JP2013080076A - Image forming device - Google Patents

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To solve the following problem of an image forming device adapted to high toner charge amount: density change with respect to the change in image forming environment cannot be properly adjusted by adjusting developing bias, and desired image density cannot be obtained.SOLUTION: The image forming device uses carrier configured to prevent resistivity from being linearly changed with respect to electric field intensity, to control the electric field intensity to be applied to the carrier.

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は、現像器内でトナーを帯電し、現像スリーブに現像バイアスを印加し、現像スリーブと感光体の間に電界を形成することによって、感光体の所望の場所にトナーを移動させ、画像形成を行なっている。   2. Description of the Related Art Conventionally, image forming apparatuses such as copying machines and printers using an electrophotographic system charge toner in a developing device, apply a developing bias to the developing sleeve, and form an electric field between the developing sleeve and the photosensitive member. Thus, the toner is moved to a desired location on the photoconductor to form an image.

現像剤として、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成分現像剤はトナーとキャリアを混合し、トナーとキャリアの摩擦によってトナーを帯電するため、一成分現像剤よりトナーの帯電量が安定しており、より高精細で色再現性を求められる画像形成装置においては、２成分現像剤を用いた現像方式の方が適している。   As the developer, there are a one-component developer composed only of toner particles and a two-component developer provided with toner particles and carrier particles. The two-component developer mixes toner and carrier and charges the toner by friction between the toner and carrier. Therefore, the charge amount of the toner is more stable than that of the one-component developer, and images with higher definition and color reproducibility are required. In the forming apparatus, a developing method using a two-component developer is more suitable.

しかし、比較的トナー帯電性が安定している二成分現像方式においても、ユーザーは様々な温湿度環境下で画像形成装置を使用するため、トナー帯電量を一定に保つことは難しく、ある程度の範囲で変化してしまう。トナー帯電量が変化すると画像濃度に影響を及ぼすため、トナー帯電量が変化した場合に画像濃度を安定化させる手段がいろいろ提案されている。   However, even in the two-component development method in which the toner chargeability is relatively stable, the user uses the image forming apparatus under various temperature and humidity environments, so it is difficult to keep the toner charge amount constant. Will change. Since changing the toner charge amount affects the image density, various means have been proposed for stabilizing the image density when the toner charge amount changes.

例えば、特許文献１のように、画像出力を行なう環境条件に応じて、現像バイアスに印加されている交流電圧のピークtoピーク電圧Vppを調整し、感光体と現像スリーブ間の電界強度を変化させて、感光体に現像するトナー量をコントロールする技術がある。   For example, as in Patent Document 1, the peak-to-peak voltage Vpp of the AC voltage applied to the developing bias is adjusted according to the environmental conditions for image output, and the electric field strength between the photosensitive member and the developing sleeve is changed. Thus, there is a technique for controlling the amount of toner developed on the photoreceptor.

特公平２−４１０３０号公報Japanese Examined Patent Publication No. 2-41030

しかしながら、従来製品に搭載されている現像剤を用いた場合には、特許文献１にあるように、温湿度条件に応じて交流電圧のピークtoピーク電圧Vppを調整することで、感光体に現像するトナー量をコントロールし、画像濃度を安定化することができたが、高画質、省エネ、高生産性を実現するために高い帯電量のトナーを用いる画像形成装置においては、温湿度条件に応じて交流電圧のピークtoピーク電圧Vppを調整しても、感光体に現像するトナー量を十分にコントロールしきれず、画像濃度を安定化することができないという課題がみられた。   However, when a developer mounted on a conventional product is used, as described in Patent Document 1, development is performed on the photosensitive member by adjusting the peak-to-peak voltage Vpp of the AC voltage according to the temperature and humidity conditions. The image density can be stabilized by controlling the amount of toner to be used. However, in an image forming apparatus that uses high charge amount toner to achieve high image quality, energy saving, and high productivity, Even when the peak-to-peak voltage Vpp of the AC voltage is adjusted, the amount of toner developed on the photoconductor cannot be controlled sufficiently, and the image density cannot be stabilized.

なお、高画質、省エネ、高生産性を実現するために高い帯電量のトナーを用いる理由について以下のとおりである。電子写真は紙上にトナーを溶融固着するため、生産性向上や使用電力低減を実現するためには、紙上に載せるトナー量を減らすことが有効である。しかしながらトナー帯電量が従来製品のままだとγが立ってしまい、階調性が確保できなくなる。従来製品と同じ階調性を維持するために、トナー帯電量を高くする必要があるのである。   The reason why a toner with a high charge amount is used to achieve high image quality, energy saving, and high productivity is as follows. In electrophotography, since toner is melted and fixed on paper, it is effective to reduce the amount of toner placed on paper in order to improve productivity and reduce power consumption. However, if the toner charge amount is the same as that of the conventional product, γ will stand up and the gradation cannot be secured. In order to maintain the same gradation as the conventional product, it is necessary to increase the toner charge amount.

では、上記の課題について、この後詳細に説明する。   The above problem will be described in detail later.

そもそも二成分現像方式において現像ニップ中に存在するトナーには、現像バイアスが作る電界によって形成される力の他に、キャリア内に存在する電荷によって形成される力（カウンタチャージによる力）が働く。この力は、トナーとキャリアが摩擦帯電した時にキャリア内に生じた電荷（トナーと逆極性）によって作られるものであるため、トナーをキャリアに引き付ける方向、つまりトナーを感光体へ向かうのを妨げる方向に働く力である。この力はトナー帯電量がおおきいほど大きくなる力である。またキャリアの抵抗が高いほど、キャリア内の電荷が逃げにくくなるため、大きくなる力である。   In the first place, in the two-component development system, the toner existing in the developing nip is subjected to a force (a force due to a counter charge) formed by electric charges existing in the carrier in addition to a force formed by an electric field generated by the developing bias. This force is generated by the electric charge (opposite polarity of the toner) generated in the carrier when the toner and the carrier are frictionally charged. Therefore, the direction attracts the toner to the carrier, that is, prevents the toner from moving toward the photoconductor. It is the power that works. This force is a force that increases as the toner charge amount increases. Further, the higher the resistance of the carrier, the more difficult it is for the charge in the carrier to escape.

図に、従来キャリアを用いた時の現像促進側の交流電圧のピークtoピーク電圧印加時のトナーに働く力を図に示す。図の横軸はトナー帯電量であり、縦軸は現像ニップ中に存在するトナーに働く力（現像バイアスが作る電界によって形成される力と、キャリア内に存在する電荷によって形成される力の合力）である。   The figure shows the force acting on the toner when the peak-to-peak voltage of the AC voltage on the development promoting side when a conventional carrier is used is applied. The horizontal axis in the figure is the toner charge amount, and the vertical axis is the resultant force of the force acting on the toner existing in the development nip (the force formed by the electric field created by the development bias and the force formed by the charge present in the carrier). ).

例えば、通常環境下における従来のトナー帯電量（30uC/g）では、トナーに働く力はAである。このトナーが低湿環境下でトナー帯電量が高くなってしまった場合（40uC/g）、キャリア内に生じる電荷量が多くなり、トナー/キャリアの静電的付着力が大きくなり、トナーに働く力は小さくなる（B）。その結果、必要濃度が得られなくなる。また高湿環境下でトナー帯電量が低くなってしまった場合（20uC/g）、キャリア内に生じる電荷量が減少し、トナー/キャリアの静電的付着力が小さくなり、トナーに働く力は大きくなる（Ｃ）。その結果、必要濃度以上になってしまう。   For example, in a conventional toner charge amount (30 uC / g) under a normal environment, the force acting on the toner is A. If this toner has a high toner charge amount in a low humidity environment (40uC / g), the amount of charge generated in the carrier increases, the electrostatic adhesion force of the toner / carrier increases, and the force acting on the toner Becomes smaller (B). As a result, the required concentration cannot be obtained. In addition, when the charge amount of toner becomes low (20uC / g) in a high humidity environment, the amount of charge generated in the carrier decreases, the electrostatic adhesion force of the toner / carrier decreases, and the force acting on the toner is Increase (C). As a result, the required concentration is exceeded.

