JP5244357B2 - Developing device and image forming apparatus including the same - Google Patents
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Description
本発明は、磁性キャリアとトナーとから成る二成分現像剤を使用し、現像ローラに帯電したトナーのみを保持させて像担持体上の静電潜像を非接触で現像するタッチダウン方式の現像装置、及びそれを備えた複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置に関するものである。 The present invention uses a two-component developer composed of a magnetic carrier and a toner, and develops an electrostatic latent image on an image carrier in a non-contact manner by holding only the charged toner on the developing roller and developing the image on the image bearing member in a non-contact manner. The present invention relates to an apparatus and an image forming apparatus such as a copying machine, a facsimile, and a printer provided with the apparatus.
従来、電子写真プロセスを用いた画像形成装置における乾式トナーを用いた現像方式としては、キャリアを用いない一成分現像方式と、磁性キャリアを用いて非磁性のトナーを帯電させる二成分現像剤を使用し、現像ローラ上に形成されたトナー及びキャリアから成る磁気ブラシにより静電潜像担持体(感光体)上の静電潜像を現像する二成分現像方式とが知られている。 Conventionally, as a development method using dry toner in an image forming apparatus using an electrophotographic process, a one-component development method using no carrier and a two-component developer charging a nonmagnetic toner using a magnetic carrier are used. A two-component development system is known in which an electrostatic latent image on an electrostatic latent image carrier (photoconductor) is developed by a magnetic brush made of toner and carrier formed on a developing roller.
一成分現像方式は、磁気ブラシによって静電潜像担持体上の静電潜像が乱されることがなく高画質化に適している反面、トナーをチャージローラで帯電させ、弾性規制ブレードで現像ローラ上の層厚を規制するため、トナーの添加剤がチャージローラに付着して帯電能力が低下し、トナーの帯電量を安定して維持することが困難であった。また、規制ブレードにトナーが付着し、層形成が不均一になって画像欠陥をきたすことがあった。 The one-component development method is suitable for high image quality because the electrostatic latent image on the electrostatic latent image carrier is not disturbed by the magnetic brush. On the other hand, the toner is charged by the charge roller and developed by the elastic regulation blade. In order to regulate the layer thickness on the roller, the toner additive adheres to the charge roller and the charging ability is lowered, and it is difficult to stably maintain the charge amount of the toner. In addition, toner may adhere to the regulating blade, resulting in non-uniform layer formation and image defects.
また、色重ねを行うカラー印刷の場合、トナーに透過性が要求されるため、非磁性トナーである必要がある。そこで、フルカラー画像形成装置においてはキャリア成分を含まないトナーのみを帯電及び搬送する二成分現像方式を採用する場合が多い。しかし、二成分現像方式は安定した帯電量を長期間維持できトナーの長寿命化に適している反面、前述した磁気ブラシが画質に影響を及ぼす場合があった。 Further, in the case of color printing in which color superposition is performed, since the toner is required to be transparent, it needs to be a non-magnetic toner. Therefore, full-color image forming apparatuses often employ a two-component development system that charges and conveys only toner that does not contain a carrier component. However, the two-component development method can maintain a stable charge amount for a long time and is suitable for extending the life of the toner, but the magnetic brush described above may affect the image quality.
これらの問題を解決する手段の一つとして、例えば特許文献1、2に開示されているような、磁気ローラを用いて現像剤を静電潜像担持体(感光体)に対して非接触に設置した現像ローラ上に移行させ、この現像ローラ上にトナーを転移させて非磁性トナーで薄層を形成し、交流電界によって静電潜像担持体(感光体)上の潜像にトナーを飛翔させる、いわゆるタッチダウン現像方式が提案されている。
As one of the means for solving these problems, for example, as disclosed in
この技術によれば、トナーの長寿命化を考慮してトナー帯電領域は前述したような二成分現像方式を採用し、その後の現像領域は高画質化を狙って感光体に対して非接触でトナーのみを飛翔させる一成分現像方式を採用しているため、一成分現像方式及び二成分現像方式それぞれの利点を活かすことができる。また、トナーの帯電をキャリアとの間で行うため、トナー帯電量は比較的高く安定しており、トナー飛散やかぶり等に有利である。そのため、特に高速化、高画質化、長寿命化が要求されるフルカラー画像形成装置に最も好適な現像方式である。 According to this technology, the two-component development system as described above is adopted for the toner charging area in consideration of the extension of the life of the toner, and the subsequent development area is non-contact with the photoconductor for the purpose of improving the image quality. Since the one-component development method in which only the toner is ejected is adopted, the advantages of the one-component development method and the two-component development method can be utilized. Further, since the toner is charged with the carrier, the toner charge amount is relatively high and stable, which is advantageous for toner scattering and fogging. Therefore, it is the most suitable development method for a full-color image forming apparatus that is required to have high speed, high image quality, and long life.
このようなタッチダウン現像方式においては、現像ローラ上のトナー層は、出力を重ねていくと、トナー層を規制する穂切りブレード或いは現像ローラ表面との摩擦によりチャージアップする。また、現像されなかったチャージの高いトナーは段々と増加していき、最終的にはトナー薄層を乱し、画像濃度不良や画像ムラなどを発生する場合があった。 In such a touch-down development method, the toner layer on the developing roller is charged up by friction with the cutting blade for regulating the toner layer or the surface of the developing roller as the output is accumulated. In addition, high-charged toner that has not been developed gradually increases, and eventually the toner thin layer is disturbed, resulting in image density defects and image unevenness.
そこで、トナー層の帯電量を高くする方法が提案されている。例えば、特許文献3には、非磁性若しくは弱磁性材料からなる一成分系のトナーを用い、トナー搬送体(現像ローラ)の移動方向に沿ってトナー層規制手段及び電荷注入手段を設け、トナー搬送体の少なくとも表面をトナーと同極性を有する荷電制御剤を含有する材料によって形成すると共に、トナーおよびトナー搬送体を形成する材料の摩擦帯電量TECr及びTECcを、|TECr−TECc|=5〜40μc/gとなるように形成した静電荷像現像装置が開示されている。特許文献3には、トナー搬送体の表面のフォルミング現象(トナーの融着)を防止すると共に、トナーの摩擦帯電量を増加させ、安定した高画質の画像を確保している。
しかし、特許文献3の方法では、トナーの帯電量を増加させることにより、トナーの融着を防止することはできるが、トナー薄層全体のトナー帯電量を規定するだけでは、トナー薄層のチャージアップ、特に現像ローラの表面に近い層(下層)のチャージアップによる、画像濃度不良や、かぶりの発生を防止することは困難である。
However, in the method of
上記のようなタッチダウン現像方式において、現像ローラ上のトナー層は、出力を重ねていくと、最下層とそれ以外の層のトナー帯電量が異なってくる。これは飛翔しやすいトナーのみが現像され、特に下層に存在するトナーが現像ローラ表面から移動できずに何度も穂切りブレード或いは現像ローラ表面との摩擦によりチャージアップしてしまうためである。 In the touchdown development system as described above, the toner charge amount of the lowermost layer and the other layers becomes different when the output of the toner layer on the developing roller is repeated. This is because only the toner that is easy to fly is developed, and particularly, the toner existing in the lower layer cannot be moved from the surface of the developing roller and is repeatedly charged up due to friction with the cutting blade or the surface of the developing roller.
例えば、トナーの体積平均粒子径が6μm程度であると、現像ローラ上のトナー層は概ね3層程度で形成されるのが好ましく、6〜18μm程度の層厚となる。この状態で印字出力を続けるとトナー層の状態は、下層(トナー1層から1.5層分程度、すなわち下層から30〜50%程度)にチャージの高い小粒径トナーが蓄積し、下層以外にはそれよりもチャージの低いトナーが存在していることになる。 For example, when the volume average particle diameter of the toner is about 6 μm, the toner layer on the developing roller is preferably formed of about 3 layers, and the layer thickness is about 6 to 18 μm. If print output is continued in this state, the toner layer is in a state where the toner with a small particle size with high charge accumulates in the lower layer (about 1 to 1.5 toner layers, that is, about 30 to 50% from the lower layer). Therefore, there is a toner with a lower charge than that.
チャージの高い小粒径のトナーは現像ローラとの付着力が強いため、かかるチャージの高いトナーを感光体ドラムへ現像させる為に高い電界を与えると、現像ローラとドラム間でリークが発生し、トナー層乱れや画像不良が発生するおそれがある。また、トナー層を厚くして上層部のトナーのみを現像させる方法も考えられるが、この方法では、環境変動等により文字太りなどの不具合が発生するおそれがある。また、例えばφ25mm以下の現像ローラを用い、感光体ドラム周速を300mm/secとするような、コンパクトで高速な画像形成装置においてトナー不足やトナームラが発生し、画像濃度不良が発生するおそれがあった。 Since the toner with a small particle size with a high charge has a strong adhesion to the developing roller, if a high electric field is applied to develop the toner with a high charge on the photosensitive drum, a leak occurs between the developing roller and the drum. There is a risk of toner layer disturbance and image defects. Further, a method of developing only the toner in the upper layer portion by increasing the toner layer is also conceivable, but in this method, there is a possibility that a problem such as thickening of the character may occur due to environmental fluctuations. Also, for example, in a compact and high-speed image forming apparatus using a developing roller of φ25 mm or less and a photosensitive drum peripheral speed of 300 mm / sec, toner shortage or toner unevenness may occur and image density defects may occur. It was.
