(57)【要約】【課題】二成分現像方式において、現像装置内のキャリアの物性を安定に保ち、長期の使用においても画像濃度の上昇やかぶり発生といった不具合の発生を抑制しつつ現像装置に補給される現像剤のトナー濃度を一定に制御し、現像装置内現像剤のトナー濃度のハンドリング精度を高め、現像装置内現像剤のトナー濃度を高い精度で制御できるようにする。【解決手段】トナーとキャリアを現像装置に補給するとともに、現像装置内の余剰となった現像剤を排出しながら現像を行うトリクル現像方式において、現像装置10に補給される補給用現像剤中のキャリアの質量比率を検知し、該質量比率と、補給用現像剤収容容器230に収容された補給用現像剤のキャリアの質量比率とを比較し、質量比率に差がある場合に、補給用現像剤収容容器230に収容された補給用現像剤のトナー濃度の偏りを減少させる機構を動作させ、補給用現像剤収容容器230内のトナー濃度を均一化させる。【選択図】図２
2010217219.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
芯材粒子と該粒子を被覆する被覆層とからなる電子写真現像剤用キャリアとトナーを用い、
トナーとキャリアが収容されている現像装置に対して、トナーとキャリアからなる補給用現像剤を補給用現像剤収容容器から前記現像装置に補給するとともに、該現像装置内の余剰となった現像剤を排出しながら現像を行う画像形成方法において、
前記現像装置に補給される補給用現像剤中のキャリアの質量比率を検知し、該質量比率と、前記補給用現像剤収容容器に収容された補給用現像剤中のキャリアの質量比率とを比較し、これらの質量比率に差がある場合に、前記補給用現像剤収容容器に収容された補給用現像剤のトナー濃度の偏りを減少させる機構の動作を制御する
ことを特徴とする電子写真用現像剤補給方法。
【請求項２】
前記現像装置に補給される補給用現像剤中のキャリアの質量比率の検知に、透磁率センサを用いる
ことを特徴とする請求項１に記載の電子写真用現像剤補給方法。
【請求項３】
前記補給用現像剤収容容器に収容された補給用現像剤のトナー濃度の偏りを減少させる機構が、現像剤攪拌機構である
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の電子写真用現像剤補給方法。
【請求項４】
前記補給用現像剤収容容器が、形状が容易に変形する収納容器であり、
該収納容器に補給用現像剤を充填させ、吸引ポンプで補給用現像剤を吸引して現像装置に供給する
ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の現像剤補給方法。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかに記載の電子写真用現像剤補給方法を用いる
ことを特徴とする電子写真現像装置。
【請求項６】
請求項５に記載の電子写真現像装置を用いる
ことを特徴とする電子写真現像方法。
【請求項７】
前記補給用現像剤収容容器に収容された補給用現像剤中のキャリアの質量比率が３質量％以上３０質量％未満である
ことを特徴とする請求項６に記載の電子写真用現像方法。
【請求項８】
前記現像装置に収容されている現像剤中のキャリアの質量比率が８５質量％以上９８質量％未満である
ことを特徴とする請求項６又は７に記載の電子写真用現像方法。
【請求項９】
少なくとも感光体及び現像手段を具備するプロセスカートリッジにおいて、
請求項６ないし８のいずれかに記載の電子写真用現像方法を用いて画像を形成する
ことを特徴とするプロセスカートリッジ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真における電子写真用現像剤補給方法、電子写真現像装置、電子写真現像方法及びプロセスカートリッジに関する。
【背景技術】
【０００２】
複写機やプリンタ等の電子写真方式による画像形成装置では、一様に帯電した像担持体表面に露光を行って潜像を形成し、潜像を現像してトナー像とした後、トナー像を記録紙等の転写材に転写している。トナー像を担持した転写材は定着装置を通過し、熱や圧力によってトナーを転写材上に定着する。
上記画像形成装置において、像担持体上の潜像を現像する現像装置には、磁性材料を含むトナーを用いて現像を行う一成分現像方式のものと、トナーとキャリアからなる現像剤を用いて現像を行う二成分現像方式のものがある。
このうち、二成分現像方式の現像装置は現像性に優れているため、現在では画像形成装置の主流となっている。特に近年では、フルカラーやマルチカラー画像を形成するカラー画像形成装置に多く使用されており、二成分現像方式の現像装置に対する需要は、さらに高まってきている。
上記二成分現像方式の画像形成装置では、トナーとキャリアは現像装置内にて撹拌され、摩擦によりトナーはキャリアから電荷を付与される。トナーはキャリア外面に静電的に付着した状態となり、トナーを担持したキャリアは、現像領域へと搬送される。現像バイアスが印加された条件下でトナーはキャリアから離れ、像担持体の潜像部分に静電的に付着し、トナー画像が形成される。二成分現像方式において、高耐久で、且つ高い安定性を満足した画像を提供するためには、攪拌時に、トナーに対してキャリアから安定した帯電量が付与されることが重要であり、そのためには、長時間使用の前後においても、キャリアの帯電付与能力が安定していることが重要である。
しかし、通常の二成分現像方式における現像装置では、トナーが現像動作によって消費されていく一方、キャリアは消費されずに現像槽内に残る。そのため、現像槽内でトナーと共に撹拌されるキャリアは、撹拌頻度が多くなるにつれて劣化する。具体的には、キャリア表面の樹脂コートの剥がれや、キャリア表面へのトナーの付着といった事態が発生すし、その結果、キャリア抵抗値及び現像剤の帯電性が徐々に低下し、現像剤の現像性が過度に上がり、画像濃度の上昇やかぶり発生といった不具合が誘発される。
【０００３】
上記問題を解決するものとして、例えば、特許文献１には、現像によって消費されるトナーと共にキャリアを追加し、現像装置内のキャリアを少しずつ入れ替えることにより、帯電量の変化を抑制し、画像濃度を安定化する現像装置、いわゆるトリクル現像方式の現像装置が開示されている。
しかしながら、特許文献１に開示の現像装置のうち、キャリア補給装置とトナー補給装置を一体化して設けた場合、キャリアとトナーを混合し、補給用現像剤として収容した容器内でのトナーの質量比率（以下、トナー濃度）に偏りがあると、現像装置に補給される現像剤は意図したトナー濃度よりもトナー過多、もしくはキャリア過多になってしまう恐れがあり、現像装置内トナー濃度のハンドリングが難しくなる。現像装置内トナー濃度のハンドリング精度が低いと、現像装置内のトナー濃度が適切な状態よりも高くなってトナー飛散や帯電ムラの原因になったり、適切な状態よりも低くなって帯電過多による画像濃度不足の原因になったりする場合があるため好ましくない。
特許文献２には、現像装置内に適宜補給する現像剤として、予め現像装置内に収容されているキャリアと比べて高い抵抗値を有するキャリアをトナーと共に含む現像剤を用いることが開示されている。
さらに、特許文献３には、補給用現像剤として、より高い帯電量をトナーに対して付与するキャリアをトナーと共に含む現像剤を使用することで、帯電性の維持、画質低下を抑制することが開示されている。
これらの方法は、補給用現像剤の物性にて帯電性を維持し、画質低下を抑制している手法であるが、補給用現像剤の濃度偏りによる、都度補給されるトナー濃度のばらつきについて考慮されておらず、前述の課題に対する対策にはなり得ていない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は上記従来技術が有する問題点に鑑みてなされたものであり、
二成分現像方式の画像形成において、現像装置内のキャリアの物性を安定に保ち、長期の使用においても画像濃度の上昇やかぶり発生といった不具合の発生を抑制しつつ、現像剤収容容器に収容された補給用現像剤のトナー濃度の偏りを少なくすることで、現像装置に補給される現像剤のトナー濃度を一定に制御し、現像装置内現像剤のトナー濃度のハンドリング精度を高め、トリクル現像方式における現像装置内現像剤のトナー濃度を高い精度で制御できるようにした現像剤補給方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討を行った。その結果、劣化した現像剤に起因する不良画像の発生を予防すべく、トナーとキャリアが収容されている現像装置に対して、トナーとキャリアを前記現像装置に補給するとともに、前記現像装置内の余剰となった現像剤を排出しながら現像を行うトリクル現像方式において、現像装置に補給される現像剤のトナー濃度を一定にし、現像装置内現像剤のトナー濃度を高い精度で制御すべく、前記現像装置に補給される補給用現像剤中のキャリアの質量比率を検知し、この質量比率と、補給用現像剤収容容器に収容された補給用現像剤のキャリアの質量比率とを比較し、この比較結果に基づいて、前記補給用現像剤収容容器に収容された補給用現像剤のトナー濃度の偏りを減少させる機構の動作を制御するという、技術構想を得、本発明に至った。
【０００６】
すなわち、以下の１ないし９の発明によって、上記課題は解決される。
１．芯材粒子と該粒子を被覆する被覆層とからなる電子写真現像剤用キャリアとトナーを用い、トナーとキャリアが収容されている現像装置に対して、トナーとキャリアからなる補給用現像剤を補給用現像剤収容容器から前記現像装置に補給するとともに、該現像装置内の余剰となった現像剤を排出しながら現像を行う画像形成方法において、前記現像装置に補給される補給用現像剤中のキャリアの質量比率を検知し、該質量比率と、前記補給用現像剤収容容器に収容された補給用現像剤中のキャリアの質量比率とを比較し、これらの質量比率に差がある場合に、前記補給用現像剤収容容器に収容された補給用現像剤のトナー濃度の偏りを減少させる機構の動作を制御することを特徴とする電子写真用現像剤補給方法である。
２．前記現像装置に補給される補給用現像剤中のキャリアの質量比率の検知に、透磁率センサを用いることを特徴とする前記１に記載の電子写真用現像剤補給方法である。
３．前記補給用現像剤収容容器に収容された補給用現像剤のトナー濃度の偏りを減少させる機構が、現像剤攪拌機構であることを特徴とする前記１又は２に記載の電子写真用現像剤補給方法である。
４．前記補給用現像剤収容容器が、形状が容易に変形する収納容器であり、該収納容器に補給用現像剤を充填させ、吸引ポンプで補給用現像剤を吸引して現像装置に供給することを特徴とする前記１ないし３のいずれかに記載の現像剤補給方法である。
【０００７】
５．前記１ないし４のいずれかに記載の電子写真用現像剤補給方法を用いることを特徴とする電子写真現像装置である。
６．前記５に記載の電子写真現像装置を用いることを特徴とする電子写真現像方法である。
７．前記補給用現像剤収容容器に収容された補給用現像剤中のキャリアの質量比率が３質量％以上３０質量％未満であることを特徴とする前記６に記載の電子写真用現像方法である。
