光方式にて形成されるものとして説明する。即ち、静電像の暗部と明部のうち、画像部は明部となる。又、本実施例では、感光体１は、負極性に帯電されるものとして説明する。更に、本実施例では、トナーはキャリアとの摩擦帯電により負極性に帯電され、現像方式としては、感光体の帯電極性と同極性に摩擦帯電されたトナーを用いる（感光体上の露光された画像部を現像する）反転現像方式を用いるものとして説明する。   In this embodiment, it is assumed that the electrostatic image is formed by an image exposure method in which an electrostatic image is formed by exposing the image portion. That is, of the dark part and the bright part of the electrostatic image, the image part is a bright part. In this embodiment, it is assumed that the photoreceptor 1 is charged to a negative polarity. Further, in this embodiment, the toner is negatively charged by frictional charging with the carrier, and as a developing method, toner that is frictionally charged to the same polarity as the charging polarity of the photosensitive member is used (the photosensitive member is exposed to light). In the following description, it is assumed that the reversal development method is used to develop the image portion.

図６中、ＶＤは、感光体１の帯電電位（暗部電位）であり、本実施例では、帯電手段２により負極性に帯電されている。図６中、ＶＬは、露光手段３により露光された画像部の領域の電位、即ち明部電位であり、最高濃度を得るための電位となっている。即ち、ＶＬ電位部は、トナーの付着量が最も多くなる領域である。   In FIG. 6, VD is the charging potential (dark portion potential) of the photosensitive member 1, and is charged to negative polarity by the charging unit 2 in this embodiment. In FIG. 6, VL is the potential of the area of the image portion exposed by the exposure means 3, that is, the bright portion potential, and is a potential for obtaining the maximum density. That is, the VL potential portion is a region where the toner adhesion amount is the largest.

現像スリーブ４１には、上述のように矩形波の現像バイアスが印加されている。そのため、現像スリーブ４１にピーク電位のうちＶｐ１電位が付与された期間には、ＶＬ電位に対して最も大きな電位差が形成され、この電位差による電界（以下「現像電界」という。）によって、トナーが感光体１に転移される。又、逆に、現像スリーブ４１にＶｐ２電位が付与された時には、ＶＬ電位に対し、現像電界が形成される時とは逆方向の電位差が形成され、ＶＬ電位部よりトナーが現像スリーブ４１側に引き戻される電界（以下「引き戻し電界」という。）が形成される。   The developing sleeve 41 is applied with a developing bias of a rectangular wave as described above. Therefore, during the period in which the Vp1 potential is applied to the developing sleeve 41, the largest potential difference is formed with respect to the VL potential, and the toner is photosensitive by the electric field (hereinafter referred to as “developing electric field”) due to this potential difference. Transferred to body 1. On the other hand, when the Vp2 potential is applied to the developing sleeve 41, a potential difference in the opposite direction to that when the developing electric field is formed is formed with respect to the VL potential, and the toner moves toward the developing sleeve 41 from the VL potential portion. An electric field to be pulled back (hereinafter referred to as “retraction electric field”) is formed.

ここで、図６及び図７を参照して、現像バイアスのＶＬ電位に対する時間的変化を考えると、図７中に示す、ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅの各時点での電界強度Ｅａ、Ｅｂ、Ｅｃ、Ｅｄは、それぞれ下記式で表される。
Ｅａ＝Ｅｃ＝Ｅｅ＝｜（Ｖｄｃ−ＶＬ）／Ｄ｜
Ｅｂ＝｜（Ｖｐ１−ＶＬ）／Ｄ｜
Ｅｄ＝｜（Ｖｐ２−ＶＬ）／Ｄ｜
［ここで、
ＶＬは、最高濃度を得るための静電像の電位［Ｖ］
Ｖｐ１は、交番バイアスにおけるピーク電位のうち、ＶＬ電位の部分に対しトナーを感光体に向けて移動させるような電位差を設けるピーク電位［Ｖ］
Ｖｐ２は、交番バイアスにおけるピーク電位のうち、ＶＬ電位に対しトナーを現像スリーブに向けて移動させるような電位差を設けるピーク電位［Ｖ］
Ｖｄｃは、現像バイアスの直流バイアス成分［Ｖ］
Ｄは、感光体１と現像スリーブ４１との間の最近接距離［ｍ］］ Here, with reference to FIG. 6 and FIG. 7, when the temporal change of the developing bias with respect to the VL potential is considered, the electric field strength Ea at each time point a, b, c, d, e shown in FIG. Eb, Ec, and Ed are each represented by the following formula.
Ea = Ec = Ee = | (Vdc−VL) / D |
Eb = | (Vp1-VL) / D |
Ed = | (Vp2-VL) / D |
[here,
VL is the electrostatic image potential [V] to obtain the highest density.
Vp1 is a peak potential [V] that provides a potential difference that causes the toner to move toward the photoreceptor with respect to the VL potential portion of the peak potential in the alternating bias.
Vp2 is a peak potential [V] that provides a potential difference that causes the toner to move toward the developing sleeve with respect to the VL potential among the peak potentials in the alternating bias.
Vdc is the DC bias component [V] of the development bias.
D is the closest distance [m] between the photosensitive member 1 and the developing sleeve 41.

尚、Ｖｐ１、Ｖｐ２は、トナーの帯電極性に応じて、下記式で表される。
トナーが−極性の場合：Ｖｐ１＝Ｖｄｃ−｜Ｖｐｐ／２｜
トナーが＋極性の場合：Ｖｐ１＝Ｖｄｃ＋｜Ｖｐｐ／２｜
トナーが−極性の場合：Ｖｐ２＝Ｖｄｃ＋｜Ｖｐｐ／２｜
トナーが＋極性の場合：Ｖｐ２＝Ｖｄｃ−｜Ｖｐｐ／２｜
［但し、
Ｖｐｐは、交番バイアスにおけるピーク間電圧［Ｖ］
Ｖｄｃは、現像バイアスの直流バイアス成分［Ｖ］］ Vp1 and Vp2 are expressed by the following formulas according to the charging polarity of the toner.
When toner is negative: Vp1 = Vdc− | Vpp / 2 |
When toner is + polarity: Vp1 = Vdc + | Vpp / 2 |
When toner is negative: Vp2 = Vdc + | Vpp / 2 |
When toner is + polarity: Vp2 = Vdc− | Vpp / 2 |
[However,
Vpp is the peak-to-peak voltage [V] at the alternating bias.
Vdc is the DC bias component [V] of the development bias