さらに、タッチダウン方式においては、一度現像域を通過した未現像トナーは現像機内に引き込まれ、磁気ブラシにより引き剥がされる構成がとられているが、チャージの高い小粒径の未現像トナーは現像ローラとの付着力が強いため、現像ローラ表面上に残留し易い。その結果、現像ローラ上にチャージの高いトナーが増加していき、最終的にはトナー薄層を乱し、画像濃度不良や画像ムラなどを発生するおそれもあった。 Furthermore, in the touch-down method, the undeveloped toner that has once passed through the development zone is drawn into the developing machine and peeled off by a magnetic brush. However, uncharged toner with a small charge and high charge is developed. Due to strong adhesion to the roller, it tends to remain on the surface of the developing roller. As a result, highly charged toner increases on the developing roller, eventually disturbing the thin toner layer and may cause image density defects and image unevenness.
上記問題点に鑑み、本発明は、現像ローラ上に形成されたトナー層における下層のチャージアップを抑制し、画像濃度不良、画像ムラやかぶりの発生を防止し、長期に渡って安定した画像を得ることが可能なタッチダウン現像方式の現像装置及びそれを備えた画像形成装置を提供することを目的とする。 In view of the above problems, the present invention suppresses charge-up of the lower layer in the toner layer formed on the developing roller, prevents image density defects, image unevenness and fogging, and provides a stable image over a long period of time. It is an object of the present invention to provide a touchdown developing type developing device and an image forming apparatus including the same.
上記目的を達成するために本発明は、少なくともキャリア及びトナーを含む二成分現像剤が用いられ、像担持体に対向配置されるトナー担持体と、該トナー担持体上に磁気ブラシを用いてトナー薄層を形成するトナー供給部材と、を有し、前記トナー担持体及び前記トナー供給部材に、現像バイアスを印加することにより、前記トナー担持体から前記像担持体表面にトナーを飛翔させて静電潜像を現像する現像装置において、前記トナー担持体上に形成されたトナー層におけるトナーの粒子径当たりの平均帯電量をq/d(a)、前記トナー層のうち、上層から前記トナー層の重量の50〜70重量%に相当するトナー層を除去した下層におけるトナーの粒子径当たりの平均帯電量をq/d(b)とするとき、以下の条件式(1)を満たすことを特徴としている。
|q/d(a)−q/d(b)|≦0.5(femto−C/μm) ・・・(1)
In order to achieve the above object, the present invention uses a two-component developer containing at least a carrier and a toner, a toner carrier disposed opposite to the image carrier, and a toner using a magnetic brush on the toner carrier. A toner supply member that forms a thin layer, and applying a developing bias to the toner carrier and the toner supply member causes the toner to fly from the toner carrier to the surface of the image carrier. In the developing device for developing an electrostatic latent image, q / d (a) is an average charge amount per toner particle diameter in the toner layer formed on the toner carrier, and the upper toner layer to the toner layer When the average charge amount per particle diameter of the toner in the lower layer from which the toner layer corresponding to 50 to 70% by weight of the toner is removed is q / d (b), the following conditional expression (1) is satisfied. It is characterized in.
| Q / d (a) −q / d (b) | ≦ 0.5 (femto-C / μm) (1)
また本発明は、前記トナー担持体に第1のバイアスを印加する第1のバイアス印加手段と、前記第1のバイアス印加手段と共通のグランドに電気的に接続され、前記トナー供給部材に、第1のバイアスに第2のバイアスを重畳して印加する第2のバイアス印加手段と、が設けられたことを特徴としている。 Further, the present invention provides a first bias applying unit that applies a first bias to the toner carrier, and is electrically connected to a ground common to the first bias applying unit. And a second bias applying means for applying a second bias superimposed on the first bias.
また本発明は、前記第1のバイアスの交流成分におけるトナーと同極性側の波形のデューティ比をDslv、前記第2のバイアスの交流成分におけるトナーと同極性側の波形のデューティ比をDmagとするとき、以下の条件式(2)及び(3)を満たすデューティ比となるよう、前記第1及び第2のバイアスを印加することを特徴としている。
100−Duty(mag)<Duty(slv) ・・・(2)
Duty(slv)≧40% ・・・(3)
In the present invention, the duty ratio of the waveform on the same polarity side as the toner in the AC component of the first bias is Dslv, and the duty ratio of the waveform on the same polarity side as the toner in the AC component of the second bias is Dmag. In this case, the first and second biases are applied so that the duty ratio satisfies the following conditional expressions (2) and (3).
100-Duty (mag) <Duty (slv) (2)
Duty (slv) ≧ 40% (3)
また本発明は、前記トナーが正帯電性トナーであり、前記トナー担持体の表面にシリコン変性ウレタン樹脂をコーティングしたことを特徴としている。 According to the present invention, the toner is a positively chargeable toner, and the surface of the toner carrier is coated with a silicon-modified urethane resin.
また本発明は、上記構成の現像装置が搭載された画像形成装置である。 The present invention also provides an image forming apparatus equipped with the developing device having the above-described configuration.
本発明の第1の構成によれば、トナー担持体上に形成されたトナー層の平均帯電量q/d(a)と、トナー層のうちトナー担持体側に形成された下層の平均帯電量q/d(b)との関係が条件式(1)を満たすことにより、下層部のチャージアップを防止し、トナー薄層の上層と下層の帯電差を小さくすることができる。従って、画像濃度不良、画像ムラやかぶりの発生を防止し、長期に渡って安定した画像を得ることが可能となる。 According to the first configuration of the present invention, the average charge amount q / d (a) of the toner layer formed on the toner carrier, and the average charge amount q of the lower layer formed on the toner carrier side of the toner layer. When the relationship with / d (b) satisfies the conditional expression (1), it is possible to prevent charge-up of the lower layer portion and to reduce the charge difference between the upper layer and the lower layer of the toner thin layer. Therefore, it is possible to prevent image density defects, image unevenness and fogging, and obtain a stable image over a long period of time.
また、本発明の第2の構成によれば、上記第1の構成の現像装置において、第1のバイアス印加手段によりトナー担持体に第1のバイアスを印加すると共に、第2のバイアス印加手段を第1のバイアス印加手段と共通のグランドに電気的に接続し、トナー供給部材に、第1のバイアスに第2のバイアスを重畳して印加することによって、第1のバイアスの交流成分と、第2のバイアスの交流成分とを、それぞれ独立して設定することができ、トナー担持体へのトナー層形成効率及びトナー供給部材へのトナーの回収効率を向上させるような印加条件を設定することが可能となる。 Further, according to the second configuration of the present invention, in the developing device having the first configuration, the first bias is applied to the toner carrier by the first bias applying unit, and the second bias applying unit is provided. The first bias applying means is electrically connected to a common ground, and the second bias is superimposed on the first bias and applied to the toner supply member, whereby the alternating current component of the first bias and the first bias are applied. The AC components of the two biases can be set independently, and application conditions that improve the toner layer forming efficiency on the toner carrier and the toner recovery efficiency on the toner supply member can be set. It becomes possible.
また、本発明の第3の構成によれば、上記第2の構成の現像装置において、第1のバイアスの交流成分バイアスにおけるトナーと同極性側の波形のデューティ比Dslvと、第2のバイアスの交流成分におけるトナーと同極性側の波形のデューティ比Dmagとの関係が条件式(2)及び(3)を満たすことにより、トナー担持体へのトナー層形成効率及びトナー供給部材へのトナーの回収効率を向上させることができ、トナー担持体とトナー層の下層との摩擦を軽減することができる。これにより、q/d(a)とq/d(b)との関係を満たすトナー層を形成することができる。従って、第1及び第2の交流バイアスの印加を変化させるだけで、トナー層の上層部と下層部の帯電差を小さくすることが可能となる。 According to the third configuration of the present invention, in the developing device of the second configuration, the duty ratio Dslv of the waveform on the same polarity side as the toner in the AC component bias of the first bias, and the second bias When the relationship between the toner component in the AC component and the duty ratio Dmag of the waveform on the same polarity side satisfies the conditional expressions (2) and (3), the toner layer formation efficiency on the toner carrier and the toner recovery to the toner supply member Efficiency can be improved and friction between the toner carrier and the lower layer of the toner layer can be reduced. Thereby, a toner layer satisfying the relationship between q / d (a) and q / d (b) can be formed. Therefore, the charging difference between the upper layer portion and the lower layer portion of the toner layer can be reduced only by changing the application of the first and second AC biases.
また、本発明の第4の構成によれば、上記第1〜第3のいずれかの構成の現像装置において、トナーが正帯電性トナーの場合、トナー担持体の表面にシリコン変性ウレタン樹脂をコーティングすることにより、トナー担持体とトナーとの付着力を低下させることができるため、トナー担持体からのトナーの回収効率を向上させることができる。 According to the fourth configuration of the present invention, in the developing device having any one of the first to third configurations, when the toner is a positively chargeable toner, the surface of the toner carrier is coated with the silicon-modified urethane resin. By doing so, the adhesion force between the toner carrier and the toner can be reduced, so that the efficiency of collecting the toner from the toner carrier can be improved.
また、本発明の第5の構成によれば、上記第1〜第4のいずれかの構成の現像装置を搭載することにより、画像濃度不良、画像ムラやかぶりの発生を防止し、長期に渡って安定した画像形成が可能な画像形成装置となる。 In addition, according to the fifth configuration of the present invention, by mounting the developing device having any one of the first to fourth configurations, it is possible to prevent image density defects, image unevenness and fogging, and for a long period of time. And an image forming apparatus capable of stable image formation.