８．前記現像装置に収容されている現像剤中のキャリアの質量比率が８５質量％以上９８質量％未満であることを特徴とする前記６又は７に記載の電子写真用現像方法である。
９．少なくとも感光体及び現像手段を具備するプロセスカートリッジにおいて、前記６ないし８のいずれかに記載の電子写真用現像方法を用いて画像を形成することを特徴とするプロセスカートリッジである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、トリクル現像方式における現像装置内現像剤のトナー濃度を高い精度で制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明に係る画像形成装置の構成を示す概略図である。
【図２】本発明の実施形態に係る現像装置の現像部周辺の構造を示す概略構成を示す図である。
【図３】本発明で使用される現像剤補給部の概略構成図である。
【図４】（ａ）は、現像剤補給装置に設けられるノズルの概略構成を示す外観図であり、（ｂ）は、その軸方向断面図であり、（ｃ）は、（ｂ）中符号Ａ−Ａの断面図である。
【図５】スクリューポンプの概略構成を示す断面図である。
【図６】現像剤収容部材に現像剤を充填した状態の斜視図である。
【図７】現像剤収容部材内部の現像剤が排出されて減容した状態を示す正面図である。
【図８】本発明の電子写真用キャリアの被覆層を示す説明図である。
【図９】キャリアの抵抗率の測定に用いる抵抗測定セルの斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に、本発明を実施するための形態を図面に基づいて説明する。なお、いわゆる当業者は特許請求の範囲内における本発明を変更・修正をして他の実施形態をなすことは容易であり、これらの変更・修正はこの特許請求の範囲に含まれるものであり、以下の説明はこの発明における実施の形態の例であって、この特許請求の範囲を限定するものではない。
【００１１】
本発明は、トリクル現像方式を採用した電子写真現像に関する発明である。現像装置に補給される現像剤の量は、現像装置で使用されるトナー量に基づき決定されるが、その制御は時間に対する現像剤搬送量にて決まる現像剤補給速度と、現像剤供給時間によって行なわれる。その際、補給される現像剤のトナー濃度が一定でないと、現像装置内に補給されるトナー量／キャリア量に目標とした量とのズレが生じてしまう。
補給される現像剤のトナー濃度が変動する原因としては、現像剤収容容器内での補給用現像剤のトナー濃度の偏りが挙げられ、偏りによってトナー濃度が高く／低くなっている部分の現像剤が供給されると、現像装置内の現像剤は目標のトナー濃度よりも高く／低くなってしまう。
現像装置内現像剤のトナー濃度が目標よりも高くなると、トナーの帯電量が目標よりも低くなってしまうため、トナー飛散や地汚れが懸念される。また、現像装置内現像剤のトナー濃度が目標よりも低くなると、トナーの帯電量が目標よりも高くなってしまうため、画像濃度の低下が懸念される。
【００１２】
今後、電子写真現像装置の制御には更なる高精度が求められるようになると考えられる。そのため、高精度なトナー濃度制御が求められる場合には、補給用現像剤のトナー濃度が常に一定であることが必要である。
本発明では、現像装置に補給される現像剤のトナー濃度のモニタリングを行う。モニタリングよって検知されたトナー濃度が現像剤収容容器に収容されている現像剤全体のトナー濃度と異なる場合、現像剤収容容器内現像剤のトナー濃度に偏りが発生している。その場合、トナー濃度の偏り検知結果をフィードバックして現像剤収容容器内現像剤のトナー濃度の偏りを解く機構を作動させ、現像剤収容容器内現像剤のトナー濃度を均一化する。その均一化により、現像装置に補給される現像剤のトナー濃度が現像剤収容容器に収容されている現像剤全体のトナー濃度と等しくなり、現像剤補給速度と現像剤供給時間だけで補給されるトナー量を高い精度で決定することが可能となる。
【００１３】
補給されるトナー濃度のモニタリングには、透磁率センサを用いることが好ましい。透磁率センサを用いることで、高精度に現像剤中のキャリアの質量比率の検知をリアルタイムに省スペースで実施することができるので、高精度にトナー濃度検知を実施することができる。
モニタリングのタイミングは、継続的に行なってもよいし、現像剤補給時のみの動作でも構わない。また、一定時間／補給回数の間隔を空けても構わないが、間隔を空けすぎると制御の精度が落ちるため、現像装置に求められる精度のレベルに応じて設定することが好ましい。
現像剤収容容器内現像剤のトナー濃度の偏りを解く機構には、攪拌装置を用いることが好ましい。攪拌装置を用いることで、確実かつ迅速に現像剤収容容器内の現像剤を動かして、トナー濃度の偏りを解くことができる。攪拌機構は、棒状／板状のマドラーでかき混ぜて攪拌する機構、羽根状のマドラーを回転させて攪拌する機構のいずれであってもよい。羽根をプロペラ状にして、現像剤の対流を促進してもよい。
【００１４】
攪拌装置以外の機構を用いても、現像剤収容容器内現像剤のトナー濃度の偏りを解くことができれば問題ない。攪拌装置以外で現像剤収容容器内現像剤のトナー濃度を均一にする手法としては、エアーを用いて現像剤を対流させる方法や、現像剤収容容器自体を揺らす方法、現像剤収容容器の形状を変形させる方法等がある。
形状が容易に変形する収納容器に補給用現像剤を充填させ、吸引ポンプで補給用現像剤を吸引して現像装置に供給するようにすると、補給用現像剤収容容器内でのトナー濃度の均一化が更に促進され、また、現像剤に過度なストレスを与えることなく現像装置まで搬送できるので好ましい。また、吸引ポンプでの搬送は、搬送経路に搬送スクリューのような部材を追加する必要がないので、現像装置に補給される現像剤のトナー濃度を透磁率センサ等で検知する際に障害にならないため好ましい。
【００１５】
本発明において、現像装置１０（図２参照）内に収容されている現像剤中のキャリアの質量比率は、８５質量％以上９８質量％未満であることが好ましい。８５質量％未満であると現像装置からのトナーの飛散が発生しやすくなり、不良画像の原因となる。９８質量％以上であると、トナーの帯電量が過度に上昇したり、トナーの供給量が不足したりするため、画像濃度が低下し、不良画像の原因となる。
現像剤収容器２３０（図２参照）内に収容されている補給用現像剤は、キャリアの質量比率が、３質量％以上３０質量％未満であることが好ましい。
現像剤収容器２３０内に収容されている補給用現像剤中のキャリアの質量比率が、３質量％未満であると、補給されるキャリアの量が非常に少ないため、補給の効果が充分に得られない。一方、３０質量％を超えると、補給用現像剤の現像剤収容部への安定した供給が得られない。
【００１６】
図１は、本発明の実施の形態に係る画像形成装置の概略構成を示す図である。
画像形成装置本体１００内には、４個の像担持体である感光体１（１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ）を有するプロセスカートリッジたる画像形成ユニット２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄを、画像形成装置１００に対してそれぞれ着脱可能に装着している。画像形成装置１００の略中央に転写ベルト８を複数のローラ間に矢示Ａ方向に回動可能に装着した転写装置を配置している。
その転写ベルト８の下側の面に、画像形成ユニット２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄにそれぞれ設けられている感光体１が接触するように配置されている。そして、その画像形成ユニット２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄに対応させて、それぞれ使用するトナーの色が異なる現像装置１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄを配置している。
【００１７】
画像形成ユニット２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄは、同一の構成をしたユニットであり、画像形成ユニット２Ａはマゼンタ色に対応する画像を形成し、画像形成ユニット２Ｂはシアン色に対応する画像を形成し、画像形成ユニット２Ｃはイエロー色に対応する画像を形成し、画像形成ユニット２Ｄはブラック色に対応する画像を形成する。
画像形成ユニット２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ内にそれぞれ配置されている現像装置１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄでは、トナーとキャリアとを含む二成分系現像剤が用いられ、後述する現像剤補給装置２００（図３参照）から、現像剤収容部１４に備えられる図示省略したトナー濃度センサの出力に応じてトナー補給を行うとともに、キャリアも補給して古い現像剤を排出し、現像剤を交換することが可能な現像方式が採用されている。
画像形成ユニット２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄの上方空間には、現像剤補給装置２００（２００Ａ、２００Ｂ、２００Ｃ、２００Ｄ）が配置されている。現像剤補給装置２００は、感光体ドラム１に供給されようとしているトナーとは別の、新規なトナーと新規なキャリアを現像装置１０に補給するための構成であり、その構成が図２に示されている。
【００１８】
また、その画像形成ユニット２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄの下方には書込みユニットとしての露光装置６を配置している。
露光装置６は、各色毎に用意されたレーザダイオード（ＬＤ）方式の４つの光源と、６面のポリゴンミラーとポリゴンモータから構成される１組のポリゴンスキャナと、各光源の航路に配置されたｆθレンズ、長尺シリンドルカルレンズ等のレンズやミラーから構成されている。レーザダイオードから射出されたレーザ光はポリゴンスキャナにより偏向走査され感光体１上に照射される。
転写ベルト８と現像剤補給装置２００との間には、画像が転写された転写紙の画像を定着する定着装置９が設けられている。その定着装置９の転写紙搬送方向下流側には、排紙路５１を形成し、そこに搬送した転写紙を排紙ローラ対５２により排紙トレイ５３上に排出可能にしている。
また、画像形成装置１００の下部には、転写紙を収納可能な給紙カセット７を配設している。
【００１９】
次に、この画像形成装置１００の画像形成における動作について説明する。画像形成の動作を開始させると、各感光体１が図１で時計回り方向にそれぞれ回転する。そして、その各感光体１の表面が帯電ユニット３の帯電ローラ３０１により一様に帯電される。そして、画像形成ユニット２Ａの感光体１ａには、露光装置６によりマゼンタの画像に対応するレーザ光が、画像形成ユニット２Ｂの感光体１ｂにはシアンの画像に対応するレーザ光が、画像形成ユニット２Ｃの感光体１ｃにはイエローの画像に対応するレーザ光が、さらに画像形成ユニット２Ｄの感光体１ｄにはブラックの画像に対応するレーザ光がそれぞれ照射され、各色の画像データに対応した潜像がそれぞれ形成される。各潜像は、感光体１が回転することにより現像装置１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄの位置に達すると、そこでマゼンタ、シアン、イエロー及びブラックの各トナーにより現像されて、４色のトナー像となる。