即ち、電界強度Ｅａ、Ｅｃ及びＥｅは、現像バイアスの直流バイアスと感光体１上の静電像の最高濃度部の電位（ＶＬ電位）との間の電位差を、感光体１と現像スリーブ４１との最近接位置における距離Ｄで割ったものである。電界強度Ｅｂ（現像電界強度）は、感光体１上のＶＬ電位との間に、トナーを感光体１に向けて移動させる側の電界を形成する電位差を設けるピーク電位と、感光体１上のＶＬ電位との間の電位差を、感光体１と現像スリーブ４１との最近接距離Ｄで割ったものである。又、電界強度Ｅｄ（引き戻し電界強度）は、感光体１上のＶＬ電位との間に、トナーを現像スリーブ４１に向けて移動させる側の電界を形成する電位差を設けるピーク電位と、ＶＬ電位との間の電位差を、感光体１と現像スリーブ４１との最近接距離Ｄで割ったものである。   That is, the electric field strengths Ea, Ec, and Ee are the difference in potential between the DC bias of the developing bias and the potential (VL potential) of the highest density portion of the electrostatic image on the photosensitive member 1, and the photosensitive member 1 and the developing sleeve 41. Divided by the distance D at the closest position. The electric field strength Eb (development electric field strength) is a peak potential that provides a potential difference that forms an electric field on the side of moving the toner toward the photoconductor 1 between the VL potential on the photoconductor 1 and the photoconductor 1 on the photoconductor 1. The potential difference with respect to the VL potential is divided by the closest distance D between the photosensitive member 1 and the developing sleeve 41. The electric field strength Ed (retraction electric field strength) is a peak potential that provides a potential difference that forms an electric field on the side where toner is moved toward the developing sleeve 41, and a VL potential. Is divided by the closest distance D between the photosensitive member 1 and the developing sleeve 41.

一方、図４を参照して説明したように、キャリアの誘電率は電界依存性を持つ。そのため、図８にて矢印で示すように、現像バイアス下では、電界強度がＥａ→Ｅｂ→Ｅｃ→Ｅｄ→Ｅｅと変化するのに応じて、キャリアの比誘電率が変化することになる。   On the other hand, as described with reference to FIG. 4, the dielectric constant of the carrier has an electric field dependency. Therefore, as indicated by an arrow in FIG. 8, under the developing bias, the relative dielectric constant of the carrier changes as the electric field strength changes from Ea → Eb → Ec → Ed → Ee.

従って、例えば高誘電率キャリアＡの場合は、その比誘電率はε１→ε３→ε１→ε２→ε１と変化し、低誘電率キャリアＢの場合は、その比誘電率はε４→ε６→ε４→ε５→ε４と変化することになる。この比誘電率の変化を時間変化に対してプロットすると図９に示すようになる。   Therefore, for example, in the case of the high dielectric constant carrier A, the relative dielectric constant changes as ε1 → ε3 → ε1 → ε2 → ε1, and in the case of the low dielectric constant carrier B, the relative dielectric constant is ε4 → ε6 → ε4 →. ε5 → ε4. Plotting the change in the relative dielectric constant against the change in time gives the result shown in FIG.

即ち、高誘電率キャリアＡの場合は、現像電界がかかる時のキャリアの誘電率は、比較的高い比誘電率ε３となる。これに対して、低誘電率キャリアＢの場合は、現像電界がかかる時のキャリアの誘電率は比較的低い比誘電率ε６程度である。つまり、現像電界がかかる時のキャリアの誘電率の増加率は、低誘電率キャリアＢにおいては、高誘電率キャリアＡと比較して小さい。この差が、キャリア内部における電圧降下の差となり、現像性の差となる。   That is, in the case of the high dielectric constant carrier A, the dielectric constant of the carrier when a developing electric field is applied becomes a relatively high relative dielectric constant ε3. On the other hand, in the case of the low dielectric constant carrier B, the carrier has a relatively low dielectric constant ε6 when the developing electric field is applied. That is, the increase rate of the dielectric constant of the carrier when the developing electric field is applied is smaller in the low dielectric constant carrier B than in the high dielectric constant carrier A. This difference becomes a difference in voltage drop inside the carrier and becomes a difference in developability.

ここで、図１０に、本実施例に従うキャリアＣ（以下、単に「キャリアＣ」という。）の誘電率の電界依存性を示す。   Here, FIG. 10 shows the electric field dependence of the dielectric constant of carrier C (hereinafter simply referred to as “carrier C”) according to the present embodiment.

図１０から分かるように、高誘電率キャリアＡ、低誘電率キャリアＢの場合と同様に、キャリアＣの誘電率は電界依存性を持つが、キャリアＣの場合は、所定の電界強度Ｅｐでその誘電率の電界依存性の傾きが急峻となる特性（変曲点Ｐ）を有する。   As can be seen from FIG. 10, as in the case of the high dielectric constant carrier A and the low dielectric constant carrier B, the dielectric constant of the carrier C has an electric field dependency. It has a characteristic (inflection point P) where the slope of the electric field dependency of the dielectric constant becomes steep.

即ち、キャリアＣは、その誘電率εが、現像スリーブ４１の電位と感光体１上の静電像の電位との電位差△Ｖを、感光体１と現像スリーブ４１との最近接距離Ｄで割った値である電界強度Ｅ（＝△Ｖ／Ｄ）の変化に対して、傾き（Δε／ΔＥ）を有する。そして、キャリアＣは、Ｅｄ＜Ｅｐ＜Ｅｂの関係が成り立つ電界強度Ｅｐで誘電率εの電界依存性の傾き（Δε／ΔＥ）が変化する。   That is, the carrier C has a dielectric constant ε of the potential difference ΔV between the potential of the developing sleeve 41 and the electrostatic image on the photosensitive member 1 divided by the closest distance D between the photosensitive member 1 and the developing sleeve 41. It has a slope (Δε / ΔE) with respect to a change in the electric field strength E (= ΔV / D), which is a new value. The carrier C has an electric field strength Ep that satisfies the relationship Ed <Ep <Eb, and the electric field dependence gradient (Δε / ΔE) of the dielectric constant ε changes.

そして、図１０に示すように、キャリアＣは、Ｘ＜Ｅｐの関係が成り立つ電界強度Ｘにおける誘電率εの電界依存性の傾き（Δε／ΔＥ）をＫ１とし、Ｙ＞Ｅｐの関係が成り立つ電界強度Ｙにおける誘電率εの電界依存性の傾き（Δε／ΔＥ）をＫ２とした場合、｜Ｋ１｜＜｜Ｋ２｜が成り立つ。また、電界強度Ｅｄにおける誘電率の傾きはＫ１であり、電界強度Ｅｂにおける誘電率の傾きはＫ２である。従って、電界強度Ｅｂにおける誘電率の傾き｜Ｋ２｜は電界強度Ｅｄにおける誘電率の傾き｜Ｋ１｜よりも大きい。   As shown in FIG. 10, the carrier C has an electric field dependency gradient (Δε / ΔE) of the dielectric constant ε at the electric field intensity X where the relationship X <Ep is established, and K1 and the electric field where the relationship Y> Ep is satisfied. When the gradient (Δε / ΔE) of the electric field dependency of the dielectric constant ε at the strength Y is K2, | K1 | <| K2 | The slope of the dielectric constant at the electric field strength Ed is K1, and the slope of the dielectric constant at the electric field strength Eb is K2. Therefore, the slope of the dielectric constant | K2 | at the electric field strength Eb is larger than the slope of the dielectric constant at the electric field strength Ed | K1 |.

