(57)【要約】【課題】ハイブリッド現像方式において、トナーを長期にわたって安定して帯電させ得る現像装置を提供すること。【解決手段】現像剤２を表面に保持して搬送する第１の搬送部材５４；トナーを表面に保持して搬送する２以上の第２の搬送部材４８ａ、４８ｂを備えており、静電潜像担持体１２の回転方向において最上流側および最下流側の第２搬送部材４８ａ、４８ｂの回転方向がそれぞれ静電潜像担持体との対向部において静電潜像担持体と同じ方向であり、第１搬送部材の回転方向５４が最下流側の第２搬送部材４８ｂとの対向部において該最下流側の第２搬送部材と逆方向であり、現像剤が、キャリアとの摩擦接触によってトナーの帯電極性とは逆の極性に帯電される逆極性粒子をトナー母材１００重量部に対して０．１〜３重量部で含み、水中で超音波を５分間印加されたときにトナー母材表面に残存する逆極性粒子の残存率が６０〜９０％である現像装置。【選択図】図１
2010223993.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
現像剤を用いて静電潜像担持体上の静電潜像を可視像化する現像装置であって、
トナーならびにキャリアを含み、トナーおよびキャリアが摩擦接触によって互いに逆の極性に帯電される現像剤；
現像剤を収容する現像槽の開口部に配置され、現像剤を表面に保持して搬送する第１の搬送部材；
第１の領域を介して第１の搬送部材に対向するとともに、第２の領域を介して静電潜像担持体に対向し、トナーを表面に保持して搬送する２以上の第２の搬送部材；
第１の搬送部材と第２の搬送部材との間に第１の電界を形成して、第１の搬送部材が保持している現像剤からトナーを第２の搬送部材に移動・分離させる第１の電界形成手段；および
第２の搬送部材と静電潜像担持体との間に第２の電界を形成して、第２の搬送部材が保持しているトナーを静電潜像担持体の静電潜像に移動させて静電潜像を可視像化する第２の電界形成手段を備えており、
静電潜像担持体の回転方向に関して最上流側および最下流側の第２搬送部材の回転方向がそれぞれ静電潜像担持体との対向部において該静電潜像担持体と同じ方向であり、
第１搬送部材の回転方向が最下流側の第２搬送部材との対向部において該最下流側の第２搬送部材と逆方向であり、
現像剤が、キャリアとの摩擦接触によってトナーの帯電極性とは逆の極性に帯電される逆極性粒子をトナー母材１００重量部に対して０．１〜３重量部でさらに含み、水中で超音波を５分間印加されたときにトナー母材表面に残存する逆極性粒子の残存率が６０〜９０％であることを特徴とする現像装置。
【請求項２】
逆極性粒子がチタン酸化合物粒子である請求項１に記載の現像装置。
【請求項３】
逆極性粒子の平均一次粒径が１００〜９００ｎｍである請求項１または２に記載の現像装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の現像装置を含む画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真方式の画像形成装置、及びこの画像形成装置に使用される現像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の画像形成装置に採用されている現像方式として、現像剤の主成分としてトナーのみを用いる一成分現像方式と、現像剤の主成分としてトナーとキャリアを用いる二成分現像方式が知られている。
【０００３】
一成分現像方式の現像装置は、トナーを担持して搬送するトナー担持部材と該トナー担持部材のトナー担持面に接触する摩擦荷電部材を備えている。トナー担持部材に担持されているトナーは、摩擦荷電部材の接触位置を通過する際、摩擦荷電部材と摩擦接触して薄層化されると共に所定の極性に帯電される。このように、一成分現像装置は、トナーの帯電を摩擦荷電部材との摩擦接触によって行っているため、構成が簡単・小型・安価であるという利点がある。しかし、摩擦荷電部材の接触位置で強いストレスを受けることからトナーが劣化し易く、そのためにトナーの帯電性が比較的早期に損なわれる。また、トナー担持部材と摩擦荷電部材との接触圧によって両者にトナーが付着してトナーを帯電する能力が低下し、結果的に、現像装置の寿命が比較的短くなる。
【０００４】
二成分現像方式の現像装置は、トナーとキャリアを摩擦接触させることによって両者を所定の極性に荷電するため、トナーの受けるストレスは一成分現像装置に比べて少ない。キャリアも、その表面積はトナーに比べて大きいことから、トナーが付着して汚れることも少ない。しかし、長期間の使用によりキャリアの表面に付着する汚れ（スペント）が増加し、そのためにトナーを帯電する能力が低下する。二成分現像装置の長寿命化を図るために、現像装置に収容するキャリアの量を増やすことが考えられるが、これは現像装置の大型化を招く。
【０００５】
そこで、一成分現像方式と二成分現像方式の利点を組み合わせて享受するハイブリッド現像方式が提案されている。例えば、特許文献１では、図８に示すように、１つの磁気ローラ１０１と、１つの現像ローラ１０２を備え、磁気ローラ１０１の外周面に保持されたトナーとキャリアを含む現像剤１０３からトナー１０４だけを選択的に現像ローラ１０２の外周面に供給し、この現像ローラの外周面に保持されたトナー１０４を用いて感光体１０５上の静電潜像（静電潜像画像部）を現像するハイブリッド現像方式を用いた画像形成装置が提案されている。現像剤には、トナーの帯電極性とは逆極性に帯電され逆極性粒子が含まれ、磁気ローラと現像ローラとの間にはトナーが選択的に移動するための電界が付与される。そのようなハイブリッド現像方式では、逆極性粒子は当該電界によってトナー表面から分離・回収され、キャリアに付着し、キャリアの荷電サイトとして働くので、キャリアのトナー帯電性能を確保し、キャリア劣化が抑制される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−２８７９５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述のハイブリッド現像方式では、トナーに対して逆極性粒子（荷電粒子）が現像槽以外のところに飛散するという難点があった。そして、この飛散量を減らすために逆極性粒子のトナーに対する付着強度を強くすると、飛散量は軽減できるのであるが、その反面トナーと分離する逆極性粒子の量が減少し、現像槽内に回収される逆極性粒子の量が少なくなるので、長期にわたって帯電安定性を維持することが難しくなる、という問題が生じた。
【０００８】
本発明は、ハイブリッド現像方式において、トナーを長期にわたって安定して帯電させ得る現像装置および画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、現像剤を用いて静電潜像担持体上の静電潜像を可視像化する現像装置であって、
トナーならびにキャリアを含み、トナーおよびキャリアが摩擦接触によって互いに逆の極性に帯電される現像剤；
現像剤を収容する現像槽の開口部に配置され、現像剤を表面に保持して搬送する第１の搬送部材；
第１の領域を介して第１の搬送部材に対向するとともに、第２の領域を介して静電潜像担持体に対向し、トナーを表面に保持して搬送する２以上の第２の搬送部材；
第１の搬送部材と第２の搬送部材との間に第１の電界を形成して、第１の搬送部材が保持している現像剤からトナーを第２の搬送部材に移動・分離させる第１の電界形成手段；および
第２の搬送部材と静電潜像担持体との間に第２の電界を形成して、第２の搬送部材が保持しているトナーを静電潜像担持体の静電潜像に移動させて静電潜像を可視像化する第２の電界形成手段を備えており、
静電潜像担持体の回転方向に関して最上流側および最下流側の第２搬送部材の回転方向がそれぞれ静電潜像担持体との対向部において該静電潜像担持体と同じ方向であり、