【００２０】
一方、給紙カセット７から転写紙が分離給紙部により給紙され、それが転写ベルト８の直前に設けられているレジストローラ対５５により、各感光体１上に形成されているトナー像と一致するタイミングで搬送される。転写紙は、転写ベルト８の入口付近に配設している紙吸着ローラ５４によりプラスの極性に帯電され、それにより転写ベルト８の表面に静電的に吸着される。そして、転写紙は、転写ベルト８に吸着した状態で搬送されながら、マゼンタ、シアン、イエロー及びブラック色の各トナー像が順次転写されていき、４色重ね合わせのフルカラーのトナー画像が形成される。その転写紙は、定着装置９で熱と圧力が加えられることによりトナー像が溶融定着され、その後は排紙系を通って、画像形成装置１上部の排紙トレイ５３に排紙される。
【００２１】
次に、現像装置周辺の構成について説明する。図２は、本発明の画像形成装置に備えられる現像装置とその周辺の構造を示す概略断面図である。図２において、現像装置１０の上方には現像装置１０内に新規なトナーとキャリアからなる現像剤を補給する現像剤補給装置２００（図３参照）が備えられており、現像装置１０の下方には、現像装置１０内で過剰となった現像剤を排出する現像剤排出装置３００が備えられている。
現像装置１０は、トナーとキャリアとからなる二成分現像剤を収容する現像剤収容部１４を有するハウジング１５（図３参照）と、このハウジング１５の開口部側に像担持体としての感光体１と近接した状態で回転するように配設される現像剤担持搬送体としての現像ロール１２と、現像剤収容部１４内で回転するように配設される現像剤攪拌搬送部材としての２つの搬送スクリュー１１ａ、１１ｂと、現像ローラ１２の表面に圧接又は近接した状態で配設される層厚規制部材１３とでその主要部が構成されている。
【００２２】
このうち、現像ローラ１２は、内部に固定されたマグネットロール１２０を備えた回転駆動する円筒状のスリーブ１２１である。また、現像剤収容部１４は、中央側の隔壁１４ｃにより２分され、両端側の連通部により連通された収容空間１４ａ、１４ｂからなり、その各収容空間１４ａ、１４ｂで回転する搬送スクリュー１１ａ、１１ｂにより現像剤が攪拌さながら収容空間１４ａ、１４ｂとの間を循環搬送されるようになっている。層厚規制部材１３は、非磁性部材と磁性部材の二重構造からなり、その先端がマグネットロール１２０の所定の磁極に対向するように配設されている。
現像剤補給装置２００は、補給用の二成分現像剤を収容する現像剤収容器２３０と、現像剤収容器２３０内の二成分現像剤を現像剤収容部１４に送り出して供給する現像剤補給器２２０とから構成されている。現像剤補給器２２０は、現像剤収容器２３０と現像装置１０との間に、それぞれに接続して備えられている。
搬送チューブ２２１には透磁率センサ２７０が備えられ、現像装置１０に供給される補給用現像剤のトナー濃度を検知している。現像剤収容器２３０には補給用現像剤攪拌装置２７１が備えられ、透磁率センサ２７０にて検知されたトナー濃度に応じて動作するように制御されている。
現像剤補給装置２００の詳細な構成については、後に図３を用いて説明する。
【００２３】
現像剤排出装置３００は、現像剤収容部４内で過剰になった二成分現像剤を回収する回収容器３３０と、過剰になって現像剤収容部１４から溢れ出る現像剤を回収容器３３０に送る現像剤排出手段としての排出パイプ３３１とで構成されている。排出パイプ３３１は、その上部開口３３１ａが現像剤収容部１４内の所定高さに位置するように配設されており、その所定高さにある上部開口３３１ａを乗り越える分の現像剤を排出するようになっている。
なお、本発明に係る現像剤排出装置としては、上記の構成に限られるものではなく、例えばハウジング１５の所定の箇所に現像剤排出口を開設し、排出パイプ３３１の代わりに、現像剤排出口の近傍に現像剤排出手段としての排出スクリュー等の搬送部材を設置して、現像剤排出口から排出された現像剤を回収容器３３０に搬送することとしてもよい。
また、本実施形態の排出パイプ３３１の端部又は内部に、この排出スクリューを備えることも可能である。
【００２４】
次に、現像装置の現像動作について、図２を参照して説明する。
まず、現像剤収容部１４内に予め収容されている現像装置内現像剤が、搬送スクリュー１１ａ、１１ｂより攪拌されて十分に混合されるとともに摩擦帯電された後、現像ローラ１２に供給されて、そのスリーブ１２１表面に層状に付着する。
この現像ローラ１２に付着する層状の現像剤は、層厚規制部材１３により所定の厚さに規制されて均一な層にされた後、スリーブ１２１の回転に伴って感光体１と対向する現像領域Ｄに搬送される。そして、この現像領域Ｄにおいて、画像形成装置本体１００（図１参照。）側で原稿の画像に応じて感光体１上に形成された潜像に二成分現像剤のトナーが静電吸着して現像が行われ、感光体１上にトナー像が形成される。
感光体１上に形成されたトナー像は、画像形成装置本体１００側において転写紙上に転写され、定着部により転写紙上に定着される。
【００２５】
この現像動作が繰り返されることにより、現像剤収容部１４内の現像装置内現像剤に含まれるトナーが消費されて徐々に減るが、このトナーの減量が、前記したトナー濃度センサにより検知されると、現像剤補給装置２００の現像剤補給器２２０が駆動する。これにより、現像剤収容器２３０の現像剤収容部材２３１内部に収容されている、下記詳述するキャリアとトナーとを含んだ補給用現像剤が補給される。現像剤収容部１４内に補給された新たな二成分現像剤は、現像剤収容部１４内で搬送スクリュー１１ａ、１１ｂにより攪拌され、補給前から収容されている現像装置内現像剤と十分に混合される。
現像剤収容部１４内には、現像剤補給装置２００からの補給用現像剤の補給により、トナーと共にキャリアも所定の割合で補給されるため、現像剤収容部１４内の現像剤量は次第に過剰となる。現像剤収容部１４内で過剰になった二成分現像剤は、収容部１４の規制高さを越えて溢れ出し現像剤排出装置３００の排出パイプ３３１を通して回収容器３３０内に収容される。
本発明の補給用現像剤とは、少なくともトナーとキャリアとを含む物である。現像剤収容器２３０に収容されている、補給用現像剤のトナー／キャリアとしては後述のものが使用可能である。
また、現像装置内現像剤のトナーとしては、現像剤収容器２３０に収容されているトナーと同じものでも、異なるトナーでも使用することができ、また、キャリアとしても、現像剤収容器２３０に収容されているキャリアと同じものでも、異なるキャリアでも使用することができる。
【００２６】
本実施形態の画像形成装置１００は、形状が容易に変形する現像剤収納部材２３１に補給用現像剤を充填させ、スクリューポンプ２２３によってこの補給用現像剤を吸引して、現像装置１０に供給する現像剤補給装置２００を備えている。
以下に、図３ないし７を参照して、現像剤補給装置２００の構成を詳細に説明する。
図３は、本発明で使用される現像剤補給装置２００の概略構成図である。現像剤補給装置２００に備えられた現像剤収容器２３０の内部には、減容可能な袋状部材としての現像剤収納部材２３１が備えられている。現像装置１０の現像剤収容部１４に補給される新規な補給用現像剤は、現像剤収納部材２３１内部に収容されている。現像剤収納部材２３１は、この現像剤が現像剤収容部１４に補給されることによる内部の圧力の減少に伴って減容する。
【００２７】
現像剤補給器２２０は、ハウジング１５の所定箇所に開設された補給口１５ａの上端に連結して備えられたスクリューポンプ２２３と、スクリューポンプ２２３に接続して備えられたノズル２４０と、ノズル２４０に接続して備えられた空気供給手段２６０とを備えており、現像剤収容部１４に設置される不図示のトナー濃度センサ（図示無し）等の検知信号に応じて駆動し、適量の現像剤を現像剤収容器２３０から現像剤収容部１４に供給する。
スクリューポンプ２２３とノズル２４０の間には、このスクリューポンプ２２３に連通される現像剤搬送通路としての搬送チューブ２２１を有している。この搬送チューブ２２１は、好ましくは、フレキシブルで耐トナー性に優れたポリウレタン、ニトリル、ＥＰＤＭ等のゴム材料で形成されたものを利用する。
搬送チューブ２２１には透磁率センサ２７０が備えられ、現像装置１０に供給される補給用現像剤のトナー濃度を検知している。現像剤収容器２３０には補給用現像剤攪拌装置２７１が備えられており、透磁率センサ２７０にて検知されたトナー濃度に応じて動作するように制御されている。
現像剤補給装置２００は、現像剤収納容器としての現像剤収容器２３０を支持するための容器ホルダ２２２を有しており、この容器ホルダ２２２は樹脂等の剛性の高い材料で形成されている。
【００２８】
現像剤収容器２３０は、柔軟なシート材で形成される袋状部材としての現像剤収納部材２３１と、現像剤排出口を形成する排出口形成部材としての口金部２３２を有している。現像剤収容部材２３１の材質としては、特に制限はなく、寸法精度がよいものが好適に用いられる。例えば、ポリエステル樹脂，ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリアクリル酸、ポリカーボネート樹脂、ＡＢＳ樹脂、ポリアセタール樹脂等の樹脂が好適に挙げられる。
また、口金部２３２には、スポンジ、ゴム等で形成されるシール材２３３が設けられており、このシール材２３３には十字型の切り込みが設けられている。そして、この切り込みに現像剤補給器２２０のノズル２４０を通すことで、現像剤収容器２３０と現像剤補給器２２０が連通し固定される。
【００２９】
本実施形態では、口金部２３２が、現像剤収容器２３０の下方に備えられている。ここで、口金部２３２が下方に備えられている状態とは、現像剤収容器２３０が現像剤補給装置２００に配設された状態において、口金部２３２が、現像剤収容器２３０における下方向きの鉛直成分を含んだ位置に備えられていることを表している。
なお、口金部２３２が、現像剤収容器本体に備えられる位置としては、これに限られるものではなく、現像剤収容器２３０が現像剤補給装置２００に配設された状態において、現像剤収容器２３０本体の水平方向に備えられてもよく、また、斜め方向に備えられることとしてもよい。
現像剤収容器は、トナーの消耗に応じて順次新しい物と交換されるが、本実施形態の現像剤収容器２３０は、上述した構成を備えることで、その着脱を容易に行うことが可能であり、また、交換時や使用時におけるトナー漏れを防止することが可能である。
【００３０】
図４（ａ）は、現像剤補給器２２０に設けられるノズル２４０の概略構成を示す外観図であり、図４（ｂ）は、その軸方向断面図であり、図４（ｃ）は、図４（ｂ）中符号Ａ−Ａの断面図である。このノズル２４０は、図４（ｂ）に示すように、内管２４１とその内管２４１を内部に収容する外管２４２とからなる２重管構造を有している。内管２４１の内部は、現像剤収容器２３０内の現像剤を排出するための現像剤搬送通路としての現像剤流路２４１ａとなっている。現像剤収容器２３０内のトナーは、スクリューポンプ２２３による吸引力により、吸引され、現像剤流路２４１ａを通ってスクリューポンプ２２３内に引き込まれることになる。
