(57)【要約】【課題】静電潜像担持体汚れに起因する異常画像のない高品質な画像を出力できる現像装置を提供する。【解決手段】磁界発生手段を内包し、トナーと磁性キャリアとの二成分現像剤を担持し、現像剤を搬送する円筒状の現像剤担持体を有し、前記磁界発生手段が有する磁極のうち現像剤担持体の表面上の現像剤を保持し得る強さの磁界を発生させる現像剤担持極が、現像磁極と現像前磁極と現像後磁極との３つの磁極を有し、これらの磁極により現像剤の汲み上げ、保持等を行うよう構成した現像装置であって、前記磁性キャリアは、芯材と被覆層を有し、かさ密度が２．０８〜２．２４（ｇ／ｃｍ３）であり、前記被覆層中に含まれる導電性微粒子の体積平均粒子径Ｄ、被覆層の平均厚みｈが０．５≦（Ｄ／ｈ）≦１．１であり、現像主極と、現像剤担持体の中心と静電潜像担持体の中心を結ぶ直線とのなす角度が、現像剤担持体の回転方向上流側に５〜１５度となる現像装置である。【選択図】図２
2015141379.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の磁極を有する磁界発生手段を内包し、トナー及び磁性キャリアからなる二成分現像剤を表面に担持して、表面を回転駆動することによって表面上の二成分現像剤を搬送する円筒状の現像剤担持体と、
前記現像剤担持体の表面に供給する二成分現像剤を収納する現像剤収納部と、を有してなり、
前記磁界発生手段が有する磁極のうち前記現像剤担持体の表面上の二成分現像剤を保持し得る強さの磁界を発生させる現像剤担持極が、
前記現像剤担持体と静電潜像担持体とが対向する現像領域に磁界を発生させるための現像磁極と、
前記現像剤収納部から供給された二成分現像剤を前記現像領域へ搬送する磁界を発生させる現像前磁極と、
前記現像領域を通過した後の二成分現像剤を前記現像剤担持体表面から離脱させるために前記現像前磁極との間で二成分現像剤を離脱させる磁界を発生させる現像後磁極と、の３つの磁極を有し、
前記現像前磁極が発生させる磁界によって前記現像剤担持体の表面上への二成分現像剤の汲み上げを行い、
前記現像前磁極及び前記現像磁極が発生させる磁界によって前記現像剤収納部により現像剤が供給される位置から現像領域までの前記現像剤担持体上の二成分現像剤の保持を行い、
前記現像磁極及び前記現像後磁極が発生させる磁界によって前記現像領域から前記現像剤担持体の表面の二成分現像剤を離脱させる位置までの前記現像剤担持体上の二成分現像剤の保持を行うように構成した現像装置であって、
前記磁性キャリアは、芯材と該芯材を被覆する被覆層とを有し、
前記磁性キャリアのかさ密度が２．０８〜２．２４（ｇ／ｃｍ３）であり、
前記被覆層中に含まれる導電性微粒子の体積平均粒子径をＤとし、前記被覆層の平均厚みをｈとすると、前記Ｄ及びｈが次式、０．５≦（Ｄ／ｈ）≦１．１を満たし、
前記現像磁極によって発生する磁界での前記現像剤担持体の表面上における磁束密度が最大となる法線方向磁束密度ピーク位置と、前記現像剤担持体の回転中心とを結んだ直線を現像主極としたとき、
前記現像主極と、前記現像剤担持体の中心と前記静電潜像担持体の中心を結ぶ直線とのなす角度が、前記現像剤担持体の回転方向上流側に５〜１５度であることを特徴とする現像装置。
【請求項２】
前記被覆層の平均厚みｈが、０．０５μｍ〜４μｍであることを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
【請求項３】
静電潜像担持体上に静電潜像を形成する静電潜像形成工程と、前記静電潜像を二成分現像剤を用いて現像して可視像を形成する現像工程と、前記可視像を記録媒体に転写する転写工程と、前記記録媒体に転写された転写像を定着させる定着工程とを含む画像形成方法であって、前記現像工程が、請求項１又は２に記載の現像装置を用いて行われることを特徴とする画像形成方法。
【請求項４】
静電潜像担持体と、該静電潜像担持体上に静電潜像を形成する静電潜像形成手段と、前記静電潜像を二成分現像剤を用いて現像して可視像を形成する現像手段と、前記可視像を記録媒体に転写する転写手段と、前記記録媒体に転写された転写像を定着させる定着手段とを有する画像形成装置であって、
前記現像手段が、請求項１又は２に記載の現像装置であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
静電潜像担持体と、該静電潜像担持体上に形成した静電潜像を二成分現像剤を用いて現像し可視像を形成する現像手段とを有するプロセスカートリッジであって、
前記現像手段が、請求項１又は２に記載の現像装置であることを特徴とするプロセスカートリッジ。
【請求項６】
複数の磁極を有する磁界発生手段を内包する円筒状の現像剤担持体の表面に、トナー及び磁性キャリアからなる二成分現像剤を担持して、前記現像剤担持体の表面を回転駆動することによって表面上の二成分現像剤を搬送する現像剤搬送工程と、
前記現像剤担持体と静電潜像担持体とが対向する現像領域に前記二成分現像剤を搬送する磁界を発生させる現像前磁極によって、前記現像剤担持体の表面上への二成分現像剤の汲み上げを行う現像剤汲み上げ工程と、
前記現像領域に磁界を発生させるための現像磁極及び前記現像前磁極が発生させる磁界によって、現像剤収納部により二成分現像剤が供給される位置から現像領域までの前記現像剤担持体上の二成分現像剤の保持を行う第１の現像剤保持工程と、
前記現像領域を通過した後の二成分現像剤を前記現像剤担持体表面から離脱させるために前記現像前磁極との間で二成分現像剤を離脱させる磁界を発生させる現像後磁極及び前記現像磁極が発生させる磁界によって、前記現像領域から前記現像剤担持体の表面の現像剤を離脱させる位置までの前記現像剤担持体上の二成分現像剤の保持を行う第２の現像剤保持工程と、を有する現像方法であって、
前記磁性キャリアは、芯材と該芯材を被覆する被覆層とを有し、
前記磁性キャリアのかさ密度が２．０８〜２．２４（ｇ／ｃｍ３）であり、
前記被覆層中に含まれる導電性微粒子の体積平均粒子径をＤとし、前記被覆層の平均厚みをｈとすると、次式、０．５≦（Ｄ／ｈ）≦１．１を満たし、
前記現像磁極によって発生する磁界での前記現像剤担持体の表面上における磁束密度が最大となる法線方向磁束密度ピーク位置と、前記現像剤担持体の回転中心とを結んだ直線を現像主極としたとき、
前記現像主極と、前記現像剤担持体の中心と前記静電潜像担持体の中心を結ぶ直線とのなす角度が、前記現像剤担持体の回転方向上流側に５〜１５度であることを特徴とする現像方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真法、静電記録法に用いられる現像装置、画像形成方法、画像形成装置、プロセスカートリッジ及び現像方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式による画像形成では、光導電性物質等の静電潜像担持体上に静電潜像を形成し、この静電潜像に対して、帯電したトナーを付着させてトナー像を形成した後、トナー像を記録媒体に転写し、定着され、出力画像となる。近年、電子写真方式を用いた複写機やプリンタの技術は、モノクロからフルカラーへの展開が急速になりつつあり、フルカラーの市場は拡大する傾向にある。
【０００３】
フルカラー画像形成では、一般に、イエロー、マゼンタ、シアンの３色のカラートナー又はこれに黒色を加えた４色のカラートナーを積層させて全ての色の再現を行う。したがって、色再現性に優れ、鮮明なフルカラー画像を得るためには、定着されたトナー像の表面を平滑にして光散乱を減少させる必要がある。このような理由から、従来のフルカラー複写機等の画像光沢は、１０〜５０％の中〜高光沢のものが多かった。
【０００４】
一般に、乾式のトナー像を記録媒体に定着させる方法としては、平滑な表面を持ったローラやベルトを加熱し、トナーと圧着する接触加熱定着方法が多用されている。このような方法は、熱効率が高く、高速定着が可能であり、カラートナー像に光沢や透明性を与えることが可能である反面、加熱定着部材の表面と溶融状態のトナーとを加圧下で接触させた後、剥離するために、トナー像の一部が定着ローラ表面に付着して別の画像上に転移する、いわゆるオフセット現象が生じる。