第１搬送部材の回転方向が最下流側の第２搬送部材との対向部において該最下流側の第２搬送部材と逆方向であり、
現像剤が、キャリアとの摩擦接触によってトナーの帯電極性とは逆の極性に帯電される逆極性粒子をトナー母材１００重量部に対して０．１〜３重量部でさらに含み、水中で超音波を５分間印加されたときにトナー母材表面に残存する逆極性粒子の残存率が６０〜９０％であることを特徴とする現像装置に関する。
【００１０】
本発明はまた、上記現像装置を含む画像形成装置に関する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、逆極性粒子の付着強度を強くするので、逆極性粒子の飛散を抑制できる。またハイブリッド現像方式において、最上流側および最下流側の現像ローラ（第２搬送部材）の回転方向および搬送ローラ（第１搬送部材）の回転方向をそれぞれ所定の方向とすることにより、感光体とそれらの現像ローラとの間での現像性が向上するとともに、各現像ローラが搬送ローラとの対向部において当該搬送ローラと逆方向に回転する事により、現像ローラと搬送ローラとの間のトナーの供給・回収性も向上する。逆極性粒子の分離・回収は各現像ローラと搬送ローラとの間で行われ、すなわち２ヶ所以上で行われる。それらの結果、逆極性粒子の付着強度が比較的強くても、逆極性粒子の回収は十分量で達成されるため、トナーを長期にわたって安定して帯電させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明に係る画像形成装置の概略構成と本発明に係る現像装置の概略構成の一例を示す図。
【図２】本発明に係る現像装置の一例における現像ローラと感光体と第１の搬送部材との配置を示す概略模式図。
【図３Ａ】電界形成装置の一実施形態を示す図。
【図３Ｂ】図３Ａに示す電界形成装置からスリーブと現像スリーブに供給されている電圧の関係を示す図。
【図４Ａ】電界形成装置の他の実施形態を示す図。
【図４Ｂ】図４Ａに示す電界形成装置からスリーブと現像スリーブに供給されている電圧の関係を示す図。
【図５Ａ】電界形成装置の他の実施形態を示す図。
【図５Ｂ】図５Ａに示す電界形成装置からスリーブと現像スリーブに供給されている電圧の関係を示す図。
【図６】電界形成装置の他の実施形態を示す図。
【図７】電界形成装置の他の実施形態を示す図。
【図８】従来の現像装置における現像ローラと感光体と第１の搬送部材との配置を示す概略模式図。
【図９】トナー帯電量を測定する装置の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、添付図面を参照して本発明の好適な実施形態を説明する。なお、以下の説明では、特定の方向を意味する用語（例えば、「上」、「下」、「左」、「右」、およびそれらを含む他の用語、「時計回り方向」、「反時計回り方向」）を使用するが、それらの使用は図面を参照した発明の理解を容易にするためであって、それらの用語の意味によって本発明は限定的に解釈されるべきものでない。また、以下に説明する画像形成装置及び現像装置では、同一又は類似の構成部分には同一の符号を用いている。
【００１４】
〔１．画像形成装置〕
図１は、本発明に係る電子写真式画像形成装置の画像形成に関連する部分を示す。画像形成装置は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、およびそれらの機能を複合的に備えた複合機のいずれであってもよい。画像形成装置１は、静電潜像坦持体である感光体１２を有する。実施形態において、感光体１２は円筒体で構成されているが、本発明はそのような形態に限定されるものでなく、代わりに無端ベルト式の感光体も使用可能である。感光体１２は、図示しないモータに駆動連結されており、モータの駆動に基づいて矢印１４方向に回転するようにしてある。感光体１２の周囲には、感光体１２の回転方向に沿って、帯電ステーション１６、露光ステーション１８、現像ステーション２０ａ、２０ｂ、転写ステーション２２、およびクリーニングステーション２４が配置されている。
【００１５】
帯電ステーション１６は、感光体１２の外周面である感光層を所定の電位に帯電する帯電装置２６を備えている。実施形態では、帯電装置２６は円筒形状のローラとして表されているが、これに代えて他の形態の帯電装置（例えば、回転型又は固定型のブラシ式帯電装置、ワイヤ放電式帯電装置）も使用できる。帯電装置２６は非接触式であってもよい。露光ステーション１８は、感光体１２の近傍又は感光体１２から離れた場所に配置された露光装置２８から出射された画像光３０が、帯電された感光体１２の外周面に向けて進行するための通路３２を有する。露光ステーション１８を通過した感光体１２の外周面には、画像光が投射されて電位の減衰した部分とほぼ帯電電位を維持する部分からなる、静電潜像が形成される。実施形態では、電位の減衰した部分が静電潜像画像部、ほぼ帯電電位を維持する部分が静電潜像非画像部である。現像ステーション２０ａ、２０ｂは、粉体現像剤を用いて静電潜像を可視像化する現像装置３４を有する。現像装置３４の詳細は後に説明する。転写ステーション２２は、感光体１２の外周面に形成された可視像を紙やフィルムなどのシート３８に転写する転写装置３６を有する。実施形態では、転写装置３６は円筒形状のローラとして表されているが、他の形態の転写装置（例えば、ワイヤ放電式転写装置）も使用できる。クリーニングステーション２４は、転写ステーション２２でシート３８に転写されることなく感光体１２の外周面に残留する未転写トナーを感光体１２の外周面から回収するクリーニング装置４０を有する。クリーニング装置４０は板状のクリーニングブレードが使用されているが、これに限定されるものではない。
【００１６】
このような構成を備えた画像形成装置１の画像形成時、感光体１２はモータ（図示せず）の駆動に基づいて時計周り方向に回転する。このとき、帯電ステーション１６を通過する感光体外周部分は、帯電装置２６で所定の電位に帯電される。帯電された感光体外周部分は、露光ステーション１８で画像光３０が露光されて静電潜像が形成される。静電潜像は、感光体１２の回転と共に現像ステーション２０に搬送され、そこで現像装置３４によって現像剤像として可視像化される。可視像化された現像剤像は、感光体１２の回転と共に転写ステーション２２に搬送され、そこで転写装置３６によりシート３８に転写される。現像剤像が転写されたシート３８は図示しない定着ステーションに搬送され、そこでシート３８に現像剤像が固定される。転写ステーション２２を通過した感光体外周部分はクリーニングステーション２４に搬送され、そこでシート３８に転写されることなく感光体１２の外周面に残存する現像剤が回収される。
【００１７】
〔２．現像装置〕
現像装置３４は、第１の成分粒子である非磁性トナーと、第２の成分粒子である磁性キャリアを含む２成分現像剤と、以下に説明する種々の部材を収容する現像槽（ハウジング）４２を備えている。図面を簡略化することで発明の理解を容易にするため、現像槽４２の一部は削除してある。現像槽４２は感光体１２に向けて開放された一連の開口部（４４、５２）を備えており、この開口部４４の空間にトナー搬送部材（第２の搬送部材）である２つの現像ローラ４８ａ、４８ｂが、１つの感光体１２の外周面に沿って並立させて設けてある。現像ローラ４８ａ、４８ｂはいずれも、円筒状の部材（第２の回転円筒体）であり、感光体１２と平行に且つ感光体１２の外周面と所定の現像ギャップを介して、回転可能に配置されている。現像ローラ４８ａ、４８ｂは感光体１２と非接触であるが、接触していてもよい。図１において、第２の搬送部材（現像ローラ）は４８ａおよび４８ｂの２つが示されているが、２以上であればよい。例えば、現像ローラを４８ａ、４８ｂおよび４８ｃの３個で使用する場合の現像ローラ４８ａ、４８ｂおよび４８ｃと、感光体１２と、搬送ローラ（第１の搬送部材）５４との配置を示す概略模式図を図２に示す。このように、現像ローラを３個以上で用いる場合であっても、それらの現像ローラは、１つの感光体１２と、１つの搬送ローラ５４との間において、感光体１２および搬送ローラ５４の両方の外周面に沿って並立させて設けられる。現像ローラを１個だけしか使用しない場合、現像ローラと搬送ローラとの間でトナーの供給・回収が十分に行われない。その結果、逆極性粒子も十分に搬送ローラ側に回収できないため、キャリアのトナー帯電性能が比較的早期に低下し、トナーを長期にわたって安定して帯電できない。以下、２個以上で設けられる現像ローラを包含して示すとき、現像ローラ４８と表すものとする。