【００３１】
図５は、スクリューポンプ２２３の概略構成を示す断面図である。このスクリューポンプ２２３は、一軸偏芯スクリューポンプと呼ばれるもので、内部にロータ２２４及びステータ２２５を備えている。ロータ２２４は、円形断面が螺旋状に捻れた形状を有し、硬い材質で形成されており、ステータ２２５の内部に嵌合される。一方、ステータ２２５は、ゴム状の柔軟な材料で形成され、長円形断面が螺旋状に捻れた形状の穴を有しており、この穴にロータ２２４が嵌合される。また、ステータ２２５の螺旋のピッチは、ロータ２２４の螺旋のピッチの２倍の長さに形成されている。また、ロータ２２４は、ユニバーサルジョイント２２７及び軸受２２８を介して、ロータ２２４を回転駆動させるための駆動モータ２２６に接続されている。
【００３２】
この構成において、現像剤収容器２３０からノズル２４０の現像剤流路２４１ａ及び搬送チューブ２２１を通って搬送されてきたトナー及びキャリアは、透磁率センサ２７０によってトナー濃度を検知されながら、スクリューポンプ２２３のトナー吸引口２２３ａから内部に入り込む。そして、ロータ２２４とステータ２２５の間に形成されるスペースに入り込み、ロータ２２４の回転に伴って、図５中右側方向に吸引搬送される。そして、ロータ２２４とステータ２２５の間のスペースを通過したトナーは、トナー落下口２２３ｂから下方に落下し、現像装置１０の現像剤補給口１４を介して、現像装置１０の内部に供給される。
また、本実施形態で使用される現像剤補給器２２０は、現像剤収容器２３０内に空気を供給する空気供給手段２６０を備えている。
【００３３】
図３に示すように、各エア流路２４４ａ、２４４ｂは、それぞれ、気体供給通路としてのエア供給路２６１ａ、２６１ｂを介して、別個の気体送出装置としてのエアポンプ２６０ａ、２６０ｂに接続されている。
エア流路２４４は、図４（ｂ）に示すように、現像剤補給器２２０のノズル２４０の内管２４１と外管２４２との間に、空気供給通路として設けられているものであり、このエア流路４４は、図４（ｃ）に示すように、互いに独立した断面半円状の２つの流路２４４ａ、２４４ｂから構成されている。
【００３４】
また、エアポンプ２６０ａ、２６０ｂとしては、通常のダイアフラム型のエアポンプを利用することができる。これらエアポンプ２６０ａ、２６０ｂから送り出される空気は、それぞれ、エア流路２４４ａ、２４４ｂを通って、各エア流路の気体供給口としてのエア供給口２４６ａ、２４６ｂからトナー収容器２３０内に供給される。各エア供給口２４６ａ、２４６ｂは、トナー流路２４１ａの現像剤排出口としてのトナー流出口２４７の図中下方に位置している。これにより、各エア供給口２４６ａ、２４６ｂから供給される空気は、トナー流出口２４７付近のトナーに対して供給されることになり、使用されないまま長期間放置されてトナー流出口２４７にトナーが詰まった状態になったとしても、そのトナー流出口２４７を塞いでいるトナーを崩すことができる。
また、エア供給路２６１ａ、２６１ｂには、図示省略した気体送出制御手段としての制御部からの制御信号により、開閉動作する閉塞手段としての開閉弁２６２ａ、２６２ｂが設けられている。開閉弁２６２ａ、２６２ｂは、制御部からＯＮ信号を受け取ると弁を開けて空気を通過させ、制御部からＯＦＦ信号を受け取ると弁を閉めて空気の通過を阻止するように動作する。
【００３５】
次に、本実施形態における現像剤補給器２２０の動作について図３を用いて説明する。
上記制御部は、現像装置１０からトナー濃度が不足した旨の信号を受け取ることで、現像剤補給動作を開始する。この現像剤補給動作では、まず、エアポンプ２６０ａ、２６０ｂをそれぞれ駆動させ、現像剤収容器２３０内に空気を供給するとともに、スクリューポンプ２２３の駆動モータ２２６を駆動させて、現像剤の吸引搬送を行う。
エアポンプ２６０ａ、２６０ｂから空気が送り出されると、その空気は、エア供給路２６１ａ、２６１ｂからノズル２４０のエア流路２４４ａ、２４４ｂに入り込み、エア供給口２４６ａ、２４６ｂから現像剤収容器２３０内に供給される。この空気によって、現像剤収容器２３０内の現像剤は、攪拌されて、空気を多く内包した状態となり、流動化が促進される。
【００３６】
また、現像剤収容器２３０内に空気が供給されると、現像剤収容器２３０内の内圧が高まることになる。従って、現像剤収容器２３０の内圧と外圧（大気圧）との間に圧力差が生じ、流動化した現像剤には、圧力の引く方向へ移動する力が働く。これにより、現像剤収容器２３０内の現像剤は、圧力の引く方向すなわち現像剤流出口２４７から流出することになる。
本実施形態では、スクリューポンプ２２３による吸引力も作用して、現像剤収容器２３０内の現像剤が現像剤流出口２４７から流出する。
【００３７】
上述のようにして、現像剤収容器２３０から流出した現像剤は、現像剤流出口２４７からノズル２４０の現像剤流路２４１ａを通り、搬送チューブ２２１を介してスクリューポンプ２２３内に移動する。
搬送チューブ中を移動している際に透磁率センサ２７０にてトナー濃度を検知され、現像剤収容容器に収容されている現像剤全体のトナー濃度と異なる場合は、補給用現像剤攪拌装置２７１を作動させ、現像剤収容容器内現像剤のトナー濃度を均一化する。
スクリューポンプ２２３内を移動した後、補給用現像剤は現像剤落下口２２３ｂから下方に落下し、現像剤補給口１４から現像装置１０内に現像剤が補給される。一定量の現像剤補給が完了したら、制御部は、エアポンプ２６０ａ、２６０ｂ及び駆動モータ２２６の駆動を停止させ、かつ、開閉弁２６２ａ、２６２ｂを閉じ、トナー補給動作を終了する。このように、トナー補給動作終了時に開閉弁２６２ａ、２６２ｂを閉じることで、トナー収容器２３０内のトナーがノズル２４０のエア供給路２４４ａ、２４４ｂを通ってエアポンプ２６０ａ、２６０ｂ側に逆流するのを防止している。
【００３８】
また、エアポンプ２６０ａ、２６０ｂから供給される空気の供給量は、スクリューポンプ２２３によるトナー及び空気の吸引量よりも少なく設定されている。よって、トナーを消費するにつれて、現像剤収容器２３０の内圧が減少することになる。ここで、本実施形態における現像剤収容器２３０の現像剤収納部材２３１は、柔軟なシート材で形成されているため、内圧の減少に伴って減容する。
図８は、現像剤収容部材２３１に現像剤を充填した状態の斜視図である。
図９は、現像剤収容部材２３１内部の現像剤が排出されて減容した（しぼんだ）状態を示す正面図である。ここで、現像剤収容部材２３１は６０％以上減容されるものが望ましい。
【００３９】
本発明において用いられるトナーは、少なくとも結着樹脂及び着色剤を含んで構成され、更に離型剤、帯電制御剤、またこれらの他に、必要に応じてその他の成分を含んでなる。
以下にトナーの製造方法について記述するが、トナーの製造方法としては、特に一つのものに限定されるものではなく、目的に応じて適宜選択することができる。例えば、粉砕法、水系媒体中で油相を乳化、懸濁又は凝集させトナー母体粒子を形成させる、懸濁重合法、乳化重合法、ポリマー懸濁法等が挙げられる。
【００４０】
本発明において用いられるトナーの結着樹脂としては、特に制限はなく、公知のものの中から目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ポリスチレン、ポリｐ−スチレン、ポリビニルトルエン等のスチレン及びその置換体の単重合体、スチレン−ｐ−クロルスチレン共重合体、スチレン−プロピレン共重合体、スチレン−ビニルトルエン共重合体、スチレン−アクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリル酸エチル共重合体、スチレン−メタアクリル酸共重合隊、スチレン−メタアクリル酸メチル共重合体、スチレン−メタアクリル酸エチル共重合体、スチレン−メタアクリル酸ブチル共重合体、スチレン−α−クロルメタアクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−ビニルメチルエーテル共重合体、スチレン−ビニルメチルケトン共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−イソプロピル共重合体、スチレン−マレイン酸エステル共重合体等のスチレン系共重合体、ポリチメルメタクリレート樹脂、ポリブチルメタクリレート樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリ酢酸ビニル樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、ポリアクリル酸樹脂、ロジン樹脂、変性ロジン樹脂、テルペン樹脂、フェノール樹脂、脂肪族又は芳香族炭化水素樹脂、芳香族系石油樹脂などが単独あるいは混合して使用できる。
【００４１】
着色剤としては、特に制限はなく、公知の染料及び顔料の中から目的に応じて適宜選択することができ、例えば、カーボンブラック、ニグロシン染料、鉄黒、ナフトールイエローＳ、ハンザイエロー（１０Ｇ、５Ｇ、Ｇ）、カドミュウムイエロー、黄色酸化鉄、黄土、黄鉛、チタン黄、ポリアゾイエロー、オイルイエロー、ハンザイエロー（ＧＲ、Ａ、ＲＮ、Ｒ）、ピグメントイエローＬ、ベンジジンイエロー（Ｇ、ＧＲ）、パーマネントイエロー（ＮＣＧ）、バルカンファストイエロー（５Ｇ、Ｒ）、タートラジンレーキ、キノリンイエローレーキ、アンスラザンイエローＢＧＬ、イソインドリノンイエロー、ベンガラ、鉛丹、鉛朱、カドミュウムレッド、カドミュウムマーキュリレッド、アンチモン朱、パーマネントレッド４Ｒ、パラレッド、ファイセーレッド、パラクロルオルトニトロアニリンレッド、リソールファストスカーレットＧ、ブリリアントファストスカーレット、ブリリアントカーンミンＢＳ、パーマネントレッド（Ｆ２Ｒ、Ｆ４Ｒ、ＦＲＬ、ＦＲＬＬ、Ｆ４ＲＨ）、ファストスカーレットＶＤ、ベルカンファストルビンＢ、ブリリアントスカーレットＧ、リソールルビンＧＸ、パーマネントレッドＦ５Ｒ、ブリリアントカーミン６Ｂ、ポグメントスカーレット３Ｂ、ボルドー５Ｂ、トルイジンマルーン、パーマネントボルドーＦ２Ｋ、ヘリオボルドーＢＬ、ボルドー１０Ｂ、ボンマルーンライト、ボンマルーンメジアム、エオシンレーキ、ローダミンレーキＢ、ローダミンレーキＹ、アリザリンレーキ、チオインジゴレッドＢ、チオインジゴマルーン、オイルレッド、キナクリドンレッド、ピラゾロンレッド、ポリアゾレッド、クロームバーミリオン、ベンジジンオレンジ、ペリノンオレンジ、オイルオレンジ、コバルトブルー、セルリアンブルー、アルカリブルーレーキ、ピーコックブルーレーキ、ビクトリアブルーレーキ、無金属フタロシアニンブルー、フタロシアニンブルー、ファストスカイブルー、インダンスレンブルー（ＲＳ、ＢＣ）、インジゴ、群青、紺青、アントラキノンブルー、ファストバイオレットＢ、メチルバイオレットレーキ、コバルト紫、マンガン紫、ジオキサンバイオレット、アントラキノンバイオレット、クロムグリーン、ジンクグリーン、酸化クロム、ピリジアン、エメラルドグリーン、ピグメントグリーンＢ、ナフトールグリーンＢ、グリーンゴールド、アシッドグリーンレーキ、マラカイトグリーンレーキ、フタロシアニングリーン、アントラキノングリーン、酸化チタン、亜鉛華、リトボン、等が挙げられる。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