【０００５】
このようなオフセット現象を防止することを目的として、離型性に優れたシリコーンゴムやフッ素樹脂で定着ローラの表面を形成し、さらにその定着ローラ表面にシリコーンオイル等のトナー固着防止用オイルを塗布する方法が一般に採用されている。しかしながら、このような方法は、トナーのオフセットを防止する点では極めて有効であるが、オイルを供給するための装置が必要であり、定着装置が大型化するという問題がある。
【０００６】
このため、モノクロ画像形成では、溶融したトナーが内部破断しないように、溶融時の粘弾性が大きく、離型剤を含有するトナーを用いることにより、定着ローラにオイルを塗布しないオイルレスシステム、或いはオイルの塗布量を微量とするシステムが採用される傾向にある。
【０００７】
一方、フルカラー画像形成においても、モノクロ画像形成と同様に、定着装置の小型化、構成の簡素化の目的で、オイルレスシステムが採用される傾向がある。しかしながら、フルカラー画像形成では、定着されたトナー像の表面を平滑にするために、溶融時のトナーの粘弾性を低下させる必要があるため、光沢のないモノクロ画像形成の場合よりもオフセットが発生しやすく、オイルレスシステムの採用が困難になる。また、離型剤を含有するトナーを用いると、トナーの付着性が高まり、記録媒体への転写性が低下する。さらに、トナーのフィルミングが発生して、帯電性が低下することにより、耐久性が低下するという問題がある。
【０００８】
一方、キャリアとしては、トナーのフィルミングの防止、均一な表面の形成、表面の酸化の防止、感湿性の低下の防止、現像剤の寿命の延長、感光体の表面への付着の防止、感光体のキズ付きあるいは摩耗からの保護、帯電極性の制御、帯電量の調節等の目的で、キャリア芯材表面に、表面エネルギーの低い樹脂、例えばフッ素樹脂、シリコーン樹脂などをコートすることによりキャリアの長寿命化が図られてきた。
【０００９】
低表面エネルギーの樹脂を被覆したキャリアの例としては、例えば以下のものが挙げられる。特許文献１に記載の常温硬化型シリコーン樹脂と正帯電性窒素樹脂で被覆したキャリア、特許文献２に記載の変性シリコーン樹脂を少なくとも１種含有した被覆材をコートしたキャリア、特許文献３に記載の常温硬化型シリコーン樹脂及びスチレン・アクリル樹脂を含有した樹脂被覆層を有するキャリア、特許文献４に記載の核粒子表面を２層以上のシリコーン樹脂でコートし、層間に接着性がないようにしたキャリア、特許文献５に記載の核粒子表面にシリコーン樹脂を多層塗布したキャリア、特許文献６に記載の炭化ケイ素を含有するシリコーン樹脂で表面を被覆したキャリア、特許文献７に記載の２０ｄｙｎ／ｃｍ以下の臨界表面張力を示す材料で被覆した正帯電性キャリア、特許文献８に記載のフッ素アルキルアクリレートを含有する被覆材でコートしたキャリアと、含クロムアゾ染料を含くむトナーからなる現像剤等が挙げられる。
【００１０】
しかしながら、近年のさらなる画像形成装置の小型化、長寿命化による環境廃棄負荷の低減、ならびに一枚あたりの印刷コストダウンを求められるようになり、一層高耐久化したキャリアが必要とされている。なぜならば、小型の画像形成装置は現像装置に投入する現像剤量が減るため、キャリアが受けるストレスは増えるためである。
【００１１】
一方、高耐久化に関しては、特許文献９〜１３に記載のように、キャリアコート材中に金属微粒子に導電性材料を塗膜した導電性微粒子を用いることで向上が図られている。
【００１２】
以上の項目はキャリアとしての耐久性向上に関する先行事例であるが、現像装置を最適化することによって高耐久化を目指す必要もある。それと同時に、高耐久化することによって、現像剤が静電潜像担持体と接触する時間が長くなるため、静電潜像担持体に対するハザードを低減する対策が必要になってくる。
【００１３】
静電潜像担持体が原因となる課題として静電潜像担持体汚れによる異常画像がある。これは静電潜像担持体に現像剤中のトナー由来のシリカ又は紙粉等の異物が付着し、これに起因して印刷画像に異常画像として現れる現象である。この異物付着は静電潜像担持体についた傷から成長することが多く、現像中に傷を発生させないことも重要である。
課題解決のためにはトナー側での対策のみならず、それ以外の現像装置構成での対策も必要となっている。
【００１４】
また、特許文献１４では、キャリア表面と現像スリーブ表面の表面性を規定することで濃度ムラ解消と耐久性向上を図っており、これによれば現像時の画像濃度を一定のまま長期に亘って保つことができ、かつ、二成分現像剤の長寿命化を図ることができるとしている。
しかしながら、いわゆる現像主極と、現像剤担持体の中心と静電潜像担持体の中心を結ぶ直線とのなす角度は規定されておらず、静電潜像担持体への汚れが発生する場合があった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
本発明は、従来における前記諸問題を解決し、以下の目的を達成することを課題とする。すなわち、本発明は、静電潜像担持体汚れに起因する異常画像のない高品質な画像を出力できる現像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】
【００１６】
上記課題を解決するために、本発明は、複数の磁極を有する磁界発生手段を内包し、トナー及び磁性キャリアからなる二成分現像剤を表面に担持して、表面を回転駆動することによって表面上の二成分現像剤を搬送する円筒状の現像剤担持体と、
前記現像剤担持体の表面に供給する二成分現像剤を収納する現像剤収納部と、を有してなり、
前記磁界発生手段が有する磁極のうち前記現像剤担持体の表面上の二成分現像剤を保持し得る強さの磁界を発生させる現像剤担持極が、
前記現像剤担持体と静電潜像担持体とが対向する現像領域に磁界を発生させるための現像磁極と、
前記現像剤収納部から供給された二成分現像剤を前記現像領域へ搬送する磁界を発生させる現像前磁極と、
前記現像領域を通過した後の二成分現像剤を前記現像剤担持体表面から離脱させるために前記現像前磁極との間で二成分現像剤を離脱させる磁界を発生させる現像後磁極と、の３つの磁極を有し、
前記現像前磁極が発生させる磁界によって前記現像剤担持体の表面上への二成分現像剤の汲み上げを行い、
前記現像前磁極及び前記現像磁極が発生させる磁界によって前記現像剤収納部により現像剤が供給される位置から現像領域までの前記現像剤担持体上の二成分現像剤の保持を行い、
前記現像磁極及び前記現像後磁極が発生させる磁界によって前記現像領域から前記現像剤担持体の表面の二成分現像剤を離脱させる位置までの前記現像剤担持体上の二成分現像剤の保持を行うように構成した現像装置であって、
前記磁性キャリアは、芯材と該芯材を被覆する被覆層とを有し、
前記磁性キャリアのかさ密度が２．０８〜２．２４（ｇ／ｃｍ３）であり、
前記被覆層中に含まれる導電性微粒子の体積平均粒子径をＤとし、前記被覆層の平均厚みをｈとすると、前記Ｄ及びｈは次式、０．５≦（Ｄ／ｈ）≦１．１を満たし、
前記現像磁極によって発生する磁界での前記現像剤担持体の表面上における磁束密度が最大となる法線方向磁束密度ピーク位置と、前記現像剤担持体の回転中心とを結んだ直線を現像主極としたとき、
前記現像主極と、前記現像剤担持体の中心と前記静電潜像担持体の中心を結ぶ直線とのなす角度が、前記現像剤担持体の回転方向上流側に５〜１５度であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、静電潜像担持体汚れに起因する異常画像のない高品質な画像を出力できる現像装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】体積固有抵抗を測定するためのセルを説明する概略図である。
【図２】静電潜像担持体（感光体）周りの概略構成図である。
【図３】現像ローラに形成される磁束密度分布を示す概略図である。
【図４】３極構成の法線磁束密度分布の一例を示すグラフである。
【図５】本発明のプロセスカートリッジの一例を示す概略図である。