【００１８】
現像ローラは、感光体の回転方向について最上流側および最下流側の現像ローラの回転方向がそれぞれ感光体との対向部において感光体と同じ方向であるように回転する。例えば、図１に示すように２つの現像ローラ４８ａ、４８ｂが使用される場合、現像ローラ４８ａ、４８ｂの回転方向はそれぞれ７８ａ、７８ｂで示され、感光体１２の回転方向は１４で示される。
【００１９】
また例えば、３以上の現像ローラが使用される場合、それらの現像ローラの回転方向は、最上流側および最下流側の現像ローラの回転方向がそれぞれ感光体との対向部において感光体と同じ方向であれば特に制限されず、最上流側および最下流側の現像ローラ以外の現像ローラの回転方向は感光体との対向部において感光体と同じ方向であってもよいし、または感光体と異なる方向であってもよい。３以上の現像ローラが使用される場合、全ての現像ローラの回転方向は通常、それぞれ感光体との対向部において感光体と同じ方向である。具体的には、図２に示すように３つの現像ローラ４８ａ、４８ｂ、４８ｃが使用される場合、それらの現像ローラの回転方向は、最上流側および最下流側の現像ローラ４８ａ、４８ｂの回転方向がそれぞれ感光体との対向部において感光体と同じ方向であれば特に制限されず、現像ローラ４８ｃの回転方向は感光体との対向部において感光体と同じ方向であってもよいし、または感光体と異なる方向であってもよい。図２において、現像ローラ４８ａ、４８ｂ、４８ｃの回転方向は、それぞれ感光体との対向部において感光体と同じ方向である。
【００２０】
最上流側の現像ローラまたは／および最下流側の現像ローラの回転方向が感光体との対向部において感光体と異なる方向であると、当該現像ローラは搬送ローラとの対向部において当該搬送ローラと同方向に回転するようになるため、当該現像ローラと搬送ローラとの間でトナーの供給・回収が十分に行われない。その結果、逆極性粒子も十分に搬送ローラ側に回収できないため、キャリアのトナー帯電性能が比較的早期に低下し、トナーを長期にわたって安定して帯電できない。
【００２１】
以下、現像ローラを２個で使用する場合について詳しく説明するが、特記しない限り、３個以上で使用する場合についても同様である。
【００２２】
現像ローラ４８ａ、４８ｂは、アルミやステンレス等の金属材料からなる導電性ローラであっても、当該導電性ローラに酸化処理を施したものであっても、または当該導電性ローラ基体上に表面層を有するものであってもよい。表面層としては、例えば、ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ウレタン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリスルホン樹脂、ポリエーテルケトン樹脂、塩化ビニル樹脂、酢酸ビニル樹脂、シリコーン樹脂およびフッ素樹脂等の樹脂コート層、ならびにシリコーンゴム、ウレタンゴム、二トリルゴム、天然ゴムおよびイソプレンゴム等のゴムコート層が挙げられる。そのような表面層の内部または最表面には導電剤が添加されていても良い。導電剤としては、電子導電剤およびイオン導電剤が挙げられる。電子導電剤としては、例えば、ケッチェンブラック、アセチレンブラック、ファーネスブラック等のカーボンブラックや、金属粉、金属酸化物の微粒子等が挙げられるが、これらに制限されるものではない。イオン導電剤としては、例えば、四級アンモニウム塩等のカチオン性化合物や、両性化合物、その他イオン性高分子材料が挙げられるが、これらに制限されるものではない。
【００２３】
現像ローラ４８ａ、４８ｂの背後には、開口部としての別の空間５２が形成されている。空間５２には、現像剤搬送部材（第１の搬送部材）である搬送ローラ５４が、現像ローラ４８ａ、４８ｂと平行に且つ現像ローラ４８ａ、４８ｂの両方の外周面と所定の供給回収ギャップ５６ａ、５６ｂを介して配置されている。搬送ローラ５４は、回転不能に固定された磁石体５８と、磁石体５８の周囲を回転可能に支持された円筒スリーブ６０（第１の回転円筒体）を有する。スリーブ６０の上方には、現像槽４２に固定され、スリーブ６０の中心軸と平行に伸びる規制板６２が、所定の規制ギャップを介して対向配置されている。
【００２４】
搬送ローラ５４の回転方向は、感光体の回転方向で最下流側の現像ローラ４８ｂとの対向部において当該最下流側の現像ローラ４８ｂと逆方向である。搬送ローラ５４の回転方向が、現像ローラ４８ｂとの対向部において当該現像ローラ４８ｂと同方向であると、当該現像ローラと搬送ローラとの間でトナーの供給・回収が十分に行われない。その結果、逆極性粒子も十分に搬送ローラ側に回収できないため、キャリアのトナー帯電性能が比較的早期に低下し、トナーを長期にわたって安定して帯電できない。
【００２５】
磁石体５８は、搬送ローラ５４の内面に対向し、搬送ローラ５４の中心軸方向に伸びる、複数の磁極を有する。実施形態では、複数の磁極は、規制板６２の近傍にある搬送ローラ５４の上部内周面部分に対向する磁極Ｓ１、供給回収ギャップ５６ａの近傍にある搬送ローラ５４の左上側内周面部分に対向する磁極Ｎ１、搬送ローラ５４の左側内周面部分に対向する磁極Ｓ２、供給回収ギャップ５６ｂの近傍にある搬送ローラ５４の左下側内周面部分に対向する磁極Ｎ２、搬送ローラ５４の下部内周面部分に対向する磁極Ｓ３、搬送ローラ５４の右側内周面部分に対向する、２つの隣接する同極性の磁極Ｎ３，Ｎ４を含む。
【００２６】
搬送ローラ５４の背後には、現像剤撹拌室６６が形成されている。撹拌室６６は、搬送ローラ５４の近傍に形成された前室６８と搬送ローラ５４から離れた後室７０を有する。前室６８には図面の表面から裏面に向かって現像剤を攪拌しながら搬送する前攪拌搬送部材である前スクリュー７２が回転可能に配置され、後室７０には図面の裏面から表面に向かって現像剤を攪拌しながら搬送する後攪拌部材搬送部材である後スクリュー７４が回転可能に配置されている。図示するように、前室６８と後室７０は、両者の間に設けた隔壁７６で分離してもよい。この場合、前室６８と後室７０の両端近傍にある隔壁部分は除かれて連絡通路が形成されており、前室６８の下流側端部に到達した現像剤が連絡通路を介して後室７０へ送り込まれ、また後室７０の下流側端部に到達した現像剤が連絡通路を介して前室６８に送り込まれるようにしてある。前スクリュー７２の近傍には、好ましくは現像剤中のトナー比率（重量比）を検出するための透磁率センサ（図示せず）が配置されている。
【００２７】
このように構成された現像装置３４の動作を説明する。画像形成時、図示しないモータの駆動に基づいて、現像ローラ４８ａ、４８ｂとスリーブ６０はそれぞれ矢印７８ａ、７８ｂ，８０方向に回転する。前スクリュー７２は矢印８２方向に回転し、後スクリュー７４は矢印８４方向に回転する。これにより、現像剤撹拌室６６に収容されている現像剤２は、前室６８と後室７０を循環搬送されながら、攪拌される。その結果、現像剤に含まれるトナーとキャリアが摩擦接触し、互いに逆の極性に帯電される。実施形態では、キャリアは正極性、トナーは負極性に帯電されるものとする。キャリアはトナーに比べて相当大きいため、正極性に帯電したキャリアの周囲に、負極性に帯電したトナーが、主として両者の電気的な吸引力に基づいて付着している。