図１０に示すように、キャリアＣが上述のような現像バイアスを受けると、電界強度がＥａ→Ｅｂ→Ｅｃ→Ｅｄ→Ｅｅと変化するのに応じて、キャリアの比誘電率はε７→ε９→ε７→ε８→ε７と変化する。   As shown in FIG. 10, when the carrier C is subjected to the development bias as described above, the relative dielectric constant of the carrier is ε7 → ε9 → as the electric field intensity changes from Ea → Eb → Ec → Ed → Ee. ε7 → ε8 → ε7.

このキャリアＣの誘電率の変化を時間変化に対してプロットすれば、図１２（ｂ）に示すようになる。図１２（ａ）にはキャリアＡ及びキャリアＢにおける誘電率の変化を示す（図９と同等）。   If the change in the dielectric constant of the carrier C is plotted against the change in time, the result is as shown in FIG. FIG. 12A shows the change in dielectric constant of carrier A and carrier B (equivalent to FIG. 9).

即ち、キャリアＣの誘電率は、現像電界（電界強度Ｅｂ）が印加されている間は、より高い比誘電率ε９となり、逆に引き戻し電界（電界強度Ｅｄ）が印加されている間は、より低い比誘電率ε８が維持されていることになる。   That is, the dielectric constant of the carrier C has a higher relative dielectric constant ε9 while the developing electric field (electric field strength Eb) is being applied, and conversely, while the pulling electric field (electric field strength Ed) is being applied. A low dielectric constant ε8 is maintained.

キャリアＣは、現像電界Ｅｂが形成された時のみ、その誘電率が急激に増加し、キャリア分極によるキャリア内部の電圧降下が少なくなるため、キャリアの周りにつくられる電界が強まる、すなわち、トナーが受ける実電界が増加する。従って、低誘電率キャリアＢより、トナーがキャリアから引き離され易くなる。   Only when the developing electric field Eb is formed, the dielectric constant of the carrier C increases abruptly, and the voltage drop inside the carrier due to carrier polarization decreases, so that the electric field created around the carrier increases, that is, the toner is The actual electric field received increases. Therefore, the toner is more easily separated from the carrier than the low dielectric constant carrier B.

一方、引き戻し電界Ｅｄが形成された時は、キャリアの誘電率が低くなるので、キャリア内部の電圧降下が大きくなり、キャリアの周りにつくられる電界が弱まる。従って、引き戻し電界が印加された場合、高誘電率キャリアＡよりも、感光体１からトナーが再度キャリアに引き戻され、拘束される機会も少なくなる。   On the other hand, when the pullback electric field Ed is formed, the dielectric constant of the carrier is lowered, so that the voltage drop inside the carrier is increased and the electric field created around the carrier is weakened. Accordingly, when a pull-back electric field is applied, the toner is pulled back to the carrier again from the photosensitive member 1 and is less likely to be restrained than the high dielectric constant carrier A.

このように、キャリアＣでは、現像電界Ｅｂが印加される時のみ誘電率が高くなり、高誘電率キャリアＡのように現像性が確保され、逆に引き戻し電界Ｅｄが印加される時には、低誘電率が維持され、引き戻し力が弱くなる。その結果、高誘電率キャリアＡ及び低誘電率キャリアＢよりトータルで現像性が高くなる。このようにキャリアＣとして、電界強度Ｅｂにおける誘電率の傾きＫ２が電界強度Ｅｄにおける誘電率の傾きＫ１よりも大きい特性をもつことが重要である。   Thus, the carrier C has a high dielectric constant only when the development electric field Eb is applied, and developability is ensured as in the case of the high dielectric constant carrier A. Conversely, when the pull-back electric field Ed is applied, the dielectric constant is low. The rate is maintained and the pull back force is weakened. As a result, the developability is higher in total than the high dielectric constant carrier A and the low dielectric constant carrier B. As described above, it is important that the carrier C has a characteristic in which the dielectric constant gradient K2 in the electric field strength Eb is larger than the dielectric constant gradient K1 in the electric field strength Ed.

以上、キャリアＣの誘電率特性を模式的に説明した。上述のキャリアＣのような電気的な誘電率特性を持つことにより、高誘電率キャリアＡ及び低誘電率キャリアＢを用いる場合と比較して現像性を飛躍的に高めることが可能となる。即ち、上述のような構成を有するキャリアを使用することで、帯電量の高いトナーの現像性を飛躍的に高めることができ、静電容量が大きい感光体であっても、長期にわたり、高精細かつ安定した画像形成を可能とすることが可能となる。   Heretofore, the dielectric constant characteristics of the carrier C have been schematically described. By having an electrical dielectric constant characteristic like the carrier C described above, it is possible to dramatically improve the developability as compared with the case where the high dielectric constant carrier A and the low dielectric constant carrier B are used. That is, by using the carrier having the above-described configuration, the developability of toner having a high charge amount can be dramatically increased, and even a photoconductor having a large electrostatic capacity can have high definition over a long period of time. In addition, stable image formation can be achieved.

本発明者らの検討によれば、一般に、ａ−Ｓｉ感光体は、１．７×１０-6Ｆ／ｍ2以上の静電容量を有しており、また、膜厚が比較的薄くされたＯＰＣ感光体においても、上記静電容量を有することができる。通常、ＯＰＣ感光体の膜厚は、２０μｍ以上なので単位面積あたりの静電容量は、１．７×１０-6Ｆ／ｍ2以下である。 According to the study by the present inventors, in general, the a-Si photosensitive member has a capacitance of 1.7 × 10 −6 F / m 2 or more, and the film thickness is made relatively thin. The OPC photoreceptor can also have the above-described capacitance. Usually, since the film thickness of the OPC photoreceptor is 20 μm or more, the capacitance per unit area is 1.7 × 10 −6 F / m 2 or less.

尚、感光体１の単位面積あたりの静電容量は、次のようにして求めることができる。
Ｃ＝（εｏ×εｄ）／ｄ
Ｃ：静電容量
εｏ：真空の誘電率
εｄ：感光体の誘電率
ｄ：感光体の膜厚 The capacitance per unit area of the photoreceptor 1 can be obtained as follows.
C = (εo × εd) / d
C: Capacitance εo: Dielectric constant of vacuum εd: Dielectric constant of photoconductor d: Film thickness of photoconductor

本発明者らの検討によれば、本発明は、感光体１の単位面積当たりの静電容量が、１．７×１０-6Ｆ／ｍ2以上である場合に極めて有効であることが分かった。 According to the study by the present inventors, the present invention is found to be extremely effective when the electrostatic capacity per unit area of the photoreceptor 1 is 1.7 × 10 −6 F / m 2 or more. It was.