【図６】本発明の画像形成装置の一例を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明に係る現像装置、画像形成方法、画像形成装置、プロセスカートリッジ及び現像方法について図面を参照しながら説明する。なお、本発明は以下に示す実施形態に限定されるものではなく、他の実施形態、追加、修正、削除など、当業者が想到することができる範囲内で変更することができ、いずれの態様においても本発明の作用・効果を奏する限り、本発明の範囲に含まれるものである。
【００２０】
（現像剤）
本発明に用いられる現像剤は、トナーと磁性キャリアからなる二成分現像剤である。以下、詳細を説明する。
【００２１】
＜キャリア＞
現像剤に用いられるキャリアは、芯材と該芯材を被覆する被覆層を有する磁性キャリアであり、キャリアのかさ密度は２．０８〜２．２４（ｇ／ｃｍ３）である。また、磁性キャリアの被覆層中に含まれる導電性微粒子の体積平均粒子径をＤ（μｍ）とし、前記被覆層の平均厚みをｈ（μｍ）とすると、次式、０．５≦（Ｄ／ｈ）≦１．１を満たす。さらに、現像主極と、現像剤担持体と静電潜像担持体の中心を結ぶ直線のなす角度が、前記現像剤担持体の回転方向上流側に５〜１５度であることを特徴とする。
【００２２】
本発明によれば、キャリアのかさ密度、Ｄ／ｈ及び主極角度のなす角を最適に組み合わせることで静電潜像担持体汚れによる異常画像のない現像方式を提供することができる。上記項目を最適に組み合わせることで、穂立ちした現像剤の、静電潜像担持体への衝撃を和らげることができ、静電潜像担持体表面に傷ができにくくなるため、汚れ起因の異常画像が発生しにくくなると考えられる。
【００２３】
また、本発明の現像装置は転写工程でのトナー転写が非常に良好であることがわかった。詳しい原因はわかっていないが、現像剤の静電潜像担持体への衝突が和らぐことによって、トナー表面の外添剤がトナー母体に埋め込まれて流動性が悪化することを抑制できるためであると推察される。トナーの流動性が悪くなると、記録媒体への転写の際に一部トナーが移動せずに、ぼそつきといわれる画像抜けが生じる。
【００２４】
このように、本発明の現像装置はキャリアのかさ密度、Ｄ／ｈ及び主極角度のなす角を規定することで、高品質画像を提供できる非常に優れた現像装置であるといえる。
本発明において、キャリアのかさ密度は２．０８〜２．２４（ｇ／ｃｍ３）であり、２．１２〜２．２０（ｇ／ｃｍ３）が好ましい。２．０８（ｇ／ｃｍ３）未満であると、一粒子あたりのキャリア重量が軽くなり、キャリア付着が問題になる。一方、２．２４（ｇ／ｃｍ３）より大きいと静電潜像担持体への衝突度合いが大きくなる。かさ密度は、例えば、ＪＩＳ−Ｚ２５０４に記載の方法で測定することができる。
【００２５】
本発明においては、キャリアの被覆層に含まれる導電性微粒子の体積平均粒子径Ｄ（μｍ）と、前記被覆層の平均厚みｈ（μｍ）とが、次式、０．５≦（Ｄ／ｈ）≦１．１を満たし、０．７≦（Ｄ／ｈ）≦０．９を満たすことが好ましい。前記（Ｄ／ｈ）が、０．５未満であると、前記導電性微粒子は結着樹脂中に埋もれてしまい、キャリア表面に凸となる粒子が減少するため、キャリアの流動性が非常に良くなってしまう。結果として、キャリアの間隔が密になりすぎてしまい、現像剤の穂が硬くなる。穂が硬くなると、現像領域においてトナーを現像した後の現像剤の穂が像担持体上の潜像を強くこすってしまい、これによって画像上に穂跡のような異常画像が発生してしまう。一方、前記（Ｄ／ｈ）が１．１を超えても、表面の凹凸が大きいために現像剤の穂が像担持体上の潜像を強くこすってしまい、これによって画像上に穂跡のような異常画像が発生してしまう。
【００２６】
前記キャリアの被覆層の平均厚みｈは、０．０５μｍ〜４μｍが好ましく、０．０８μｍ〜３μｍがより好ましい。前記平均厚みｈが、０．０５μｍ未満であると、被覆層が破壊されやすくなり、被覆層が削れてしまうことがある。４μｍを超えると、被覆層は磁性体でないため、画像にキャリア付着しやすくなることがある。
【００２７】
ここで、前記キャリアの被覆層の平均厚みｈは、例えば、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）を用いて、キャリア断面を観察し、キャリア表面を覆う被覆層の樹脂部の厚みを測定して、その平均値から求めることができる。具体的には、芯材表面と導電性微粒子との間に存在する樹脂部の厚みのみを測定する。導電性微粒子間に存在する樹脂部の厚みや、導電性微粒子上の樹脂部の厚みは測定には含めない。前記キャリア断面の任意の５０点測定の平均を求め、平均厚みｈ（μｍ）とすることができる
【００２８】
前記導電性微粒子の体積平均粒子径Ｄは、０．２μｍ〜１．５μｍが好ましく、０．３μｍ〜１μｍがより好ましい。ここで、前記導電性微粒子の体積平均粒子径（Ｄ）は、例えば、ナノトラックＵＰＡ−ＥＸ１５０（日機装社製）にて測定することができる。
【００２９】
現像主極と、現像剤担持体の中心と静電潜像担持体の中心を結ぶ直線のなす角度は、現像剤担持体の回転方向上流側に５〜１５度であり、８〜１２度であることが好ましい。５度より小さいと、穂の辺りが強くなり、現像剤の穂が像担持体上の潜像を強くこすってしまい、これによって画像上に穂跡のような異常画像が発生してしまう。一方、１５度より大きいと現像剤の穂が像担持体上の潜像に対するあたりが弱くなり、十分な画像濃度が得られなくなる。なお、現像主極についての詳細は後述する。
【００３０】
キャリア粒子は、体積平均粒径が３２μｍ以上４０μｍ以下であることが好ましい。キャリア粒子の体積平均粒径が３２μｍ未満であると、キャリア付着が発生することがあり、４０μｍを超えると、画像細部の再現性が低下し、精細な画像を形成できなくなることがある。なお、体積平均粒径は、例えば、マイクロトラック粒度分布計モデルＨＲＡ９３２０−Ｘ１００（日機装社製）を用いて測定することができる。
【００３１】
本発明におけるキャリアは、体積固有抵抗が８〜１４（ＬｏｇΩ・ｃｍ）であることが好ましい。体積固有抵抗が８（ＬｏｇΩ・ｃｍ）未満であると、非画像部でキャリア付着が発生することがあり、１４（ＬｏｇΩ・ｃｍ）を超えると、エッジ効果が許容できないレベルになることがある。
【００３２】
ここで、体積固有抵抗は、図１に示すセルを用いて測定することができる。具体的には、まず、表面積２．５ｃｍ×４ｃｍの電極５１ａ及び電極５１ｂを、０．２ｃｍの距離を隔てて収容したフッ素樹脂製容器５２からなるセルに、キャリア５３を充填し、落下高さ１ｃｍ、タッピングスピード３０回／分で、１０回のタッピングを行う。次に、電極５１ａ及び５１ｂの間に１０００Ｖの直流電圧を印加して３０秒後の抵抗値ｒ［Ω］を、ハイレジスタンスメーター４３２９Ａ（横河ヒューレットパッカード社製）を用いて測定し、下記式１から、体積固有抵抗［Ω・ｃｍ］を算出することができる。
【００３３】
【数１】
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【００３４】
キャリアの被覆樹脂としてはシリコーン樹脂、アクリル樹脂、またはこれらを併用して使用することができる。アクリル樹脂は接着性が強く脆性が低いので耐磨耗性に非常に優れた性質を持つが、その反面、表面エネルギーが高いため、スペントしやすいトナーとの組み合わせでは、トナー成分スペントが蓄積することによる帯電量低下など不具合が生じる場合がある。その場合、表面エネルギーが低いためトナー成分のスペントがし難く、膜削れが生じるためのスペント成分の蓄積が進み難い効果が得られるシリコーン樹脂を併用することで、この問題を解消することができる。しかし、シリコーン樹脂は接着性が弱く脆性が高いので、耐磨耗性が悪いという弱点も有するため、この２種の樹脂の性質をバランス良く得ることが重要であり、これによりスペントがし難く耐摩耗性も有する被覆膜を得ることが可能となる。そのため、改善効果が顕著である。これは、シリコーン樹脂は表面エネルギーが低いため、トナー成分のスペントがし難く、膜削れが生じるためのスペント成分の蓄積が進み難い効果が得られるためである。
【００３５】