【００２８】
帯電された現像剤２は、前スクリュー７２によって前室６８を搬送される過程で搬送ローラ５４に供給される。前スクリュー７２から搬送ローラ５４に供給された現像剤２は、磁極Ｎ４の近傍で、磁極Ｎ４の磁力によって、スリーブ６０の外周面に保持される。スリーブ６０に保持された現像剤２は、磁石体５８によって形成された磁力線に沿って磁気ブラシを構成しており、スリーブ６０の回転に基づいて反時計周り方向に搬送される。規制板６２の対向領域（規制領域８６）で磁極Ｓ１に保持されている現像剤２は、規制板６２により、規制ギャップを通過する量が所定量に規制される。規制ギャップを通過した現像剤２は、磁極Ｎ１が対向する、現像ローラ４８ａと搬送ローラ５４が対向する領域（供給回収領域）８８ａに搬送される。後に詳細に説明するように、供給回収領域８８ａのうち、主にスリーブ６０の回転方向に関して上流側の領域（供給領域）９０ａでは、現像ローラ４８ａとスリーブ６０との間に形成された電界の存在により、キャリアに付着しているトナーが現像ローラ４８ａに電気的に供給される。また、供給回収領域８８ａのうち、主にスリーブ６０の回転方向に関して下流側の領域（回収領域）９２ａでは、後に説明するように、現像に寄与することなく供給回収領域８８ａに送り戻された現像ローラ４８ａ上のトナーが、磁極Ｎ１の磁力線に沿って形成されている磁気ブラシに掻き取られてスリーブ６０に回収される。キャリアは磁石体５８の磁力によってスリーブ６０の外周面に保持されており、スリーブ６０から現像ローラ４８ａに移動することはない。
【００２９】
供給領域９０ａで現像ローラ４８ａに保持されたトナーは、現像ローラ４８ａの回転と共に反時計周り方向に搬送され、感光体１２と現像ローラ４８ａが対向する領域（現像領域）９６ａで、感光体１２の外周面に形成されている静電潜像画像部に付着する。実施形態の画像形成装置では、感光体１２の外周面は帯電装置２６で負極性の所定の電位ＶＨが付与され、露光装置２８で画像光３０が投射された静電潜像画像部が所定の電位ＶＬまで減衰し、露光装置２８で画像光３０が投射されていない静電潜像非画像部はほぼ帯電電位ＶＨを維持している。したがって、現像領域９６ａでは、感光体１２と現像ローラ４８ａとの間に形成されている電界の作用を受けて、負極性に帯電したトナーが静電潜像画像部に付着し、この静電潜像を現像剤像として可視像化する。現像方式はそのような反転現像方式であってもよいし、正規現像方式であってもよい。
【００３０】
供給回収領域８８ａを通過した現像剤２は、磁石体５８の磁力に保持され、スリーブ６０の回転と共に磁極Ｓ２の対向部を通過して磁極Ｎ２が対向する、現像ローラ４８ｂと搬送ローラ５４が対向する領域（供給回収領域）８８ｂに搬送される。供給回収領域８８ｂのうち、主にスリーブ６０の回転方向に関して上流側の領域（供給領域）９０ｂでは、現像ローラ４８ｂとスリーブ６０との間に形成された電界の存在により、領域９０ａにおいてと同様に、キャリアに付着しているトナーが現像ローラ４８ｂに電気的に供給される。また、供給回収領域８８ｂのうち、主にスリーブ６０の回転方向に関して下流側の領域（回収領域）９２ｂでは、領域９２ａにおいてと同様に、現像に寄与することなく供給回収領域８８ｂに送り戻された現像ローラ４８ｂ上のトナーが、磁極Ｎ２の磁力線に沿って形成されている磁気ブラシに掻き取られてスリーブ６０に回収される。キャリアは磁石体５８の磁力によってスリーブ６０の外周面に保持されており、スリーブ６０から現像ローラ４８ｂに移動することはない。
【００３１】
供給領域９０ｂで現像ローラ４８ｂに保持されたトナーは、現像ローラ４８ｂの回転と共に反時計周り方向に搬送され、感光体１２と現像ローラ４８ｂが対向する領域（現像領域）９６ｂで、前記現像領域９６ａにおいてと同様に、感光体１２の外周面に形成されている静電潜像画像部に付着し、現像が十分に行われる。
【００３２】
供給回収領域８８ｂを通過した現像剤２は、磁石体５８の磁力に保持され、スリーブ６０の回転と共に磁極Ｓ３の対向部を通過して磁極Ｎ３とＮ４の対向領域（放出領域９４）に到達すると、磁極Ｎ３とＮ４によって形成される反発磁界によってスリーブ６０の外周面から前室６８に放出され、前室６８を搬送されている現像剤２に混合される。
【００３３】
このようにして現像剤２からトナーが消費されると、消費された量に見合う量のトナーが現像剤２に補給されることが好ましい。そのために、現像装置３４は、現像槽４２に収容されているトナーとキャリアの混合比を測定する手段を備えている。また、後室７０の上方にはトナー補給部９８が設けてある。トナー補給部９８は、トナー６を収容するための容器１００を有する。容器１００の底部には開口部１０２が形成されており、この開口部１０２に補給ローラ１０４が配置されている。補給ローラ１０４は図示しないモータに駆動連結されており、トナーとキャリアの混合比を測定する手段の出力に基づいてモータが駆動し、トナー６が後室７０に落下補給するようにしてある。
【００３４】
補給されるトナー６は、現像剤中のトナーと同様の組成を有するものであってよく、詳しくは後述するトナー母材に逆極性粒子および所望により流動化剤が外添されてなっている。補給トナー６中の逆極性粒子の含有量は、トナー母材１００重量部に対する含有量が後述の範囲内であればよい。
【００３５】
〔３．電界形成手段〕
供給領域９０ａでスリーブ６０から現像ローラ４８ａにトナーを効率的に移動させ、かつ供給領域９０ｂでスリーブ６０から現像ローラ４８ｂにトナーを効率的に移動させるために、現像ローラ４８ａ、４８ｂとスリーブ６０は電界形成装置１１０と電気的に接続されている。電界形成装置１１０は、搬送ローラ５４と現像ローラ４８ａ、４８ｂとの間に第１の電界を形成して、搬送ローラが保持している現像剤からトナーを現像ローラ４８ａ、４８ｂに移動・分離させる第１の電界形成手段と、現像ローラ４８ａ、４８ｂと感光体１２との間に第２の電界を形成して、現像ローラ４８ａ、４８ｂが保持しているトナーを感光体１２の静電潜像に移動させて静電潜像を可視像化する第２の電界形成手段とからなっている。現像ローラ４８ａ、４８ｂに対しては通常、同じ電圧が印加される。なお、３以上の現像ローラを用いる場合においては、全ての現像ローラに対しては通常、同じ電圧が印加される。
【００３６】
第１および第２の電界形成手段を構成する電源の具体例が図３Ａ〜図７に示してある。
【００３７】
図３Ａに示す実施形態１の電界形成装置１１０は、現像ローラ４８ａ、４８ｂに接続された第１の電源１１２（第２の電界形成手段に相当する）とスリーブ６０に接続された第２の電源１１４（第１の電界形成手段に相当する）を有する。第１の電源１１２は、現像ローラ４８ａ、４８ｂとグランド１１６との間に接続された直流電源１１８を有し、トナー６の帯電極性と同一極性の第１の直流電圧ＶＤＣ１（例えば、−２００ボルト）を現像ローラ４８ａ、４８ｂに印加している。第２の電源１１４は、スリーブ６０とグランド１１６との間に接続された直流電源１２０を有し、トナー６の帯電極性と同一極性で且つ第１の直流電圧よりも高圧の第２の直流電圧ＶＤＣ２（例えば、−４００ボルト）をスリーブ６０に印加する。この結果、供給領域９０ａ、９０ｂでは、現像ローラ４８ａ、４８ｂとスリーブ６０との間に形成された直流電界の作用を受けて、負極性に帯電しているトナー６がスリーブ６０から現像ローラ４８ａ、４８ｂに電気的に吸引される。このとき、正極性に帯電しているキャリア４は、スリーブ６０から現像ローラ４８ａ、４８ｂに吸引されることはない。また、現像領域９６ａ、９６ｂでは、現像ローラ４８ａ、４８ｂに保持されている負極性トナーが、図３Ｂに示すように、現像ローラ４８ａ、４８ｂ（ＶＤＣ１：−２００ボルト）と静電潜像画像部（ＶＬ：−８０ボルト）との電位差に基づき、静電潜像画像部に付着する。このとき、負極性トナーは、現像ローラ４８ａ、４８ｂ（ＶＤＣ１：−２００ボルト）と静電潜像非画像部（ＶＨ：−６００ボルト）との電位差により、静電潜像非画像部に付着することはない。