着色剤のトナーにおける含有量は１〜１５質量％が好ましく、３〜１０質量％がより好ましい。
【００４２】
着色剤は、樹脂と複合化されたマスターバッチとして使用してもよい。該樹脂としては、特に制限はなく、目的に応じて公知のものの中から適宜選択することができ、例えば、スチレン又はその置換体の重合体、スチレン系共重合体、ポリメチルメタクリレート樹脂、ポリブチルメタクリレート樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリ酢酸ビニル樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、エポキシポリオール樹脂、ポリウレタン、ポリアミド、ポリビニルブチラール、ポリアクリル酸樹脂、ロジン、変性ロジン、テルペン樹脂、脂肪族炭化水素樹脂、脂環族炭化水素樹脂、芳香族系石油樹脂、塩素化パラフィン、パラフィン、等が挙げられる。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
【００４３】
離型剤としては、特に制限はなく、目的に応じて公知のものの中から適宜選択することができ、例えば、ワックス類、等が好適に挙げられる。
ワックス類としては、例えば、カルボニル基含有ワックス、ポリオレフィンワックス、長鎖炭化水素、等が挙げられる。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。これらの中でも、カルボニル基含有ワックスが好ましい。
カルボニル基含有ワックスとしては、例えば、ポリアルカン酸エステル、ポリアルカノールエステル、ポリアルカン酸アミド、ポリアルキルアミド、ジアルキルケトン、等が挙げられる。前記ポリアルカン酸エステルとしては、例えば、カルナバワックス、モンタンワックス、トリメチロールプロパントリベヘネート、ペンタエリスリトールテトラベヘネート、ペンタエリスリトールジアセテートジベヘネート、グリセリントリベヘネート、１，１８−オクタデカンジオールジステアレート等が挙げられる。ポリアルカノールエステルとしては、例えば、トリメリット酸トリステアリル、ジステアリルマレエート等が挙げられる。前記ポリアルカン酸アミドとしては、例えば、ジベヘニルアミド等が挙げられる。前記ポリアルキルアミドとしては、例えば、トリメリット酸トリステアリルアミド等が挙げられる。前記ジアルキルケトンとしては、例えば、ジステアリルケトン等が挙げられる。これらカルボニル基含有ワックスの中でも、ポリアルカン酸エステルが特に好ましい。
ポリオレフィンワッックスとしては、例えば、ポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックス等が挙げられる。
長鎖炭化水素としては、例えば、パラフィンワックス、サゾールワックス等が挙げられる。
【００４４】
離型剤の融点としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、４０〜１６０℃が好ましく、５０〜１２０℃がより好ましく、６０〜９０℃が特に好ましい。
融点が、４０℃未満であると、ワックスが耐熱保存性に悪影響を与えることがあり、１６０℃を超えると、低温での定着時にコールドオフセットを起こし易いことがある。
離型剤の溶融粘度としては、該ワックスの融点より２０℃高い温度での測定値として、０．００５〜１Ｐａ・ｓ（５〜１，０００ｃｐｓ）が好ましく、０．０１〜０．１Ｐａ・ｓ（１０〜１００ｃｐｓ）がより好ましい。溶融粘度が、０．００５Ｐａ・ｓ未満であると、離型性が低下することがあり、１Ｐａ・ｓを超えると、耐ホットオフセット性、低温定着性への向上効果が得られなくなることがある。
離型剤の前記トナーにおける含有量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、１〜４０質量％が好ましく、３〜３０質量％がより好ましい。前記含有量が、４０質量％を超えると、トナーの流動性が悪化することがある。
【００４５】
帯電制御剤としては、特に制限はなく、感光体に帯電される電荷の正負に応じて正又は負の荷電制御剤を適宜選択して用いることができる。
負の帯電制御剤としては、例えば、電子供与性の官能基を持つ樹脂又は化合物、アゾ染料、有機酸の金属錯体、などを用いることができる。具体的には、ボントロン（品番：Ｓ−３１、Ｓ−３２、Ｓ−３４、Ｓ−３６、Ｓ−３７、Ｓ−３９、Ｓ−４０、Ｓ−４４、Ｅ−８１、Ｅ−８２、Ｅ−８４、Ｅ−８６、Ｅ−８８、Ａ、１−Ａ、２−Ａ、３−Ａ）（以上、オリエント化学工業社製））、カヤチャージ（品番：Ｎ−１、Ｎ−２）、カヤセットブラック（品番：Ｔ−２、００４）（以上、日本化薬社製））、アイゼンスピロンブラック（Ｔ−３７、Ｔ−７７、Ｔ−９５、ＴＲＨ、ＴＮＳ−２）（以上、保土谷化学工業社製）、ＦＣＡ−１００１−Ｎ、ＦＣＡ−１００１−ＮＢ、ＦＣＡ−１００１−ＮＺ、（以上、藤倉化成社製）、などが挙げられる。
【００４６】
正の荷電制御剤としては、例えば、ニグロシン染料等の塩基性化合物、４級アンモニウム塩等のカチオン性化合物、高級脂肪酸の金属塩等を用いることができる。具体的には、ボントロン（品番：Ｎ−０１、Ｎ−０２、Ｎ−０３、Ｎ−０４、Ｎ−０５、Ｎ−０７、Ｎ−０９、Ｎ−１０、Ｎ−１１、Ｎ−１３、Ｐ−５１、Ｐ−５２、ＡＦＰ−Ｂ）（以上、オリエント化学工業社製）、ＴＰ−３０２、ＴＰ−４１５、ＴＰ−４０４０（以上、保土谷化学工業社製）、コピーブルーＰＲ、コピーチャージ（品番：ＰＸ−ＶＰ−４３５、ＮＸ−ＶＰ−４３４）（以上、ヘキスト社製）、ＦＣＡ（品番：２０１、２０１−Ｂ−１、２０１−Ｂ−２、２０１−Ｂ−３、２０１−ＰＢ、２０１−ＰＺ、３０１）（以上、藤倉化成社製）、ＰＬＺ（品番：１００１、２００１、６００１、７００１）（以上、四国化成工業社製）、などが挙げられる。
これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
帯電制御剤の添加量は、結着樹脂の種類、分散方法を含めたトナー製造方法によって決定されるもので、一義的に限定されるものではないが、結着樹脂１００質量部に対し０．１〜１０質量部が好ましく、０．２〜５質量部がより好ましい。前記添加量が１０質量部を超えると、トナーの帯電性が大きすぎ、帯電制御剤の効果を減退させ、現像ローラとの静電気的吸引力が増大し、現像剤の流動性低下や、画像濃度の低下を招くことがあり、０．１質量部未満であると、帯電立ち上り性や帯電量が十分でなく、トナー画像に影響を及ぼしやすいことがある。
【００４７】
トナー材料には、結着樹脂、離型剤、着色剤、及び帯電制御剤の他に、必要に応じて無機微粒子、流動性向上剤、クリーニング性向上剤、磁性材料、金属石鹸、等を添加することができる。
無機微粒子としては、例えば、シリカ、チタニア、アルミナ、酸化セリウム、チタン酸ストロンチウム、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、リン酸カルシウム等を用いることができ、シリコーンオイルやヘキサメチルジシラザンなどで疎水化処理されたシリカ微粒子や、特定の表面処理を施した酸化チタンを用いることがより好ましい。
【００４８】
前記シリカ微粒子としては、例えば、アエロジル（品番：１３０、２００Ｖ、２００ＣＦ、３００、３００ＣＦ、３８０、ＯＸ５０、ＴＴ６００、ＭＯＸ８０、ＭＯＸ１７０、ＣＯＫ８４、ＲＸ２００、ＲＹ２００、Ｒ９７２、Ｒ９７４、Ｒ９７６、Ｒ８０５、Ｒ８１１、Ｒ８１２、Ｔ８０５、Ｒ２０２、ＶＴ２２２、ＲＸ１７０、ＲＸＣ、ＲＡ２００、ＲＡ２００Ｈ、ＲＡ２００ＨＳ、ＲＭ５０、ＲＹ２００、ＲＥＡ２００）（以上、日本アエロジル社製）、ＨＤＫ（品番：Ｈ２０、Ｈ２０００、Ｈ３００４、Ｈ２０００／４、Ｈ２０５０ＥＰ、Ｈ２０１５ＥＰ、Ｈ３０５０ＥＰ、ＫＨＤ５０）、ＨＶＫ２１５０（以上、ワッカーケミカル社製）、カボジル（品番：Ｌ−９０、ＬＭ−１３０、ＬＭ−１５０、Ｍ−５、ＰＴＧ、ＭＳ−５５、Ｈ−５、ＨＳ−５、ＥＨ−５、ＬＭ−１５０Ｄ、Ｍ−７Ｄ、ＭＳ−７５Ｄ、ＴＳ−７２０、ＴＳ−６１０、ＴＳ−５３０）（以上、キャボット社製）等を用いることができる。
無機微粒子の添加量としては、トナー母体粒子１００質量部に対し０．１〜５．０質量部が好ましく、０．５〜３．２質量部がより好ましい。
【００４９】
本発明におけるトナーの製造方法としては、前述のとおり特に限定するものではないが、粉砕法の製造方法として、以下を例示する。
前記のトナー材料を混合し、該混合物を溶融混練機に仕込んで溶融混練する。該溶融混練機としては、例えば、一軸、二軸の連続混練機や、ロールミルによるバッチ式混練機を用いることができる。例えば、神戸製鋼所社製ＫＴＫ型二軸押出機、東芝機械社製ＴＥＭ型押出機、ケイシーケイ社製二軸押出機、池貝鉄工所社製ＰＣＭ型二軸押出機、ブス社製コニーダー等が好適に用いられる。この溶融混練は、バインダー樹脂の分子鎖の切断を招来しないような適正な条件で行うことが好ましい。具体的には、溶融混練温度は、バインダー樹脂の軟化点を参考にして行われ、該軟化点より高温過ぎると切断が激しく、低温すぎると分散が進まないことがある。
【００５０】
粉砕法では、前記混練で得られた混練物を粉砕する。この粉砕においては、まず、混練物を粗粉砕し、次いで微粉砕することが好ましい。この際ジェット気流中で衝突板に衝突させて粉砕したり、ジェット気流中で粒子同士を衝突させて粉砕したり、機械的に回転するロータとステータの狭いギャップで粉砕する方式が好ましく用いられる。
分級は、前記粉砕で得られた粉砕物を分級して所定粒径の粒子に調整する。前記分級は、例えば、サイクロン、デカンター、遠心分離等により、微粒子部分を取り除くことにより行うことができる。
粉砕及び分級が終了した後に、粉砕物を遠心力などで気流中に分級し、所定の粒径のトナーを製造する。
【００５１】
また、トナーの流動性や保存性、現像性、転写性を高めるために、以上のようにして製造されたトナー母体粒子に更に疎水性シリカ微粉末等の無機微粒子を添加混合してもよい。添加剤の混合は一般の粉体の混合機が用いられるがジャケット等装備して、内部の温度を調節できることが好ましい。なお、添加剤に与える負荷の履歴を変えるには、途中又は漸次添加剤を加えていけばよい。この場合、混合機の回転数、転動速度、時間、温度などを変化させてもよい。又はじめに強い負荷を、次に、比較的弱い負荷を与えてもよいし、その逆でもよい。使用できる混合設備としては、例えば、Ｖ型混合機、ロッキングミキサー、レーディゲミキサー、ナウターミキサー、ヘンシェルミキサーなどが挙げられる。次いで、粗大粒子、凝集粒子の除去を目的に、篩を通過させることでトナーを得ることができる。
【００５２】