本発明において、シリコーン樹脂としては、一般的に知られているシリコーン樹脂を用いることができ、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や、アルキド、ポリエステル、エポキシ、アクリル、ウレタンなどで変性したシリコーン樹脂などが挙げられるが、これに限るものではない。例えば、市販品としてストレートシリコーン樹脂としては、信越化学製の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。この場合、シリコーン樹脂単体で用いることも可能であるが、架橋反応する他成分、帯電量調整成分等を同時に用いることも可能である。さらに、変性シリコーン樹脂としては、信越化学製の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。
【００３６】
また、被覆樹脂として以下に示すようなモノマーＡ、Ｂ、Ｃからなるアクリル共重合体を用いても良い。被膜が極めて強靭で削れ難く、高耐久化を図ることができ、被覆層を薄くしても、使用により芯材が露出し難くなる。
【００３７】
【化１】
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【００３８】
一般式（１）中、Ｒ１は水素原子、又はメチル基を示し、Ｒ２は炭素原子数１〜４のアルキル基を示し、ｍ＝１〜８が好ましく、Ｘ＝１０〜４０が好ましい。
【００３９】
【化２】
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【００４０】
一般式（２）中、Ｒ１は水素原子、又はメチル基を示し、Ｒ２は炭素原子数１〜４のアルキル基を示し、Ｒ３は炭素数１〜８のアルキル基、又は炭素数１〜４のアルコキシ基を示し、ｍ＝１〜８が好ましく、Ｙ＝１０〜４０が好ましい。
【００４１】
【化３】
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【００４２】
一般式（３）中、Ｒ１は水素原子、又はメチル基を示し、Ｒ２は炭素原子数１〜４のアルキル基を示し、Ｚ＝３０〜８０が好ましい。
【００４３】
縮重合触媒としては、チタン系触媒、スズ系触媒、ジルコニウム系触媒、アルミニウム系触媒等が挙げられる。本発明では、これら各種触媒のうち、優れた結果をもたらすチタン系触媒が好ましく、特にチタンジイソプロポキシビス（エチルアセトアセテート）が好ましい。これは、シラノール基の縮合反応を促進する効果が大きく、且つ触媒が失活しにくいためであると考えられる。
【００４４】
本発明において、アクリル樹脂としては、アクリル成分を有する樹脂であればよく、特に限定するものではない。また、アクリル樹脂単体で用いることも可能であるが、架橋反応する他成分を少なくとも１つ以上同時に用いることも可能である。
【００４５】
前記架橋反応する他成分としては、例えばアミノ樹脂、酸性触媒などが挙げられるが、これらに限るものではない。
【００４６】
前記アミノ樹脂としては、グアナミン、メラミン樹脂等が挙げられるが、これらに限るものではない。これらの中でも、キャリアの帯電付与能力を向上させることができるという観点から、メラミン樹脂、ベンゾグアナミン樹脂が好ましい。また、適度にキャリアの帯電付与能力を制御する必要がある場合には、メラミン樹脂及び／又はベンゾグアナミン樹脂と、他のアミノ樹脂を併用してもよい。
【００４７】
また、被覆層は、アクリル樹脂とアミノ樹脂の架橋物を含有することが好ましい。これにより、適度な弾性を維持したまま、被覆層同士の融着を抑制することができる。
前記アミノ樹脂と架橋し得るアクリル樹脂としては、ヒドロキシル基及び／又はカルボキシル基を有するものが好ましく、ヒドロキシル基を有するものがさらに好ましい。これにより、芯材粒子や導電性微粒子との密着性をさらに向上させることができ、導電性微粒子の分散安定性も向上させることができる。このとき、アクリル樹脂は、水酸基価が１０ｍｇＫＯＨ／ｇ以上であることが好ましく、２０ｍｇＫＯＨ／ｇ以上がより好ましい。
【００４８】
前記酸性触媒としては、触媒作用を持つものであればよく、例えば、完全アルキル化型、メチロール基型、イミノ基型、メチロール／イミノ基型等の反応性基を有するものが挙げられるが、これらに限るものではない。
【００４９】
前記導電性微粒子としては、例えば、金属粉、酸化チタン、酸化錫、酸化亜鉛、アルミナ、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、リンドープスズ、タングステンドープスズ、カーボンブラック又はこれらに表面処理を施したアンチモンがドープされ、酸化インジウムで表面処理されたアルミナ微粒子、酸化チタン微粒子などが挙げられる。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。
【００５０】
前記導電性微粒子をキャリアの被覆層中に分散させる理由として、キャリア表面へ加わる外力から被覆層を保護する効果が挙げられる。前記外力により粒子が容易に砕けたり摩耗したりすると、被覆層の保護効果は初期では得られるが、長期間にわたって維持することができず、安定した品質を得ることができず好ましくない。ここで挙げた導電性微粒子は、強靭な性質を有しているため、前記外力に対し強く、割れ摩耗が生じず、長期にわたり被覆層の保護効果を維持することができる。
【００５１】
前記被覆層中における導電性微粒子の存在場所は、アクリル樹脂に存在させることが好ましい。その理由は、アクリル樹脂の強い接着性により、導電性微粒子を長期にわたり保持することが可能であるためであるが、必ずしもアクリル樹脂中に存在させる必要はない。
【００５２】
前記導電性微粒子の含有量は、結着樹脂１００質量部に対して、０．１質量部〜１，０００質量部が好ましく、７０質量部〜７００質量部がより好ましい。
【００５３】
本発明において、被覆層用組成物はシランカップリング剤を含有することが好ましい。これにより、導電性微粒子を安定に分散させることができる。
シランカップリング剤としては、特に限定されないが、ｒ−（２−アミノエチル）アミノプロピルトリメトキシシラン、ｒ−（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、ｒ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−β−（Ｎ−ビニルベンジルアミノエチル）−ｒ−アミノプロピルトリメトキシシラン塩酸塩、ｒ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、ｒ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、ビニルトリアセトキシシラン、ｒ−クロルプロピルトリメトキシシラン、ヘキサメチルジシラザン、ｒ−アニリノプロピルトリメトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、オクタデシルジメチル［３−（トリメトキシシリル）プロピル］アンモニウムクロライド、ｒ−クロルプロピルメチルジメトキシシラン、メチルトリクロルシラン、ジメチルジクロロシラン、トリメチルクロロシラン、アリルトリエトキシシラン、３−アミノプロピルメチルジエトキシシラン、３−アミノプロピルトリメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、１，３−ジビニルテトラメチルジシラザン、メタクリルオキシエチルジメチル（３−トリメトキシシリルプロピル）アンモニウムクロライド等が挙げられ、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。
【００５４】
シランカップリング剤の市販品としては、ＡＹ４３−０５９、ＳＲ６０２０、ＳＺ６０２３、ＳＨ６０２６、ＳＺ６０３２、ＳＺ６０５０、ＡＹ４３−３１０Ｍ、ＳＺ６０３０、ＳＨ６０４０、ＡＹ４３−０２６、ＡＹ４３−０３１、ｓｈ６０６２、Ｚ−６９１１、ｓｚ６３００、ｓｚ６０７５、ｓｚ６０７９、ｓｚ６０８３、ｓｚ６０７０、ｓｚ６０７２、Ｚ−６７２１、ＡＹ４３−００４、Ｚ−６１８７、ＡＹ４３−０２１、ＡＹ４３−０４３、ＡＹ４３−０４０、ＡＹ４３−０４７、Ｚ−６２６５、ＡＹ４３−２０４Ｍ、ＡＹ４３−０４８、Ｚ−６４０３、ＡＹ４３−２０６Ｍ、ＡＹ４３−２０６Ｅ、Ｚ６３４１、ＡＹ４３−２１０ＭＣ、ＡＹ４３−０８３、ＡＹ４３−１０１、ＡＹ４３−０１３、ＡＹ４３−１５８Ｅ、Ｚ−６９２０、Ｚ−６９４０（東レ・シリコーン社製）等が挙げられる。