なお、最高濃度の画像領域と中間調の画像領域との境界などの白抜け画像を低減するためには、潜像電位に対してトナーの電荷により充分に電位が埋められていることが重要である。即ち、充電電位ΔＶは上記式（１）に示したとおりであるが、白抜け画像を低減するために、充電効率（％）＝（充電電位ΔＶ／現像コントラストＶｃｏｎｔ）×１００は、９０％以上であることが望ましい。   It is important that the potential is sufficiently filled with the toner charge with respect to the latent image potential in order to reduce white spots such as the boundary between the highest density image area and the halftone image area. is there. That is, the charging potential ΔV is as shown in the above formula (1), but in order to reduce the whiteout image, charging efficiency (%) = (charging potential ΔV / development contrast Vcont) × 100 is 90% or more. It is desirable that

以下に、高誘電率キャリアＡ、低誘電率キャリアＢ、本発明に従うキャリアＣのそれぞれの特徴を具体的に挙げる。   Specific features of the high dielectric constant carrier A, the low dielectric constant carrier B, and the carrier C according to the present invention will be specifically described below.

・高誘電率キャリアＡ：
高誘電率キャリアＡとしては、例えば、コア材として下記式（２）又は（３）で表される磁性を有するマグネタイト及びフェライトを用いるものが挙げられる。
ＭＯ・Ｆｅ2Ｏ3 ・・・（２）
Ｍ・Ｆｅ2Ｏ4 ・・・（３）
［式中、Ｍは３価、２価又は１価の金属イオンを示す。］
Ｍとしては、Ｂｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｒｂ、Ｓｒ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｙ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｃｄ、Ｐｂ及びＬｉが挙げられ、これらは、単独或いは複数で用いることができる。 ・ High dielectric constant carrier A:
Examples of the high dielectric constant carrier A include those using magnetite and ferrite having magnetism represented by the following formula (2) or (3) as a core material.
MO · Fe 2 O 3 (2)
M · Fe 2 O 4 (3)
[Wherein, M represents a trivalent, divalent or monovalent metal ion. ]
Examples of M include Be, Mg, Ca, Rb, Sr, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Y, Zr, Nb, Mo, Cd, Pb, and Li. It can be used alone or in plural.

上記の磁性を有する金属化合物粒子の具体的化合物としては、例えば、Ｃｕ−Ｚｎ−Ｆｅ系フェライト、Ｍｎ−Ｍｇ−Ｆｅ系フェライト、Ｍｎ−Ｍｇ−Ｓｒ−Ｆｅ系フェライト及びＬｉ−Ｆｅ系フェライトの如き鉄系酸化物が挙げられる。   Specific examples of the metal compound particles having magnetism include Cu—Zn—Fe ferrite, Mn—Mg—Fe ferrite, Mn—Mg—Sr—Fe ferrite, and Li—Fe ferrite. Examples thereof include iron-based oxides.

フェライト粒子の製造方法としては、公知の方法を採用することができる。例えば、次のような方法を挙げることができる。即ち、粉砕されたフェライト組成物に、バインダー、水、分散剤、有機溶剤等を混合し、スプレードライヤー法や流動造粒法を用いて粒子を形成する。その後、ロータリーキルンや回分式焼成炉で７００〜１４００℃、好ましくは８００〜１３００℃の範囲の温度で焼成する。次いで、篩分級して粒度分布を制御して、キャリア用の芯材粒子とする。更に、フェライト粒子表面に、浸漬法によりシリコーン樹脂等の樹脂を０．１〜１．０質量％程度コートする。   As a method for producing the ferrite particles, a known method can be employed. For example, the following methods can be mentioned. That is, a binder, water, a dispersant, an organic solvent, and the like are mixed with the pulverized ferrite composition, and particles are formed using a spray dryer method or a fluidized granulation method. Thereafter, firing is performed at a temperature in the range of 700 to 1400 ° C., preferably 800 to 1300 ° C., in a rotary kiln or a batch-type firing furnace. Subsequently, the particles are classified by sieve to control the particle size distribution to obtain core particles for carriers. Furthermore, about 0.1 to 1.0% by mass of a resin such as a silicone resin is coated on the surface of the ferrite particles by a dipping method.

このようにして作製されたキャリアを、ここでは高誘電率キャリアＡと呼ぶ。   The carrier thus produced is referred to herein as a high dielectric constant carrier A.

・低誘電率キャリアＢ：
低誘電率キャリアＢとしては、例えば、次のようなものを挙げることができる。 Low dielectric constant carrier B:
Examples of the low dielectric constant carrier B include the following.

第１には、マグネタイト粒子と熱可塑性樹脂とを溶融混練し、粉砕して製造する磁性体分散型樹脂キャリアをコア材として用いるものである。第２には、マグネタイト粒子と熱可塑性樹脂とを溶媒中に溶融分散させたスラリーをスプレードライヤー等により噴霧乾燥させて製造する磁性体分散型樹脂キャリアをコア材として用いるものである。第３には、マグネタイト粒子及びヘマタイト粒子存在下でフェノールを直接重合により反応硬化させた磁性体分散型樹脂キャリアをコア材として用いるものである。斯かるキャリアのコア材に、更に流動層コーティング装置などにより、熱可塑性樹脂等の樹脂を１．０〜４．０質量％程度コートする。   First, a magnetic material-dispersed resin carrier manufactured by melt-kneading and pulverizing magnetite particles and a thermoplastic resin is used as a core material. Second, a magnetic material-dispersed resin carrier produced by spray-drying a slurry obtained by melting and dispersing magnetite particles and a thermoplastic resin in a solvent using a spray dryer or the like is used as a core material. Third, a magnetic material-dispersed resin carrier obtained by reaction-curing phenol by direct polymerization in the presence of magnetite particles and hematite particles is used as a core material. The core material of such a carrier is further coated with about 1.0 to 4.0% by mass of a resin such as a thermoplastic resin by a fluidized bed coating apparatus or the like.

このようにして作製されたキャリアを、ここでは低誘電率キャリアＢと呼ぶ。   The carrier thus produced is referred to as a low dielectric constant carrier B here.

・本発明に従うキャリアＣ：
一方、本発明に従うキャリアＣとしては、例えば、ポーラス状のコアにシリコーン樹脂等の樹脂を流し込み、コア内の空隙を樹脂で充填したポーラス状樹脂充填キャリアを用いることができる。 Carrier C according to the present invention:
On the other hand, as the carrier C according to the present invention, for example, a porous resin-filled carrier in which a resin such as a silicone resin is poured into a porous core and the voids in the core are filled with the resin can be used.