以下にキャリアについて記述するが、これは本発明の実施形態を示す一例であり、これに限定されるものではない。
図８は、キャリアの被覆層を示す説明図である。図８に示すように、本発明で使用されるキャリア粒子は、芯材２６と、この芯材２６を被覆する被覆層２７とを有してなり、この被覆層２７は、少なくとも結着樹脂、硬質粒子（以下、第１粒子Ｇ１と示す。）を含む。
芯材２６を被覆する層としては、被覆層２７の他に他の層を有することも可能である。また更に、被覆層２７は、結着樹脂、第１粒子Ｇ１、第２粒子Ｇ２の他に、必要に応じて他の成分を含むことも可能である。
被覆層２７における樹脂部分の平均厚みｈは、芯材２６表面に対して垂直方向に存在する膜の厚みを表すものであり、芯材２６表面から被覆層２７表面までの厚みにおいて、粒子部分を除いた樹脂部分の平均厚みを示すものである。
【００５３】
被覆層２７における樹脂部分の厚みとしては、芯材２６表面と粒子との間に存在する樹脂部の厚みｈａと、各粒子間に存在する樹脂部の厚みｈｂと、粒子上に存在する樹脂部の厚みｈｃと、芯材２６上に存在する樹脂部の厚みｈｄとがある。
被覆層２７における樹脂部分の平均厚みｈは、例えば、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）を用いて、キャリアの断面を観察して測定することができる。具体的には、キャリア表面に沿って、０．２μｍ間隔で被覆層２７における樹脂部分の厚み（芯材表面と粒子との間に存在する樹脂部の厚みｈａ、粒子間に存在する樹脂部の厚みｈｂ、粒子上の樹脂部の厚みｈｃ、及び芯材上の樹脂部の厚みｈｄ）を、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）を用いて測定し、５０個の測定値を得て、この測定値を平均した値を被覆層２７における樹脂部分の平均厚みｈとする。
【００５４】
具体的な算出方法としては、被覆層２７における樹脂部分の平均厚みｈの値は、上述の方法で得られた各測定値を合計し、得られた値を、測定値の個数で割った値である。この測定値の個数は、芯材２６表面と粒子との間に存在する樹脂部の厚みｈａ、粒子間に存在する樹脂部の厚みｈｂ、粒子上の樹脂部の厚みｈｃ、及び芯材２６上の樹脂部の厚みｈｄをそれぞれ１つと捉えて数える。
例えば、図８で示される測定点Ａでは、前記厚みｈｂ及び前記厚みｈｃが存在するので、測定点Ａにおける測定値の個数は２つとなる。
また、上述の測定方法において、５０個ある測定値のうち、最後に測定した箇所において、被覆層２７における樹脂部分の厚みの測定値として複数の測定値（例えば、前記厚みｈａ及び前記厚みｈｃ）を得た場合には、上記測定値の合計値を、測定値の個数である「４９＋（最後の測定点における測定値の数）」の値で割った値を、被覆層２７における樹脂部分の平均厚みｈの値とする。
【００５５】
被覆層２７に含まれる第１粒子Ｇ１の粒径Ｄ１（μｍ）は、被覆層２７における樹脂部分の平均厚みｈ（μｍ）に対し、１＜（Ｄ１／ｈ）＜１０の関係を満たすものとし、より好ましくは１＜（Ｄ１／ｈ）＜５の関係を満たすものである。
第１粒子Ｇ１の粒径Ｄ１と被覆層２７における樹脂部分の平均厚みｈとが、上述の関係式を満たすと、キャリアの被覆層２７に対して第１粒子Ｇ１の方が凸となる。この凸部分によって、現像剤を摩擦帯電させるための攪拌を行った時に、トナーとキャリア、又はキャリア同士の摩擦接触によってキャリア被覆層２７の結着樹脂に与えられる強い衝撃を緩和することができる。これにより、帯電発生箇所である、キャリア被覆層２７の結着樹脂の膜削れが発生することを抑制することができる。
【００５６】
また、粒子表面に凸部が存在することで、外部との接触点が点となることから、キャリア粒子の流動性が向上する。そのため、このキャリアを用いた現像剤は搬送性が高く、搬送ムラが発生しにくくなり、画像安定性が高まる。
さらに、キャリア同士が摩擦接触することによって、上述の被覆層２７表面に対して凸となって存在する粒子が、キャリア表面に付着したトナーのスペント成分を掻き落とす、クリーニングの効果を得ることができる。これにより、トナースペントの現象が発生するのを効果的に防止することができる。
（Ｄ１／ｈ）が１以下であると、第１粒子が結着樹脂中に埋没して、被覆層２７中に添加された第１粒子Ｇ１の効果を十分に得ることができないことがある。また、（Ｄ１／ｈ）が１０以上であると、第１粒子（Ｇ１）と結着樹脂との接触面積が小さくなり、第１粒子（Ｇ１）のキャリア粒子に対する充分な拘束力が得られず、第１粒子Ｇ１がキャリア粒子表面から容易に脱離してしまうことがある。
【００５７】
被覆層２７は、被覆層に平均的に適度な強度を持たせるために第２の硬質微粒子（以下、第２粒子Ｇ２と示す。）を含有することが好ましく、第２粒子Ｇ２の粒径Ｄ２（μｍ）は、被覆層２７における樹脂部分の平均厚みｈ（μｍ）に対し、０．００１＜（Ｄ２／ｈ）＜１を満たすものが好ましく、より好ましくは０．０１＜（Ｄ２／ｈ）＜０．５を満たすものが好ましい。
第２粒子Ｇ２の粒径Ｄ２を、被覆層２７の平均厚みｈよりも小さくすることで、第２粒子Ｇ２を被覆層２７中に分散させながら内包することができる。そのため、被覆層の強度を平均的に向上させることができる。
また、第２粒子Ｇ２の体積固有抵抗値は、好ましくは１．０×１０１２Ω・ｃｍ以下、より好ましくは１．０×１０１０Ω・ｃｍ以下、更に好ましくは１．０×１０８Ω・ｃｍ以下である。第２粒子Ｇ２の体積固有抵抗を１．０×１０１２Ω・ｃｍ以下と低抵抗のものとすることによって、被覆層２７の帯電付与能力を適切な低さに制御し、最終的に得られる画増の濃度を高めることができる。
【００５８】
本発明における第１粒子Ｇ１及び第２粒子Ｇ２の体積固有抵抗は、例えば、以下のようにして測定することができる。
内径２５．４ｍｍ（１インチ）の円筒状の塩化ビニル管の中に試料を入れ、その上下を電極で挟む。これら電極をプレス機により、１５ｋｇ／ｃｍ２の圧力を１分加える。続いて、この加圧した状態で、ＬＣＲメータによる測定を行い、抵抗（ｒ）を得る。得られた抵抗値を、下記数式（１）により計算して、体積固有抵抗を求めることができる。
【数１】
2010217219.tif 000003
（ただし、式（１）中、Ｈは試料の厚みを表す値であり、ｒは試料の抵抗値を表す値である。）
【００５９】
（Ｄ２／ｈ）の値が１以上であると、第２粒子Ｇ２が被覆層２７の厚みに対して大きすぎるため、分散して被覆層の強度を平均的に向上させるという効果が発揮されにくくなる。また、（Ｄ２／ｈ）が０．００１以下であると、被覆層２７厚みに対して第２粒子Ｇ２の粒径が小さ過ぎるため、効果が得られにくくなる。
芯材２６表面から被覆層２７表面までの平均厚みＴ（μｍ）は、０．１≦Ｔ≦３．０であることが好ましく、０．１≦Ｔ≦２．０であることがより好ましい。
芯材２６表面から被覆層２７表面までの平均厚みＴが０．１μｍ未満であると、キャリア芯材２６を覆う膜としての被覆層２７の総厚が薄すぎるため、ランニング経時において、被覆層２７が削られてキャリア芯材２６が剥き出しになる現象が起こりやすくなり、キャリアの耐久性が低下する。
また、芯材２６から被覆層２７表面までの平均厚みＴが３．０μｍを超えると、芯材２６表面に形成される膜厚が厚すぎるため、キャリアの磁化が下がりやすくなり、キャリア付着を生じさせることがある。
【００６０】
被覆層２７における樹脂部分の平均厚みｈ（μｍ）は、０．０４〜２μｍが好ましく、０．０４〜１μｍがより好ましい。
第１粒子Ｇ１の体積平均粒子径Ｄ１は、０．０５〜３μｍであることが好ましく、０．０５〜１μｍがより好ましい。
第２粒子Ｇ２の粒径Ｄ２は、０．００５〜１μｍであることが好ましく、０．０１〜０．２μｍがより好ましい。
芯材２６表面から被覆層２７表面までの厚みＴは、図８に示すように、上述した、被覆層２７における樹脂部分の平均厚みｈとは異なる厚みを表しており、キャリア表面の各地点における芯材２６表面から被覆層２７表面までの厚みを示すものである。
【００６１】
図８に示すように、被覆層２７中に添加された粒子の粒径Ｄ１が、被覆層２７における樹脂部分の厚みよりも大きい場合には、この粒子の粒径が、芯材２６表面から被覆層２７表面までの厚みＴに相当する値となる。
芯材２６表面から被覆層２７表面までの平均厚みＴは、例えば、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）を用いてキャリア断面を観察し、芯材２６表面から被覆層２７表面までの厚みを、キャリア表面に沿って０．２μｍ亜鉛粒子などが挙げられ、これらの中でも、アルミナ粒子は、キャリアの被覆材料に用いられる結着樹脂との相性も良く、分散性、接着性の面でも優れているだけではなく、硬度が非常に高いので、現像装置１０内でのストレスに対し、磨耗、割れが生じ難く、長期にわたって被覆層の保護効果、スペント物掻き取り効果を発揮できるので特に好ましい。
アルミナ粒子としては、粒径５μｍ以下のアルミナ粒子が好ましく、表面処理をしていないもの、疎水化処理などの表面処理したもの等を用いることができる。
シリカとしては、トナー用に用いられているもの、及びそれ以外のものも用いることができ、表面処理していないもの、疎水化処理など表面処理したもの等を用いることができる。
【００６２】
被覆層２７中に含まれる第１粒子Ｇ１の含有量は１０〜８０質量％であることが好ましく、２０〜６０質量％がより好ましい。
第１粒子Ｇ１の被覆層２７における含有量が１０質量％未満であると、キャリア粒子表面での結着樹脂の占める割合に比べ、第１粒子Ｇ１の占める割合が少なすぎるため、結着樹脂への強い衝撃を伴う接触を緩和する効果が小さいので、十分な耐久性が得られないことがある。
一方、８０質量％を超えると、キャリア表面での結着樹脂の占める割合に比べ、第１粒子Ｇ１の占める割合が多すぎるため、帯電発生箇所である結着樹脂の占める割合が不十分となり、十分な帯電能力を発揮できないことがある。更に、結着樹脂量に比べて第１粒子Ｇ１の量が多すぎるので、結着樹脂による第１粒子Ｇ１の保持能力が不十分となり、第１粒子Ｇ１が脱離し易くなり、帯電量や抵抗等の変動量が増加して、十分な耐久性が得られないことがある。
【００６３】
ここで、第１粒子Ｇ１の被覆層２７における含有量は、下記式（２）で求めることができる。
【数２】
2010217219.tif 000004
【００６４】
第２粒子Ｇ２としては、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化スズ、表面処理された酸化チタン、表面処理された酸化亜鉛、及び表面処理された酸化スズから選択される少なくとも１種の粒子が好適に用いられる。
これらの粒子は、適度な硬度を持ち、且つ、キャリアのコート材料に用いられる樹脂と間隔で５０点測定し、これらの測定値を平均して得られる値である。
第１粒子Ｇ１としては、例えば、アルミナ粒子、シリカ粒子、チタニア粒子、酸化の相性もよく、分散性、接着性の面でも優れており、特に酸化チタンや表面処理を施した酸化チタンは第２粒子Ｇ２として好ましい。
また、粒子母体として上記以外のものを使用した場合でも、粒子表面に疎水化処理等の表面処理を施すことで分散性を向上させたり、導電性処理等の表面処理を施すことで粒径及び体積固有抵抗を上述した範囲内にさせたりしたものであれば、上述したのと同様の理由から、良好な効果を得ることができる。