一方、通常環境下におけるトナー帯電量が高い場合（60uC/g）には、トナーに働く力はDである。このトナーが低湿環境下で更にトナー帯電量が高くなってしまった場合（70uC/g）、上記と同様にトナーに働く力は小さくなり（Ｅ）、このトナーが高湿環境下でトナー帯電量が低くなってしまった場合（50uC/g）、上記と同様にトナーに働く力は大きくなる（Ｆ）。 このように環境によるトナー変動幅が同じであっても、トナー帯電量の中心値が高いとトナーに働く力の変動幅が大きくなり、画像濃度もトナー帯電量の中心値が大きいほど変動しやすくなってしまう。なお、トナー帯電量が高くなるにつれて、トナーに働く力は指数的に小さくなるのは、現像バイアスが作る電界によって形成される力はトナー帯電量に比例するのに対し、キャリア内部に存在する電荷によって形成される力はトナー帯電量の2乗に比例するためである。   On the other hand, when the charge amount of toner in a normal environment is high (60 uC / g), the force acting on the toner is D. When the toner charge amount is further increased in a low humidity environment (70 uC / g), the force acting on the toner is reduced in the same manner as above (E), and the toner charge amount in a high humidity environment is reduced. When the toner becomes low (50 uC / g), the force acting on the toner increases as described above (F). In this way, even if the toner fluctuation range due to the environment is the same, if the central value of the toner charge amount is high, the fluctuation range of the force acting on the toner increases, and the image density is more likely to change as the central value of the toner charge amount is larger. turn into. As the toner charge amount increases, the force acting on the toner decreases exponentially because the force formed by the electric field generated by the development bias is proportional to the toner charge amount, whereas the charge existing inside the carrier. This is because the force formed by is proportional to the square of the toner charge amount.

次に、図の現像バイアスに印加されている交流電圧のピークtoピーク電圧Vppを変えたときのトナーに働く力を図に示す。図１と同様、図２の横軸はトナー帯電量であり、縦軸はトナーに働く力（現像バイアスが作る電界によって形成される力と、キャリア内に存在する電荷によって形成される力の合力）である。   Next, the force acting on the toner when the peak-to-peak voltage Vpp of the AC voltage applied to the developing bias in the figure is changed is shown in the figure. As in FIG. 1, the horizontal axis of FIG. 2 is the toner charge amount, and the vertical axis is the resultant force of the force acting on the toner (the force formed by the electric field created by the developing bias and the force formed by the charge present in the carrier). ).

例えば、従来トナーにおいて低湿環境下（40uC/g）で通常環境と同じ画像濃度を得るためには、Vppを大きくすることで通常環境下とトナーに働く力を同じ（A）にし、トナー帯電量の変動を交流電圧のピークtoピーク電圧Vppで吸収することができる。また従来トナーにおいて高湿環境下（20uC/g）で通常環境と同じ画像濃度を得るためには、Vppを小さくすることで通常環境下とトナーに働く力を同じ（A）にし、トナー帯電量の変動を交流電圧のピークtoピーク電圧Vppで吸収することができる。   For example, in order to obtain the same image density as in a normal environment in a low humidity environment (40uC / g) with a conventional toner, increasing the Vpp makes the force acting on the toner the same as in the normal environment (A), and the toner charge amount Can be absorbed by the peak-to-peak voltage Vpp of the AC voltage. In addition, in order to obtain the same image density as that of the normal environment in the high humidity environment (20uC / g) in the conventional toner, by reducing Vpp, the force acting on the toner is the same (A) as in the normal environment, and the toner charge amount Can be absorbed by the peak-to-peak voltage Vpp of the AC voltage.

図に従来キャリアの抵抗率を示す。横軸は電界強度で、縦軸は抵抗率である。交流電圧のピークtoピーク電圧Vppを大きくするとトナーに働く力が大きくなるのは、現像バイアスが作る電界によって形成される力が大きくなるのに加えて、図にあるように電界強度が大きくなるとキャリア抵抗が下がり、キャリア内の存在する電荷が逃げやすくなり、キャリア内に存在する電荷によって形成される力（カウンタチャージによる力）が小さくなるからである。   The figure shows the resistivity of the conventional carrier. The horizontal axis is the electric field strength, and the vertical axis is the resistivity. When the peak-to-peak voltage Vpp of the AC voltage is increased, the force acting on the toner increases. In addition to the force generated by the electric field created by the developing bias, the carrier is generated when the electric field strength increases as shown in the figure. This is because the resistance decreases, the charge existing in the carrier easily escapes, and the force formed by the charge existing in the carrier (force due to counter charge) becomes small.

また、交流電圧のピークtoピーク電圧Vppを小さくするとトナーに働く力が小さくなるのは、現像バイアスが作る電界によって形成される力が小さくなるのに加えて、図にあるようにキャリア抵抗が大きくなり、キャリア内の存在する電荷が逃げにくくなり、キャリア内に存在する電荷によって形成される力（カウンタチャージによる力）が大きくなるからである。   In addition, when the peak-to-peak voltage Vpp of the AC voltage is reduced, the force acting on the toner is reduced because the force formed by the electric field generated by the developing bias is reduced and the carrier resistance is increased as shown in the figure. This is because the charge existing in the carrier is difficult to escape, and the force formed by the charge existing in the carrier (force due to counter charge) increases.

一方、トナー帯電量の絶対値が高い場合において、低湿環境下（70uC/g）で通常環境と同じ画像濃度を得るためにVppを大きくしキャリア抵抗を下げてトナーに働く力を大きくしようとしても、キャリア抵抗の振りしろが少なく、キャリア内に存在するカウンタチャージの絶対量がおおいため、増加した分を十分に逃がしきれず、通常環境下とトナーに働く力を同じ（D）にできない。十分にキャリア抵抗を下げようとして無理に電界強度を上げると、スリーブ/Dr間のリーク上限電界強度を超えてしまい、リークによる画像不良が発生してしまう。   On the other hand, when the absolute value of the toner charge amount is high, to obtain the same image density as the normal environment in a low humidity environment (70uC / g), Vpp is increased to reduce the carrier resistance and increase the force acting on the toner. Since the carrier resistance has little swing and the absolute amount of the counter charge existing in the carrier is large, the increased amount cannot be sufficiently released, and the force acting on the toner in the normal environment cannot be made the same (D). If the electric field strength is forcibly increased in order to sufficiently reduce the carrier resistance, the upper limit electric field strength between the sleeve and Dr will be exceeded, and an image defect due to leakage will occur.

またトナー帯電量の絶対値が高い場合において、高湿環境下（50uC/g）で通常環境と同じ画像濃度を得るためにVppを大きくしキャリア抵抗を上げてトナーに働く力を小さくしようとしても、キャリア抵抗の振りしろが少なく、キャリア内に存在するカウンタチャージ量があまり変わらないため、通常環境下とトナーに働く力を同じ（D）におさえることが出来ない。十分にキャリア抵抗を上げようとして現像電界を弱くするために無理にVppを落としすぎるとじゅうぶんな引戻しが得られずにVbackかぶりが生じ、画像不良が発生してしまう。   In addition, when the absolute value of the toner charge is high, to obtain the same image density as the normal environment in a high humidity environment (50uC / g), even if you try to increase the carrier resistance to reduce the force acting on the toner. Since the carrier resistance swing is small and the counter charge amount present in the carrier does not change much, the force acting on the toner in the normal environment cannot be kept to the same (D). If Vpp is excessively lowered to weaken the developing electric field in order to sufficiently increase the carrier resistance, full pullback cannot be obtained and Vback fog occurs, resulting in an image defect.

キャリアの低抵抗しても現像性は上がるものの、トリボの変化に対しては休できないため、上記課題は解決できない。   Although the developability is improved even if the resistance of the carrier is low, the above problem cannot be solved because it is impossible to rest against the change in the tribo.

そこで本出願に係る第１の発明の目的は、従来技術では制御不可能だったトナー帯電量の高いシステムの濃度安定化を図ることである。   Accordingly, an object of the first invention according to the present application is to stabilize the density of a system having a high toner charge amount that cannot be controlled by the prior art.