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。図1は、本発明の現像装置が搭載される画像形成装置の概略断面図であり、ここではタンデム方式のカラー画像形成装置について示している。カラー画像形成装置100本体内には4つの画像形成部Pa、Pb、Pc及びPdが、搬送方向上流側(図1では右側)から順に配設されている。これらの画像形成部Pa〜Pdは、異なる4色(シアン、マゼンタ、イエロー及びブラック)の画像に対応して設けられており、それぞれ帯電、露光、現像及び転写の各工程によりシアン、マゼンタ、イエロー及びブラックの画像を順次形成する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of an image forming apparatus on which the developing device of the present invention is mounted. Here, a tandem color image forming apparatus is shown. In the main body of the color
この画像形成部Pa〜Pdには、各色の可視像(トナー像)を担持する感光体ドラム1a、1b、1c及び1dが配設されており、これらの感光体ドラム1a〜1d上に形成されたトナー像が、駆動手段(図示せず)により図1において時計回りに回転し、各画像形成部に隣接して移動する中間転写ベルト8上に順次転写された後、二次転写ローラ9において転写紙P上に一度に転写され、さらに、定着部7において転写紙P上に定着された後、装置本体より排出される構成となっている。感光体ドラム1a〜1dを図1において反時計回りに回転させながら、各感光体ドラム1a〜1dに対する画像形成プロセスが実行される。
トナー像が転写される転写紙Pは、装置下部の用紙カセット16内に収容されており、給紙ローラ12a及びレジストローラ対12bを介して二次転写ローラ9へと搬送される。中間転写ベルト8には誘電体樹脂製のシートが用いられ、その両端部を互いに重ね合わせて接合しエンドレス形状にしたベルトや、継ぎ目を有しない(シームレス)ベルトが用いられる。また、二次転写ローラ9の下流側には中間転写ベルト8表面に残存するトナーを除去するためのブレード状のベルトクリーナ19が配置されている。
The transfer paper P onto which the toner image is transferred is accommodated in a
次に、画像形成部Pa〜Pdについて説明する。回転自在に配設された感光体ドラム1a〜1dの周囲及び下方には、感光体ドラム1a〜1dを帯電させる帯電器2a、2b、2c及び2dと、各感光体ドラム1a〜1dに画像情報を露光する露光ユニット4と、感光体ドラム1a〜1d上にトナー像を形成する現像装置3a、3b、3c及び3dと、感光体ドラム1a〜1d上に残留した現像剤(トナー)を除去するクリーニング部5a、5b、5c及び5dが設けられている。
Next, the image forming units Pa to Pd will be described. There are
ユーザにより画像形成開始が入力されると、先ず、帯電器2a〜2dによって感光体ドラム1a〜1dの表面を一様に帯電させ、次いで露光ユニット4によって光照射し、各感光体ドラム1a〜1d上に画像信号に応じた静電潜像を形成する。現像装置3a〜3dには、それぞれシアン、マゼンタ、イエロー及びブラックの各色のトナーが補給装置(図示せず)によって所定量充填されている。このトナーは、現像装置3a〜3dにより感光体ドラム1a〜1d上に供給され、静電的に付着することにより、露光ユニット4からの露光により形成された静電潜像に応じたトナー像が形成される。
When the image formation start is input by the user, first, the surfaces of the
そして、中間転写ベルト8に所定の転写電圧で電界が付与された後、中間転写ローラ6a〜6dにより感光体ドラム1a〜1d上のシアン、マゼンタ、イエロー、及びブラックのトナー像が中間転写ベルト8上に転写される。これらの4色の画像は、所定のフルカラー画像形成のために予め定められた所定の位置関係をもって形成される。その後、引き続き行われる新たな静電潜像の形成に備え、感光体ドラム1a〜1dの表面に残留したトナーがクリーニング部5a〜5dにより除去される。なお、感光体ドラム1a〜1dについては後述する。
After an electric field is applied to the
中間転写ベルト8は、上流側の搬送ローラ10と、下流側の駆動ローラ11とに掛け渡されており、駆動モータ(図示せず)による駆動ローラ11の回転に伴い中間転写ベルト8が時計回りに回転を開始すると、転写紙Pがレジストローラ12bから所定のタイミングで中間転写ベルト8に隣接して設けられた二次転写ローラ9へ搬送され、フルカラー画像が転写される。トナー像が転写された転写紙Pは定着部7へと搬送される。
The
定着部7に搬送された転写紙Pは、定着ローラ対13により加熱及び加圧されてトナー像が転写紙Pの表面に定着され、所定のフルカラー画像が形成される。フルカラー画像が形成された転写紙Pは、複数方向に分岐した分岐部14によって搬送方向が振り分けられる。転写紙Pの片面のみに画像を形成する場合は、そのまま排出ローラ15によって排出トレイ17に排出される。
The transfer paper P conveyed to the fixing
一方、転写紙Pの両面に画像を形成する場合は、定着部7を通過した転写紙Pは分岐部14で用紙搬送路18に振り分けられ、画像面を反転させた状態で二次転写ローラ9に再搬送される。そして、中間転写ベルト5上に形成された次の画像が二次転写ローラ9により転写紙Pの画像が形成されていない面に転写され、定着部7に搬送されてトナー像が定着された後、排出トレイ17に排出される。
On the other hand, when images are formed on both sides of the transfer paper P, the transfer paper P that has passed through the fixing
感光体ドラム1a〜1dには、アモルファスシリコン(a−Si)感光体、有機感光体(OPC)などを用いることができる。感光体ドラム1a〜1dの感光材料としてa−Si感光体を用いた場合、その表面の露光後電位が20V以下の非常に低いという特徴を有しているが、その膜厚を薄くすると飽和帯電電位が低下し、絶縁破壊に至る耐電圧が低下する。一方、潜像形成した時における感光体ドラム1a〜1dの表面の電荷密度は向上し、現像性能は向上する傾向がある。
As the
この特性は、誘電率が約10程度と高いa−Si感光体では、膜厚を25μm以下、さらに好ましくは20μm以下とした場合に特に顕著である。感光体ドラム1aとして正帯電の有機感光体(OPC)を用いた場合、正帯電有機感光体(正OPC)は、オゾンなどの発生が少ないため、帯電が安定している。特に単層構造の正帯電有機感光体は、長期にわたる使用によって膜厚が変化した場合においても感光特性に変化が少なく、画質も安定するため長寿命のシステムには好適である。
This characteristic is particularly noticeable when the film thickness is 25 μm or less, more preferably 20 μm or less, for an a-Si photoreceptor having a high dielectric constant of about 10. When a positively charged organic photoconductor (OPC) is used as the
そして、正帯電有機感光体の寿命を長くするためには、残留電位を100V以下にする必要があるため、感光層の膜厚を25μm以上に設定し、電荷発生材料の添加量を増やすことが特に重要である。特に単層構造のOPCは、感光層の中に電荷発生材を添加することから感光層の膜減りによっても感度変化が少なく、有利である。また、感光体ドラム1a〜1dの周速を180mm/sec以上にすると、感光体ドラム1a〜1dへの帯電、露光、現像及び除電等のプロセス時間が短くなり、画像形成装置の印刷を高速にすることができる。しかし、現像ニップ時間が短いため、より現像性を高める必要があり、現像ローラ22へのトナー26の付着力を低減させることが重要となる。この対応については後述する。
In order to extend the life of the positively charged organic photoconductor, the residual potential needs to be 100 V or less. Therefore, the thickness of the photosensitive layer is set to 25 μm or more, and the amount of charge generation material added can be increased. Of particular importance. In particular, OPC having a single-layer structure is advantageous because a charge generating material is added to the photosensitive layer, and therefore the sensitivity change is small even when the photosensitive layer is reduced. Further, the peripheral speed of the
図2は、本発明に係る現像装置の構成を示す側面断面図である。なお、ここでは図1の画像形成部Paに配置される現像装置3aについて説明するが、画像形成部Pb〜Pdに配置される現像装置3b〜3dの構成についても基本的に同様であるため説明を省略する。
FIG. 2 is a side sectional view showing the structure of the developing device according to the present invention. Here, the developing
図2に示すように、現像装置3aは、二成分現像剤(以下、単に現像剤と呼ぶ)が収納される現像容器20を備えており、現像容器20は仕切壁20aによって第1及び第2攪拌室20b、20cに区画され、第1及び第2攪拌室20b、20cには図示しないトナーコンテナから供給されるトナー(正帯電トナー)をキャリアと混合して撹拌し、帯電させるための第1攪拌スクリュー21a及び第2攪拌スクリュー21bが回転可能に配設されている。
As shown in FIG. 2, the developing
そして、第1攪拌スクリュー21a及び第2攪拌スクリュー21bによって現像剤が攪拌されつつ軸方向に搬送され、仕切壁20aに形成された現像剤通過路(図示せず)を介して第1及び第2攪拌室20b、20c間を循環する。図2では、現像容器20は左斜め上方に延在しており、現像容器20内において第2攪拌スクリュー21aの上方には磁気ローラ23(トナー供給部材)が配置されている。そして、磁気ローラ23の左斜め上方には現像ローラ22(トナー担持体)が対向配置され、現像ローラ22は現像容器20の開口側(図2の左側)において感光体ドラム1aに対向している。現像ローラ22及び磁気ローラ23は図中時計回りに回転する。
Then, the developer is conveyed in the axial direction while being stirred by the first stirring
なお、現像容器20には、第2攪拌スクリュー21bと対面してトナーセンサ(図示せず)が配置されており、トナーセンサで検知されるトナー濃度に応じてトナーコンテナからトナー補給口20dを介して現像容器20内にトナーが補給される。
Note that a toner sensor (not shown) is disposed in the developing
現像容器20内の第1、第2攪拌スクリュー21a、21bがトナーコンテナから供給されるトナーをキャリアと混合して撹拌することにより、トナーとキャリアを帯電させる。この帯電されたトナーとキャリアからなる現像剤によって磁気ローラ23上に磁気ブラシが形成され、この磁気ブラシが一定の層厚で現像ローラ22に接触又は近接し、磁気ローラ23と現像ローラ22間に形成される電位差により現像ローラ22上にトナー層(トナー薄層)が形成される。