【００６５】
被覆層２７に含まれる第２粒子Ｇ２の含有量は、２〜５０質量％であることが好ましく、２〜３０質量％であることがより好ましい。
被覆層２７における第２粒子Ｇ２の含有量が多いほど、強度を高める効果は大きいが、第２粒子Ｇ２の含有量が５０質量％を超えると、被覆層２７内部における第２粒子Ｇ２の分散状態が大幅に悪化する。粒子の分散状態が悪化すると、被覆層２７内部で第２粒子Ｇ２の一部が互いに凝集してしまうため、第２粒子Ｇ２の効果が平均的には発揮されにくくなる。
一方、第２粒子Ｇ２の被覆層２７における含有量が２質量％未満であると、含有量が少なすぎるために、第２粒子Ｇ２を添加した効果を十分に得ることができない。
【００６６】
第２粒子Ｇ２の被覆層２７における含有量は、下記式（３）によって求めることができる。
【数３】
2010217219.tif 000005
【００６７】
キャリア粒子の被覆層２７に用いられる結着樹脂としては、アクリル樹脂とアミノ樹脂との反応物、及びシリコーン樹脂のいずれかが好適に用いられる。
アクリル樹脂とアミノ樹脂との反応物としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、アクリル樹脂とアミノ樹脂との架橋反応物が好適である。
アクリル樹脂としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、これらの中でも、ガラス転移温度（Ｔｇ）が２０〜１００℃のものが好ましく、２５〜８０℃のものがより好ましい。アクリル樹脂のガラス転移温度（Ｔｇ）がこの範囲内であると、アクリル樹脂は適度な弾性を有しており、現像剤を摩擦帯電させるための攪拌における、トナーとキャリアとの摩擦あるいはキャリア同士の摩擦で、結着樹脂への強い衝撃を伴う接触の際、該衝撃を吸収することができ、被覆層を破損することなく維持することが可能となる。
【００６８】
ガラス転移温度（Ｔｇ）が２０℃未満であると、常温においても結着樹脂がブロッキングするため、保存性が悪く実用上使用できないことがある。一方、ガラス転移温度（Ｔｇ）が１００℃を超えると、結着樹脂が硬く脆性が高くなり過ぎて衝撃を吸収することができず、その脆さから結着樹脂が削れると共に、該粒子を保持することができず、脱離しやすくなることがある。
また、アミノ樹脂としては、特に制限はなく、従来から知られているアミノ樹脂の中から目的に応じて適宜選択することができ、例えば、グアナミン、メラミンを用いることで、帯電量付与能力を著しく向上させることができる。
【００６９】
シリコーン樹脂としては、特に制限はなく、一般的に知られているシリコーン樹脂の中から目的に応じて適宜選択することができ、例えば、オルガノシロサン結合のみからなるストレートシリコーン樹脂、アルキド樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂などで変性したシリコーン樹脂、などが挙げられる。
前記シリコーン樹脂は、市販品を用いることができ、ストレートシリコーン樹脂としては、信越化学工業社製のＫＲ２７１、ＫＲ２５５、ＫＲ１５２；東レ・ダウコーニング・シリコーン社製のＳＲ２４００、ＳＲ２４０６、ＳＲ２４１０、等が挙げられる。
前記変性シリコーン樹脂としては、例えば、信越化学工業社製のＫＲ２０６（アルキド変性）、ＫＲ５２０８（アクリル変性）、ＥＳ１００１Ｎ（エポキシ変性）、ＫＲ３０５（ウレタン変性）；東レ・ダウコーニング・シリコーン社製のＳＲ２１１５（エポキシ変性）、ＳＲ２１１０（アルキド変性）、などが挙げられる。
なお、シリコーン樹脂単体で用いることも可能であるが、架橋反応する成分、帯電量調整成分等を同時に用いることも可能である。
【００７０】
キャリア粒子の被覆層２７に用いられる結着樹脂としては、上述の樹脂以外にも、必要に応じてキャリア用被覆樹脂として一般的に用いられているものを使用することができ、例えば、ポリビニル系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ハロゲン化オレフィン樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリ弗化ビニル樹脂、ポリ弗化ビニリデン樹脂、ポリトリフルオロエチレン樹脂、ポリヘキサフルオロプロピレン樹脂、弗化ビニリデンと弗化ビニルとの共重合体、テトラフルオロエチレンと弗化ビニリデンと非弗化単量体とのターポリマー等のフルオロターポリマー、などが挙げられる。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
被覆層２７は、例えば、第１粒子Ｇ１、第２粒子Ｇ２、結着樹脂等を溶剤に溶解させて塗布溶液を調製した後、該塗布溶液を芯材２６の表面に公知の塗布方法により均一に塗布し、乾燥した後、焼付を行うことにより形成することができる。前記塗布方法としては、例えば、浸漬法、転動流動層法、スプレー法などが挙げられる。
前記溶剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、トルエン、キシレン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、セルソルブチルアセテート、ブチルセロソルブなどが挙げられる。
前記焼付としては、特に制限はなく、外部加熱方式であってもよいし、内部加熱方式であってもよく、例えば、固定式電気炉、流動式電気炉、ロータリー式電気炉、バーナー炉等を用いる方法、マイクロウエーブを用いる方法、などが挙げられる。
【００７１】
本実施形態において使用されるキャリアの芯材２６の体積平均粒径は特に制限するものではないが、感光体１へのキャリア付着、キャリア飛散防止の点から、体積平均粒径が２０μｍ以上であるものが好ましく、キャリアスジ等の異常画像発生を防止して、画像品質の低下を防止する観点から、１００μｍ以下のものが好ましく、特に、２０〜６０μｍのものを用いることで、近年の高画質化に対して、より好適に応えることができる。
芯材２６としては、特に制限はなく、電子写真用二成分キャリアとして公知のものの中から目的に応じて適宜選択することができ、例えば、フェライト、マグネタイト、鉄、ニッケル、が好適に挙げられる。また、近年著しく進む環境面への影響を配慮し、フェライトであれば、従来の銅−亜鉛系フェライトではなく、例えば、Ｍｎ系フェライト、Ｍｎ−Ｍｇ系フェライト、Ｍｎ−Ｍｇ−Ｓｒフェライト等を用いることが好適である。
具体的には、ＭＦＬ−３５Ｓ、ＭＦＬ−３５ＨＳ（パウダーテック社製）、ＤＦＣ−４００Ｍ、ＤＦＣ−４１０Ｍ、ＳＭ−３５０ＮＶ（同和鉄粉工業社製）が好適な例として挙げられる。
【００７２】
本発明のキャリアにおいて、その体積固有抵抗値は、好ましくは１×１０１１〜１×１０１６Ω・ｃｍ、より好ましくは１×１０１２〜１×１０１４Ω・ｃｍである。
キャリアの体積固有抵抗値が１×１０１１Ω・ｃｍよりも低いと、現像ギャップ（感光体と現像スリーブ間の最近接距離）が狭くなった場合、キャリアに電荷が誘導されてキャリア付着が発生し易くなる。感光体の線速度、及び、現像スリーブの線速度が大きい場合、悪化の傾向が見られる。また、ＡＣバイアスを印加する場合は顕著である。通常、カラートナー現像用キャリアは充分なトナー付着量を得るため、低抵抗のものが使用されることが一般的である。
上記の抵抗範囲のキャリアは、適正なトナー帯電量のもとで使用することにより、充分な画像濃度が得られる。
また、１×１０１６Ω・ｃｍより大きいとトナーと反対極性の電荷が溜まりやすくなり、キャリアが帯電してキャリア付着が起き易くなる。
【００７３】
上記キャリア体積固有抵抗値は、次の方法により、測定することができる。
図９に示すように、電極間距離２ｍｍ、表面積２×４ｃｍの電極２２ａ及び２２ｂを収容したフッ素樹脂製容器からなるセル２１にキャリア２３を充填し、両極間に１００Ｖの直流電圧を印加し、ハイレジスタンスメーター４３２９Ａ（４３２９Ａ＋ＬＪＫ  ５ＨＶＬＶＷＤＱＦＨ  ＯＨＷＨＵ；横川ヒューレットパッカード株式会社製）にて直流抵抗を測定する。
キャリア体積固有抵抗値測定の際の充填の度合いは、キャリアをセルにあふれるまで入れたのち、セル全体を２０回タッピングしたのち、セルの上面を非磁性でできた水平なへらを用いてセルの上端に沿って一回の操作で平らにかきとる。充填の際に加圧は不要である。
上記キャリアの抵抗率の調整は、電気抵抗調整剤の量や樹脂被覆層の膜厚の制御等によって可能である。
【実施例】
【００７４】
以下、本発明を実施例を挙げて説明する。なお、本発明はここに例示される実施例に限定されるものではない。また、以下において「部」は質量部を、「％」は質量％を表す。
［トナーの作製］
（結着樹脂合成例１）
冷却管、攪拌機及び窒素導入管の付いた反応槽中に、ビスフェノールＡエチレンオキサイド２モル付加物７２４部、イソフタル酸２７６部及びジブチルチンオキサイド２部を入れ、常圧下２３０℃で８時間反応し、さらに１０〜１５ｍｍＨｇの減圧で５時間反応した後、１６０℃まで冷却して、これに３２部の無水フタル酸を加えて２時間反応した。
次いで、８０℃まで冷却し、酢酸エチル中にてイソフォロンジイソシアネート１８８部と２時間反応を行いイソシアネート含有プレポリマー（Ｐ１）を得た。
次いでプレポリマー（Ｐ１）２６７部とイソホロンジアミン１４部を５０℃で２時間反応させ、重量平均分子量６４０００のウレア変性ポリエステル（Ｕ１）を得た。
上記と同様にビスフェノールＡエチレンオキサイド２モル付加物７２４部、テレフタル酸２７６部を常圧下、２３０℃で８時間重縮合し、次いで１０〜１５ｍｍＨｇの減圧で５時間反応して、ピーク分子量５０００の変性されていないポリエステル（Ｅ１）を得た。
ウレア変性ポリエステル（Ｕ１）２００部と変性されていないポリエステル（Ｅ１）８００部を酢酸エチル／ＭＥＫ（１／１）混合溶剤２０００部に溶解、混合し、結着樹脂（Ｂ１）の酢酸エチル／ＭＥＫ溶液を得た。
一部減圧乾燥し、結着樹脂（Ｂ１）を単離した。ガラス転移温度（Ｔｇ）は６２℃であった。
【００７５】
（ポリエステル樹脂合成例Ａ）
テレフタル酸                                          ：６０部
ドデセニル無水コハク酸                                ：２５部
無水トリメリット酸                                    ：１５部
ビスフェノールＡ（２，２）プロピレンオキサイド        ：７０部
ビスフェノールＡ（２，２）エチレンオキサイド          ：５０部
上記組成物を、温度計、攪拌器、コンデンサー及び窒素ガス導入管を備えた容量１Ｌの４つ口丸底フラスコ内に入れ、このフラスコをマントルヒーターにセットし、窒素ガス導入管より窒素ガスを導入してフラスコ内を不活性雰囲気下に保った状態で昇温し、次いで０．０５部のジブチルスズオキシドを加えて温度を２００℃に保って反応させポリエステルＡ得た。このポリエステルＡのピーク分子量は４２００であり、ガラス転移温度（Ｔｇ）は５９．４℃であった。