【００３８】
実施形態２に係る図４Ａの電界形成装置１２２において、第１の電源１２４（第２の電界形成手段に相当する）は、実施形態１の電源と同様に、現像ローラ４８ａ、４８ｂとグランド１２６との間に接続された直流電源１２８を有し、トナー６の帯電極性と同一極性の第１の直流電圧ＶＤＣ１（例えば、−２００ボルト）を現像ローラ４８ａ、４８ｂに印加している。第２の電源１３０（第１の電界形成手段に相当する）は、スリーブ６０とグランド１２６との間に直流電源１３２と交流電源１３４を有する。直流電源１３２は、トナー６の帯電極性と同一極性で且つ第１の直流電圧よりも高圧の第２の直流電圧ＶＤＣ２（例えば、−４００ボルト）をスリーブ６０に印加している。図４Ｂに示すように、交流電源１３４は、スリーブ６０とグランド１２６との間にピーク・ツー・ピーク電圧ＶＰ−Ｐが例えば３００ボルトの交流電圧ＶＡＣを印加する。その結果、供給領域９０ａ、９０ｂでは、現像ローラ４８ａ、４８ｂとスリーブ６０との間に形成された脈流電界の作用を受けて、負極性に帯電しているトナー６がスリーブ６０から現像ローラ４８ａ、４８ｂに電気的に吸引される。このとき、正極性に帯電しているキャリア４は、スリーブ６０の内部の固定磁石の磁力によってスリーブ６０に保持され、現像ローラ４８ａ、４８ｂに供給されることはない。また、現像領域９６ａ、９６ｂでは、現像ローラ４８ａ、４８ｂに保持されている負極性トナーは、現像ローラ４８ａ、４８ｂ（ＶＤＣ１：−２００ボルト）と静電潜像画像部（ＶＬ：−８０ボルト）との電位差に基づき、静電潜像画像部に付着する。
【００３９】
図５Ａに示す電界形成装置１３６において、第１の電源１３８（第２の電界形成手段に相当する）は、現像ローラ４８ａ、４８ｂとグランド１４０との間に直流電源１４２と交流電源１４４を有する。直流電源１４２は、トナー６の帯電極性と同一極性の第１の直流電圧ＶＤＣ１（例えば、−２００ボルト）をスリーブ６０および現像ローラ４８ａ、４８ｂに印加する。交流電源１４４は、スリーブ６０および現像ローラ４８ａ、４８ｂとグランド１４６との間に振幅（ピーク・ツー・ピーク電圧）ＶＰ−Ｐが例えば１，６００ボルトの交流電圧ＶＡＣを印加する。第２の電源１４６（第１の電界形成手段に相当する）は、現像ローラ４８ａ、４８ｂと交流電源１４４との間の端子１４８とスリーブ６０との間に接続された直流電源１５０を有する。直流電源１５０は、所定の直流電圧ＶＤＣ２を出力することができ、陽極が端子１４８、陰極がスリーブ６０に接続されており、これにより、スリーブ６０が現像ローラ４８ａ、４８ｂに対して負極性にバイアスされている（図５Ｂ参照）。したがって、供給領域９０ａ、９０ｂでは、現像ローラ４８ａ、４８ｂとスリーブ６０との間に形成された脈流電界の作用を受けて、負極性に帯電しているトナー６がスリーブ６０から現像ローラ４８ａ、４８ｂに電気的に吸引される。また、現像領域９６ａ、９６ｂでは、現像ローラ４８ａ、４８ｂ上の負極性トナーが、現像ローラ４８ａ、４８ｂ（ＶＤＣ１：−２００ボルト）と静電潜像画像部（ＶＬ：−８０ボルト）との電位差に基づき、静電潜像画像部に付着する。
【００４０】
図６に示す電界形成装置１５２は、図３Ａに示す実施形態１の電界形成装置１１０において、第１の電源１１２と第２の電源１１４にそれぞれ交流電源１５４、１５６を追加したものである。交流電源１５４，１５６の出力電圧はＶＡＣ１，ＶＡＣ２である。電圧ＶＡＣ１，ＶＡＣ２は同一であってもよいし、違ってもよい。図７に示す電界形成装置１５８は、図３Ａに示す実施形態の電源において、第１の電源１１２に交流電源１６０を追加したものである。交流電源１６０の出力電圧はＶＡＣである。これらの形態の電界形成装置１５２，１５８も、電界形成装置１１０，１２２，１３６と同様に、現像ローラ４８ａ、４８ｂとスリーブ６０との間に形成された脈流電界の作用を受けて、供給領域９０ａ、９０ｂでは負極性に帯電しているトナー６をスリーブ６０から現像ローラ４８ａ、４８ｂに供給し、現像領域９６ａ、９６ｂでは負極性に帯電しているトナー６を現像ローラ４８ａ、４８ｂから静電潜像画像部（ＶＬ：−８０ボルト）との電位差に基づき、静電潜像画像部に供給する。
【００４１】
〔４．現像剤〕
現像剤は少なくともトナー、キャリア、および当該キャリアとの摩擦接触によってトナーの帯電極性とは逆の極性に帯電される逆極性粒子を含むものである。
【００４２】
逆極性粒子は現像槽４２内では通常、静電気的引力に基づいて主にトナー表面に保持される。画像形成時には、逆極性粒子はトナーやキャリアとともに、現像槽４２の中を搬送された後、スリーブ６０に保持されて規制領域８６、供給回収領域８８ａ、８８ｂ、放出領域９４を移動する。この搬送過程で、トナー表面に保持されている逆極性粒子は、第１の電界（供給回収領域８８ａ、８８ｂの電界）中に置かれると、一部が、トナーに作用する電気的な力とは逆の方向の電気的な力を受けてトナーの表面（外周面）から離脱する。離脱した逆極性粒子はキャリアの表面（外周面）に移行し、保持される。キャリアの表面の一部又は全体がスペントで覆われている場合、逆極性粒子はスペントに打ち込まれる。キャリアの表面に保持された逆極性粒子は、キャリアとの摩擦接触によりトナーと逆の極性に帯電する。本実施形態では、トナーは負極性に帯電されるため、逆極性粒子は正極性に帯電される。そのため、逆極性粒子を保持したキャリアは、たとえその表面の少なくとも一部がスペントに被覆されていても、スペントの無い状態と同様の帯電能を維持し、トナーを所定の極性に帯電できる。しかも、本発明では特に、現像剤は所定の逆極性粒子の残存率および含有量を有し、２以上の現像ローラが使用され、かつそれらのうちの最上流側および最下流側の現像ローラならびに搬送ローラはそれぞれ所定の方向で回転するので、耐久時において、逆極性粒子の飛散が有効に抑制されながらも、逆極性粒子の離脱・回収は十分量で達成される。それらの結果、第１の電界によりキャリア表面に移行する逆極性粒子の量が、長期連続印字の場合であっても安定化され、キャリアのトナー帯電性能の低下を長期にわたって防止できる。そのため、トナーを長期にわたって安定して帯電させることができ、カブリ等の画像ノイズを長期にわたって抑制できる。
【００４３】
本発明において現像剤は、水中で超音波を５分間印加されたときにトナー母材表面に残存する逆極性粒子の残存率が６０〜９０％、好ましくは７０〜８０％である。残存率が大きすぎると、搬送ローラと現像ローラとの間で、第１の電界によりトナーから離脱する逆極性粒子の量が減少する。そのため、キャリアの帯電能低下を有効に防止できず、長期的に安定したトナー帯電を行えない。残存率が小さすぎると、第一電界部で分離される逆極粒子が多くなり飛散し、現像槽内に適量もどらなくなり、キャリアの帯電能低下を防止できず、長期的に安定したトナー帯電を行えない。
【００４４】
残存率は以下に示す方法によって測定できる。
トナー４ｇをポリオキシエチルフェニルエーテルの０．２％水溶液４０ｇに濡れさせ、超音波式ホモジナイザーＵＳ−１２００Ｔ（日本精機社製；仕様周波数１５ｋＨｚ）にて、本体装置に付属の振動指示値を示す電流計の値が６０μＡ（５０ｗ）を示すように、超音波エネルギーを調整し、５分間印加した。このトナーと超音波を付与していないトナーを蛍光Ｘ線分析に供し、超音波付与後のトナーに残留する逆極性粒子の量（Ｘ）および超音波付与前のトナーに付着していた逆極性粒子の量（Ｙ）を定量することによって、逆極性粒子の残存率を下式に基づいて求めた。
逆極性粒子の残存率（重量％）＝（Ｘ／Ｙ）×１００
【００４５】