キャリアとトナーを混合してなる2成分現像剤を用いて画像形成を行なう画像形成装置において、該画像形成装置は静電潜像を担持する感光体と、
該2成分現像剤を有する現像器を有しており、該感光体と該現像担持体との間にトナーを現像する為の現像バイアス（AC+DC）が印加されており、
該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Ｅａ＝｜（Ｖｐ１−ＶＬ）／Ｄ｜における傾きをＫ１、
電界強度Ｅb＝｜（Ｖｐ２−ＶＬ）／Ｄ｜における傾きをＫ２、としたとき、
電界強度Ｅａにおける前記キャリアの抵抗率ρ1を通る傾きＫ１の直線と、前記電界強度Ｅbにおける前記キャリアの抵抗率ρ２を通る傾きＫ２の直線との交点における電界強度をＥｐとすると、
｜Ｋ１｜＞｜Ｋ２｜、 Ｅａ ＞ Ｅｐ ＞ Ｅｂ であり、
（Vp1は通常時のVL電位に対しトナーが現像される側のピーク電位、Vp2は通常時のVL電位に対しトナーが引き戻される側のピーク電位、
VLは最高濃度を得る為の潜像電位、 Dは感光体-現像担持体最近接距離）
且つ
トナー濃度を検知する濃度検知手段と、現像バイアスの出力を調整するバイアス調整手段を有し、
濃度感知手段によって得られた信号に応じて、 トナーが感光体に現像される側の電界強度をバイアス調整手段によって調整するモードを有することを特徴とする。 In an image forming apparatus that forms an image using a two-component developer obtained by mixing a carrier and a toner, the image forming apparatus includes a photoreceptor that carries an electrostatic latent image,
A developing unit having the two-component developer, and a developing bias (AC + DC) for developing toner is applied between the photosensitive member and the developing carrier,
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 intensity Ea = | (Vp1-VL) / D |
When the gradient at the electric field intensity Eb = | (Vp2-VL) / D | is K2,
Assuming that the electric field strength at the intersection of the straight line having the slope K1 passing through the carrier resistivity ρ1 and the straight line having the slope K2 passing through the carrier resistivity ρ2 in the electric field strength Eb is Ep,
| K1 |> | K2 |, Ea>Ep> Eb,
(Vp1 is the peak potential on the side where the toner is developed with respect to the normal VL potential, Vp2 is the peak potential on the side where the toner is pulled back with respect to the normal VL potential,
(VL is the latent image potential to obtain the highest density, D is the closest distance between the photoconductor and the development carrier)
And a density detecting means for detecting the toner density and a bias adjusting means for adjusting the output of the developing bias,
It has a mode in which the bias adjusting means adjusts the electric field strength on the side where the toner is developed on the photosensitive member according to the signal obtained by the density sensing means.

更に、バイアス調整手段によって調整されるモードは、
トナーが感光体に現像される側の電界強度をEpより大きな範囲に調整するモードと
トナーが感光体に現像される側の電界強度をEpより小さい範囲に調整するモードを
を有することを特徴とする。 Furthermore, the mode adjusted by the bias adjusting means is
It has a mode for adjusting the electric field strength on the side where the toner is developed on the photosensitive member to a range larger than Ep and a mode for adjusting the electric field strength on the side where the toner is developed on the photosensitive member to a range smaller than Ep. To do.

電界強度に対して抵抗率が線形的に変化しない特性を有するキャリアを用いてキャリアにかかる電界強度の制御を行なうことにより、キャリア抵抗を大幅に変化させることとが出来、キャリア内のカウンタチャージが大幅に変動しても十分に対応することができる。その結果、カウンタチャージの変動の大きい高トリボシステムにおいても、十分に濃度安定化を行なうことが出来る。   By controlling the electric field strength applied to the carrier using a carrier having the characteristic that the resistivity does not change linearly with respect to the electric field strength, the carrier resistance can be changed greatly, and the counter charge in the carrier is reduced. Even if it fluctuates significantly, it can cope with it sufficiently. As a result, the density can be sufficiently stabilized even in a high tribo system having a large counter charge fluctuation.

画像形成装置を説明する図The figure explaining an image forming apparatus 有機感光体を説明する図Diagram explaining organic photoconductor アモルファスシリコン感光体を説明する図Diagram explaining the amorphous silicon photoconductor 現像バイアスを説明する図Diagram explaining development bias 本発明におけるキャリア抵抗率を説明する図The figure explaining the carrier resistivity in this invention キャリア抵抗率測定装置を説明する図The figure explaining a carrier resistivity measuring device 本発明におけるキャリアに働く力を説明する図The figure explaining the force which acts on the carrier in this invention 本発明におけるキャリア抵抗率を説明する図The figure explaining the carrier resistivity in this invention 本発明における現像バイアスのピークtoピーク電圧制御を説明する図The figure explaining the peak-to-peak voltage control of the developing bias in the present invention 実施例におけるキャリア抵抗率を説明する図The figure explaining the carrier resistivity in an Example 実施例における画像濃度結果を説明する図The figure explaining the image density result in an Example 従来キャリアに働く力を説明する図A diagram explaining the force that has been applied to a conventional carrier 従来キャリアに働く力を説明する図A diagram explaining the force that has been applied to a conventional carrier 従来キャリアの抵抗率を説明する図Diagram explaining resistivity of conventional carrier

［実施例１］
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。 [Example 1]
The image forming apparatus according to the present invention will be described below in more detail with reference to the drawings.

［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の要部の概略断面構成を示す。 [Image forming apparatus]
FIG. 1 shows a schematic cross-sectional configuration of a main part of an image forming apparatus 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感光体（感光ドラム）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Ｓ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 photosensitive member (photosensitive drum) 1 as an image carrier. 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 where the photosensitive member 1 and the transfer charger 5 face each other in the conveying direction of the transfer material S.

感光体１としては、一般的なＯＰＣ感光体、ａ−Ｓｉ感光体を用いることができる。   As the photoconductor 1, a general OPC photoconductor or a-Si photoconductor 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）が形成されて成る。ＯＰＣ感光体は、一般的には、図２のように金属基体（感光体用支持体）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。   The OPC photoreceptor is formed by forming a photosensitive layer (photosensitive film) having a photoconductive layer mainly composed of an organic photoconductor on a conductive substrate. As shown in FIG. 2, the OPC photoreceptor generally has a charge generation layer 12, a charge transport layer 13, and a surface protection layer 14 made of an organic material laminated on a metal substrate (photoreceptor support) 11. Composed.

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。即ち、図３（ａ）に示すａ−Ｓｉ感光体は、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、ａ−Ｓｉ：Ｈ、Ｘ（Ｈは水素原子、Ｘはハロゲン原子）からなり光導電性を有する光導電層２３で構成されている。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からなり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。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からなり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。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ならびに電荷輸送層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。   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. That is, the a-Si photosensitive member shown in FIG. 3A is provided with a photosensitive film 22 on a photosensitive member support (substrate) 21. The photosensitive film 22 is composed of a photoconductive layer 23 made of a-Si: H, X (H is a hydrogen atom, X is a halogen atom) and having photoconductivity. In the a-Si photosensitive member shown in FIG. 3B, a photosensitive film 22 is provided on a photosensitive member support 21. The photosensitive film 22 includes a photoconductive layer 23 made of a-Si: X, X and having photoconductivity, and an amorphous silicon-based surface layer 24. 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 is composed of a photoconductive layer 23 made of a-Si: H, X and having photoconductivity, an amorphous silicon surface layer 24, and an amorphous silicon charge injection blocking layer 25. 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 charge transport layer 27 made of a-Si: H, X constituting the photoconductive layer 23, and an amorphous silicon-based surface layer 24.

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に示すように、図示矢印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。   As shown in FIG. 1, the photosensitive member 1 is driven to rotate at a predetermined peripheral speed in the direction of the arrow shown. 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）と磁性キャリア粒子（キャリア）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。静電像は、２成分現像剤のうち実質的にトナーのみで現像される。   When the electrostatic image formed on the photoconductor 1 reaches a position facing the developing device 4 by the rotation of the photoconductor 1, non-magnetic toner particles (toner) and magnetic carrier particles (carrier) in the developing device 4 are separated. The toner image is developed by the two-component developer provided. The electrostatic image is developed with substantially toner alone 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マグネット４２を内包している。本実施例では、現像スリーブ４１は、その表面が、感光体１と対向する現像部Ｇにおいて感光体１の表面移動方向と同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によって量が規制され、感光体１と対向する現像部Ｇまで搬送される。キャリアは、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。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、又不図示の電源から現像スリーブ４１に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のみを感光体１上の静電像に転移させる。   The developing device 4 includes a developing container (developing device main body) 44 that stores a two-component developer. The developing device 4 has a developing sleeve 41 as a developer carrying member. The developing sleeve 41 is rotatably disposed in the opening of the developing container 44 and includes a magnet 42 as a magnetic field generating means. In this embodiment, the developing sleeve 41 is rotationally driven so that the surface thereof moves in the same direction as the surface moving direction of the photosensitive member 1 in the developing portion G facing the photosensitive member 1. After the two-component developer is carried on the surface of the developing sleeve 41, the amount is regulated by the regulating member 43, and the two-component developer is conveyed to the developing unit G facing the photoreceptor 1. The carrier functions to carry charged toner and carry it to the developing unit G. Further, the toner is charged to a predetermined charge amount having a predetermined polarity by frictional charging by being mixed with the carrier. 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 developing bias is applied to the developing sleeve 41 from a power source (not shown) so that only toner from the two-component developer is applied to the photosensitive member 1. Transfer to the electrostatic 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Ｓ上に静電的に転写される。その後、転写材Ｓ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、その表面にトナーが定着される。その後、転写材Ｓ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 S by the transfer charger 5. Thereafter, the transfer material S is conveyed to the fixing device 6 where the toner is fixed on the surface thereof by being heated and pressurized. Thereafter, the transfer material S 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 remaining on the photoreceptor 1 after the transfer process is removed by the cleaner 7. Thereafter, the photosensitive member 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.