The first and second stirring screws 21a and 21b in the developing
現像ローラ22と感光体ドラム1a間に形成される電位差により現像ローラ22上のトナー層からトナーが感光体1aに飛翔して、移送されたトナーが感光体ドラム1a表面に形成された静電潜像に付着し、トナー薄層及びトナー像が形成される。また、現像ローラ22に印加するバイアスを第1のバイアス、磁気ローラ23に印加するバイアスを第2のバイアスとする。
Due to the potential difference formed between the developing
図3は、本実施形態の現像装置における第1及び第2の電源の接続状態を示す模式図である。また、図4(a)は、本実施形態に用いられる現像ローラ22及び磁気ローラ23に印加される第1及び第2のバイアスの波形であり、図4(b)は、これらの合成波形を示す摸式図である。図3、図4を用いて現像装置を以下に詳しく説明する。
FIG. 3 is a schematic diagram showing a connection state of the first and second power sources in the developing device of the present embodiment. FIG. 4A shows the waveforms of the first and second biases applied to the developing
トナー26は、選択現像性を回避するために粒度分布を規定することが重要である。一般的にトナー26の粒度分布の広がりはマルチサイザーIII(ベックマン・コールター社製)、アパチャー径100μm(測定範囲2.0〜60μm)で測定され、粒度分布の広がりは、その体積分布平均粒径と個数分布平均粒径の比でもって表現される。選択現像を防止するためにはその比率を小さくすることが重要である。分布が広いと、連続印刷時に現像ローラ22に比較的粒度の小さなトナー26が堆積し、現像性を低下させる。
It is important to define the particle size distribution of the
また、高画質化においてトナー体積平均粒子径を小さくすることが一般的によく知られている一方、トナー体積平均粒子径を小さくするとファンデルワールス力の影響が強くなるため、トナー26をキャリア27から引き離す、或いは現像ローラ22表面から引き剥がすことが困難となることが知られている。そこで、トナー26の体積平均粒子径Dtを4.0μm≦Dt≦7.0μmの範囲に規定することが好ましい。
In addition, it is generally well known that the toner volume average particle diameter is reduced in order to improve the image quality. On the other hand, if the toner volume average particle diameter is reduced, the influence of van der Waals force becomes stronger. It is known that it becomes difficult to separate from the surface of the developing
Dtが4.0μm未満では、付着力が強固過ぎるため、現像性及び現像ローラ22からのトナー26の回収性が低下するおそれがある。逆に、この7μm越では、1ドットの再現性が困難となり、高画質を達成することが難しい。また、トナー26の個数粒度分布におけるCV値を25.0%以下とすることが好ましい。CV値が25.0%超では、粒子径の分布の広がりが大きく選択現像性が顕著になる。
If Dt is less than 4.0 μm, the adhesive force is too strong, and the developability and the recoverability of the
キャリア27としては、マグネタイトキャリア、Mn系フェライト、Mn−Mg系フェライト、Cu−Zn系、樹脂中に磁性体を分散した樹脂キャリアなどを用いることができ、適正な抵抗値を上げない範囲で表面処理して用いることも可能である。このキャリア27は、現像ローラ22上の現像残トナーの回収とその後のトナー供給の役割を有している。
As the
現像ローラ22と磁気ローラ23間のニップで強固に静電的に付着したトナー26を磁気ブラシ28で引き剥がし、現像に必要なトナー26を供給するためには、体積固有抵抗率が106Ωcm〜1013Ωcmの範囲のキャリア27を用いることが好ましい。また、重量平均粒子径が50μm以下キャリア27を用いることによって、キャリア27の表面積を大きくし、トナー26との接点を増やすことができる。
In order to peel off the
現像ローラ22は、磁気ブラシ28から供給されたトナー26によるトナー層29を担持して、トナー層29からトナー26を飛翔させて感光体ドラム1a上の静電潜像を現像する。現像ローラ22の表面は、均一な導電性のアルミニウム、SUS、導電樹脂被覆などからなるスリーブで構成される。
The developing
現像ローラ22の表面に樹脂をコーティングすることにより、リークマージンを確保することができる。かかる樹脂として、トナー26の離形性が良いフッ素樹脂やウレタン系樹脂を塗布することにより、膜厚20μm以下の薄膜のa−Si感光体ドラム1aを用いた場合でも、リークを抑制することができ、感光体ドラム1aの黒点などの不具合を抑制することができる。
By coating the surface of the developing
また、特にトナー26が正帯電性の場合は、同極性である、例えばシリコン変性ウレタン樹脂等のウレタン系樹脂を用いることにより、トナー付着性を低減させることができるため、現像ローラ22からトナー26が飛翔しやすくなって現像性を向上させ、また、現像ローラ22から磁気ローラ23へのトナーの引き剥がし性(回収性)を向上させることができる。
In particular, when the
そして現像ローラ22のシャフト部には、直流電源30aと交流電源30bとからなる第1の電源30が接続されており、第1のバイアスが印加される。図4(a)に示すように、第1のバイアスは、第1の直流電源30aの直流電圧Vdc1に、第1の交流電源30bのピーク間電圧(交流電圧)Vpp1、デューティ比Dslv及び周波数fからなる矩形波を重畳した合成波形Vslv(実線)を有する。
The shaft portion of the developing
なお、ここでは、デューティ比Dslvは、現像ローラ22から感光体ドラム1aにトナー26を飛翔させる側(トナーと同極性側)のデューティ比を示す。また、後述するデューティ比Dmagは、磁気ローラ23から現像ローラ22にトナー26を飛翔させる側(トナーと同極性側)のデューティ比を示す。次に、かかるデューティ比について説明する。
Here, the duty ratio Dslv indicates the duty ratio on the side (the same polarity side as the toner) on which the
図5には、例えば、正帯電トナーを用い、図の上方向を正電位、下方向を負電位とする場合において、第1のバイアスが印加されたときの現像ローラ22又は第2のバイアスが印加されたときの磁気ローラ23の合成波形を示す。このとき、現像ローラ22又は磁気ローラ23からトナーが飛翔する電界が印加される時間をa、現像ローラ22又は磁気ローラ23へとトナーを引き戻す電界が印加される時間をbとすると、デューティ比Dpは、Dp={a/(a+b)}×100で表される。すなわち、全体の印加時間に対する正電位が印加されている時間の百分率で表される。なお、負帯電トナーを用いた場合には、デューティ比は、Dp={b/(a+b)}×100となる。
FIG. 5 shows the developing
磁気ローラ23は、非磁性金属材料で回転可能な円筒状に形成され、内部に複数の固定磁石が配設されて、その磁石によって現像剤に含まれるキャリア27による磁気ブラシ28を発生させ、磁気ブラシ28の層厚が穂切りブレード25により規制されている。そしてそのシャフト部には、第1の電源30に加えて、第1の電源30と共通のグランドに電気的接続され、直流電源31aと交流電源31bとからなる第2の電源31が接続されている。これにより、第1のバイアスにさらに重畳して、第2のバイアスが印加される。
The
図4(a)に示すように、第2のバイアスは、第2の直流電源31aの直流電圧Vdc2に、第2の交流電源31bのピーク間電圧(交流電圧)Vpp2、デューティ比Dmag及び周波数f2からなる矩形波を重畳した合成波形Vmag(破線)を有する。
As shown in FIG. 4A, the second bias is applied to the DC voltage Vdc2 of the second
上記の通り、現像ローラ22及び磁気ローラ23には、第1のバイアス及び第2のバイアスが印加される。また、前述のように、第1攪拌スクリュー21a及び第2攪拌スクリュー21bによって、現像剤が攪拌されつつ現像容器20内を循環してトナーを帯電させ、第2攪拌スクリュー21bによって現像剤が磁気ローラ23に搬送される。そして、磁気ローラ23上に磁気ブラシ29を形成し、磁気ローラ23上の磁気ブラシは穂切りブレード25によって層厚規制されて、磁気ローラ23と現像ローラ22との間の電位差によって現像ローラ22にトナー薄層を形成する。
As described above, the first bias and the second bias are applied to the developing
そして、現像ローラ22と感光体ドラム1aとの電位差により、現像ローラ22上のトナーが飛翔し、感光体ドラム1a上に静電潜像が現像される。また、現像ローラ22と磁気ローラ23との間に、第1のバイアスとともに、第2のバイアスが重畳するようにして、現像ローラ22と磁気ローラ23との電位差により、現像ローラ22上へのトナー層29の形成及び現像ローラ22上の未現像トナーの磁気ローラ23への回収が行われる。
Then, due to the potential difference between the developing
このような現像装置3aを用い、現像ローラ22上にトナー層29を形成しても、上層と下層の帯電量の差が大きいと、画像濃度不良、画像ムラやかぶりが発生し易くなる。
Even when the
そこで、現像ローラ22上に形成されたトナー層29の粒子径当たりの平均帯電量q/d(a)(femto−C/μm)と、トナー層29のうち、上層からトナー層29の重量の50〜70重量%に相当するトナー層を除去した下層の粒子径当たりの平均帯電量q/d(b)(femto−C/μm)との関係が、以下の条件式(1)
q/d(a)−q/d(b)≦|0.5|(femto−C/μm) ・・・(1)
を満たすように第1及び第2のバイアスを調整することにより、下層のチャージアップを防止し、トナー層の上層と下層の帯電差を小さくすることができる。これにより、画像濃度不良、画像ムラやかぶりの発生を防止し、長期に渡って安定した画像を得ることが可能となる。
Therefore, the weight of the developing roller 2 and the average charge amount per particle diameter of the
q / d (a) −q / d (b) ≦ | 0.5 | (femto−C / μm) (1)
By adjusting the first and second biases so as to satisfy the above, it is possible to prevent charge-up of the lower layer and to reduce the charge difference between the upper layer and the lower layer of the toner layer. As a result, it is possible to prevent image density defects, image unevenness, and fogging, and obtain a stable image over a long period of time.