【００５５】
シランカップリング剤の添加量は、シリコーン樹脂に対して、０．１〜１０質量％であることが好ましい。シランカップリング剤の添加量が０．１質量％未満であると、芯材粒子や導電性微粒子とシリコーン樹脂の接着性が低下して、長期間の使用中に被覆層が脱落することがあり、１０質量％を超えると、長期間の使用中にトナーのフィルミングが発生することがある。
【００５６】
本発明において、芯材粒子としては、磁性体であれば、特に限定されないが、鉄、コバルト等の強磁性金属；マグネタイト、ヘマタイト、フェライト等の酸化鉄；各種合金や化合物；これらの磁性体を樹脂中に分散させた樹脂粒子等が挙げられる。中でも、環境面への配慮から、Ｍｎ系フェライト、Ｍｎ−Ｍｇ系フェライト、Ｍｎ−Ｍｇ−Ｓｒフェライト等が好ましい。
【００５７】
＜トナー＞
本発明に用いられるトナーは結着樹脂と着色剤を含有するが、モノクロトナー及びカラートナーのいずれであってもよい。また、定着ローラにトナー固着防止用オイルを塗布しないオイルレスシステムに適用するために、トナー粒子は離型剤を含有してもよい。このようなトナーは、一般にフィルミングが発生しやすいが、本発明におけるキャリアはフィルミングを抑制することができるため、本発明に用いられる現像剤は長期にわたり、良好な品質を維持することができる。
【００５８】
さらに、カラートナー、特に、イエロートナーは、一般にキャリアの被覆層の削れによる色汚れが発生するという問題があるが、本発明における現像剤は、色汚れの発生を抑制することができる。
【００５９】
本発明に用いられるトナーは粉砕法、重合法等の公知の方法を用いて製造することができる。例えば、粉砕法を用いてトナーを製造する場合、まず、トナー材料を混練することにより得られる溶融混練物を冷却した後、粉砕し、分級して、母体粒子を作製する。次に、転写性、耐久性をさらに向上させるために、母体粒子に外添剤を添加し、トナーを作製する。
【００６０】
このとき、トナー材料を混練する装置としては、特に限定されないが、バッチ式の２本ロール；バンバリーミキサー；ＫＴＫ型２軸押出し機（神戸製鋼所社製）、ＴＥＭ型２軸押出し機（東芝機械社製）、２軸押出し機（ＫＣＫ社製）、ＰＣＭ型２軸押出し機（池貝鉄工社製）、ＫＥＸ型２軸押出し機（栗本鉄工所社製）等の連続式の２軸押出し機；コ・ニーダ（ブッス社製）等の連続式の１軸混練機等が挙げられる。
【００６１】
また、冷却した溶融混練物を粉砕する際には、ハンマーミル、ロートプレックス等を用いて粗粉砕した後、ジェット気流を用いた微粉砕機、機械式の微粉砕機等を用いて微粉砕することができる。なお、平均粒径が３〜１５μｍとなるように粉砕することが好ましい。
【００６２】
さらに、粉砕された溶融混練物を分級する際には、風力式分級機等を用いることができる。なお、母体粒子の平均粒径が５〜２０μｍとなるように分級することが好ましい。
また、母体粒子に外添剤を添加する際には、ミキサー類を用いて混合攪拌することにより、外添剤が解砕されながら母体粒子の表面に付着する。
【００６３】
−結着樹脂−
結着樹脂としては、特に限定されないが、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独重合体；スチレン−ｐ−クロロスチレン共重合体、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−メタクリル酸共重合体、スチレン−メタクリル酸メチル共重合体、スチレン−メタクリル酸エチル共重合体、スチレン−メタクリル酸ブチル共重合体、スチレン−α−クロロメタ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−イソプレン共重合体、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；ポリメタクリル酸メチル、ポリメタクリル酸ブチル、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル、ポリエチレン、ポリエステル、ポリウレタン、エポキシ樹脂、ポリビニルブチラール、ポリアクリル酸、ロジン、変性ロジン、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、芳香族系石油樹脂等が挙げられ、１種単独で使用してもよく、２種以上併用してもよい。
【００６４】
圧力定着用の結着樹脂としては、特に限定されないが、低分子量ポリエチレン、低分子量ポリプロピレン等のポリオレフィン；エチレン−アクリル酸共重合体、エチレン−アクリル酸エステル共重合体、スチレン−メタクリル酸共重合体、エチレン−メタクリル酸エステル共重合体、エチレン−塩化ビニル共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体、アイオノマー樹脂等のオレフィン共重合体；エポキシ樹脂、ポリエステル、スチレン−ブタジエン共重合体、ポリビニルピロリドン、メチルビニルエーテル−無水マレイン酸共重合体、マレイン酸変性フェノール樹脂、フェノール変性テルペン樹脂等が挙げられ、１種単独で使用してもよく、２種以上併用してもよい。
【００６５】
−着色剤−
着色剤（顔料又は染料）としては、特に限定されないが、カドミウムイエロー、ミネラルファストイエロー、ニッケルチタンイエロー、ネーブルスイエロー、ナフトールイエローＳ、ハンザイエローＧ、ハンザイエロー１０Ｇ、ベンジジンイエローＧＲ、キノリンイエローレーキ、パーマネントイエローＮＣＧ、タートラジンレーキ等の黄色顔料；モリブデンオレンジ、パーマネントオレンジＧＴＲ、ピラゾロンオレンジ、バルカンオレンジ、インダンスレンブリリアントオレンジＲＫ、ベンジジンオレンジＧ、インダンスレンブリリアントオレンジＧＫ等の橙色顔料；ベンガラ、カドミウムレッド、パーマネントレッド４Ｒ、リソールレッド、ピラゾロンレッド、ウォッチングレッドカルシウム塩、レーキレッドＤ、ブリリアントカーミン６Ｂ、エオシンレーキ、ローダミンレーキＢ、アリザリンレーキ、ブリリアントカーミン３Ｂ等の赤色顔料；ファストバイオレットＢ、メチルバイオレットレーキ等の紫色顔料；コバルトブルー、アルカリブルー、ビクトリアブルーレーキ、フタロシアニンブルー、無金属フタロシアニンブルー、フタロシアニンブルー部分塩素化物、ファーストスカイブルー、インダンスレンブルーＢＣ等の青色顔料；クロムグリーン、酸化クロム、ピグメントグリーンＢ、マラカイトグリーンレーキ等の緑色顔料；カーボンブラック、オイルファーネスブラック、チャンネルブラック、ランプブラック、アセチレンブラック、アニリンブラック等のアジン系色素、金属塩アゾ色素、金属酸化物、複合金属酸化物等の黒色顔料等が挙げられ、１種単独で使用してもよく、２種以上を併用してもよい。
【００６６】
−離型剤−
離型剤としては、特に限定されないが、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン、脂肪酸金属塩、脂肪酸エステル、パラフィンワックス、アミド系ワックス、多価アルコールワックス、シリコーンワニス、カルナウバワックス、エステルワックス等が挙げられ、１種単独で使用してもよく、２種以上併用してもよい。
【００６７】
−帯電制御剤−