斯かるキャリアＣの作製方法としては、次のような方法を挙げることができる。最初に、上記高誘電率キャリアＡに用いられるような金属酸化物、酸化鉄（Ｆｅ2Ｏ3）及び添加物を所定量秤量し、混合する。上記添加物としては、周期律表のＩＡ、ＩＩＡ、ＩＩＩＡ、ＩＶＡ、ＶＡ、ＩＩＩＢ及びＶＢ族に属する元素１種類以上の酸化物、例えば、ＢａＯ、Ａｌ2Ｏ3、ＴｉＯ2、ＳｉＯ2、ＳｎＯ2及びＢｉ2Ｏ5などを挙げることができる。次に、得られた混合物を７００〜１０００℃の範囲で５時間仮焼し、その後、０．３〜３μｍ程度の粒径に粉砕する。得られた粉砕物に、必要に応じて結着剤、更には発泡剤を加え、１００〜２００℃の加熱雰囲気下で噴霧乾燥し、２０〜５０μｍ程度の大きさに造粒する。その後、酸素濃度５％以下の不活性ガス（例えば、Ｎ2ガス等）の雰囲気下で焼結温度１０００〜１４００℃で８〜１２時間焼成する。これによりポーラス状のコアが得られる。次いで、シリコーン樹脂を浸漬法により８〜１５質量％充填し、１８０〜２２０℃不活性ガス雰囲気下でそのシリコーン樹脂を硬化させる。 As a method for producing such a carrier C, the following method can be exemplified. First, a predetermined amount of metal oxide, iron oxide (Fe 2 O 3 ) and additives used for the high dielectric constant carrier A are weighed and mixed. Examples of the additive include one or more oxides belonging to groups IA, IIA, IIIA, IVA, VA, IIIB and VB of the periodic table, such as BaO, Al 2 O 3 , TiO 2 , SiO 2 , SnO. 2 and Bi 2 O 5 . Next, the obtained mixture is calcined in the range of 700 to 1000 ° C. for 5 hours, and then pulverized to a particle size of about 0.3 to 3 μm. If necessary, a binder and further a foaming agent are added to the obtained pulverized product, spray-dried in a heated atmosphere at 100 to 200 ° C., and granulated to a size of about 20 to 50 μm. Thereafter, firing is performed at a sintering temperature of 1000 to 1400 ° C. for 8 to 12 hours in an atmosphere of an inert gas (for example, N 2 gas) having an oxygen concentration of 5% or less. Thereby, a porous core is obtained. Next, 8-15% by mass of the silicone resin is filled by an immersion method, and the silicone resin is cured in an inert gas atmosphere at 180-220 ° C.

上述した製法において、キャリアの誘電率の電界依存性は、コアのポーラス度、並びに、コア自身の抵抗、更には、充填するシリコーン樹脂等の樹脂量等を制御することで、変曲点、傾きＫ１、Ｋ２、電界Ｅｂ、Ｅｄ印加時の誘電率等を、制御可能となる。   In the manufacturing method described above, the electric field dependence of the dielectric constant of the carrier is controlled by controlling the degree of porosity of the core, the resistance of the core itself, and the amount of resin such as silicone resin to be filled. It is possible to control the dielectric constant and the like when K1, K2, the electric field Eb, and Ed are applied.

上記を制御することにより、キャリアＣの内部において、絶縁部と導電部を 所望の状態に混在させることが可能となり、キャリアを流れる電荷量を制御することが可能となる。   By controlling the above, the insulating portion and the conductive portion can be mixed in a desired state inside the carrier C, and the amount of charge flowing through the carrier can be controlled.

例えば、高誘電率キャリアＡのように、コア全てが導電性な材料で形成されたキャリアの場合、現像バイアスが印加された際、キャリア内及びにキャリア間で電気的なパスが出来やすく、急激に抵抗値が低下することになる。しかしながら、本発明におけるキャリアＣの内部は、ポーラス状コアの空隙に、樹脂が充填されている為、該樹脂部において。電荷の流れがある程度食い止められる構成となっている。   For example, in the case of a carrier in which the entire core is formed of a conductive material such as the high dielectric constant carrier A, when a developing bias is applied, an electric path can be easily formed in and between the carriers, Therefore, the resistance value decreases. However, since the inside of the carrier C in the present invention is filled with the resin in the voids of the porous core, in the resin portion. The structure is such that the flow of electric charge is stopped to some extent.

よって、現像バイアスが印加された際、急激な誘電率が生じず、所望の電界強度において、誘電率を変化させる事が可能となる。   Therefore, when a developing bias is applied, a rapid dielectric constant does not occur, and the dielectric constant can be changed at a desired electric field strength.

次に、本発明の具体例について説明する。   Next, specific examples of the present invention will be described.

（具体例）
図１３は、実際の現像動作時における、感光体１上の静電像の電位及び現像スリーブ４１に印加される現像バイアスの一具体例を示している。図１３の横軸は時間を示し、縦軸は電位を示す。 (Concrete example)
FIG. 13 shows a specific example of the potential of the electrostatic image on the photoreceptor 1 and the developing bias applied to the developing sleeve 41 during the actual developing operation. The horizontal axis in FIG. 13 indicates time, and the vertical axis indicates potential.

本具体例では、現像バイアスとしては、Ｖｐｐ＝１．８ｋＶ、直流電圧成分Ｖｄｃ＝−３５０Ｖ、周波数ｆ＝１２ＫＨｚ（１周期８３．３μｓｅｃ）の矩形波の現像バイアス（交番バイアス）が用いられる。この現像バイアスが、感光体１の静電像と現像スリーブ４１との間に印加される。   In this specific example, a rectangular wave developing bias (alternating bias) having Vpp = 1.8 kV, DC voltage component Vdc = −350 V, and frequency f = 12 KHz (83.3 μsec per cycle) is used as the developing bias. This developing bias is applied between the electrostatic image of the photoreceptor 1 and the developing sleeve 41.

本具体例では、静電像は、イメージ露光方式で形成される。又、本具体例では、トナーはキャリアとの摩擦帯電により負極性に帯電され、現像方式としては、反転現像方式が用いられる。   In this specific example, the electrostatic image is formed by an image exposure method. In this specific example, the toner is negatively charged by frictional charging with the carrier, and the reversal development method is used as the development method.

図１３中、ＶＤは感光体１の帯電電位であり、本具体例では、帯電器２により−５００Ｖに帯電されている。図１３中、ＶＬは、露光器３により露光された画像部の領域であり、最高濃度を得るための電位である−１００Ｖに設定されている。   In FIG. 13, VD is a charging potential of the photosensitive member 1, and is charged to −500 V by the charger 2 in this specific example. In FIG. 13, VL is an area of the image portion exposed by the exposure device 3, and is set to −100 V, which is a potential for obtaining the highest density.

現像スリーブ４１には、上述のような矩形波の現像バイアスが印加されている。そのため、Ｖｐ１電位＝−１２５０Ｖが付与された時には、ＶＬ電位＝−１００Ｖに対して最も大きな電位差（＝１１５０Ｖ）が形成され、この電位差により形成される現像電界によって、トナーがキャリアから引き離される。又、現像スリーブ４１にＶｐ２電位＝５５０Ｖが付与された時には、ＶＬ電位に対し６５０Ｖの電位差が形成され、ＶＬ電位部よりトナーが現像スリーブ４１側に引き戻される引き戻し電界が形成される。   The development sleeve 41 is applied with the development bias of the rectangular wave as described above. Therefore, when the Vp1 potential = −1250 V is applied, the largest potential difference (= 1150 V) is formed with respect to the VL potential = −100 V, and the toner is separated from the carrier by the developing electric field formed by this potential difference. Further, when Vp2 potential = 550V is applied to the developing sleeve 41, a potential difference of 650V is formed with respect to the VL potential, and a pullback electric field is formed in which the toner is pulled back to the developing sleeve 41 side from the VL potential portion.