トナー層とは、トナー層29の全体層を示す。下層とは、トナー層のうち現像ローラ22表面側の層をいい、トナー層29の上面から50重量%〜70重量%の上層を除去したものをいう。上述の通り、トナーの体積平均粒子径Dtは4.0μm≦Dt≦7.0μmが好ましく、Dtが6.0μmのトナーを用いた場合、現像ローラ上のトナー層は3層程度で形成されるため、トナー層の層厚は、6〜18μm程度となる。
The toner layer refers to the entire layer of the
この状態で印字出力を続けるとトナー層の状態は、下層(現像ローラ23表面から30〜50重量%のトナー層、すなわちトナー1層から1.5層分程度)にチャージの高い小粒径トナーが蓄積し、下層以外にはそれよりもチャージの低いトナーが存在し易くなる。そこで、現像ローラ22上のトナー1層から1.5層分程度を下層とし、これより上層のトナー層(上面から50〜70重量%)を除去することによって下層とする。
When print output is continued in this state, the toner layer is in a state of a small particle size toner having a high charge in the lower layer (30 to 50% by weight of the toner layer from the surface of the developing
また、q/dは、トナーの粒子径d当たりの平均帯電量qであり、q/dは個数帯電量分布の50%積算値とすることができる。個数帯電分布は、例えば、粒子帯電量分布測定装置(ホソカワミクロン製、E−SPART ANALYZER EST−3)を用い、エア圧:0.055〜0.08(MPa)、PM VOLTAGE:−0.5kV、FILDE VOLTAGE:0.050kVの条件で測定することができる。 Further, q / d is an average charge amount q per toner particle diameter d, and q / d can be a 50% integrated value of the number charge amount distribution. The number charge distribution is, for example, using a particle charge amount distribution measuring device (E-SPART ANALYZER EST-3, manufactured by Hosokawa Micron Corporation), air pressure: 0.055-0.08 (MPa), PM VOLTAGE: -0.5 kV, FILDE VOLTAGE: It can be measured under the condition of 0.050 kV.
また、下層の形成、及びトナーの個数帯電量分布の測定は、以下のように行うことができる。すなわち、例えばQMメータ(TREK社製、MODEL210S)により、トナー層29の所定面積部分を、全て吸引し、吸引したトナーの重量を測定した後、単位面積当たりのトナー量A(mg/cm2)を算出する。かかる吸引したサンプルを用いて個数帯電量分布を測定することにより、平均帯電量q/d(a)を得ることができる。
Further, the formation of the lower layer and the measurement of the toner number charge amount distribution can be performed as follows. That is, for example, a predetermined area portion of the
次に、吸引ノズルとトナー層との距離を変化させ、トナー層29における上記とは異なる所定面積部分を、吸引するトナーの単位面積当たりのトナー量B(mg/cm2)が、Aの50重量%〜70重量%となるように吸引する。これにより、上面から50重量〜70重量%のトナー層を除去することができ、下層を形成することができる。また、かかる吸引したサンプルを用いて個数帯電量分布を測定することにより、平均帯電量q/d(b)を得ることができる。
Next, the distance between the suction nozzle and the toner layer is changed, and the toner amount B (mg / cm 2 ) per unit area of the toner to be sucked in a predetermined area portion different from the above in the
次に、このような平均帯電量q/d(a)とq/d(b)との関係を有するトナー層29を形成するための、第1及び第2のバイアスの調整方法について説明する。
Next, the first and second bias adjustment methods for forming the
まず、現像ローラ22と磁気ローラ23に印加するバイアスについて、図3及び図4を用いて説明する。
First, the bias applied to the developing
上記の通り、第1のバイアスは、直流電圧がVdc1、交流電圧Vpp1、デューティ比がDslv、周波数fの合成波形Vslvである。また、第2のバイアスは、直流電圧がVdc2、交流電圧がVpp2、デューティ比がDmag、周波数fの合成波形Vmagである。また、第2のバイアスの交流成分は、第1のバイアスの交流成分と同周波数、逆位相であり、第1のバイアスよりデューティ比が大きい(Dmag>Dslv)。 As described above, the first bias is a combined waveform Vslv having a DC voltage of Vdc1, an AC voltage Vpp1, a duty ratio of Dslv, and a frequency f. The second bias is a composite waveform Vmag having a DC voltage of Vdc2, an AC voltage of Vpp2, a duty ratio of Dmag, and a frequency f. Further, the AC component of the second bias has the same frequency and opposite phase as the AC component of the first bias, and has a larger duty ratio than that of the first bias (D mag > D slv ).
図3に示すように、現像ローラ22には、第1のバイアスが印加される。また、磁気ローラ23には、第1のバイアスに、第2のバイアスが重畳して印加されるため、磁気ローラを基準としてみた場合、図4(b)に示すように、合成波形Vmag−VslvはV(max)とV(min)を有するが、現像ローラ22及び磁気ローラ23間の電界は第1のバイアスが相殺されるため、第2のバイアスのみとなる。またこのとき、現像ローラ22と感光体ドラム1a間には第1のバイアスが印加されている状態となっている。
As shown in FIG. 3, a first bias is applied to the developing
これにより、第1の電源30と第2の電源31とで、バイアスの周期やデューティ比を異なるものとしても、現像ローラ22と磁気ローラ23との間に形成されるバイアスの合成波形が第2の電源31の第2のバイアスによる影響を受けることがない。よって、現像ローラ22の第1の電源30と、磁気ローラ23の第2の電源31とを共通のグランドに電気的に接続し、第1の電源30と第2の電源31とを重畳させる接続構成にすることが好ましい。
As a result, even if the
一方、第2の電源31電源に対して、第1の電源30を重畳すると、現像ローラ22及び磁気ローラ23間の電界は第1のバイアスが相殺されて第2のバイアスのみが印加されている状態となるが、現像ローラ22及び感光体ドラム1a間には第1のバイアス及び第2のバイアスが印加されてしまうため、第1及び第2のバイアスを独自に変化させることが困難となり、現像性を均一にすることが困難となる。
On the other hand, when the
ここで、図6に示すように、現像ローラ22及び磁気ローラ23に印加する第1及び第2のバイアスを、別個のグランドに電気的に接続する場合について考える。図6は、現像ローラ及び磁気ローラを別個のグランドに電気的に接続した状態を示す模式図である。また、図7(a)は、別個のグランドに電気的接続したときの現像ローラ及び磁気ローラに印加される第1及び第2のバイアスの波形であり、図7(b)は、これらの合成波形を示す摸式図である。図6(a)では、第1の電源30のVslv(実線)と第2の電源31のVmag(破線)とでデューティ比を異なるものとし、Vslvと同周期、同周波数で逆位相の交流バイアスを印加する。
Here, as shown in FIG. 6, a case where the first and second biases applied to the developing
このような構成では、DmagとDslvを異なるものとすると、現像ローラ22及び磁気ローラ23間の合成波形が図7(b)のようになり、VmaxとVminの間に電圧Viが現れる。このため、Viの印加時間の分だけVmaxとVminの印加時間が短くなり、現像ローラへのトナー薄層形成時間が短くなると共に、現像ローラからの未現像トナーの回収時間も短くなる為、効率が悪くなる。
In such a configuration, assuming that Dmag and Dslv are different, the combined waveform between the developing
また、第1のバイアスのVpp1若しくは第2のバイアスのVpp2を変化させた場合、現像ローラ22にはVpp2が、磁気ローラ23にはVpp2が、それぞれ不可避的に印加されてしまう。そのため、Vpp1とVpp2とを独立して変化させることができない。
When Vpp1 of the first bias or Vpp2 of the second bias is changed, Vpp2 and Vpp2 are inevitably applied to the developing
これに対し、上記の通り、本実施形態では、現像ローラ22には第1の電源30のバイアスを印加して、磁気ローラ23には第1の電源30のバイアスに第2の電源31のバイアスを重畳して印加しているため、現像ローラ22と磁気ローラ23間に形成されるバイアスの合成波形が第2の電源31のバイアスに等しくなり、現像ローラ22に印加する第1の電源31のバイアスによる影響を受けることがない。
On the other hand, as described above, in the present embodiment, the bias of the
また現像ローラ22と感光体1a間に形成される第1のバイアスも第2の電源31のバイアスによる影響を受けることなく、第1の電源30のバイアスのみで制御することになり、第1及び第2のバイアスは、互いに独立させて各バイアスの電圧とデューティ比等を設定することができる。このとき、現像ローラ22から磁気ローラ23への未現像トナーの回収は、第2のバイアスのみに依存している。
In addition, the first bias formed between the developing
このように、第1の電源30に第2の電源31を重畳させることにより、第1のバイアスと第2のバイアスとを、独立して設定できるため、トナー層29の形成状態に応じてより詳細な設定が可能となる。
As described above, since the
従って、第1のバイアスの電圧とデューティ比を大きく設定して現像性を向上させ、また現像ローラ22へのトナー層29の形成及び現像ローラ22からのトナー回収を良好に維持するように、第2のバイアスのバイアス電圧及びデューティ比を設定することができ、現像ローラ22と感光体1a間及び現像ローラ22と磁気ローラ23間とのバイアスのバランスを容易に取ることができる。
Accordingly, the first bias voltage and the duty ratio are set to be large to improve the developability, and the formation of the