また、トナーは、帯電制御剤をさらに含有してもよい。帯電制御剤としては、特に限定されないが、ニグロシン；炭素数が２〜１６のアルキル基を有するアジン系染料（特公昭４２−１６２７号公報参照）；Ｃ．Ｉ．Ｂａｓｉｃ  Ｙｅｌｌｏ  ２（Ｃ．Ｉ．４１０００）、Ｃ．Ｉ．Ｂａｓｉｃ  Ｙｅｌｌｏ  ３、Ｃ．Ｉ．Ｂａｓｉｃ  Ｒｅｄ  １（Ｃ．Ｉ．４５１６０）、Ｃ．Ｉ．Ｂａｓｉｃ  Ｒｅｄ  ９（Ｃ．Ｉ．４２５００）、Ｃ．Ｉ．Ｂａｓｉｃ  Ｖｉｏｌｅｔ  １（Ｃ．Ｉ．４２５３５）、Ｃ．Ｉ．Ｂａｓｉｃ  Ｖｉｏｌｅｔ  ３（Ｃ．Ｉ．４２５５５）、Ｃ．Ｉ．Ｂａｓｉｃ  Ｖｉｏｌｅｔ  １０（Ｃ．Ｉ．４５１７０）、Ｃ．Ｉ．Ｂａｓｉｃ  Ｖｉｏｌｅｔ  １４（Ｃ．Ｉ．４２５１０）、Ｃ．Ｉ．Ｂａｓｉｃ  Ｂｌｕｅ  １（Ｃ．Ｉ．４２０２５）、Ｃ．Ｉ．Ｂａｓｉｃ  Ｂｌｕｅ  ３（Ｃ．Ｉ．５１００５）、Ｃ．Ｉ．Ｂａｓｉｃ  Ｂｌｕｅ  ５（Ｃ．Ｉ．４２１４０）、Ｃ．Ｉ．Ｂａｓｉｃ  Ｂｌｕｅ  ７（Ｃ．Ｉ．４２５９５）、Ｃ．Ｉ．Ｂａｓｉｃ  Ｂｌｕｅ  ９（Ｃ．Ｉ．５２０１５）、Ｃ．Ｉ．Ｂａｓｉｃ  Ｂｌｕｅ  ２４（Ｃ．Ｉ．５２０３０）、Ｃ．Ｉ．Ｂａｓｉｃ  Ｂｌｕｅ２５（Ｃ．Ｉ．５２０２５）、Ｃ．Ｉ．Ｂａｓｉｃ  Ｂｌｕｅ  ２６（Ｃ．Ｉ．４４０４５）、Ｃ．Ｉ．Ｂａｓｉｃ  Ｇｒｅｅｎ  １（Ｃ．Ｉ．４２０４０）、Ｃ．Ｉ．Ｂａｓｉｃ  Ｇｒｅｅｎ  ４（Ｃ．Ｉ．４２０００）等の塩基性染料；これらの塩基性染料のレーキ顔料；Ｃ．Ｉ．Ｓｏｌｖｅｎｔ  Ｂｌａｃｋ  ８（Ｃ．Ｉ．２６１５０）、ベンゾイルメチルヘキサデシルアンモニウムクロライド、デシルトリメチルクロライド等の４級アンモニウム塩；ジブチル、ジオクチル等のジアルキルスズ化合物；ジアルキルスズボレート化合物；グアニジン誘導体；アミノ基を有するビニル系ポリマー、アミノ基を有する縮合系ポリマー等のポリアミン樹脂；特公昭４１−２０１５３号公報、特公昭４３−２７５９６号公報、特公昭４４−６３９７号公報、特公昭４５−２６４７８号公報に記載されているモノアゾ染料の金属錯塩；特公昭５５−４２７５２号公報、特公昭５９−７３８５号公報に記載されているサルチル酸；ジアルキルサルチル酸、ナフトエ酸、ジカルボン酸のＺｎ、Ａｌ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｆｅ等の金属錯体；スルホン化した銅フタロシアニン顔料；有機ホウ素塩類；含フッ素４級アンモニウム塩；カリックスアレン系化合物等が挙げられるが、１種単独で使用してもよく、２種以上併用してもよい。なお、ブラック以外のカラートナーにおいては、白色のサリチル酸誘導体の金属塩等が好ましい。
【００６８】
−外添剤−
外添剤としては、特に限定されないが、シリカ、酸化チタン、アルミナ、炭化珪素、窒化珪素、窒化ホウ素等の無機粒子；ソープフリー乳化重合法により得られる平均粒径が０．０５〜１μｍのポリメタクリル酸メチル粒子、ポリスチレン粒子等の樹脂粒子が挙げられ、１種単独で使用してもよく、２種以上併用してもよい。中でも、表面が疎水化処理されているシリカ、酸化チタン等の金属酸化物粒子が好ましい。さらに、疎水化処理されているシリカ及び疎水化処理されている酸化チタンを併用し、疎水化処理されているシリカよりも疎水化処理されている酸化チタンの添加量を多くすることにより、湿度に対する帯電安定性に優れるトナーが得られる。
【００６９】
本発明におけるキャリアを、キャリアとトナーから成る補給用現像剤とし、現像装置内の余剰の現像剤を排出しながら画像形成を行う画像形成装置に適用することで、極めて長期にわたって安定した画像品質が得られる。つまり、現像装置内の劣化したキャリアと、補給用現像剤中の劣化していないキャリアを入れ替え、長期間にわたって帯電量を安定に保ち、安定した画像が得られる。本方式は、特に高画像面積印字時に有効である。高画像面積印字時は、キャリアへのトナースペントによるキャリア帯電劣化が主なキャリア劣化であるが、本方式を用いることで、高画像面積時には、キャリア補給量も多くなるため、劣化したキャリアが入れ替わる頻度が上がる。これにより、極めて長期間にわたって安定した画像を得ることができる。
【００７０】
補給用現像剤の混合比率は、キャリア１質量部に対してトナーを２〜５０質量部の配合割合とすることが好ましい。トナーが２質量部未満の場合には、補給キャリア量が多すぎ、キャリア供給過多となり現像装置中のキャリア濃度が高くなりすぎるため、現像剤の帯電量が増加しやすい。また、現像剤帯電量が上がることにより、現像能力が下がり画像濃度が低下してしまう。５０質量部を超えると、補給用現像剤中のキャリア割合が少なくなるため、画像形成装置中のキャリアの入れ替わりが少なくなり、キャリア劣化に対する効果が期待できなくなる。
【００７１】
（現像装置）
ここで、図２は、静電潜像担持体（感光体）１を用いた本発明の画像形成装置に、本発明の現像装置３を用いたときの一実施形態における感光体１周囲の概略構成図である。
感光体１は、矢印で示すように時計まわりの向きに回転される。この感光体１の上部、時計の文字盤で表現すれば略１１時の位置には帯電手段２が配置されている。帯電手段２は本実施形態では感光体と同速度で回転される回転体からなるが、回転体に限らずコロナ放電タイプでもよい。
この帯電手段２により感光体１の表面は暗中で一様に帯電された後、図示を省略している露光手段からの露光用の光Ｌの照射を受けて静電潜像が形成される。この静電潜像は感光体１の回転と共に下流側に移動し現像装置３に至る。現像装置３は感光体１の右横に配置されている。
【００７２】
本発明の現像装置３は、現像剤収納部としてのケーシング３０１内に、現像剤３２０を撹拌搬送する供給室搬送部材３０４及び回収室搬送部材３０５、現像ローラ３０２などの回転部材及びその他の部材を具備している。
現像ローラ３０２（現像剤担持体）は２時と３時の間の位置（２時半の位置）で感光体１に近接して対向させることで現像ニップ領域Ａを構成するようにして近接配置されている。この感光体１との対向部位に相当するケーシング３０１の部位は現像ローラ３０２を露出させるため開口している。
【００７３】
現像ローラ３０２によりケーシング３０１内の現像剤３２０は現像ニップ領域Ａへ搬送されるようになっている。現像ニップ領域Ａで感光体１の表面に形成されている静電潜像に現像剤３２０中のトナーが付着してトナー像（可視像）として顕像化される。
このトナー像は感光体１の回転と共に下流側に移動し転写手段５に至る。転写手段５は感光体１の下部、６時の位置に配置されている。本実施形態では転写手段５は回転体からなるが、回転体に限らずコロナ放電タイプでもよい。感光体１と転写手段５とが対向する領域を転写領域Ｅと称する。
感光体１上のトナー像は転写領域Ｅにおいて記録媒体８に転写され記録媒体８上の画像となる。なお、感光体上のトナーを中間転写体(中間転写ベルト等)に一端転写し、その後多色トナーを一括して記録媒体に転写する中間転写ベルト方式にも適用は可能であり、その場合は転写領域Ｅで感光体上のトナーを中間転写体(中間転写ベルト等)に転写することになる。
【００７４】
転写後の感光体１は、該感光体１の回転と共に下流側へ移動してクリーニング手段６に至る。クリーニング手段６は１０時の位置に配置されている。クリーニング手段６は、記録媒体に転写し切れずに感光体１の表面に残ったトナーを、クリーニングブレード６０１により除去する。クリーニング手段６を通過した感光体１の表面は、その後、帯電手段２により表面を一様に帯電され、次の画像形成工程を繰返す。
【００７５】
本実施形態の現像装置３は、ケーシング３０１の内部に現像ローラ３０２、供給室搬送部材３０４、回収室搬送部材３０５、現像剤層厚規制部材３０３を有し、現像剤３２０を撹拌搬送して循環させている。
【００７６】
図３に示すように、現像ローラ３０２は、円周方向に複数の磁石ＭＧを配置したマグネットローラ３０２ｄを内部に有し、その周囲を円筒状のスリーブ３０２ｃが回転軸３０２ｅと一体的に回転する構成とすることができるが、これに限られるわけではない。
スリーブ３０２ｃはアルミニウム等の非磁性の金属で形成することができる。マグネットローラ３０２ｄは、各磁石ＭＧが所定の方向を向くように不動部材、例えば、ケーシング３０１に固定されており、その周囲をスリーブ３０２ｃが回転して、磁石ＭＧによって引き付けた現像剤３２０を搬送していくように構成することができる。
【００７７】
図４は、３極構成の法線磁束密度分布の一例を示すグラフである。図４に示すように、３つの磁極によって発生するそれぞれの磁界での現像ローラ３０２の表面上の法線方向における磁束密度が最大となる法線方向磁束密度ピーク位置を、現像前磁極中心Ｍ１、現像磁極中心Ｍ２及び現像後磁極中心Ｍ３とする。これら３つの法線方向磁束密度ピーク位置と、現像スリーブ３０２ｃの回転中心３４ｐ（図３における回転軸３０２ｅ）とを結んだ３つの直線を、現像前磁極中心線Ｌ１、現像磁極中心線Ｌ２及び現像後磁極中心線Ｌ３とする。本発明において、現像磁極中心線Ｌ２は現像主極に相当する。