本発明では、電界強度に対して抵抗率が非線形的に変化するキャリアを用い、且つ、画像形成環境に応じて電界強度の制御をおこなうことで高帯電量トナーを使うシステムの画像濃度安定化を行なっているため、現像強度を決定する現像バイアス、キャリア抵抗率、制御方法について詳しく説明する。   In the present invention, the image density of a system using a high charge amount toner is stabilized by using a carrier whose resistivity changes nonlinearly with respect to the electric field strength and controlling the electric field strength according to the image forming environment. Therefore, the development bias, carrier resistivity, and control method for determining the development intensity will be described in detail.

［現像バイアス］
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図４に示す。図４の横軸は時間を示し、縦軸は電位を示す。 [Development bias]
FIG. 4 shows the potential of the electrostatic image on the photosensitive member 1 and the developing bias applied to the developing sleeve 41 during the developing operation. The horizontal axis in FIG. 4 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（交番電圧）が用いられる。この現像バイアスは、ＡＣバイアスに、Ｖｄｃで示されるＤＣバイアス成分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 voltage) is used as the developing bias. This development bias is a development bias in which a DC bias component indicated by Vdc is superimposed on an AC bias. This developing bias is applied between the electrostatic image of the photoreceptor 1 and the developing sleeve 41.

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。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。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帯電したトナーを用いる（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, the electrostatic image is described as being formed by an image exposure method in which an electrostatic image is formed by exposing the image portion. In this embodiment, it is assumed that the photoreceptor 1 is charged to a negative polarity. In this embodiment, the toner is negatively charged by frictional charging with the carrier, and a toner charged to the same polarity as the charging polarity of the photosensitive member is used as a developing method (developing the exposed image portion on the photosensitive member). It is assumed that the reversal development method is used.

図４中、ＶＤは、感光体１の帯電電位であり、本実施例では、帯電手段により負極性に帯電されている。図４中、ＶＬは、露光手段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となっている。即ち、ＶＬ電位部は、トナーＴの付着量がもっとも多くなる領域である。   In FIG. 4, VD is the charging potential of the photoreceptor 1, and in this embodiment, it is charged to the negative polarity by the charging means. In FIG. 4, VL is a region of the image portion exposed by the exposure means, and is a potential for obtaining the maximum density. That is, the VL potential portion is a region where the adhesion amount of the toner T 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電位が付与された時には、ＶＬ電位部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Ｔが感光体１に転移される。又、逆に、現像スリーブ４１にピーク電位のうち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Ｔ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。このようにして、現像バイアスが印加された現像スリーブ４１は、ＶＬ電位部に対して交番電界を形成する。又、現像バイアスが印加された現像スリーブ４１は、ＶＤ電位部に対しても交番電界を形成する。   The developing sleeve 41 is applied with a developing bias of a rectangular wave as described above. Therefore, when the Vp1 potential of the peak potential is applied to the developing sleeve 41, the largest potential difference is formed with respect to the VL potential portion, and the toner T is exposed to light by the electric field (hereinafter referred to as “developing electric field”) due to this potential difference. Transferred to body 1. Conversely, when the Vp2 potential of the peak 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 T is transferred from the VL potential portion. An electric field that is pulled back to the developing sleeve 41 side (hereinafter referred to as “retraction electric field”) is formed. In this way, the developing sleeve 41 to which the developing bias is applied forms an alternating electric field with respect to the VL potential portion. The developing sleeve 41 to which the developing bias is applied also forms an alternating electric field with respect to the VD potential portion.

ここで、図４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、Ｖｐ１電位とＶｐ２電位の時の電界強度Ｅa、Ｅbは、それぞれ下記式で表される。   Here, with reference to FIG. 4, when considering the temporal change of the developing bias with respect to the VL potential, the electric field strengths Ea and Eb at the Vp1 potential and the Vp2 potential are expressed by the following equations, respectively.

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、交番電圧におけるピーク電位のうち、ＶＬ電位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、交番電圧におけるピーク電位のうち、ＶＬ電位に対しトナーを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、感光体１と現像スリーブ４１との間の最近接距離［ｍ］］
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、交番電圧におけるピーク間電圧、
Ｖｄｃは、現像バイアスのＤＣバイアス成分］
即ち、電界Ｅa（現像電界）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Ｅb（引き戻し電界）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。
従って、Ｖｐｐを大きくすれば現像電界Ｅａ、引戻し電界Ｅｂは大きくなり、Ｖｐｐを小さくすれば現像電界Ｅａ、引戻し電界Ｅｂは小さくなる。 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 moves the toner toward the photoreceptor relative to the VL potential among the peak potentials in the alternating voltage.
Vp2 is a peak potential [V] that provides a potential difference that causes the toner to move toward the developer carrier relative to the VL potential among the peak potentials in the alternating voltage.
D is the closest distance [m] between the photosensitive member 1 and the developing sleeve 41.
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 in the alternating voltage,
Vdc is the DC bias component of the development bias]
That is, the electric field Ea (development electric field) has a peak potential that provides a potential difference that forms an electric field on the side that moves the toner toward the photoconductor 1, and a VL potential 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 Eb (retraction electric field) is between the VL potential and the VL potential, which provides a potential difference that forms an electric field on the side where the toner is moved toward the developing sleeve 41. Is divided by the closest distance D between the photosensitive member 1 and the developing sleeve 41.
Therefore, if Vpp is increased, the developing electric field Ea and the pulling back electric field Eb are increased, and if Vpp is decreased, the developing electric field Ea and the pulling electric field Eb are decreased.

［キャリア抵抗］
図５は、本発明で用いるキャリア及び従来キャリアの抵抗率ρ［Ω・ｍ］を示す。図の横軸は電界［Ｖ／ｍ］を示し、縦軸は抵抗率ρ［Ω・ｍ］を示す。但し、縦軸は対数表示（対数軸）の片対数グラフである。以下、同様に、抵抗率ρのグラフはその数値を対数で記述する。 [Carrier resistance]
FIG. 5 shows the resistivity ρ [Ω · m] of the carrier used in the present invention and the conventional carrier. In the figure, the horizontal axis represents the electric field [V / m], and the vertical axis represents the resistivity ρ [Ω · m]. However, the vertical axis is a semilogarithmic graph with logarithmic display (logarithmic axis). Hereinafter, similarly, the graph of resistivity ρ describes the value in logarithm.

キャリアの抵抗率ρ［Ω・ｍ］とは、図６に示すような装置を用いて計測したものである。所定の周速（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（最近接距離）をあけて対向させる。そして、所定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ＡＣ電圧を印加して、図中Ｚで示したインピーダンス測定装置によりキャリアのインピーダンスを測定する。その測定値からキャリアの抵抗率を算出することができる。なお、アルミドラムＤｒの周速、現像スリーブ４１の周速は、それぞれ実際の画像形成装置の感光ドラムの周速、現像スリーブの周速と同じにするのが良い。又、アルミドラムＤｒと現像スリーブ４１との距離は、実際の画像形成装置の感光ドラムと現像スリーブとの距離にするのが良い。   The carrier resistivity ρ [Ω · m] is measured using an apparatus as shown in FIG. The developing sleeve 41 of the developing device 4 containing only the carrier in a cylindrical body made of aluminum (hereinafter referred to as “aluminum drum”) Dr rotating at a predetermined peripheral speed (surface moving speed) is a predetermined distance (closest distance). Open and face each other. Then, while the developing sleeve 41 is rotated at a predetermined peripheral speed, an AC voltage is applied between the aluminum drum Dr and the developing sleeve 41, and the impedance of the carrier is measured by the impedance measuring device indicated by Z in the figure. The resistivity of the carrier can be calculated from the measured value. The peripheral speed of the aluminum drum Dr and the peripheral speed of the developing sleeve 41 are preferably the same as the peripheral speed of the photosensitive drum and the peripheral speed of the developing sleeve in the actual image forming apparatus, respectively. The distance between the aluminum drum Dr and the developing sleeve 41 is preferably the distance between the photosensitive drum and the developing sleeve of the actual image forming apparatus.