そして、現像ローラ22に印加する第1のバイアスのDslvと、磁気ローラ23に印加する第2のバイアスのDmagとの関係を、以下の条件式を満たすように設定することにより、現像ローラ22上に、平均帯電量q/d(a)とq/d(b)との関係を有するトナー層29を形成することができる。
100−Dmag<Dslv ・・・(2)
Dslv≧40% ・・・(3)
The relationship between the first bias Dslv applied to the developing
100-Dmag <Dslv (2)
Dslv ≧ 40% (3)
100−Dmag<Dslvとすることによって、単位時間当たりの、トナーを現像ローラ22から感光体ドラム1aに移動させるための時間(すなわち感光体ドラム1aへのトナー層29形成時間)を長くすることができ、また、Dslv≧40%とすることによって、トナーが感光体1a側に移動させる電界の現像時間を所定以上に確保することができるため、トナー層29の形成効率を向上することができる。
By setting 100−Dmag <Dslv, the time for moving the toner from the developing
また、100−Dmag<Dslvとすることによって、単位時間当たりの磁気ローラ23のトナー回収時間を長くすることができ、未現像トナーの回収効率も向上することができる。
Further, by setting 100−Dmag <Dslv, the toner collection time of the
従って、感光体ドラム1aと、該ドラムに形成されたトナー層の下層との摩擦による帯電を抑制することができ、トナー層のq/d(a)と下層のq/d(b)との差の絶対差を0.5以下とすることができる。なお、Dslvが大きくなると、感光体ドラム1a上の静電潜像の非露光部(白紙部)にもトナー26が付着して、画像カブリが発生する恐れがある。かかる観点から、Dslv<75%とすることが好ましい。
Accordingly, charging due to friction between the
また、第1の電源30と第2の電源31とを共通のグランドに電気的に接続した場合には、上記図7(b)に示す、別個のグランドに電気的に接続した場合と異なり、第1バイアスにはVpp1とVpp2とが印加されないため、図7(b)の場合よりも、VmaxとVminの絶対値が小さく、トナーを移動させる電界が弱くなる。このため、共通のグランドに電気的接続する場合には、別個のグランドに電気的接続した場合の磁気ローラ23のバイアス電圧よりVpp1を大きくすることが好ましい。
Further, when the
一方、単位時間当たりの現像ローラ22へ印加している時間を長くすると、磁気ローラ23によるトナーの回収が困難になる場合がある。そこで、前述のように、現像ローラ22表面に、例えばシリコン変性ウレタン樹脂をコーティングすることが好ましい。
On the other hand, if the time applied to the developing
次に、本発明の現像装置の動作について図3及び図4を用いて説明する。図3に示した帯電されたトナー26とキャリア27からなる現像剤によって磁気ローラ23上に磁気ブラシ28を形成し、磁気ブラシ28は穂切りブレード25によって層規制され、図4(a)に示す第2のバイアスの合成波形Vmagが印加されて、現像ローラ22にトナー26のみのトナー層29を形成する。
Next, the operation of the developing device of the present invention will be described with reference to FIGS. A
次に、露光されて感光体ドラム1a上に形成された潜像は、図4(a)に示す第1のバイアスの合成波形Vslvが印加されて、感光体ドラム1aへトナー26が飛翔して現像され、トナー像が感光体ドラム1a上に形成される。そして、感光体ドラム1aのトナー像が中間転写ベルト8に1次転写され、中間転写ベルト8に搬送された用紙にトナー像が2次転写されて、定着部7で定着されて排紙される。その後、図4(b)に示す第2のバイアスの合成波形Vmagにより、現像ローラ22上の現像残トナーを剥ぎ取って磁気ローラ23に回収する。
Next, the latent image exposed and formed on the
現像ローラ22上のトナー層29の層厚は、トナーの抵抗や現像ローラ22と磁気ローラ23との回転速度差等によって変化するが、現像ローラ22と磁気ローラ23との電位差ΔVによって制御することが可能である。トナー層29は、ΔVを大きくすることによ
って厚くなり、ΔVを小さくすることによって薄くなる傾向にある。これらを考慮し、上
記トナー層29の層厚を得るためには、ΔVの範囲を100V〜350Vとすることが好
ましい。
The thickness of the
帯電されたトナーは磁気ローラ23及び現像ローラ22間の電位差ΔVで現像ローラ2
2上に薄層で保持され、感光体ドラム1aとの間の直流、交流の重畳されたバイアスを印加させることで現像される。トナーの飛散を防ぐために、第1及び第2の交流電源30b及び31bからの交流電圧は、現像の直前に印加することが好ましい。
The charged toner is developed with the potential difference ΔV between the
2 is held in a thin layer, and developed by applying a bias in which direct current and alternating current are superimposed on the
現像ローラ22上に残ったトナーは、掻き取りブレードなどの特別な装置を設けることなく、磁気ローラ23上の磁気ブラシ28が現像ローラ22上のトナー層29に接触し、磁気ローラ23と現像ローラ22との周速差で生じるブラシ効果により回収される。回収されたトナー26は攪拌スクリュー21a(図2参照)で撹拌されて、トナー26の入れ替えが促進される。
The toner remaining on the developing
この時、磁気ブラシ28の幅が、現像ローラ22上のトナー26を回収する幅に相当するため、現像ローラ22の幅を磁気ブラシ28の幅より短くすることにより、確実にトナー26の未回収領域をなくすことができる。これにより、現像ローラ22のスリーブにおいて、磁気ブラシ28領域外に付着するトナー26がなくなり、現像ローラ22の両端部のトナー飛散をなくすことができる。
At this time, the width of the magnetic brush 2 8, to correspond to the width for collecting
トナーの入れ替えを促進するための方法として、磁気ローラ23の回転速度を現像ローラ22の速度に対し、1.0〜2.0倍に設定することによって、現像ローラ22上のトナー26を回収すると共に適切な濃度に設定されたトナーを現像ローラ22に供給することができ、均一なトナー層29を形成することが可能になる。
As a method for promoting the replacement of the toner, the
また、均一な画像濃度を維持するためには、画像形成前後、次の画像形成までの間や装置の起動時等の非画像形成時において、現像ローラ22と磁気ローラ23間の電位差ΔV
をなくして等電位とすることにより、磁気ブラシ28のみによる回収が可能となり、トナーに負担をかけず現像ローラ22上のトナーを磁気ローラ23に回収することができる。
In order to maintain a uniform image density, a potential difference ΔV between the developing
By eliminating the potential and making the potential equipotential, recovery by only the
また、感光体ドラム1aの感光材料としてa−Siを用いる場合には、前述したa−Si感光体の特性により、感光体の膜厚を25μm以下、さらに好ましくは20μm以下とした場合には、例えば、第1バイアスのVdc1を150V以下、Vpp1を200〜2000V、周波数を1〜4kHzに設定し、現像することができる。また、感光材料として、正帯電の有機感光体(OPC)を用いた場合は、トナーに強い電界をかけることを防止するため、第1のバイアスのVdc1を400V以下、さらに好ましくは300V以下に設定することが好ましい。また、リークを防止するためには、感光体ドラム1aとの電位差が1500Vを超えない程度にVdc1、Vpp1を設定することが好ましい。
Further, when a- Si is used as the photosensitive material of the
なお、本実施形態では現像ローラ22の表面にシリコン変性ウレタン系樹脂をコーティングしたが、トナーと同極性であれば他の材料をコーティングしても良い。また、q/dは、コーティング層厚や表面粗さ等のコーティング条件によって変化する。そのため、使用するトナーの種類やq/dの目標値に応じてコーティング材料やコーティング条件を適宜設定すれば良い。また、第1及び第2の交流バイアスの周波数fを等しくしたが、これに限られるものではなく、現像ローラ22へのトナー層29の形成状態等により適宜設定すれば良い。
In this embodiment, the surface of the developing
その他、本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。例えば、上記実施形態では帯電方向が正(プラス側)である正帯電トナーを用いる現像装置を例に挙げて説明したが、帯電方向が負(マイナス側)である負帯電トナーを用いる現像装置にも全く同様に適用可能である。その場合、コーティング材料として、負帯電性樹脂を用いれば良い。 In addition, this invention is not limited to the said embodiment, A various change is possible in the range which does not deviate from the meaning of this invention. For example, in the above embodiment, the developing device using positively charged toner whose charging direction is positive (plus side) has been described as an example. However, the developing device using negatively charged toner whose charging direction is negative (minus side) is described. Is equally applicable. In that case, a negatively chargeable resin may be used as the coating material.
また、ここでは中間転写ベルトを用いたタンデム式のカラー画像形成装置を例に挙げて説明したが、本発明は、タッチダウン現像式の現像ユニットを備えた画像形成装置であれば、搬送ベルト上の記録媒体に直接転写するタンデム式のカラー画像形成装置や、デジタル複合機、アナログ方式のモノクロ画像形成装置、或いはファクシミリやプリンタ等の他の画像形成装置にも全く同様に適用することができる。 Further, here, a tandem color image forming apparatus using an intermediate transfer belt has been described as an example. However, the present invention is not limited to an image forming apparatus provided with a touch-down developing type developing unit. The present invention can be applied in exactly the same manner to other image forming apparatuses such as a tandem color image forming apparatus, a digital multifunction peripheral, an analog monochrome image forming apparatus, or a facsimile or printer that directly transfer to the recording medium.