【００７８】
図４では、現像磁極と現像前磁極との２つの法線磁束密度ピーク位置と回転中心３４ｐとを直線（図４中の破線Ｌ１及びＬ２）で結んで形成される中心角の開き角度をθ１、現像磁極と現像後磁極との２つの法線磁束密度ピーク位置と回転中心３４ｐとを直線（図４中の破線Ｌ２及びＬ３）で結んで形成される中心角の開き角度をθ２、現像後磁極と現像前磁極との２つの法線磁束密度ピーク位置と回転中心３４ｐとを直線（図４中の破線Ｌ３及びＬ１）で結んで形成される中心角の開き角度をθ３とする。なお、図４中３４ｈは、水平軸を表す。
【００７９】
このとき、現像後磁極中心線Ｌ３と現像前磁極中心線Ｌ１とがなす中心角の角度θ３が１８０°以上となるように剤離れ磁極として機能する現像後磁極（Ｐ２極）と汲み上げ磁極として機能する現像前磁極（Ｐ３極）とを配置することにより、剤離れ磁極として機能する磁極の磁束が現像磁極（Ｐ１極）に流れやすくなるため、剤離れ磁極として機能する磁極と汲み上げ磁極として機能する磁極との極間に発生する磁場を小さくすることができ、剤離れを更に良好に行うことができる。
【００８０】
また、本発明においては先に述べたように、現像主極と、現像剤担持体と静電潜像担持体の中心を結ぶ直線のなす角度は、現像剤担持体の回転方向上流側に５〜１５度であり、８〜１２度であることが好ましい。５度より小さいと、穂の辺りが強くなり、現像剤の穂が像担持体上の潜像を強くこすってしまい、これによって画像上に穂跡のような異常画像が発生してしまう。一方、１５度より大きいと現像剤の穂が像担持体上の潜像に対するあたりが弱くなり、十分な画像濃度が得られなくなる。なお、図面を参照すると、この角度は、現像主極（図４に示す現像磁極中心線Ｌ２）と、現像剤担持体の回転中心３４ｐと静電潜像担持体の中心Ｏ−２を結ぶ直線のなす角度θとなる。
【００８１】
図３に示すように、現像ローラ３０２と感光体１は現像ニップ領域Ａ（図２参照）で直接には接触せずに、現像に適する一定の間隔、現像ギャップＧＰを保持して対向している。
現像ローラ３０２上において、現像剤３２０を穂立ちさせ、現像剤３２０を感光体１に接触させることで、感光体１表面の静電潜像にトナーを付着させて顕像化する。
この現像装置３では、固定軸３０２ａには接地されたバイアス用の電源が接続されている（不図示）。固定軸３０２ａに接続された電源ＶＰの電圧は、導電性の軸受、導電性の回転軸３０２ｅを経てスリーブ３０２ｃに印加される。一方、感光体１を構成する最下層の導電性支持体は接地されている。
こうして、現像ニップ領域Ａ（図２参照）には、キャリアから離脱したトナーを感光体１側へ移動させる電界を形成しておき、スリーブ３０２ｃと感光体１の表面に形成された静電潜像との電位差によりトナーを感光体１側に向けて移動させることに供している。
【００８２】
ここで、上述のように現像剤担持体は複数の磁極を有する磁界発生手段を内包しており、前記磁界発生手段が有する磁極のうち、現像剤担持体の表面上の二成分現像剤を保持し得る強さの磁界を発生させる現像剤担持極は以下の３つの磁極を有する。すなわち、
（１）現像剤担持体と静電潜像担持体とが対向する現像領域に磁界を発生させるための現像磁極（Ｐ１極）
（２）現像剤収納部から供給された二成分現像剤を現像領域へ搬送する磁界を発生させる現像前磁極（Ｐ３極）
（３）現像領域を通過した後の二成分現像剤を現像剤担持体表面から離脱させるために現像前磁極との間で現像剤を離脱させる磁界を発生させる現像後磁極（Ｐ２極）である。
【００８３】
現像剤担持体の表面上の二成分現像剤を保持し得る強さの磁界を発生させる現像剤担持極が３つの場合、従来の構成に比べて磁界発生手段の配置に要するスペースを小さくすることができる。これにより、磁界発生手段を内包する現像剤担持体を小径化することができる。この構成によって、現像装置を小型化しながら、各工程に必要な強さの磁界を発生させることができ、二成分現像剤の搬送、現像、現像剤離れの各工程を良好に実施することができる。
【００８４】
図３を参照して、二成分現像剤の汲み上げ、保持等について説明する。
現像前磁極（Ｐ３）が発生させる磁界によって現像ローラ３０２の表面上への現像剤３２０の汲み上げが行われる。現像前磁極（Ｐ３）及び現像磁極（Ｐ１）が発生させる磁界によって現像剤収納部により現像剤３２０が供給される位置から現像領域までの現像ローラ３０２上の現像剤３２０の保持が行われる。そして、現像磁極（Ｐ１）及び現像後磁極（Ｐ２）が発生させる磁界によって、現像領域から現像ローラ３０２の表面の現像剤３２０を離脱させる位置までの現像ローラ３０２上の現像剤３２０の保持が行われる。
【００８５】
現像後、図３に示すように、Ｐ２極は現像ローラ３０２上に担持された現像後の現像剤３２０を現像ローラ３０２の回転と共に下流側に搬送し、ケーシング３０１内に引き入れる。Ｐ２とＰ３極は同極性としてあり、Ｐ２〜Ｐ３極間では穂立ちさせる磁力がなく穂が寝た状態となり、それまで現像ローラ３０２周囲に引き寄せていた現像剤３２０を現像ローラ３０２から引き離す“剤離し”の作用が働く。この穂が寝た状態となる現像ローラ上のＰ２〜Ｐ３極対応部（磁力分布曲線の山形のピークが他と比べて極めて低い領域）は現像ローラ３０２から現像剤３２０を離す、剤離し領域（図３に符号９で示す）を形成している。また、切り離された現像剤３２０は、図示しない搬送経路により、供給室搬送部材３０４側に搬送される構成とすることができる。
【００８６】
感光体１にトナーを付着させた現像剤３２０は、現像剤中のトナー濃度が下がっているため、仮に、このトナー濃度が低下した現像剤が現像ローラ３０２から離れずに再度現像ニップ領域Ａに搬送され現像に供されると狙いの画像濃度を得ることができないという不具合が生じてしまう。これを防止するため、本実施形態では、現像後の剤離し領域９で、現像ローラ３０２から現像剤を離す。現像ローラ３０２から離した現像剤はその後、狙いのトナー濃度、トナー帯電量になるように、ケーシング３０１内で十分に撹拌混合する。
【００８７】
こうして、狙いのトナー濃度、帯電量にされた現像剤は、供給室搬送部材３０４により現像剤貯留スペースＣに供給される（図３参照）。貯留スペースＣに供給された現像剤は、Ｐ３極のピーク位置の直近下流部に位置する現像剤層厚規制部材３０３を通過することにより、所定の厚みに整えられて、磁気ブラシを形成しながら現像ニップ領域Ａ（図２参照）に搬送される。
【００８８】
（現像方法）
上述したように、本発明によれば、高画質な画像が得られる現像方法を提供することができる。本発明の現像方法は、現像剤搬送工程と、現像剤汲み上げ工程と、第１の現像剤保持工程と、第２の現像剤保持工程とを有しており、必要に応じてその他の工程を有していてもよい。
【００８９】
現像剤搬送工程は、複数の磁極を有する磁界発生手段を内包する円筒状の現像剤担持体の表面に、トナー及び磁性キャリアからなる二成分現像剤を担持して、前記現像剤担持体の表面を回転駆動することによって表面上の二成分現像剤を搬送する。
現像剤汲み上げ工程は、現像剤担持体と静電潜像担持体とが対向する現像領域に二成分現像剤を搬送する磁界を発生させる現像前磁極によって、現像剤担持体の表面上への二成分現像剤の汲み上げを行う。
第１の現像剤保持工程は、現像領域に磁界を発生させるための現像磁極及び前記現像前磁極が発生させる磁界によって、現像剤収納部により二成分現像剤が供給される位置から現像領域までの現像剤担持体上の二成分現像剤の保持を行う。
第２の現像剤保持工程は、現像領域を通過した後の二成分現像剤を現像剤担持体表面から離脱させるために現像前磁極との間で二成分現像剤を離脱させる磁界を発生させる現像後磁極及び前記現像磁極が発生させる磁界によって、現像領域から現像剤担持体の表面の現像剤を離脱させる位置までの現像剤担持体上の二成分現像剤の保持を行う。
本発明の現像方法では、本発明の現像装置に用いられる二成分現像剤が用いられる。また、前記現像主極と、前記現像剤担持体の中心と前記静電潜像担持体の中心を結ぶ直線とのなす角度が、前記現像剤担持体の回転方向上流側に５〜１５度である。
【００９０】