又、横軸の電界Ｅ［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（アルミドラムＤｒ−現像スリーブ４１間の最近接距離Ｄ）における電界強度であり、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 E [V / m] on the horizontal axis is the electric field strength at the closest position (the closest distance D between the aluminum drum Dr and the developing sleeve 41) between the aluminum drum Dr and the developing sleeve 41, and the aluminum drum Dr. Applied voltage between the developing sleeve 41 and the developing sleeve 41 divided by the distance D.

尚、上述したキャリアの抵抗率は、キャリアのみでの測定結果であり、トナーと混合された２成分現像剤の状態になると、キャリア間に電気的に高抵抗なトナーが存在するため、上述したキャリアのみの抵抗率より若干大きいものとなる。しかしながら、現像動作中では、トナーがキャリアから引き離され、キャリアのみの状態に近くなることから、上述のようにして計測された抵抗率が実際に近い状態を示している。従って、本明細書で述べるキャリア抵抗率は、キャリアのみの抵抗率を表わしている。   Note that the above-described carrier resistivity is a result of measurement using only the carrier, and when a two-component developer mixed with toner is present, there is an electrically high-resistance toner between the carriers. It is slightly larger than the resistivity of the carrier alone. However, during the developing operation, the toner is separated from the carrier and becomes close to the state of only the carrier, so that the resistivity measured as described above shows a state close to the actual state. Therefore, the carrier resistivity described in this specification represents the resistivity of only the carrier.

図５からわかる通り、本発明で用いるキャリアの特徴は、抵抗率を片対数グラフの縦軸（対数軸）にとり、電界強度を横軸にとった時に、従来キャリアは電界強度に対して線形的に変化するのに対し、本発明で用いるキャリアは電界強度に対して非線形的に変化する特徴を有する。   As can be seen from FIG. 5, the carrier used in the present invention is characterized in that the conventional carrier is linear with respect to the electric field strength when the resistivity is taken on the vertical axis (logarithmic axis) of the semilogarithmic graph and the electric field strength is taken on the horizontal axis. On the other hand, the carrier used in the present invention has a characteristic that changes nonlinearly with respect to the electric field strength.

詳しく説明すれば、本発明で用いるキャリアは、現像電界Ｅａと引戻し電界Ｅbの間にありＥｄ＜Ｅｐ＜Ｅｂの関係が成り立つ電界強度Ｅｐで抵抗率ρの電界依存性の傾き（Δρ／ΔＥ）が変化する。 又、現像電界Ｅaにおける抵抗率ρの電界依存性の傾き（Δρ／ΔＥ）をＫ１とし、引戻し電界Ｅｂにおける抵抗率ρの電界依存性の傾き（Δρ／ΔＥ）をＫ２とした場合、０≧Ｋ２＞Ｋ１の関係が成り立つ。即ち、Ｋ１が０でないとき、Ｋ１とＫ２は同符号（ここでは負）である。   More specifically, the carrier used in the present invention is between the developing electric field Ea and the pull-back electric field Eb, and the electric field strength Ep satisfying the relationship of Ed <Ep <Eb and the gradient of the electric field dependence of the resistivity ρ (Δρ / ΔE). Changes. In addition, when the electric field dependency gradient (Δρ / ΔE) of the resistivity ρ in the developing electric field Ea is K1, and the electric field dependency gradient (Δρ / ΔE) of the resistivity ρ in the pull-back electric field Eb is K2, 0 ≧ The relationship of K2> K1 is established. That is, when K1 is not 0, K1 and K2 have the same sign (here, negative).

ここで、本発明に用いるキャリアにおける現像電界現像促進側の交流電圧のピークtoピーク電圧印加時のトナーに働く力を図７に示す。図７の横軸はトナー帯電量であり、縦軸は現像ニップ中に存在するトナーに働く力（現像バイアスが作る電界によって形成される力と、キャリア内に存在する電荷によって形成される力の合力）である。   Here, FIG. 7 shows the force acting on the toner when the peak-to-peak voltage of the AC voltage on the development electric field development promoting side in the carrier used in the present invention is applied. The horizontal axis in FIG. 7 is the toner charge amount, and the vertical axis is the force acting on the toner existing in the developing nip (the force formed by the electric field created by the developing bias and the force formed by the charge existing in the carrier). Resultant).

例えば、通常環境下において-60uC/gの帯電量を有するトナーで所望の画像濃度を得るための現像バイアスのピークtoピーク電圧は1.6kVppであり、このときの現像電界はEa（通常）、引戻し電界はEb（通常）である。現像電界Ea（通常）の時のトナーに働く力は（１）であり、トナーに働く力はaである。   For example, the peak-to-peak voltage of the developing bias for obtaining a desired image density with a toner having a charge amount of -60 uC / g under a normal environment is 1.6 kVpp, and the developing electric field at this time is Ea (normal), pullback The electric field is Eb (normal). The force acting on the toner at the developing electric field Ea (normal) is (1), and the force acting on the toner is a.

このトナーが低湿環境下でトナー帯電量が高くなってしまった場合（70uC/g）、通常環境下と同じVppではキャリア内に生じる電荷量が多くなり、トナーに働く力は小さくなり（b）、必要濃度が得られなくなる。   If this toner has a high toner charge in a low-humidity environment (70uC / g), the amount of charge generated in the carrier increases at the same Vpp as in the normal environment, and the force acting on the toner decreases (b) The required concentration cannot be obtained.

しかし、Vppを少し大きくして現像電界をEa（低湿）、引戻し電界をEb（低湿）にすると、トナーに働く力は大幅に大きくなり（（２））、通常環境下と同じaにすることができ、通常環境下と同じ画像濃度を得ることができる。   However, if the development electric field is set to Ea (low humidity) and the pull back electric field is set to Eb (low humidity) by slightly increasing Vpp, the force acting on the toner will be greatly increased ((2)), and the same a as in the normal environment should be set. Therefore, the same image density as that in a normal environment can be obtained.

また、このトナーが低湿環境下でトナー帯電量が高くなってしまった場合（70uC/g）、通常環境下と同じVppではキャリア内に生じる電荷量が少なくなり、トナーに働く力は大きくなり（ｃ）、必要以上に濃度が濃くなってしまう。   Also, if this toner has a high toner charge amount in a low humidity environment (70uC / g), the amount of charge generated in the carrier is reduced at the same Vpp as in the normal environment, and the force acting on the toner increases ( c) The density becomes higher than necessary.

しかし、Vppを少し小さくして現像電界をEa（高湿）、引戻し電界をEb（高湿）にすると、トナーに働く力は大幅に小さくなり（（３））、通常環境下と同じaにすることができ、通常環境下と同じ画像濃度を得ることができる。   However, if Vpp is reduced slightly and the development electric field is set to Ea (high humidity) and the pull-back electric field is set to Eb (high humidity), the force acting on the toner is greatly reduced ((3)), and the same a as in the normal environment. And the same image density as in a normal environment can be obtained.

このように電界強度の変化に対してトナーに働く力を大きく変えられるのは、本発明で用いたキャリアが電界強度に対して抵抗率の変化が大きいからである。キャリアの抵抗率を大幅に下げたりあげたりできることにより、キャリア内に存在する電荷によって形成される力（カウンタチャージによる力）を大幅に変化させることができ、トナーに働く力を大幅に変えることができるのである。   The reason why the force acting on the toner with respect to the change in electric field strength can be greatly changed is that the carrier used in the present invention has a large change in resistivity with respect to the electric field strength. Since the carrier resistivity can be greatly lowered or raised, the force formed by the electric charge existing in the carrier (force due to counter charge) can be changed greatly, and the force acting on the toner can be changed greatly. It can be done.

なお、高湿環境下でVppを大きくする際には、引戻し電界Eb（高湿）が、抵抗率の傾きが変わる電界強度Epより小さくすべきである。引戻し電界EbがEpより大きくなると、引戻し時のキャリア抵抗が大きくなってしまい、現像電界によって感光体へ飛ばしたトナーの多くを引戻し電界時に感光体へ戻してしまい、必要な画像濃度を得られない可能性があるからである。   When Vpp is increased in a high humidity environment, the pullback electric field Eb (high humidity) should be smaller than the electric field intensity Ep at which the resistivity gradient changes. When the pull-back electric field Eb is larger than Ep, the carrier resistance at the time of pull-up becomes large, and much of the toner that has been blown to the photoconductor by the developing electric field is returned to the photoconductor at the time of the pull-back electric field, and the required image density cannot be obtained. Because there is a possibility.