図1に示したタンデム式カラー画像形成装置に、現像ローラ22にシリコン変性ウレタン樹脂をコーティングした上記実施形態の現像装置3a〜3d(図1、図2参照)を搭載し、下記の条件でトナー層29を形成した場合を本発明例として、連続画像印刷時における帯電量q/d及び転写性能を調査した。また、現像ローラ22表面をアルマイト処理し、下記の条件でトナー層29を形成した従来の現像装置を搭載した場合を比較例として同様に調査した。
The tandem color image forming apparatus shown in FIG. 1 is equipped with the developing
本発明例及び比較例に共通する試験条件として、直径30mmのアモルファスシリコン感光体ドラムを用い、現像ローラ径を20mm、磁気ローラ径を25mmとした。現像条件の設定としては、感光体ドラム、現像ローラ及び磁気ローラの周速をそれぞれ300mm/sec、450mm/sec、675mm/secとし、現像ローラ−磁気ローラ間ギャップを350μmとした。 As test conditions common to the examples of the present invention and comparative examples, an amorphous silicon photosensitive drum having a diameter of 30 mm was used, the developing roller diameter was 20 mm, and the magnetic roller diameter was 25 mm. The development conditions were set such that the peripheral speeds of the photosensitive drum, the development roller, and the magnetic roller were 300 mm / sec, 450 mm / sec, and 675 mm / sec, respectively, and the gap between the development roller and the magnetic roller was 350 μm.
現像剤としては、体積平均粒子径が6.8μm、個数分布のCV値が23.5%の正帯電トナーと、体積固有抵抗が1010Ωcm、重量平均粒子径45μm、飽和磁化65emu/gのコーティングフェライトキャリアとからなる二成分現像剤を用いた。なお、トナー体積平均粒子径及び個数分布のCV値は、マルチサイザーIII(ベックマン・コールター社製)を用い、アパチャー径を100μm(測定範囲2.0〜60μm)として測定した。また、飽和磁化は、振動試料型磁力計(TOEI社製「VSM−P7」)を用い、磁場を79.6kA/m(1kOe)として測定した。 As a developer, a positively charged toner having a volume average particle diameter of 6.8 μm, a CV value of 23.5% in the number distribution, a volume resistivity of 10 10 Ωcm, a weight average particle diameter of 45 μm, and a saturation magnetization of 65 emu / g. A two-component developer composed of a coated ferrite carrier was used. The toner volume average particle diameter and the CV value of the number distribution were measured using Multisizer III (manufactured by Beckman Coulter, Inc.) with an aperture diameter of 100 μm (measurement range: 2.0 to 60 μm). The saturation magnetization was measured using a vibrating sample magnetometer (“VSM-P7” manufactured by TOEI) at a magnetic field of 79.6 kA / m (1 kOe).
本発明例では、アルミ基材の表面に厚さ0.8μmのシリコン変性ウレタン樹脂層をコーティングした現像ローラを用いた。また、トナー薄層形成時における現像ローラへの印加電圧は、直流バイアス値(Vdc):300V、交流バイアスのVpp:1.6kV、周波数f:2.7kHz、デューティ比Dslv:40%とした。磁気ローラへの印加電圧は、直流バイアス値(Vdc2):400V、現像ローラと同周期で逆位相の交流バイアスのVpp2:2.8kV、周波数f:2.7kHz、デューティ比Dmag:70%とした。 In the example of the present invention, a developing roller having a surface of an aluminum substrate coated with a silicon-modified urethane resin layer having a thickness of 0.8 μm was used. Further, the voltage applied to the developing roller at the time of forming the toner thin layer was set to DC bias value (Vdc): 300 V, AC bias Vpp: 1.6 kV, frequency f: 2.7 kHz, and duty ratio Dslv: 40%. The applied voltage to the magnetic roller was a DC bias value (Vdc2): 400 V, an AC bias Vpp2 of 2.8 kV in the same cycle as the developing roller, a frequency f: 2.7 kHz, and a duty ratio Dmag: 70%. .
かかる条件により、層厚13.4μm(0.62mg/cm2)のトナー薄層を形成した。また、QMメータ(TREK社製、MODEL210S)を用いてトナー薄層の所定面積部分を、全て吸引し、かかる吸引したサンプルの単位面積当たりのトナー量(mg/cm2)を算出し、次に、吸引ノズルとトナー層との距離を離して、トナー層の所定面積部分を、吸引するトナーの単位面積当たりのトナー量が、上記トナー薄層の約60重量%となるように吸引除去し、下層とした。その結果、下層の層厚は、5.4μm(0.24mg/cm2)となり、これを評価に用いた。なお、層厚は、測長器(キーエンス社製、LASER SCAN DIAMETER LS−3100)を用いて測定した。 Under such conditions, a toner thin layer having a layer thickness of 13.4 μm (0.62 mg / cm 2 ) was formed. Further, a predetermined area portion of the toner thin layer is sucked using a QM meter (manufactured by TREK, MODEL210S), and the toner amount (mg / cm 2 ) per unit area of the sucked sample is calculated. The suction nozzle and the toner layer are separated from each other, and a predetermined area portion of the toner layer is removed by suction so that the toner amount per unit area of the toner to be sucked is about 60% by weight of the toner thin layer, The lower layer was used. As a result, the lower layer thickness was 5.4 μm (0.24 mg / cm 2 ), and this was used for evaluation. The layer thickness was measured using a length measuring device (LASER SCAN DIAMETER LS-3100, manufactured by Keyence Corporation).
一方、比較例では、アルミ基材の表面をアルマイト処理した現像ローラを用いた。また、現像ローラへの印加電圧を、交流バイアスのデューティ比Dslv:35%とし、磁気ローラへの印加電圧を、現像ローラと同周期で逆位相の交流バイアスのVpp2:2.8kV、デューティ比Dmag:65%とする以外は本発明例と同様の条件とした。かかる条件により、層厚13.8μm(0.62mg/cm2)のトナー薄層を形成した。また、上記本発明例と同様にして、トナー薄層の上層約60重量%を吸引除去し、下層とした。その結果、下層の層厚は5.4μm(0.24mg/cm2)となり、これを評価に用いた。 On the other hand, in the comparative example, a developing roller in which the surface of the aluminum base was anodized was used. Further, the applied voltage to the developing roller is set to an AC bias duty ratio Dslv: 35%, the applied voltage to the magnetic roller is set to an AC bias Vpp2 of 2.8 kV in the same cycle and opposite phase as the developing roller, and the duty ratio Dmag. : The conditions were the same as those in the examples of the present invention except that the content was 65%. Under such conditions, a toner thin layer having a layer thickness of 13.8 μm (0.62 mg / cm 2 ) was formed. Further, in the same manner as in the above example of the present invention, about 60% by weight of the upper layer of the toner thin layer was removed by suction to form a lower layer. As a result, the lower layer thickness was 5.4 μm (0.24 mg / cm 2 ), and this was used for evaluation.
評価方法としては、現像ローラ上に形成されたトナー薄層(トナー層)の全層及び下層について、A4サイズのテスト画像(印字率3%)を1000枚及び10000枚連続して出力し、そのときの層厚(μm)、トナー帯電量q/d(femto−C/m)を測定すると共に、画像濃度を測定した。試験結果を表1に示す。また、上記下層形成時に測定した単位面積当たりのトナー量(mg/cm2)も併せて表1に示す。 As an evaluation method, A4 size test images (printing rate of 3%) were continuously output for 1000 sheets and 10,000 sheets for all and lower layers of the toner thin layer (toner layer) formed on the developing roller. The layer thickness (μm) and the toner charge amount q / d (femto-C / m) were measured, and the image density was measured. The test results are shown in Table 1. Table 1 also shows the toner amount (mg / cm 2 ) per unit area measured when the lower layer was formed.
表1から明らかなように、単位面積当たりのトナー重量及び層厚は、本発明例及び比較例いずれにおいても、下層はトナー薄層の約40重量%となり、約60重量%の上層が除去された。 As is apparent from Table 1, the toner weight and layer thickness per unit area are about 40% by weight of the toner thin layer in both the present invention and the comparative example, and the upper layer of about 60% by weight is removed. It was.
表1から明らかなように、100−Dmag=Dslvの条件で印加を行った比較例では、10000枚の連続出力を行うことにより、トナー薄層と下層のq/dの差の絶対値が0.5超(|q/d(a)−q/d(b)|>0.5)となり、このとき、画像濃度の低下が認められた。これに対し、本発明では、10000枚の連続出力を行っても、トナー薄層と下層のq/dの差の絶対値が0.5以下(|q/d(a)−q/d(b)|≦0.5)となり、本発明の関係を満たし、このとき画像濃度の変化は認められなかった。 As is apparent from Table 1, in the comparative example in which application was performed under the condition of 100-Dmag = Dslv, the absolute value of the difference in q / d between the toner thin layer and the lower layer was 0 by performing continuous output of 10,000 sheets. More than 0.5 (| q / d (a) −q / d (b) |> 0.5), and at this time, a decrease in image density was observed. On the other hand, in the present invention, the absolute value of the difference in q / d between the toner thin layer and the lower layer is 0.5 or less (| q / d (a) −q / d ( b) | ≦ 0.5), which satisfies the relationship of the present invention, and no change in image density was observed at this time.