トナー母材とは、少なくともバインダー樹脂および着色剤を含有する着色粒子を指すものとし、そのようなトナー母材に逆極性粒子および所望により流動化剤が外添されたものをトナーと呼ぶものとする。
【００４６】
逆極性粒子の含有量は、トナー母材１００重量部に対して０．１〜３重量部であり、特に０．１〜２重量部であることが好ましい。当該含有量が多すぎる場合、現像槽内で遊離する逆極性粒子が増加するために、現像槽内の帯電量が低下する。その結果、長期的に安定したトナー帯電を行えない。当該含有量が少なすぎる場合、現像槽内の逆極性粒子が少なくなり、キャリアスペントが進んだ場合スペント部のほうが多くなり、帯電性が低下する。その結果、長期的に安定したトナー帯電を行えない。
【００４７】
逆極性粒子としては、鉄粉に対するブローオフ帯電量がトナーの帯電極性と逆符号のものが使用され、好ましくは絶対値が０．１〜１００μＣ／ｇの範囲内であるものが使用される。
【００４８】
本明細書中、ブローオフ帯電量は以下の方法によって測定された値を用いている。
ブローオフ粉体帯電量測定装置（東芝ケミカル社製）を用い、鉄粉キャリア（Ｚ−１５０／２５０）（パウダーテック社製）に対してサンプルを濃度０．２ｗｔ％で添加したものを、ターブラーミキサーで１分間混合した際の値で示してある。装置条件はＳＵＳ４００ｍｅｓｈ、ブロー圧力１ｋｇｆ／ｃｍ２、６０秒値である。
【００４９】
具体的には例えば、キャリアとの摩擦接触により負極性に帯電されるトナーを用いる場合、逆極性粒子はキャリアとの摩擦接触により正極性に帯電される粒子が使用され、好ましくは鉄粉に対するブローオフ帯電量が＋５〜＋１００μＣ／ｇの範囲内であるものが使用される。そのような正帯電性粒子としては、例えば、チタン酸ストロンチウム、チタン酸バリウムおよびチタン酸カルシウム等のチタン酸化合物、アルミナ等の無機粒子、ならびに含窒素樹脂、アクリル樹脂等の正帯電性熱可塑性樹脂あるいは正帯電性熱硬化性樹脂で構成された有機粒子が使用できる。含窒素樹脂として、例えば、アクリル酸２−ジメチルアミノエチル、アクリル酸２−ジエチルアミノエチル、メタクリル酸２−ジメチルアミノエチル、メタクリル酸２−ジエチルアミノエチル、ビニルピリジン、Ｎ−ビニルカルバゾールおよびビニルイミダゾール等からなる群から選択される１種類以上の含窒素モノマーをモノマーとして含有するポリマー、ベンゾグァナミン樹脂、ナイロン樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂等が使用できる。また樹脂粒子に含有させることによって当該粒子に正帯電性を付与し得る正荷電制御剤を樹脂粒子中に含有させたものを使用してもよい。正荷電制御剤としては、例えば、ニグロシン染料、四級アンモニウム塩等を使用できる。正荷電制御剤が含有される樹脂として、例えば、アクリル系樹脂、スチレン・アクリル系樹脂、シリコーン系樹脂等が使用できる。さらに粒子の表面をコートすることによって当該粒子に正帯電性を付与し得る正帯電性表面処理剤を粒子表面にコートしたものを使用してもよい。そのような粒子としては特に制限されるものではなく、例えば、正帯電性粒子として使用可能な上記の無機粒子および有機粒子、ならびに負帯電性粒子として使用可能な後述の無機粒子および有機粒子が使用できる。正帯電性表面処理剤としては、例えば、前記の正帯電性熱可塑性樹脂あるいは正帯電性熱硬化性樹脂、ならびにアミノ基、ニトリル基またはイソシアネート基を有する公知の表面処理剤をそのまま、または所望により溶媒に溶解させて使用できる。公知の表面処理剤として、例えば、ウレタン変性樹脂およびアクリロニトリル樹脂等の合成樹脂、γ−（２−アミノエチル）アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−（２−アミノエチル）アミノプロピルメチルジメトキシシラン、アミノシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、Ｎ−（２−アミノエチル）３−アミノプロピルトリメトキシシランおよびＮ−β−（Ｎ−ビニルベンジルアミノエチル）−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン等のシランカップリング剤、ならびにアミノ変性シリコーンオイル等のシリコーンオイル等が使用できる。
【００５０】
また例えば、キャリアとの摩擦接触により正極性に帯電されるトナーを用いる場合、逆極性粒子はキャリアとの摩擦接触により負極性に帯電される粒子が使用され、好ましくは鉄粉に対するブローオフ帯電量が−５〜−１００μＣ／ｇの範囲内であるものが使用される。そのような負帯電性粒子としては、例えば、シリカ、酸化チタン等の無機粒子、ならびに含フッ素アクリル系モノマーまたは／および含フッ素メタクリル系モノマーを含有するポリマー等のフッ素樹脂、ポリエチレン等のポリオレフィン樹脂、シリコーン樹脂、ポリエステル樹脂等の負帯電性熱可塑性樹脂あるいは負帯電性熱硬化性樹脂で構成された有機粒子が使用できる。また樹脂粒子に含有させることによって当該粒子に負帯電性を付与し得る負荷電制御剤を樹脂粒子中に含有させたものを使用してもよい。負荷電制御剤としては、例えば、サリチル酸系またはナフトール系のクロム錯体、アルミニウム錯体、鉄錯体および亜鉛錯体等を使用できる。負荷電制御剤が含有される樹脂として、例えば、アクリル系樹脂、スチレン・アクリル系樹脂、シリコーン系樹脂等が使用できる。さらに粒子の表面をコートすることによって当該粒子に負帯電性を付与し得る負帯電性表面処理剤を粒子表面にコートしたものを使用してもよい。そのような粒子としては特に制限されるものではなく、例えば、負帯電性粒子として使用可能な上記の無機粒子および有機粒子、ならびに正帯電性粒子として使用可能な前述の無機粒子および有機粒子が使用できる。負帯電性表面処理剤としては、例えば、前記の負帯電性熱可塑性樹脂あるいは負帯電性熱硬化性樹脂、フッ素系シリコーンオイル等をそのまま、または所望により溶媒に溶解させて使用できる。
【００５１】
逆極性粒子の平均一次粒径は、キャリアのトナースペント等に起因する帯電能低下をより一層防止しながらも、第１の電界によりキャリア表面に移行する逆極性粒子の量をより一層安定化する観点から、１００〜９００ｎｍが好ましく、より好ましくは１００〜５００ｎｍである。
【００５２】
逆極性粒子は、トナー母材表面に保持され、トナー補給部９８からトナー６として補給される。
【００５３】
なお、実施形態では、トナーとキャリアとの摩擦接触によりトナーが負極性、キャリアが正極性に帯電される。また、逆極性粒子は正極性に帯電する。本発明に用いるトナー、キャリア、および逆極性粒子の帯電性は、そのような組み合わせに限るものでない。具体的に、トナーとキャリアとの摩擦接触によりトナーが正極性、キャリアが負極性に帯電され、逆極性粒子が負極性に帯電する組み合わせであってもよい。
【００５４】
〔５．現像剤の製造方法〕
現像剤は、トナー母材に対して、後述の流動化剤を一旦、添加・混合し、さらに逆極性粒子を添加・混合した後で、キャリアを添加・混合することによって製造できる。
【００５５】
具体的には、例えば、逆極性粒子添加直後の混合を、ヘンシェルミキサー（三井金属鉱山社製）を用いて行う場合、冷媒温度３０〜４０℃にて、回転速度２５〜５０ｍ／ｓ、好ましくは３０〜４０ｍ／ｓで５〜３０分間、好ましくは１０〜２５分間だけ撹拌を行う。そのような撹拌が不十分であると、逆極性粒子の固着が十分でないため、残存率が低すぎて、上記所定の残存率は達成できない。撹拌が過度に行われると、逆極性粒子の固着が過度に達成されるため、残存率が高すぎて、上記所定の残存率は達成できない。
【００５６】
逆極性粒子の添加時および添加直後の混合時において、詳しくは逆極性粒子の添加量、ならびに混合装置の冷媒温度、回転速度および撹拌時間を適度な範囲内で調整することによって、逆極性粒子の残存率を制御できる。