［画像形成環境の感知、及び電界強度の制御］
上述したような画像形成環境に応じて、現像バイアスのピークtoピーク電圧Vppを制御する方法について説明する。 [Sensing of image forming environment and control of electric field strength]
A method for controlling the peak-to-peak voltage Vpp of the developing bias according to the image forming environment as described above will be described.

図９に、制御のフローチャートを示す。   FIG. 9 shows a control flowchart.

画像形成装置内の現像装置の近傍に設置された温湿度センサー（不図示）により、画像形成装置の温度湿度を測定する（（１））。測定の結果、予め決められた通常温湿度範囲内である場合は、現像バイアスのピークtoピーク電圧Vppは現状のままに変えずに画像瀬形成動作を続行する（（２） ‘）。測定の結果、予め決められた通常温湿度範囲外であれば、画像形成動作の紙間などにおいて感光体上や転写体上に濃度測定用画像を作成して、光検知センサーなどで画像濃度が適正濃度からどの程度ずれているのか算出する（（２））。   The temperature and humidity of the image forming apparatus are measured by a temperature and humidity sensor (not shown) installed in the vicinity of the developing device in the image forming apparatus ((1)). As a result of the measurement, if it is within the predetermined normal temperature and humidity range, the image forming operation is continued without changing the peak-to-peak voltage Vpp of the developing bias as it is ((2) '). As a result of measurement, if it is outside the predetermined normal temperature and humidity range, an image for density measurement is created on the photoconductor or transfer body between the sheets of the image forming operation, and the image density is detected by a light detection sensor or the like. The degree of deviation from the appropriate concentration is calculated ((2)).

算出結果が基準濃度範囲内であれば、現像バイアスのピークtoピーク電圧Vppは現状のままに変えずに画像瀬形成動作を続行する（（３） ‘）。算出結果が基準濃度範囲外であれば、予め画像形成装置のメモリー内に作成してある電界強度に対する画像濃度のテーブルから、最適濃度にするための現像バイアスのピークtoピーク電圧Vppを予測する（（３））。その予測値を現像バイアス制御手段にフィードバックし、現像バイアスのピークtoピーク電圧Vppを変更する（（４））。変更したピークtoピーク電圧Vppが適正かどうか確かめるため、再度画像形成動作の紙間などにおいて感光体上や転写体上に濃度測定用画像を作成して、光検知センサーなどで画像濃度が適正濃度からどの程度ずれているのか算出する（（５））。算出結果が基準濃度範囲内であれば、（５）で決定したピークtoピーク電圧Vppに決定される（（６））。算出結果が基準濃度範囲外であれば、再度（３）→（４）→（５）のフローを基準濃度内になるまで行い、最適なピークtoピーク電圧Vppに変更する。   If the calculation result is within the reference density range, the image forming operation is continued without changing the peak-to-peak voltage Vpp of the developing bias as it is ((3) '). If the calculation result is out of the reference density range, the peak-to-peak voltage Vpp of the developing bias for achieving the optimum density is predicted from the image density table with respect to the electric field strength created in advance in the memory of the image forming apparatus ( (3)). The predicted value is fed back to the developing bias control means, and the peak-to-peak voltage Vpp of the developing bias is changed ((4)). In order to check whether the changed peak-to-peak voltage Vpp is appropriate, create an image for density measurement on the photoconductor or transfer body again between the sheets of the image forming operation, and the image density is adjusted to the appropriate density using a light detection sensor. The degree of deviation from (1) is calculated ((5)). If the calculation result is within the reference concentration range, the peak-to-peak voltage Vpp determined in (5) is determined ((6)). If the calculation result is out of the reference concentration range, the flow of (3) → (4) → (5) is performed again until it falls within the reference concentration, and the peak-to-peak voltage Vpp is changed to the optimum.

［具体的な実施例］
以下、より具体的な試験例に則して本実施例の効果を更に詳しく説明する。 [Specific Examples]
Hereinafter, the effects of the present embodiment will be described in more detail in accordance with more specific test examples.

本実施例の効果を確認するために、本発明に従うキャリア、並びに、従来のキャリアを用いて比較評価を行った。   In order to confirm the effect of this example, a comparative evaluation was performed using a carrier according to the present invention and a conventional carrier.

・本実施例に従うキャリアX：
本実施例に従うキャリアとしては、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 X according to this example:
As the carrier according to the present embodiment, 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、上記低抵抗キャリアＡに用いられるような金属酸化物、酸化鉄（Ｆｅ_２Ｏ_３）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、Ａｌ_２Ｏ_３、ＴｉＯ_２、ＳｉＯ_２、ＳｎＯ_２及びＢｉ_２Ｏ_５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、Ｎ_２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。 Examples of a method for producing such a carrier include the following methods. First, a predetermined amount of metal oxide, iron oxide (Fe ₂ O ₃ ), and additives used in the low-resistance 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 or the like) 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、コアのポーラス度、並びに、コア自身の電気的抵抗、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Ｅa・Ｅb印加時の抵抗率等のキャリアの抵抗率の電界依存性を制御可能となる。   In the manufacturing method described above, by controlling the porosity of the core, the electrical resistance of the core itself, and the amount of resin such as silicone resin to be filled, the inflection point, the inclination K1, K2, the electric field Ea, Eb It becomes possible to control the electric field dependency of the resistivity of the carrier such as the resistivity at the time of application.

上記の如く制御することにより、キャリアの内部において、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。本実施例に従うキャリアの内部は、ポーラス状コアの空隙に、樹脂が充填されているため、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。従って、現像バイアスが印加された際、急激な抵抗低下が生じず、所望の電界強度において、抵抗を低下させることが可能となる。   By controlling as described above, the insulating portion and the conductive portion can be mixed in a desired state inside the carrier, and the amount of charge flowing through the carrier can be controlled. Since the inside of the carrier according to the present embodiment is filled with resin in the voids of the porous core, the flow of electric charges is restrained to some extent in the resin portion. Therefore, when the developing bias is applied, the resistance is not rapidly decreased, and the resistance can be decreased at a desired electric field strength.

又、コアのポーラス度や抵抗値は、前述した発泡剤量、並びに、焼成雰囲気をコントロールするための不活性ガス濃度、及び、焼結温度をコントロールすることで制御が可能となる。本実施例では、焼結温度1200℃、酸素濃度１％、発泡剤量５％の条件にて作成したキャリアを用いた。   Further, the porosity and resistance value of the core can be controlled by controlling the amount of the foaming agent, the inert gas concentration for controlling the firing atmosphere, and the sintering temperature. In this example, a carrier prepared under the conditions of a sintering temperature of 1200 ° C., an oxygen concentration of 1%, and a foaming agent amount of 5% was used.

・従来キャリアY：
高抵抗キャリアとしては、例えば、次のようなものを挙げることができる。 ・ Conventional carrier Y:
Examples of the high resistance carrier 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.

・比較評価：
図１0は、本発明に従うキャリアX、従来キャリアYの抵抗率の電界依存性を示す。低抵抗キャリアＡ、高抵抗キャリアＢ及びキャリアＣのいずれも、抵抗率に電界依存性を有し、概略、電界が大きくなると、抵抗率が低下する。 ・ Comparative evaluation:
FIG. 10 shows the electric field dependence of the resistivity of the carrier X according to the present invention and the conventional carrier Y. All of the low-resistance carrier A, the high-resistance carrier B, and the carrier C have an electric field dependency on the resistivity. In general, when the electric field increases, the resistivity decreases.

それぞれのキャリアの抵抗率ρは、図６に示す装置を用いて計測されたものである。即ち、３００ｍｍ／ｓｅｃの周速（表面移動速度）で回転するアルミドラムＤｒに、キャリアのみを充填した現像器４の現像スリーブ４１を３００μｍの距離（最近接距離）をあけて対向させる。そして、現像スリーブ４１を５４０ｍｍ／ｓｅｃの周速で回転させながら、アルミドラムＤｒと現像スリーブ４１との間にＡＣ電圧を印加して、キャリアのインピーダンス測定を行い、その測定値よりキャリアの抵抗値Ｒを求めた。その際、インピーダンス測定は、インピーダンス測定装置ＺとしてのＳｏｌａｒｔｒｏｎ社製 １２６０９６Ｗにて行なった。又、アルミドラムＤｒとキャリアとの接触している面積Ｓを計測し、下記式より、キャリアの抵抗率ρを求めた。   The resistivity ρ of each carrier is measured using the apparatus shown in FIG. That is, the developing sleeve 41 of the developing device 4 filled only with the carrier is opposed to the aluminum drum Dr rotating at a peripheral speed (surface moving speed) of 300 mm / sec with a distance of 300 μm (closest distance). Then, while rotating the developing sleeve 41 at a peripheral speed of 540 mm / sec, an AC voltage is applied between the aluminum drum Dr and the developing sleeve 41 to measure the impedance of the carrier, and the resistance value of the carrier is determined from the measured value. R was determined. At that time, the impedance measurement was performed by Solartron 126096W as the impedance measuring device Z. Further, the area S where the aluminum drum Dr and the carrier are in contact was measured, and the resistivity ρ of the carrier was obtained from the following equation.