【００７６】
（マスターバッチ作製例１）
顔料：Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｙｅｌｌｏｗ  １５５    ：４０部
結着樹脂：ポリエステル樹脂Ａ                          ：６０部
水                                                    ：３０部
上記原材料をヘンシェルミキサーにて混合し、顔料凝集体中に水が染み込んだ混合物を得た。これをロ−ル表面温度１３０℃に設定した２本ロールにより４５分間混練を行い、パルベライザーで１ｍｍφの大きさに粉砕し、マスターバッチ（Ｍ１）を得た。
【００７７】
（トナー製造例Ａ）
ビーカー内に前記の結着樹脂（Ｂ１）の酢酸エチル／ＭＥＫ溶液２４０部、ペンタエリスリトールテトラベヘネート（融点８１℃、溶融粘度０．０２５Ｐａ・ｓ（２５ｃｐｓ））２０部、マスターバッチ（Ｍ１）８部を入れ、６０℃にてＴＫ式ホモミキサーにて１２０００ｒｐｍで攪拌し、均一に溶解、分散させ、トナー材料液を用意した。
ビーカー内にイオン交換水７０６部、ハイドロキシアパタイト１０％懸濁液（日本化学工  業（株）製スーパタイト１０）２９４部、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム０．２部を入れ均一に溶解した。
次いで６０℃に昇温し、ＴＫ式ホモミキサーにて１２０００ｒｐｍに攪拌しながら、上記トナー材料溶液を投入し１０分間攪拌した。
次いでこの混合液を攪拌棒及び温度計付のコルベンに移し、９８℃まで昇温して溶剤を除去し、濾別、洗浄、乾燥した後、風力分級し、トナー粒子を得た。
次いで、このトナー粒子１００部に疎水性シリカ１．０部と、疎水化酸化チタン１．０部をヘンシェルミキサーにて混合して、「トナーＡ」を得た。
【００７８】
この「トナーＡ」の超薄切片を作製し、透過型電子顕微鏡（日立社製Ｈ−９０００Ｈ）を用いて、トナーの断面写真（倍率×１００，０００）を撮影し、写真から、ランダム選択した１００点の着色剤部分の分散径から平均値を求めた。ここで、１粒子の分散径は最長径と最短径の平均とし、また、凝集状態にあるものは凝集体自身を１粒子とした。
着色剤の平均分散粒径は、０．４０μｍであった。また、０．７μｍ以上の分散粒径を持つ着色剤は、４．５％であった。
次に「トナーＡ」の粒径を、コールターエレクトロニクス社製の粒度測定器「コールターカウンターＴＡ２」を用い、アパーチャー径１００μｍで測定したところ、体積平均粒径（Ｄｖ）＝６．２μｍ、個数平均粒径（Ｄｎ）＝５．１μｍであった。
引き続き、「トナーＡ」の円形度を、フロー式粒子像分析装置ＦＰＩＡ−１０００（東亜医用電子株式会社製）により平均円形度として計測した。測定は、前記装置に、予め不純固形物を除去した水１００〜１５０ｍｌ中に分散剤として界面活性剤（アルキルベンゼンスフォン酸塩）を０．１〜０．５ｍｌ加え、更に測定試料を０．１〜０．５ｇ程度加え、超音波分散器で約１〜３分間分散処理を行い、分散液濃度を３０００〜１万個／μｌに調整した測定液をセットして行った。得られた「トナーＡ」の円形度は０．９６であった。
【００７９】
［キャリアの作製］
（キャリア製造例Ｉ）
アクリル樹脂溶液（固形分濃度：５０質量％）          １５００部
グアナミン溶液（固形分７０質量％）                    ４５０部
アミノシラン（固形分濃度：１００質量％）                  ４部
アルミナ粒子Ａ（体積平均粒径０．３７μｍ）          １３００部
酸化チタン粒子（体積平均粒径０．０１５μｍ）          ５００部
電気抵抗調整剤                                        ２００部
トルエン                                            ６０００部
以上の各材料をホモミキサーにて１０分間分散し、樹脂層形成液を調合した。キャリア芯材として体積平均粒径が３５μｍのフェライト粒子を用い、上記樹脂溶液を芯材表面に厚みｈが０．１５μｍとなるようにスピラコーター（岡田精工社製）により５５℃の雰囲気下で３０ｇ／ｍｉｎに割合で塗布し、乾燥させた。層厚の調整は液量によって行った。得られたキャリアを、電気炉中にて１５０℃で１時間放置して焼成し、冷却後に目開き１００μｍの篩を用いて解砕して、キャリアＩを得た。平均厚さＴは０．４１μｍであった。
【００８０】
芯材の体積平均粒径の測定は、マイクロトラック粒度分析計（日機装株式会社）のＳＲＡタイプを使用し、０．７μｍ以上、１２５μｍ以下のレンジ設定で行ったものを用いた。
前記被覆層における樹脂部分の平均厚みｈ（μｍ）は、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）を用いて、キャリア断面を観察し、芯材表面と粒子との間に存在する樹脂部の厚みｈａと、粒子間に存在する樹脂部の厚みｈｂと、芯材や粒子上の樹脂部の厚みｈｃとを、キャリア表面に沿って０．２μｍ間隔で５０点測定し、得られた測定値を平均して求めた。
前記芯材表面から被覆層表面までの厚みＴ（μｍ）は、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）を用いて、キャリア断面の観察をし、芯材表面から被覆層表面までの厚みＴを、キャリア表面に沿って０．２μｍ間隔で５０点測定し、得られた測定値を平均して求めた。
【００８１】
［現像剤１］
トナー製造例で得たトナーＡを７質量部と、キャリア製造例で得られたキャリアＩを９３部用いて、ミキサーで１０分攪拌し、現像機内に収容する現像剤を作製した。また、トナー製造例で得たトナーＡを８０部と、キャリア製造例で得られたキャリアＩを２０部用いて、ミキサーで１０分攪拌し、補給用現像剤を作製した。
加速試験とするために、補給用現像剤は現像剤収容器に収容した後、横にして１６８時間静置し、画増出力を行なう直前に静かに現像剤補給器に設置するようにした。
【００８２】
［現像剤２］
補給用現像剤として、トナー製造例で得たトナーＡを９８部と、キャリア製造例で得られたキャリアＩを２部用いたこと以外は現像剤１と同様にして補給用現像剤を作製した。
［現像剤３］
補給用現像剤として、トナー製造例で得たトナーＡを６９部と、キャリア製造例で得られたキャリアＩを３１部用いたこと以外は現像剤１と同様にして補給用現像剤を作製した。
【００８３】
［現像剤４］
現像機内に収容する現像剤として、トナー製造例で得たトナーＡを１６部と、キャリア製造例で得られたキャリアＩを８４部用いたこと以外は現像剤１と同様にして補給用現像剤を作製した。
［現像剤５］
現像機内に収容する現像剤として、トナー製造例で得たトナーＡを１質量部と、キャリア製造例で得られたキャリアＩを９９質量部用いたこと以外は現像剤１と同様にして補給用現像剤を作製した。
【００８４】
［画像形成装置、現像剤補給装置及び周辺装置］
前述の図１ないし７に示した画像形成装置、現像剤補給装置及び周辺装置を使用した。現像剤の補給量は、各補給用現像剤のトナー濃度を踏まえながら、画像出力による現像機内トナー濃度の変化から計算して決定されるように設定した。
【００８５】
（実施例１）
上記の現像剤１、画像形成装置、現像剤補給装置及び周辺装置を用いて、１００ｋ枚の画像出力を行なった。出力画像は、紙上画像面積が５％の画像と２０％の画像を２ｋ枚毎に交互に使用した。
画像出力の結果、現像装置への現像剤の補給が行なわれても、常に良好な画像を得ることができた。
（実施例２）
現像剤１の替わりに現像剤２を用いたこと以外は実施例１と同様に実施した。
像出力の結果、８０ｋ枚目あたりから僅かだが徐々に画像濃度が薄くなった。しかし、許容の範囲内の画像であった。
【００８６】
（実施例３）
現像剤１の替わりに現像剤３を用いたこと以外は実施例１と同様に実施した。
画像出力の結果、補給用現像剤を搬送するためのエアポンプ駆動モータやスクリューポンプに負荷がかかっていたようだが、常に良好な画像を得ることができた。
（実施例４）
現像剤１の替わりに現像剤４を用いたこと以外は実施例１と同様に実施した。
画像出力の結果、トナー飛散が発生し、画像形成装置内を汚したが、出力画像は許容の範囲内であった。
【００８７】
（実施例５）
現像剤１の替わりに現像剤５を用いたこと以外は実施例１と同様に実施した。
像出力の結果、実施例１と比較して画像濃度がやや薄かった。しかし、１００ｋ枚目まで安定して許容の範囲内の画像を得ることができた。
（比較例）
図１、図２に記載の透磁率センサ２７０と補給用現像剤攪拌装置２７１を具備しないこと以外は実施例と同様に実施した。
画像出力の結果、現像装置への現像剤の補給が行なわれた直後に、不規則に画像濃度が濃いものと薄いものが現れた。画像の安定性として許容の範囲外であった。
【符号の説明】
【００８８】
１（１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ）  感光体
２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ  画像形成ユニット
３  帯電ユニット
３０１  帯電ローラ
６  露光装置
７  給紙カセット
８  転写ベルト
９  定着装置
１０（１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ）  現像装置
１１ａ，１１ｂ  搬送スクリュー
１２  現像ローラ
１３  層厚規制部材
１４  現像剤収容部
１５  ハウジング
１５ａ  補給口
２１    セル
２２ａ  電極
２２ｂ  電極
２３    キャリア
２６  芯材
２７  被覆層
１００  装置本体
２００Ａ、２００Ｂ、２００Ｃ、２００Ｄ  現像剤補給装置
２２０  現像剤補給器
２２１  搬送チューブ
２２２  容器ホルダ
２２３  スクリューポンプ
２２４  ロータ
２２５  ステータ
２２６  駆動モータ
２２７  ユニバーサルジョイント
２３０  現像剤収容器
２３１  現像剤収納部材
２３２  口金部
２３３  シール材
２４０  ノズル
２４１  内管
２４１ａ  現像剤流路
２４２  外管
２４４  エア流路
２４６ａ，４６ｂ  エア供給口
２４７  トナー流出口
２６０  空気供給手段
２６０ａ，２６０ｂ  エアポンプ
２６１ａ，２６１ｂ  エア供給路
２６２ａ，２６２ｂ  開閉弁
３００  現像剤排出装置
３３０  回収容器
３３１  排出パイプ
５１  排紙路
５２  排紙ローラ対
５３  排紙トレイ
５４  紙吸着ローラ
５５  レジストローラ対
ｈａ、ｈｂ、ｈｃ  被覆層の厚み
Ｔ  芯材表面から被覆層表面までの平均厚み
【先行技術文献】
【特許文献】
【００８９】
【特許文献１】特公平２−２１５９１号公報
【特許文献２】特開平３−１４５６７８号公報
【特許文献３】特開平１１−２２３９６０号公報
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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