例えば、回転速度を大きくしたり、撹拌時間を長くしたり、冷媒温度を高くすると、残存率は大きくなる。一方で、回転速度を小さくしたり、撹拌時間を短くしたり、冷媒温度を低くすると、残存率は小さくなる。
また例えば、逆極性粒子の添加量を多くすると、残存率は小さくなる。一方で、逆極性粒子の添加量を少なくすると、残存率は大きくなる。
【００５７】
〔６．具体的な材料〕
トナー、キャリア、および現像剤に含まれる他の粒子の具体的な材料を説明する。
【００５８】
〔トナー〕
トナー母材には、画像形成装置で従来から一般に使用されている公知のトナー母材を使用できる。トナー母材粒径は、例えば約３〜１５μｍである。トナー母材は少なくともバインダー樹脂中に着色剤を含有されてなり、荷電制御剤や離型剤を含有してもよい。
【００５９】
トナー母材は、例えば、粉砕法、乳化重合法、懸濁重合法等の公知の方法で製造できる。
【００６０】
〔バインダー樹脂〕
トナー母材に使用されるバインダー樹脂は、限定的ではないが、例えば、スチレン系樹脂（スチレンまたはスチレン置換体を含む単重合体または共重合体、例えばスチレン・アクリル系樹脂）、ポリエステル樹脂、エポキシ系樹脂、塩化ビニル樹脂、フェノール樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリウレタン樹脂、シリコーン樹脂、またはそれらの樹脂を任意に混ぜ合わせたものである。バインダー樹脂は、軟化温度が８０〜１６０℃の範囲、ガラス転移点が４０〜７５℃の範囲であることが好ましい。
【００６１】
〔着色剤〕
着色剤は、公知の材料、例えば、カーボンブラック、アニリンブラック、活性炭、マグネタイト、ベンジンイエロー、パーマネントイエロー、ナフトールイエロー、フタロシアニンブルー、ファーストスカイブルー、ウルトラマリンブルー、ローズベンガル、レーキーレッド等を用いることができる。着色剤の添加量は、一般に、バインダー樹脂１００重量部に対して、２〜２０重量部であることが好ましい。
【００６２】
〔荷電制御剤〕
荷電制御剤は、従来から荷電制御剤として知られている材料が使用できる。具体的に、正極性に帯電するトナーには、例えばニグロシン系染料、４級アンモニウム塩系化合物、トリフェニルメタン系化合物、イミダゾール系化合物、ポリアミン樹脂が荷電制御剤として使用できる。負極性に帯電するトナーには、Ｃｒ、Ｃｏ、Ａｌ、Ｆｅ等の金属含有アゾ系染料、サリチル酸金属化合物、アルキルサリチル酸金属化合物、カーリックスアレーン化合物が荷電制御剤として使用できる。荷電制御剤は、バインダー樹脂１００重量部に対して、０．１〜１０重量部の割合で用いることが好ましい。
【００６３】
〔離型剤〕
離型剤は、従来から離型剤として使用されている公知のものを使用できる。離型剤の材料には、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、カルナバワックス、サゾールワックス、又はそれらを適宜組み合わせた混合物が用いられる。離型剤は、バインダー樹脂１００重量部に対して、０．１〜１０重量部の割合で用いることが好ましい。
【００６４】
〔その他の添加剤〕
トナー母材には、現像剤の流動化を促進する流動化剤が外添されてもよい。流動化剤には、例えば、シリカ、酸化チタン、酸化アルミニウム等の無機微粒子や、アクリル樹脂、スチレン樹脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂等の樹脂微粒子が使用できる。特にシランカップリング剤、チタンカップリング剤、およびシリコーンオイル等で疎水化した材料を用いるのが好ましい。流動化剤は、トナー母材１００重量部に対して１〜５重量部の割合で添加させることが好ましい。流動化剤として２種類以上の粒子が使用されてよく、その場合、それらの合計量が上記範囲内であればよい。
流動化剤の個数平均一次粒径は１〜１００ｎｍ未満であることが好ましい。
【００６５】
〔キャリア〕
キャリアは、従来から一般に使用されている公知のキャリアを使用できる。バインダー型キャリアやコート型キャリア等が使用できる。キャリア粒径は、限定的ではないが、１５〜１００μｍが好ましい。
【００６６】
バインダー型キャリアは、磁性体微粒子をバインダー樹脂中に分散させたものであり、表面に正極性または負極性に帯電する微粒子を固着させたり、コーティング層を設けることができる。バインダー型キャリアの極性等の帯電特性は、バインダー樹脂の材質、帯電性微粒子、表面コーティング層の種類によって制御できる。
【００６７】
バインダー型キャリアに用いられるバインダー樹脂としては、ポリスチレン系樹脂に代表されるビニル系樹脂、ポリエステル系樹脂、ナイロン系樹脂、ポリオレフィン系樹脂などの熱可塑性樹脂、フェノール樹脂やシリコーン樹脂等の硬化性樹脂が例示される。
【００６８】
バインダー型キャリアの磁性体微粒子としては、マグネタイト、ガンマ酸化鉄等のスピネルフェライト、鉄以外の金属（Ｍｎ、Ｎｉ、Ｍｇ、Ｃｕ等）を一種または二種以上含有するスピネルフェライト、バリウムフェライト等のマグネトプランバイト型フェライト、表面に酸化層を有する鉄や合金の粒子を用いることができる。磁性体微粒子の形状は、粒状、球状、針状のいずれであってもよい。特に高磁化を要する場合には、鉄系の強磁性微粒子を用いることが好ましい。化学的な安定性を考慮すると、マグネタイト、ガンマ酸化鉄を含むスピネルフェライトやバリウムフェライト等のマグネトプランバイト型フェライトの強磁性微粒子を用いることが好ましい。強磁性微粒子の種類及び含有量を適宜選択することにより、所望の磁化を有する磁性樹脂キャリアを得ることができる。磁性体微粒子は磁性樹脂キャリア中に５０〜９０重量％の量で添加することが適当である。
【００６９】
バインダー型キャリアの表面コート材としては、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、フッ素系樹脂等が用いられる。これらの樹脂をキャリア表面にコートし硬化させてコート層を形成することにより、キャリアの電荷付与能力を向上できる。
【００７０】
バインダー型キャリアの表面への帯電性微粒子あるいは導電性微粒子の固着は、例えば、磁性樹脂キャリアと微粒子とを均一混合し、磁性樹脂キャリアの表面にこれら微粒子を付着させた後、機械的・熱的な衝撃力を与えることにより微粒子を磁性樹脂キャリア中に打ち込むことで行われる。この場合、微粒子は、磁性樹脂キャリア中に完全に埋設されるのではなく、その一部が磁性樹脂キャリア表面から突出するように固定される。帯電性微粒子には、有機、無機の絶縁性材料が用いられる。具体的に、有機系の絶縁性材料としては、ポリスチレン、スチレン系共重合物、アクリル樹脂、各種アクリル共重合物、ナイロン、ポリエチレン、ポリプロピレン、フッ素樹脂およびこれらの架橋物などの有機絶縁性微粒子がある。電荷付与能力および帯電極性は、帯電性微粒子の素材、重合触媒、表面処理等に調整できる。無機系の絶縁性材料としては、シリカ、二酸化チタン等の負極性に帯電する無機微粒子や、チタン酸ストロンチウム、アルミナ等の正極性に帯電する無機微粒子が用いられる。
【００７１】
コート型キャリアは、磁性体からなるキャリアコア粒子を樹脂で被覆したキャリアであり、バインダー型キャリア同様に、キャリア表面に正極性または負極性に帯電する帯電性微粒子を固着することができる。コート型キャリアの極性等の帯電特性は、表面コーティング層の種類や帯電性微粒子の選択により調整できる。コーティング樹脂は、バインダー型キャリアのバインダー樹脂と同様の樹脂が使用可能である。
【００７２】
トナーとキャリアの混合比は所望のトナー帯電量が得られるよう調整されれば良く、トナー比はトナーとキャリアとの合計量に対して３〜５０重量％、好ましくは６〜３０重量％が好ましい。
【００７３】