この結果、トナー層のq/d(a)と下層のq/d(b)の関係が本発明の条件式を満たすことにより、画像濃度の低下を防止することができることが示された。また、かかる関係を有するトナー層は、Dslv及びDmagを、100−Dmag<Dslv、且つDslv≧40%とすることにより得られることが示された。 As a result, it was shown that when the relationship between the q / d (a) of the toner layer and the q / d (b) of the lower layer satisfies the conditional expression of the present invention, it is possible to prevent a decrease in image density. Further, it was shown that the toner layer having such a relationship can be obtained by setting Dslv and Dmag to be 100−Dmag <Dslv and Dslv ≧ 40%.
なお、上記実施例の現像条件は一例にすぎず、処理速度、現像ローラ径及び磁気ローラ径等は画像形成装置の仕様に応じて適宜設定することができる。 The developing conditions in the above embodiment are merely examples, and the processing speed, the developing roller diameter, the magnetic roller diameter, and the like can be appropriately set according to the specifications of the image forming apparatus.
本発明は、少なくともキャリア及びトナーを含む二成分現像剤が用いられ、像担持体に対向配置されるトナー担持体と、該トナー担持体上に磁気ブラシを用いてトナー薄層を形成するトナー供給部材と、を有し、前記トナー担持体及び前記トナー供給部材に、現像バイアスを印加することにより、前記トナー担持体から前記像担持体表面にトナーを飛翔させて静電潜像を現像する現像装置において、前記トナー担持体上に形成されたトナー層におけるトナーの粒子径当たりの平均帯電量をq/d(a)と、前記トナー層のうち、上層から前記トナー層の重量の50〜70重量%に相当するトナー層を除去した下層におけるトナーの粒子径当たりの平均帯電量をq/d(b)との差の絶対値を、0.5以下とするものである。 The present invention uses a two-component developer containing at least a carrier and a toner, a toner carrier disposed opposite to the image carrier, and a toner supply for forming a toner thin layer on the toner carrier using a magnetic brush And developing a latent electrostatic image by applying a developing bias to the toner carrier and the toner supply member to cause the toner to fly from the toner carrier to the surface of the image carrier. In the apparatus, the average charge amount per particle diameter of the toner in the toner layer formed on the toner carrier is q / d (a), and the weight of the toner layer from the upper layer of the toner layer is 50 to 70. The absolute value of the difference between q / d (b) and the average charge amount per particle diameter of the toner in the lower layer from which the toner layer corresponding to% by weight has been removed is 0.5 or less.
これにより、下層部のチャージアップを防止し、トナー薄層の上層と下層の帯電差を小さくすることができる。従って、画像濃度不良、画像ムラやかぶりの発生を防止し、長期に渡って安定した画像を得ることが可能となる。 As a result, charge-up of the lower layer portion can be prevented, and the charge difference between the upper layer and the lower layer of the toner thin layer can be reduced. Therefore, it is possible to prevent image density defects, image unevenness and fogging, and obtain a stable image over a long period of time.
また、第1のバイアス印加手段によりトナー担持体に第1のバイアスを印加すると共に、第2のバイアス印加手段を第1のバイアス印加手段と共通のグランドに電気的に接続し、トナー供給部材に、第1のバイアスに第2のバイアスを重畳して印加することによって、第1のバイアスの交流成分と、第2のバイアスの交流成分とを、それぞれ独立して設定することができ、トナー担持体へのトナー層形成効率及びトナー供給部材へのトナーの回収効率を向上させるような印加条件を設定することが可能となる。 Further, the first bias applying means applies a first bias to the toner carrier, and the second bias applying means is electrically connected to a common ground with the first bias applying means, and is connected to the toner supply member. By applying the second bias superimposed on the first bias, the alternating current component of the first bias and the alternating current component of the second bias can be set independently, and the toner carrying It is possible to set application conditions that improve the toner layer formation efficiency on the body and the toner collection efficiency on the toner supply member.
また、第1のバイアスの交流成分バイアスにおけるトナーと同極性側の波形のデューティ比Dslvと、第2のバイアスの交流成分におけるトナーと同極性側の波形のデューティ比Dmagとの関係が条件式(2)及び(3)を満たすことにより、トナー担持体へのトナー層形成効率及びトナー供給部材へのトナーの回収効率を向上させることができ、トナー担持体とトナー層の下層との摩擦を軽減することができる。これにより、q/d(a)とq/d(b)との関係を満たすトナー層を形成することができる。従って、第1及び第2の交流バイアスの印加を変化させるだけで、トナー層の上層部と下層部の帯電差を小さくすることが可能となる。 In addition, the relationship between the duty ratio Dslv of the waveform on the same polarity side as the toner in the AC component bias of the first bias and the duty ratio Dmag of the waveform on the same polarity side as the toner in the AC component of the second bias is a conditional expression ( By satisfying 2) and (3), the toner layer formation efficiency on the toner carrier and the toner recovery efficiency on the toner supply member can be improved, and the friction between the toner carrier and the lower layer of the toner layer is reduced. can do. Thereby, a toner layer satisfying the relationship between q / d (a) and q / d (b) can be formed. Therefore, the charging difference between the upper layer portion and the lower layer portion of the toner layer can be reduced only by changing the application of the first and second AC biases.
また、トナーが正帯電性トナーの場合、トナー担持体の表面にシリコン変性ウレタン樹脂をコーティングすることにより、トナー担持体とトナーとの付着力を低下させることができるため、トナー担持体からのトナーの回収効率を向上させることができる。また、上記構成の現像装置を搭載することにより、画像濃度不良、画像ムラやかぶりの発生を防止し、長期に渡って安定した画像形成が可能な画像形成装置となる。 In addition, when the toner is a positively chargeable toner, the adhesive force between the toner carrier and the toner can be reduced by coating the surface of the toner carrier with a silicon-modified urethane resin. The recovery efficiency can be improved. Further, by mounting the developing device having the above-described configuration, it is possible to prevent image density defects, image unevenness, and fogging, and to form an image forming apparatus capable of stable image formation over a long period of time.
Pa〜Pd 画像形成部
1a〜1d 感光体ドラム(像担持体)
3a〜3d 現像装置
20 現像容器
21a 第1攪拌スクリュー
21b 第2攪拌スクリュー
22 磁気ローラ(トナー供給部材)
23 現像ローラ(トナー担持体)
25 穂切りブレード
26 トナー
27 キャリア
28 磁気ブラシ
29 トナー薄層
30 第1の電源
30a 第1の直流電源
30b 第1の交流電源
31 第2の電源
31a 第2の直流電源
31b 第2の交流電源
100 画像形成装置
Pa to Pd
3a to
23 Developing roller (toner carrier)
25
Claims (3)
前記トナー担持体及び前記トナー供給部材に、現像バイアスを印加することにより、前記トナー担持体から前記像担持体表面にトナーを飛翔させて静電潜像を現像する現像装置において、
前記トナー担持体に第1のバイアスを印加する第1のバイアス印加手段と、
前記第1のバイアス印加手段と共通のグランドに電気的に接続され、前記トナー供給部材に、第1のバイアスに第2のバイアスを重畳して印加する第2のバイアス印加手段と、が設けられ、
前記トナー担持体上に形成されたトナー層におけるトナーの粒子径当たりの平均帯電量をq/d(a)、前記トナー層のうち、上層から前記トナー層の重量の50〜70重量%に相当するトナー層を除去した下層におけるトナーの粒子径当たりの平均帯電量をq/d(b)とするとき、以下の条件式(1)を満たすとともに、
前記第1のバイアスの交流成分におけるトナーと同極性側の波形のデューティ比をDslv、前記第2のバイアスの交流成分におけるトナーと同極性側の波形のデューティ比をDmagとするとき、前記第2のバイアスの交流成分は、前記第1のバイアスの交流成分と同周波数、逆位相であり、そのデューティ比Dmagは前記第1のバイアスのデューティ比Dslvより大きく、以下の条件式(2)及び(3)を満たすデューティ比となるよう、前記第1及び第2のバイアスを印加することを特徴とする現像装置。
|q/d(a)−q/d(b)|≦0.5(femto−C/μm) ・・・(1)
100−Dmag<Dslv ・・・(2)
Dslv≧40% ・・・(3) A two-component developer including at least a carrier and a toner, a toner carrier disposed opposite to the image carrier, and a toner supply member that forms a toner thin layer on the toner carrier using a magnetic brush; Have
In a developing device that develops an electrostatic latent image by applying a developing bias to the toner carrier and the toner supply member to cause the toner to fly from the toner carrier to the surface of the image carrier.
First bias applying means for applying a first bias to the toner carrier;
A second bias applying unit that is electrically connected to a common ground with the first bias applying unit and that applies a second bias superimposed on the first bias to the toner supply member; ,
The average charge amount per particle diameter of toner in the toner layer formed on the toner carrier is q / d (a), which corresponds to 50 to 70% by weight of the toner layer from the upper layer among the toner layers. When the average charge amount per particle diameter of the toner in the lower layer from which the toner layer is removed is q / d (b), the following conditional expression (1) is satisfied :
When the previous SL Dslv the duty ratio of the same polarity as the toner side of the waveform in the AC component of the first bias, Dmag the duty ratio of the second bias the same polarity as the toner side of the waveform in the AC component of the first The AC component of the bias 2 has the same frequency and antiphase as the AC component of the first bias, and the duty ratio Dmag is larger than the duty ratio Dslv of the first bias . The following conditional expression (2) and The developing device, wherein the first and second biases are applied so that the duty ratio satisfies (3).
| Q / d (a) −q / d (b) | ≦ 0.5 (femto-C / μm) (1)
100-Dmag <Dslv (2)
Dslv ≧ 40% (3)
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