又、横軸の電界Ｅ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単純に距離Ｄで割ったものである。 The electric field E on the horizontal axis is the electric field strength at the closest position (closest distance D) between the aluminum drum Dr and the developing sleeve 41, and the applied voltage between the aluminum drum Dr and the developing sleeve 41 is simply expressed as a distance. Divided by D.

本試験例では、静電像は、イメージ露光方式で形成される。又、本試験例では、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 test example, the electrostatic image is formed by an image exposure method. In this test example, the toner is negatively charged by frictional charging with the carrier, and the reversal development method is used as the development method.

感光体の帯電電位VDは−6００V、露光部電位VLは−１００Vである。   The charging potential VD of the photosensitive member is -600V, and the exposure portion potential VL is -100V.

現像スリーブ４１には、周波数ｆ＝１２ＫＨｚ、ＤＣ成分Ｖｄｃ＝−４0０Ｖ、の矩形波の現像バイアス（交番電圧）が印加されている。   A rectangular wave developing bias (alternating voltage) having a frequency f = 12 KHz and a DC component Vdc = −400 V is applied to the developing sleeve 41.

感光体１として膜厚（感光層の厚さ）が３０μｍのＯＰＣ感光体を用いて、通常環境（温度23℃湿度50%）、低湿環境（温度23℃湿度5%）、高湿環境（温度30℃85％）という各環境において、実際に画像出力を行なった際の画像濃度比較結果を図11に示す。図において、○は所望の画像濃度であること、↓は所望の画像濃度を下回っていること、↑は所望の画像濃度を上回っていることを表わしている。   An OPC photoconductor having a film thickness (photosensitive layer thickness) of 30 μm is used as the photoconductor 1, and the environment is normal (temperature 23 ° C, humidity 50%), low humidity (temperature 23 ° C, humidity 5%), and high humidity (temperature). FIG. 11 shows the image density comparison results when the image is actually output in each environment of 30 ° C. and 85%. In the figure, ◯ indicates that the image density is desired, ↓ indicates that the image density is lower than the desired image density, and ↑ indicates that the image density is higher than the desired image density.

本発明に用いるキャリアにおいて、通常環境下のトナーの帯電量は-60uC/gであり、所望の画像濃度を得るために必要なVppは1000Vであり、現像電界Ea（通常）、引戻し電界Eb(通常)はEa（通常）=Ea（1000）=2.7×10⁶（V/m）、Eb（通常）=Eb(1000)=6.7×10⁵（V/m）である。また現像電界Ea（通常）、引戻し電界Eb(通常)の時のキャリア抵抗率を、ρa（通常）、ρb(通常)とすると、ρa（通常）=（Ωm）、引戻し電界ρb（通常）=（Ωm）である。 In the carrier used in the present invention, the charge amount of the toner in a normal environment is -60 uC / g, Vpp necessary for obtaining a desired image density is 1000 V, a development electric field Ea (normal), a pull-back electric field Eb ( Normal) is Ea (normal) = Ea (1000) = 2.7 × 10 ⁶ (V / m), Eb (normal) = Eb (1000) = 6.7 × 10 ⁵ (V / m). Further, assuming that the carrier resistivity at the development electric field Ea (normal) and the pull-back electric field Eb (normal) is ρa (normal) and ρb (normal), ρa (normal) = (Ωm), the pull-back electric field ρb (normal) = (Ωm).

一方、従来キャリアにおいて、通常環境のトナーの帯電量は-60uC/gであり、所望の画像濃度を得るために必要なVppは1100Vである。現像電界Ea’（通常）、引戻し電界Eb’（通常）は、Ea’（通常）=2.8×10⁶（V/m）、Eb’（通常）=8.3×10⁵（V/m）である。また現像電界ρa’（通常）、引戻し電界ρb’(通常)は、ρa’（通常）=（Ωm）、引戻し電界ρb’（通常）=（Ωm）である。 On the other hand, in a conventional carrier, the charge amount of toner in a normal environment is −60 uC / g, and Vpp necessary for obtaining a desired image density is 1100 V. The development electric field Ea ′ (normal) and the pull-back electric field Eb ′ (normal) are Ea ′ (normal) = 2.8 × 10 ⁶ (V / m) and Eb ′ (normal) = 8.3 × 10 ⁵ (V / m). . The development electric field ρa ′ (normal) and the pull-back electric field ρb ′ (normal) are ρa ′ (normal) = (Ωm) and the pull-back electric field ρb ′ (normal) = (Ωm).

同じトナー帯電量を同じ量だけ感光体に現像するのに本発明キャリアの方がVppが少ないのは、本発明キャリアの方がVppが小さくても現像電界と引戻し電界の抵抗率の差が大きく、トナーを感光体に現像しやすく、感光体からトナーを戻しにくいためである。   The carrier of the present invention has a lower Vpp when developing the same toner charge amount to the same amount. Even if the carrier of the present invention has a smaller Vpp, the difference in resistivity between the developing electric field and the pull-back electric field is large. This is because it is easy to develop the toner on the photoconductor and it is difficult to return the toner from the photoconductor.

次に画像形成装置を低湿環境下に画像形成動作を行ったところ、本発明キャリアも従来キャリアもトナー帯電量は-70uC/gであった。そこで本発明キャリアにおいて通常環境下と同じVpp=1000Vで画像出力した結果、所望の画像濃度より薄かった。Vppを振って検討したところVpp=1200Vにすれば所望の画像濃度を得ることが出来、画像不良も発生しなかった。このときの現像電界Ea（低湿）、引戻し電界Eb(低湿)はEa（低湿）=Ea（1200）=3.0×10⁶（V/m）、Eb（低湿）=Eb(1200)=1.0×10⁶（V/m）である。また現像電界Ea（低湿）、引戻し電界Eb(低湿)の時のキャリア抵抗率を、ρa（低湿）、ρb(低湿)とすると、ρa（低湿）=（Ωm）、引戻し電界ρb（低湿）=（Ωm）である。 Next, when the image forming operation was performed in the low humidity environment, the toner charge amount of the carrier of the present invention and the conventional carrier was -70 uC / g. Therefore, as a result of outputting an image at the same Vpp = 1000 V as in the normal environment in the carrier of the present invention, the image density was lower than the desired image density. As a result of examining Vpp, when Vpp = 1200V, a desired image density could be obtained, and no image defect occurred. The development electric field Ea (low humidity) and the pull-back electric field Eb (low humidity) at this time are Ea (low humidity) = Ea (1200) = 3.0 × 10 ⁶ (V / m), Eb (low humidity) = Eb (1200) = 1.0 × 10 ⁶ (V / m). Further, assuming that the carrier resistivity at the development electric field Ea (low humidity) and the pull-back electric field Eb (low humidity) is ρa (low humidity) and ρb (low humidity), ρa (low humidity) = (Ωm), and the pullback electric field ρb (low humidity) = (Ωm).

一方、従来キャリアにおいて通常環境下と同じVpp=1100Vで画像出力した結果、所望の画像濃度より薄かった。Vppを振って検討したところ、Vpp=1400Vにすれば所望の画像濃度を得ることが出来たが、現像スリーブと感光体間でリークが発生し、画像部にリーク跡が発生してしまった。このときの現像電界Ea’（低湿）、引戻し電界Eb’(低湿)はEa’（低湿）=Ea（1400）=3.3×10⁶（V/m）、Eb’（低湿）=Eb(1400)=1.3×10⁶（V/m）である。また現像電界Ea’（低湿）、引戻し電界Eb’(低湿)の時のキャリア抵抗率を、ρa’（低湿）、ρb’(低湿)とすると、ρa’（低湿）=（Ωm）、引戻し電界ρb’（低湿）=（Ωm）である。 On the other hand, as a result of outputting an image at the same Vpp = 1100 V as in a normal environment in a conventional carrier, the image density was lower than a desired image density. As a result of investigating with Vpp, it was possible to obtain a desired image density when Vpp = 1400 V, but a leak occurred between the developing sleeve and the photosensitive member, and a leak mark was generated in the image portion. The development electric field Ea ′ (low humidity) and the pull-back electric field Eb ′ (low humidity) at this time are Ea ′ (low humidity) = Ea (1400) = 3.3 × 10 ⁶ (V / m), Eb ′ (low humidity) = Eb (1400) = 1.3 × 10 ⁶ (V / m). Further, when the carrier resistivity at the development electric field Ea ′ (low humidity) and the pull-back electric field Eb ′ (low humidity) is ρa ′ (low humidity) and ρb ′ (low humidity), ρa ′ (low humidity) = (Ωm), the pullback electric field ρb ′ (low humidity) = (Ωm).