トナー母体、キャリア、および逆極性粒子の組合せによる各成分の帯電極性は、それらを混合攪拌し現像剤とした後、現像剤からトナーまたは逆極性粒子を分離する為の電界の方向から容易に知ることができる。
【実施例】
【００７４】
＜実施例１＞
（キャリアＡ）
磁性体からなるキャリアコア粒子にアクリル樹脂コートがなされてなるコート型キャリアであって、平均粒径約３３μｍのコニカミノルタビジネステクノロジーズ社製ｂｉｚｈｕｂ  Ｃ３５０用キャリアをキャリアＡとして用いた。
【００７５】
（トナー母材）
トナー母材はコニカミノルタビジネステクノロジーズ社製ｂｉｚｈｕｂ  Ｃ３５０用トナー母材を用いた。当該トナー母材は詳しくは、湿式造粒法により作成され、体積平均粒径約６．５μｍであった。
【００７６】
（トナー）
トナー母材１００重量部に対し、第１の疎水性シリカ０．２重量部、第２の疎水性シリカ０．５重量部、疎水性酸化チタン０．５重量部を添加し、ヘンシェルミキサー（三井金属鉱山社製）を用いて、ミキサー回転速度４０ｍ／ｓで５分間混合を行って外添処理した。次いで、ヘンシェルミキサーに流す水温を３５℃に設定し、個数平均粒径３５０ｎｍのチタン酸ストロンチウム粒子（逆極性粒子）を、トナー母材１００重量部に対して０．１重量部添加し、上記ヘンシェルミキサーを用いて、ミキサー回転速度４０ｍ／ｓで１０分間攪拌し、トナーを得た。
チタン酸ストロンチウム粒子の鉄粉に対するブローオフ帯電量は＋５μＣ／ｇであった。
【００７７】
ここで用いた第１の疎水性シリカは、個数平均一次粒径１６ｎｍのシリカ（＃１３０：日本アエロジル社製）を疎水化剤であるヘキサメチルジシラザン（ＨＭＤＳ）により表面処理を施したものである。
第２の疎水性シリカは、個数平均一次粒径２０ｎｍのシリカ（＃９０：日本アエロジル社製）をＨＭＤＳにより表面処理したものである。
疎水性酸化チタンは、個数平均一次粒径３０ｎｍのアナターゼ型酸化チタンを水系湿式中で疎水化剤であるイソブチルトリメトキシシランにより表面処理をしたものである。
【００７８】
（評価）
上記トナーとキャリアＡを重量混合比（トナー／キャリア）８／９２で混合して得られた現像剤を、現像装置を図１に示す構成に改造した画像形成装置（ｂｉｚｈｕｂ  Ｃ３５０；コニカミノルタビジネステクノロジーズ社製）に搭載した。この画像形成装置を用いて、画像面積率５％の画像チャートを５０万枚プリントした。トナーは、現像剤のトナー濃度検出結果に基づいて補給するよう制御した。印字条件は、以下に特記しない限り、上記複写機の標準条件を用いた。
【００７９】
・現像ローラ４８Ａ
表面にアルマイト処理を施したアルミローラを用いた。
・現像ローラ４８Ｂ
現像ローラ４８Ｂは上記現像ローラ４８Ａと同様のものを使用した。
【００８０】
現像条件は以下の通りである。電界形成装置は、図７に示す形態を採用し、搬送ローラ５４に直流電圧ＶＤＣ２：−５００ボルトを印加した。現像ローラ４８ａ、４８ｂには、直流電圧ＶＤＣ１：−３００ボルトと交流電圧を印加した。交流電圧は、周波数：２ｋＨｚ、振幅ＶＰ−Ｐ：１，６００ボルト、マイナス側デューティ比：４０％の矩形波であった。従って、負極性に帯電したトナーを搬送ローラ５４から現像ローラ４８ａ、４８ｂに供給する方向の電位差は１０００Ｖであり、トナーを現像ローラ４８ａ、４８ｂから搬送ローラ５４に回収する方向の電位差は６００Ｖであった。現像ローラ４８ａ、４８ｂと搬送ローラ５４との最近接部５６ａ、５６ｂでのギャップは０．３ｍｍとした。これより、搬送ローラ５４と現像ローラ４８ａ、４８ｂとの間に形成されるトナー供給方向の電界は１０００Ｖ／０．３ｍｍ＝３．３×１０６Ｖ／ｍであった。
規制部材６２と搬送ローラ５４とのギャップ（間隔）は０．４ｍｍとした。搬送ローラ５４におけるスリーブ６０の回転方向は、現像ローラ４８ａとの対向部において、現像ローラ４８ａと逆方向であり、現像ローラ４８ｂとの対向部において、現像ローラ４８ｂと逆方向であった。感光体１２の背景部電位は−５５０ボルト、画像部電位は−６０ボルトであった。感光体１と、現像ローラ４８ａ、４８ｂとの最近接部９６ａ、９６ｂでのギャップは０．１５ｍｍとした。
【００８１】
・帯電安定性
初期および５０万枚プリント後において、現像装置の前室６８から現像剤をサンプリングし、トナー帯電量を測定した。帯電量の測定は、図９に示す測定装置を用いて行った。逆極性粒子を含むトナーとキャリアからなる現像剤を攪拌した後、精密天秤で計量した現像剤１ｇを導電性スリーブ７２の表面に均一になるように乗せる。次に、バイアス電源７８から導電性スリーブ７２に２ｋＶの電圧を供給すると共に、スリーブ７２内に設けられたマグネットローラ７４の回転数を２０００ｒｐｍに設定する。この状態で３０秒間放置して、トナーを円筒電極７６に収集する。３０秒経過後に、円筒電極７６の電位Ｖｍを読み取ると共に、トナーの電荷量を求め、更に収集したトナーの質量を精密天秤で測定して、平均帯電量を求めた。
【００８２】
耐久前後での帯電量の差分に応じて、次の３段階のランク分けにて評価した。
◎：帯電量の差分が８μＣ／ｇ以下で、帯電性が非常に安定しており実用上問題はない。
○：帯電量の差分が８μＣ／ｇを超え、１５μＣ／ｇ以下で、帯電性が安定しており実用上問題はない。
×：帯電量の差分が１５μＣ／ｇを超え、帯電性が不安定で実用上問題が生じる。
【００８３】
（トナー母体表面における逆極性粒子の残存率）
前記した方法により測定した。
【００８４】
＜実施例２〜１２／比較例１〜６＞
逆極性粒子の添加時および添加直後の混合時において、逆極性粒子の添加量、ならびに混合装置の水温、回転速度および撹拌時間を、表に記載の所定の値に変更したこと以外、実施例１と同様の方法により、現像剤を製造し、評価を行った。
【００８５】
【表１】
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【符号の説明】
【００８６】
１：画像形成装置、２：現像剤、６：トナー、１２：感光体、１６：帯電ステーション、１８：露光ステーション、２０：現像ステーション、２２：転写ステーション、２４：クリーニングステーション、２６：帯電装置、２８：露光装置、３０：画像光、３２：通路、３４：現像装置、３６：転写装置、３８：シート、４０：クリーニング装置、４２：現像槽（ハウジング）、４４：開口部、４８ａ：４８ｂ：現像ローラ、５２：開口部（第２の空間）、５４：搬送ローラ、５６：供給回収ギャップ、５８：磁石体、６０：スリーブ、６２：規制板、６６：現像剤攪拌室、６８：前室、７０：後室、７２：前スクリュー、７４：後スクリュー、７６：隔壁、８６：規制領域、８８ａ：８８ｂ：供給回収領域、９０ａ：９０ｂ：供給領域、９２ａ：９２ｂ：回収領域、９４：放出領域、９６：現像領域、９８：トナー補給部、１００：容器、１０２：開口部、１０４：補給ローラ、１１０：電界形成装置、１１２：第１の電源、１１４：第２の電源、１１６：グランド、１１８：直流電源、１２０：直流電源、１２２：電界形成装置、１２４：第１の電源、１２６：グランド、１２８：直流電源、１３０：第２の電源、１３２：直流電源、１３４：交流電源、１３６：電界形成装置、１３８：第１の電源、１４０：グランド、１４２：直流電源、１４４：交流電源、１４６：第２の電源、１４８：端子、１５０：直流電源、１５２：電界形成装置、１５４：交流電源、１５６：交流電源、１５８：電界形成装置、１６０：交流電源。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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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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