図１４を参照して、現像バイアスのＶＬ電位に対する時間的変化を考えると、ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅの各時点での電界強度Ｅａ、Ｅｂ、Ｅｃ、Ｅｄは、それぞれ下記式で算出される。   Referring to FIG. 14, when considering the temporal change of the developing bias with respect to the VL potential, the electric field strengths Ea, Eb, Ec, Ed at each time point a, b, c, d, e are calculated by the following equations, respectively. Is done.

尚、感光体１と現像スリーブ４１との間の最近接距離Ｄは３００μｍに設定されている。
Ｅａ＝Ｅｃ＝Ｅｅ＝｜（Ｖｄｃ−ＶＬ）／Ｄ｜＝０．８３×１０6Ｖ／ｍ
Ｅｂ＝｜（Ｖｐ１−ＶＬ）／Ｄ｜＝３．８×１０6Ｖ／ｍ
Ｅｄ＝｜（Ｖｐ２−ＶＬ）／Ｄ｜＝２．２×１０6Ｖ／ｍ The closest distance D between the photosensitive member 1 and the developing sleeve 41 is set to 300 μm.
Ea = Ec = Ee = | (Vdc−VL) /D|=0.83×10 6 V / m
Eb = | (Vp1-VL) /D|=3.8×10 6 V / m
Ed = | (Vp2-VL) /D|=2.2×10 6 V / m

従って、図１２（ａ）、（ｂ）に示すように、現像バイアス下におけるキャリアの誘電率の変化を時間変化に対してプロットすると、高誘電率キャリアＡ及び低誘電率キャリアＢ、並びに本発明に従うキャリアＣの誘電率は、下記のようになる。
高誘電率キャリアＡ：ε１＝１５ 、ε２＝２６ 、ε３＝４０
低誘電率キャリアＢ：ε４＝７ 、ε５＝８ 、ε６＝９
本発明のキャリアＣ：ε７＝９ 、ε８＝１２ 、ε９＝３０
である。 Therefore, as shown in FIGS. 12A and 12B, when the change of the dielectric constant of the carrier under the developing bias is plotted against the change of time, the high dielectric constant carrier A, the low dielectric constant carrier B, and the present invention are shown. The dielectric constant of the carrier C according to is as follows.
High dielectric constant carrier A: ε1 = 15, ε2 = 26, ε3 = 40
Low dielectric constant carrier B: ε4 = 7, ε5 = 8, ε6 = 9
Carrier C of the present invention: ε7 = 9, ε8 = 12, ε9 = 30
It is.

各キャリアの誘電率を比較する。まず、現像電界Ｅｂにおける誘電率について見てみると、高誘電率キャリアＡの誘電率ε３が最も高く、次に本発明のキャリアＣの誘電率ε９、低誘電率キャリアのε６と続く。したがって、トナーをキャリアから引き剥がす電界は高誘電率キャリアＡが最も強くなり、本発明のキャリアＣ、低誘電率キャリアＢの順となる。   The dielectric constant of each carrier is compared. First, looking at the dielectric constant in the developing electric field Eb, the dielectric constant ε3 of the high dielectric constant carrier A is the highest, followed by the dielectric constant ε9 of the carrier C of the present invention, and ε6 of the low dielectric constant carrier. Accordingly, the electric field for peeling the toner from the carrier is the strongest in the high dielectric constant carrier A, followed by the carrier C and the low dielectric constant carrier B of the present invention.

次に、引き戻し電界について比較する。引き戻し電界Ｅｄ時の誘電率も高誘電率キャリアＡの誘電率ε２が最も高く、次に本発明のキャリアＣの誘電率ε８、低誘電率キャリアのε５と続く。したがって、トナーを引き戻す電界も、高誘電率キャリアＡが最も高く、低抵抗キャリアＢおよび本発明のキャリアＣは低い。   Next, comparison will be made on the pull-back electric field. The dielectric constant ε2 of the high dielectric constant carrier A is the highest in the pullback electric field Ed, followed by the dielectric constant ε8 of the carrier C of the present invention and ε5 of the low dielectric constant carrier. Therefore, the high dielectric constant carrier A is the highest in the electric field for pulling back the toner, and the low resistance carrier B and the carrier C of the present invention are low.

現像性を向上させるには、より多くのトナーをキャリアから引き剥がし、引き戻されるトナーを少なくすることが有効である。高誘電率キャリアＡの場合は、トナーを現像する電界は強いが、引き戻し電界も同様に強い。現像性を示すＱ／Ｓは２７×１０-3［μＣ／ｃｍ2］となる。低誘電率キャリアＢは、引き戻し電界は弱いが、現像する電界も弱いため、現像性は低く、Ｑ／Ｓは２３×１０-3［μＣ／ｃｍ2］となる。本発明のキャリアＣは、トナーを現像する電界は強く、引き戻す電界は弱いので、高い現像性を得ることができ、Ｑ／Ｓは３５×１０-3［μＣ／ｃｍ2］となる。 In order to improve developability, it is effective to peel off more toner from the carrier and reduce the amount of toner to be pulled back. In the case of the high dielectric constant carrier A, the electric field for developing the toner is strong, but the pull-back electric field is also strong. The Q / S indicating developability is 27 × 10 −3 [μC / cm 2 ]. The low dielectric constant carrier B has a weak pull-back electric field, but also has a weak electric field for development. Therefore, the developability is low, and the Q / S is 23 × 10 −3 [μC / cm 2 ]. Since the carrier C of the present invention has a strong electric field for developing toner and a weak electric field for pulling back, high developability can be obtained, and Q / S is 35 × 10 −3 [μC / cm 2 ].

更に、他の具体例によれば、例えば、Ｖｐｐ＝１．３ｋＶの場合、現像電界Ｅｂ＝３．０×１０6Ｖ／ｍ、引き戻し電界Ｅｄ＝１．３×１０6Ｖ／ｍとなる。 Further, according to another specific example, for example, when Vpp = 1.3 kV, the developing electric field Eb = 3.0 × 10 6 V / m and the pull-back electric field Ed = 1.3 × 10 6 V / m.

Ｖｐｐ＝１．３ｋＶの場合における現像電界Ｅｂ＝３．０×１０6Ｖ／ｍ、および引き戻し電界Ｅｄ＝１．３×１０6Ｖ／ｍにおいて、本発明に従うキャリアＣでは高誘電率キャリアＡおよび、低誘電率キャリアＢと比して、より高いＱ／Ｓ［Ｃ／ｃｍ2］を得るための誘電率を示さない。そのため、本発明のキャリアＣと同様の製法だが、焼成温度、加熱雰囲気を変化させることで、コアのポーラス度、並びに、コア自身の抵抗、更には、充填するシリコーン樹脂等の樹脂量等を変化させたキャリアＤをもって比較をする。 In the case of Vpp = 1.3 kV, the development electric field Eb = 3.0 × 10 6 V / m and the pull-back electric field Ed = 1.3 × 10 6 V / m, the carrier C according to the present invention has a high dielectric constant carrier A and Compared with the low dielectric constant carrier B, the dielectric constant for obtaining a higher Q / S [C / cm 2 ] is not shown. Therefore, the manufacturing method is the same as the carrier C of the present invention, but by changing the firing temperature and heating atmosphere, the degree of porosity of the core, the resistance of the core itself, and the amount of resin such as silicone resin to be filled are changed. The comparison is made with the carrier D thus made.