次に高湿環境下に画像形成動作を行ったところ、本発明キャリアも従来キャリアもトナー帯電量は-50uC/gであった。そこで本発明キャリアにおいて通常環境下と同じVpp=1000Vで画像出力した結果、所望の画像濃度より濃くなった。Vppを振って検討したところVpp=800Vにすれば所望の画像濃度を得ることが出来、画像不良も発生しなかった。このときの現像電界Ea（高湿）、引戻し電界Eb(高湿)はEa（高湿）=Ea（800）=2.3×10⁶（V/m）、Eb（高湿）=Eb(800)=3.3×10⁵（V/m）である。また現像電界Ea（高湿）、引戻し電界Eb(高湿)の時のキャリア抵抗率を、ρa（高湿）、ρb(高湿)とすると、ρa（高湿）=（Ωm）、引戻し電界ρb（高湿）=（Ωm）である。 Next, when an image forming operation was performed in a high humidity environment, the toner charge amount of the carrier of the present invention and the conventional carrier was -50 uC / g. Therefore, as a result of outputting the image at the same Vpp = 1000 V as in the normal environment in the carrier of the present invention, it became darker than the desired image density. As a result of investigating Vpp, if Vpp = 800V, a desired image density could be obtained, and no image defect occurred. The development electric field Ea (high humidity) and the pull-back electric field Eb (high humidity) at this time are Ea (high humidity) = Ea (800) = 2.3 × 10 ⁶ (V / m), Eb (high humidity) = Eb (800) = 3.3 × 10 ⁵ (V / m). If the carrier resistivity is ρa (high humidity) and ρb (high humidity) at the development electric field Ea (high humidity) and pullback electric field Eb (high humidity), ρa (high humidity) = (Ωm), pullback electric field ρb (high humidity) = (Ωm).

一方、従来キャリアにおいて通常環境下と同じVpp=1200Vで画像出力した結果、所望の画像濃度より濃くなった。Vppを振って検討したところ、Vpp=700Vにすれば所望の画像濃度を得ることが出来たが、非画像部にもトナーが付着してしまう「カブリ」という画像不良が発生してしまった。このときの現像電界Ea’（低湿）、引戻し電界Eb’(低湿)はEa’（低湿）=Ea（700）=2.2×10⁶（V/m）、Eb’（低湿）=Eb(700)=1.7×10⁵（V/m）である。また現像電界Ea’（低湿）、引戻し電界Eb’(低湿)の時のキャリア抵抗率を、ρa’（低湿）、ρb’(低湿)とすると、ρa’（低湿）=（Ωm）、引戻し電界ρb’（低湿）=（Ωm）である。 On the other hand, as a result of outputting an image at the same Vpp = 1200 V in the conventional carrier as in a normal carrier, it became darker than the desired image density. As a result of examining Vpp, it was possible to obtain a desired image density when Vpp = 700 V, but an image defect called “fogging” in which the toner adheres to the non-image area has occurred. The development electric field Ea ′ (low humidity) and the pull-back electric field Eb ′ (low humidity) at this time are Ea ′ (low humidity) = Ea (700) = 2.2 × 10 ⁶ (V / m), Eb ′ (low humidity) = Eb (700) = 1.7 × 10 ⁵ (V / m). Further, when the carrier resistivity at the development electric field Ea ′ (low humidity) and the pull-back electric field Eb ′ (low humidity) is ρa ′ (low humidity) and ρb ′ (low humidity), ρa ′ (low humidity) = (Ωm), the pullback electric field ρb ′ (low humidity) = (Ωm).

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.

例えば、上記各実施例では、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 each of the above-described embodiments, 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.

１‥‥感光体
２‥‥帯電器
３‥‥露光器
４‥‥現像器
５‥‥転写部材
６‥‥定着器
７‥‥クリーナー
８‥‥前露光器
４１‥‥現像スリーブ
４２‥‥マグネット
４３‥‥規制部材
４４‥‥現像容器
S‥‥転写材
Ea‥‥現像電界
Eb‥‥引戻し電界
ρa‥‥現像電界におけるキャリア抵抗率
ρb‥‥引戻し電界におけるキャリア抵抗率 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Photoconductor 2 ... Charger 3 ... Exposure device 4 ... Development device 5 ... Transfer member 6 ... Fixing device 7 ... Cleaner 8 ... Pre-exposure device 41 ... Development sleeve 42 ... Magnet 43・ ・ ・ Regulating member 44 ・ ・ ・ ・ ・ Development container
S ... Transfer material
Ea: Development electric field
Eb ··· Pull-back electric field ρa ··· Carrier resistivity in the development electric field ρb · · · Carrier resistivity in the pull-back electric field

Claims (2)

キャリアとトナーを混合してなる2成分現像剤を用いて画像形成を行なう画像形成装置において、該画像形成装置は静電潜像を担持する感光体と、
該2成分現像剤を有する現像器を有しており、該感光体と該現像担持体との間にトナーを現像する為の現像バイアス（AC+DC）が印加されており、
該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Ｅａ＝｜（Ｖｐ１−ＶＬ）／Ｄ｜における傾きをＫ１、
電界強度Ｅb＝｜（Ｖｐ２−ＶＬ）／Ｄ｜における傾きをＫ２、 としたとき、
電界強度Ｅａにおける前記キャリアの抵抗率ρ1を通る傾きＫ１の直線と、前記電界強度Ｅbにおける前記キャリアの抵抗率ρ２を通る傾きＫ２の直線との交点における電界強度をＥｐとすると、
｜Ｋ１｜＞｜Ｋ２｜、 Ｅａ ＞ Ｅｐ ＞ Ｅｂ であり、
（Vp1は通常時のVL電位に対しトナーが現像される側のピーク電位、Vp2は通常時のVL電位に対しトナーが引き戻される側のピーク電位、
VLは最高濃度を得る為の潜像電位、 Dは感光体-現像担持体最近接距離）
且つ
トナー濃度を検知する濃度検知手段と、現像バイアスの出力を調整するバイアス調整手段を有し、
濃度感知手段によって得られた信号に応じて、 トナーが感光体に現像される側の電界強度をバイアス調整手段によって調整するモードを有することを特徴とする画像形成装置。 In an image forming apparatus that forms an image using a two-component developer obtained by mixing a carrier and a toner, the image forming apparatus includes a photoreceptor that carries an electrostatic latent image,
A developing unit having the two-component developer, and a developing bias (AC + DC) for developing toner is applied between the photosensitive member and the developing carrier,
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 intensity Ea = | (Vp1-VL) / D |
When the gradient at the electric field intensity Eb = | (Vp2-VL) / D | is K2,
Assuming that the electric field strength at the intersection of the straight line having the slope K1 passing through the carrier resistivity ρ1 and the straight line having the slope K2 passing through the carrier resistivity ρ2 in the electric field strength Eb is Ep,
| K1 |> | K2 |, Ea>Ep> Eb,
(Vp1 is the peak potential on the side where the toner is developed with respect to the normal VL potential, Vp2 is the peak potential on the side where the toner is pulled back with respect to the normal VL potential,
(VL is the latent image potential to obtain the highest density, D is the closest distance between the photoconductor and the development carrier)
And a density detecting means for detecting the toner density and a bias adjusting means for adjusting the output of the developing bias,
An image forming apparatus comprising: a mode in which a bias adjusting unit adjusts an electric field strength on a side where toner is developed on a photoconductor according to a signal obtained by a density sensing unit. バイアス調整手段によって調整されるモードは、
トナーが感光体に現像される側の電界強度をEpより大きな範囲に調整するモードと
トナーが感光体に現像される側の電界強度をEpより小さい範囲に調整するモードを
を有することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
The mode adjusted by the bias adjustment means is
It has a mode for adjusting the electric field strength on the side where the toner is developed on the photosensitive member to a range larger than Ep and a mode for adjusting the electric field strength on the side where the toner is developed on the photosensitive member to a range smaller than Ep. The image forming apparatus according to claim 1.