本発明に従うキャリアＤの誘電率の電界依存性を図１１に示す。図１１からキャリアＤはキャリアＣと比べて、より低い電界で誘電率の傾きが変化していることがわかる。また、キャリアＤの誘電率もキャリアＣと同様に、現像電界（電界強度Ｅｂ）が印加されている間は、より高い比誘電率ε１２となり、逆に引き戻し電界（電界強度Ｅｄ）が印加されている間は、より低い比誘電率ε１１が維持されていることになる。   The electric field dependence of the dielectric constant of the carrier D according to the present invention is shown in FIG. From FIG. 11, it can be seen that carrier D has a change in dielectric constant gradient at a lower electric field than carrier C. FIG. Similarly to the carrier C, the dielectric constant of the carrier D becomes a higher relative dielectric constant ε12 while the developing electric field (electric field strength Eb) is applied, and conversely, the pulling electric field (electric field strength Ed) is applied. During this time, a lower relative dielectric constant ε11 is maintained.

Ｖｐｐ＝１．３ｋＶの場合における、現像電界Ｅｂ＝３．０×１０6Ｖ／ｍ、引き戻し電界Ｅｄ＝１．３×１０6Ｖ／ｍにおいて、高誘電率キャリアＡ及び低誘電率キャリアＢ、並びに本発明に従うキャリアＤの誘電率は、下記のようになる。
高誘電率キャリアＡ：ε１＝１５ 、ε２＝１９ 、ε３＝３３
低誘電率キャリアＢ：ε４＝７ 、ε５＝７ 、ε６＝８
本発明のキャリアＤ：ε１０＝８ 、ε１１＝１０ 、ε１２＝２９
である。 In the case of Vpp = 1.3 kV, when the developing electric field Eb = 3.0 × 10 6 V / m and the pull-back electric field Ed = 1.3 × 10 6 V / m, the high dielectric constant carrier A and the low dielectric constant carrier B, In addition, the dielectric constant of the carrier D according to the present invention is as follows.
High dielectric constant carrier A: ε1 = 15, ε2 = 19, ε3 = 33
Low dielectric constant carrier B: ε4 = 7, ε5 = 7, ε6 = 8
Carrier D of the present invention: ε10 = 8, ε11 = 10, ε12 = 29
It is.

但し、低誘電率キャリアＢにおいてε４＝ε５となっているが、これはそれぞれ実際のε４及びε５の小数点第一位を四捨五入した値であり、実際はε４＜ε５である。即ち、図１１における電界強度Ｅａ、Ｅｃ、ＥｅからＥｄの間において、低誘電率キャリアＢの誘電率が傾きを持たないわけではない。   However, although ε4 = ε5 in the low dielectric constant carrier B, this is a value obtained by rounding off the first decimal places of actual ε4 and ε5, and actually ε4 <ε5. That is, the dielectric constant of the low dielectric constant carrier B does not have an inclination between the electric field strengths Ea, Ec, Ee and Ed in FIG.

Ｖｐｐ＝１．３ｋＶにおいても、Ｖｐｐ＝１．８ｋＶと同様に、高誘電率キャリアＡの場合は、トナーを現像する電界は強いが、引き戻し電界も同様に強いので、現像性としてはそれほど高くなく、Ｑ／Ｓは２２×１０-3［μＣ／ｃｍ2］となる低誘電率キャリアＢは、引き戻し電界は弱いが、現像する電界も弱いため、現像性は低く、Ｑ／Ｓは２１×１０-3［μＣ／ｃｍ2］である。一方、キャリアＤは、トナーを現像する電界は強く、引き戻す電界は弱いので、Ｑ／Ｓは２７×１０-3［μＣ／ｃｍ2］と、高い現像性を得ることが可能となる。 Even at Vpp = 1.3 kV, as in the case of Vpp = 1.8 kV, in the case of the high dielectric constant carrier A, the electric field for developing the toner is strong, but the pullback electric field is also strong, so the developability is not so high. The low dielectric constant carrier B having a Q / S of 22 × 10 −3 [μC / cm 2 ] has a weak pull-back electric field but also a weak developing electric field, so that the developability is low, and the Q / S is 21 × 10 −3 [μC / cm 2 ]. On the other hand, since the electric field for developing the toner is strong and the electric field to be pulled back is weak, the carrier D can obtain a high developability with Q / S of 27 × 10 −3 [μC / cm 2 ].

したがって、コアのポーラス度、並びに、コア自身の抵抗、更には、充填するシリコーン樹脂等の樹脂量等を変化させることにより、広範囲での電界において、現像性を向上させることができる。   Therefore, developability can be improved in a wide electric field by changing the porosity of the core, the resistance of the core itself, and the amount of resin such as silicone resin to be filled.

上述のように、Ｖｐｐを下げることにより、現像時の電荷注入を防止することが可能となるが、その分、逆にトナーを現像するための電界強度が弱まるため、現像性そのものに影響を与える。そのため、際限なくＶｐｐを下げることは望ましくない。   As described above, it is possible to prevent charge injection during development by lowering Vpp. However, since the electric field strength for developing toner is weakened by that amount, the developability itself is affected. . Therefore, it is not desirable to lower Vpp indefinitely.

適正なＶｐｐは、本発明者らの検討の結果によれば、選ぶトナーとキャリアの付着力によって変化するが、好ましくは、
１．６×１０6Ｖ／ｍ＜Ｅｂ＜３．９×１０6Ｖ／ｍ
１．６×１０5Ｖ／ｍ＜Ｅｄ＜２．５×１０6Ｖ／ｍ
である。なお、ＥｂはＥｄよりも大きい。 The proper Vpp varies according to the adhesion between the toner and the carrier selected according to the results of the study by the present inventors.
1.6 × 10 6 V / m <Eb <3.9 × 10 6 V / m
1.6 × 10 5 V / m <Ed <2.5 × 10 6 V / m
It is. Note that Eb is larger than Ed.

以上、本発明を具体的な実施例に則して説明したが、本発明は上述の実施例及び具体例に限定されるものではないことを理解されたい。   As mentioned above, although this invention was demonstrated according to the specific Example, it should be understood that this invention is not limited to the above-mentioned Example and specific example.

例えば、上記実施例及び具体例では、感光体は負極性に帯電し、イメージ露光方式によって感光体上に静電像が形成されるものとして説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではなく、感光体の帯電極性は正極性であってもよい。又、トナーが付着すべきではない非画像部に露光を行うことで静電像を形成する背景露光方式によって、感光体に静電像が形成されてもよい。又、現像方式としては、感光体の帯電極性とは逆極性に帯電したトナーを用いる（感光体の露光されていない画像部を現像する）正規現像方式を用いてもよい。   For example, in the above-described embodiments and specific examples, it has been described that the photosensitive member is negatively charged and an electrostatic image is formed on the photosensitive member by an image exposure method. However, the present invention is not limited to this, and the charging polarity of the photoreceptor may be positive. Further, the electrostatic image may be formed on the photosensitive member by a background exposure method in which an electrostatic image is formed by exposing a non-image portion to which toner should not adhere. As a developing method, a regular developing method using toner charged to a polarity opposite to the charged polarity of the photosensitive member (developing an unexposed image portion of the photosensitive member) may be used.

本発明に係る画像形成装置の一実施例を説明する概略断面構成図である。1 is a schematic cross-sectional configuration diagram illustrating an embodiment of an image forming apparatus according to the present invention. 感光体の層構成の一実施例を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating one Example of a layer structure of a photoreceptor. 感光体の層構成の他の実施例を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the other Example of the laminated constitution of a photoreceptor. 現像バイアス印加中のキャリアの誘電率変動を説明するためのグラフ図である。It is a graph for demonstrating the dielectric constant fluctuation | variation of the carrier in developing bias application. キャリアの誘電率の測定方法を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the measuring method of the dielectric constant of a carrier. 現像バイアスと静電像の電位の関係を説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the relationship between a developing bias and the electric potential of an electrostatic image. 現像バイアスと静電像の電位の関係を説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the relationship between a developing bias and the electric potential of an electrostatic image. 現像バイアス印加中のキャリアの誘電率変動を説明するためのグラフ図である。It is a graph for demonstrating the dielectric constant fluctuation | variation of the carrier in developing bias application. 現像バイアス下における時間変化に対するキャリアの誘電率変動を説明するためのチャート図である。It is a chart for demonstrating the dielectric constant fluctuation | variation of the carrier with respect to the time change under a developing bias. 現像バイアス印加中のキャリアの誘電率変動を説明するためのグラフ図である。It is a graph for demonstrating the dielectric constant fluctuation | variation of the carrier in developing bias application. 現像バイアス印加中のキャリアの誘電率変動を説明するためのグラフ図である。It is a graph for demonstrating the dielectric constant fluctuation | variation of the carrier in developing bias application. 現像バイアス下における時間変化に対するキャリアの誘電率変動を説明するためのチャート図である。It is a chart for demonstrating the dielectric constant fluctuation | variation of the carrier with respect to the time change under a developing bias. 具体例における現像バイアスと静電像の電位の関係を説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the relationship between the developing bias and the electric potential of an electrostatic image in a specific example. 具体例における現像バイアスと静電像の電位の関係を説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the relationship between the developing bias and the electric potential of an electrostatic image in a specific example. キャリアによる現像性の差を説明するためのグラフ図である。It is a graph for demonstrating the difference of developability by a carrier.

符号の説明Explanation of symbols

１ 感光体（像担持体）
２ 帯電器
３ 露光器
４ 現像器
４１ 現像スリーブ（現像剤担持体）
４２ マグネット（磁界発生手段）
５ 転写帯電器
６ 定着器
７ クリーナー 1 Photoconductor (image carrier)
2 Charging device 3 Exposure device 4 Development device 41 Development sleeve (developer carrier)
42 Magnet (magnetic field generating means)
5 Transfer charging device 6 Fixing device 7 Cleaner

Claims (5)

像担持体と、トナーとキャリアを備える現像剤を担持する現像剤担持体と、を有し、前記現像剤担持体は、前記像担持体に形成された静電像を前記現像剤で現像し、前記現像剤担持体と前記像担持体との間に交番電界を形成するために、前記現像剤担持体は交番電圧が印加される画像形成装置において、
前記キャリアに与えられる電界強度を横軸、前記キャリアの誘電率を縦軸とするグラフにおいて、
電界強度Ｅｄ＝｜（Ｖｐ２−ＶＬ）／Ｄ｜における傾きをＫ１、
電界強度Ｅｂ＝｜（Ｖｐ１−ＶＬ）／Ｄ｜における傾きをＫ２、
とすると、
｜Ｋ１｜＜｜Ｋ２｜の関係が成り立つことを特徴とする画像形成装置。
（ただし、
ＶＬは、最高濃度を得るための前記静電像の電位［Ｖ］、
Ｖｐ１は、前記交番電圧におけるピーク電位のうち、前記ＶＬの部分に対しトナーを前記像担持体に向けて移動させるような電位差を設けるピーク電位［Ｖ］、
Ｖｐ２は、前記交番電圧におけるピーク電位のうち、前記ＶＬ電位に対しトナーを前記現像剤担持体に向けて移動させるような電位差を設けるピーク電位［Ｖ］、
Ｄは、前記像担持体と前記現像担持体との間の最近接距離［ｍ］） An image carrier, and a developer carrier that carries a developer including toner and a carrier, and the developer carrier develops an electrostatic image formed on the image carrier with the developer. In order to form an alternating electric field between the developer carrier and the image carrier, the developer carrier is an image forming apparatus to which an alternating voltage is applied.
In the graph with the horizontal axis representing the electric field strength applied to the carrier and the vertical axis representing the dielectric constant of the carrier,
The gradient at the electric field strength Ed = | (Vp2-VL) / D |
The gradient at the electric field intensity Eb = | (Vp1-VL) / D |
Then,
An image forming apparatus characterized by satisfying a relationship of | K1 | <| K2 |.
(However,
VL is the electrostatic image potential [V] to obtain the highest density,
Vp1 is a peak potential [V] that provides a potential difference that moves toner toward the image carrier with respect to the VL portion of the peak potential in the alternating voltage,
Vp2 is a peak potential [V] that provides a potential difference that moves toner toward the developer carrying member with respect to the VL potential among the peak potentials in the alternating voltage.
D is the closest distance [m] between the image carrier and the development carrier) 前記電界強度Ｅｂ及びＥｄの範囲が
１．６×１０6Ｖ／ｍ＜Ｅｂ＜３．９×１０6Ｖ／ｍ
１．６×１０5Ｖ／ｍ＜Ｅｄ＜２．５×１０6Ｖ／ｍ
であることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。 The range of the electric field strengths Eb and Ed is 1.6 × 10 6 V / m <Eb <3.9 × 10 6 V / m
1.6 × 10 5 V / m <Ed <2.5 × 10 6 V / m
The image forming apparatus according to claim 1, wherein the image forming apparatus is an image forming apparatus. 前記像担持体の静電容量は１．７×１０-6Ｆ／ｍ2以上であることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。 The image forming apparatus according to claim 1, wherein the electrostatic capacity of the image carrier is 1.7 × 10 −6 F / m 2 or more. 前記像担持体は、感光体であり、この感光体は、アモルファスシリコン層を備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれかの項に記載の画像形成装置。   The image forming apparatus according to claim 1, wherein the image carrier is a photoconductor, and the photoconductor includes an amorphous silicon layer. 前記像担持体は、感光体であり、この感光体は、有機光導電体層を備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれかの項に記載の画像形成装置。   The image forming apparatus according to claim 1, wherein the image carrier is a photoconductor, and the photoconductor includes an organic photoconductor layer.
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