（画像形成方法及びプロセスカートリッジ）
本発明の画像形成方法は、静電潜像担持体上に静電潜像を形成する静電潜像形成工程と、前記静電潜像を二成分現像剤を用いて現像して可視像を形成する現像工程と、前記可視像を記録媒体に転写する転写工程と、前記記録媒体に転写された転写像を定着させる定着工程とを含む画像形成方法であり、前記現像工程が本発明の現像装置を用いて行われる。
【００９１】
また、本発明のプロセスカートリッジは、静電潜像担持体と、該静電潜像担持体上に形成した静電潜像を二成分現像剤を用いて現像し可視像を形成する現像手段とを有し、前記現像手段が本発明の現像装置である。
【００９２】
図５に、本発明のプロセスカートリッジの一例を示す。プロセスカートリッジ１０は、感光体１１、感光体１１を帯電する帯電装置１２、感光体１１上に形成された静電潜像を現像剤を用いて現像してトナー像（可視像）を形成する現像装置１３及び感光体１１上に形成されたトナー像を記録媒体に転写した後、感光体１１上に残留したトナーを除去するクリーニング装置１４が一体に支持されており、プロセスカートリッジ１０は、複写機、プリンタ等の画像形成装置の本体に対して着脱可能である。
【００９３】
以下、プロセスカートリッジ１０を搭載した画像形成装置を用いて画像を形成する方法について説明する。まず、感光体１１が所定の周速度で回転駆動され、帯電装置１２により、感光体１１の周面が正又は負の所定電位に均一に帯電される。次に、スリット露光方式の露光装置、レーザービームで走査露光する露光装置等の露光装置（不図示）から感光体１１の周面に露光光が照射され、静電潜像が順次形成される。さらに、感光体１１の周面に形成された静電潜像は、現像装置１３により、本発明に用いられる現像剤を用いて現像され、トナー像が形成される。次に、感光体１１の周面に形成されたトナー像は、感光体１１の回転と同期されて、給紙部（不図示）から感光体１１と転写装置（不図示）の間に給紙された転写紙（記録媒体）に、順次転写される。さらに、トナー像が転写された転写紙は、感光体１１の周面から分離されて定着装置（不図示）に導入されて定着された後（記録媒体に転写された転写像が定着された後）、複写物（コピー）として、画像形成装置の外部へプリントアウトされる。一方、トナー像が転写された後の感光体１１の表面は、クリーニング装置１４により、残留したトナーが除去されて清浄化された後、除電装置（不図示）により除電され、繰り返し画像形成に使用される。
【００９４】
（画像形成装置）
本発明の画像形成装置は、静電潜像担持体と、該静電潜像担持体上に静電潜像を形成する静電潜像形成手段と、前記静電潜像をトナーを用いて現像して可視像を形成する現像手段と、前記可視像を記録媒体に転写する転写手段と、前記記録媒体に転写された転写像を定着させる定着手段とを有する画像形成装置であり、前記現像手段が本発明の現像装置である。さらに必要に応じて適宜選択したその他の手段、例えば、除電手段、クリーニング手段、リサイクル手段、制御手段等を有していてもよい。本発明の画像形成装置の構成例を図６に示す。
【００９５】
この図６の画像形成装置は、記録媒体８を搬送する搬送ベルト１５に沿って該搬送ベルトの移動方向（搬送方向）上流側から順に、複数の画像形成部１７Ｋ，１７Ｍ，１７Ｙ，１７Ｃが配列された、所謂タンデムタイプといわれるものである。なお、色の順序はこの限りではない。例えば、黒を最下流に配置し、マゼンタＭ、シアンＣ、イエローＹ、及びブラックＫの順に作像することも可能である。
これらの画像形成部は、それぞれが複数部材の組み合わせからなり画像形成を行う。必ずしもユニットとして構成されている必要はない。画像形成部１７Ｋは黒、画像形成部１７Ｍはマゼンタ、画像形成部１７Ｙはイエロー、画像形成部１７Ｃはシアン、の各画像を形成するもので、これら各画像形成部は形成する画像の色が異なるだけで、内部構成は各画像形成部とも共通である。よって、以下の説明では、画像形成部１７Ｋについて概要を説明し、他の画像形成部については、画像形成部１７Ｋにおける各部材の符号末尾に付したＫを、画像形成部１７ＭについてはＭ、画像形成部１７ＹについてはＹ、画像形成部１７ＣについてはＣにそれぞれ置き換えて示すにとどめ、説明は省略する。
【００９６】
搬送ベルト１５は、その一方が駆動回転させられる駆動ローラと、他方が従動回転させられる従動ローラである搬送ローラ１８，１９によって回動可能に支持されたエンドレスベルトからなり、これら搬送ローラの回転と共に、矢印の向きに回転させられるようになっている。搬送ベルト１５の下方には記録媒体８が収納された給紙トレイ２０，２１，２２が備えられている。
例えば、給紙トレイ２０に収納された記録媒体８のうち、最上位置にある記録媒体８は、画像形成時に送り出されてレジストローラ２３で一旦待機させられ、画像形成部１７Ｋにおける画像形成とタイミングを合わせて送り出され、静電吸着により搬送ベルト１５に吸着される。こうして搬送ベルト１５に吸着された記録媒体８は最初の画像形成部１７Ｋに搬送され、ここで黒の画像が転写される。
【００９７】
画像形成部１７Ｋは、図２により説明した部材と構成機能が同等の部材を備えている。これら構成機能が同等の部材については、図２におけるものと同じ符号の末尾にＫを付し感光体１Ｋ、帯電手段２Ｋ、現像装置３Ｋなどで示している。なお、図２では搬送ベルト１５を省略して示したが、実際は、図６に示すように、搬送ベルト１５の上側張設部分の裏側には転写手段５Ｋが配置されており、また、感光体１に露光用の光Ｌを照射して静電潜像を形成する手段として光走査手段１６が設けられている。
カラー画像の画像形成に際し、画像形成部１７Ｋでは、感光体１Ｋの周面が暗中にて帯電手段２Ｋにより一様に帯電された後、光走査手段１６Ｋからの黒画像に対応した露光用の光Ｌにより露光され、静電潜像が形成される。この静電潜像は、現像装置３Ｋにおいて黒トナーにより可視像化され、感光体１Ｋ上に黒のトナー像が形成される。
【００９８】
このトナー像は感光体１Ｋと搬送ベルト１５上の記録媒体８とが接する位置、所謂転写位置で記録媒体８と合致して転写手段５Ｋの働きにより記録媒体８上に転写され、該記録媒体８上に単色（黒）の画像が形成される。転写を終えた感光体１Ｋは該感光体１Ｋの周面に残留した不要なトナーがクリーニング手段６Ｋにより除去され、次の画像形成に備えられる。
このようにして、画像形成部１７Ｋで単色（黒）を転写された記録媒体８は、搬送ベルト１５によって次の画像形成部１７Ｍに搬送される。画像形成部１７Ｍでは、前記画像形成部１７Ｋにおけると同様のプロセスにより感光体１Ｍ上に形成されたマゼンタのトナー像が前記記録媒体８上の黒のトナー像に重ね転写される。
【００９９】
記録媒体８は更に次の画像形成部１７Ｙに搬送され、同様にして感光体１Ｙ上に形成されたイエローのトナー像が記録媒体８上に既に形成されている黒及びマゼンタのトナー像に重ね転写される。同様にして更に、次の画像形成部１７Ｃでは、シアンのトナー像が重ね転写されて、フルカラーのカラー画像が得られる。
こうしてフルカラーの重ね画像が形成された記録媒体８は、画像形成部１７Ｃを通過した後、搬送ベルト１５から剥離されてから定着手段２４で一対の定着ローラ間を通過する間に定着された後、排紙トレイ２５へ排紙される。
【０１００】
本実施形態のように、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色毎に、感光体を横方向に並べて各感光体に帯電手段や現像装置等を設けて静電潜像を形成し、可視像化してから記録媒体に順次転写してフルカラー画像を得るタンデム方式のカラー画像形成装置では、横方向に並べた感光体１Ｋ，１Ｍ，１Ｙ，１Ｃに対してそれぞれ現像装置３Ｋ，３Ｍ，３Ｙ，３Ｃが設けられているので、画像形成装置を小さくするためには、各感光体の間隔を狭める必要があるがそのためには、各現像装置も水平方向（横方向）の大きさを小さくする必要がある。
【０１０１】
各現像装置として本発明の構成のものを使用することにより、各現像装置の横寸法が従来の現像装置よりも小さくできるので、画像形成装置の小型化を図ることができる。しかも、これらの現像装置３Ｋ，３Ｍ，３Ｙ，３Ｃは前記したように、剤離し領域、剤汲み上げ領域、供給室搬送部材、回収室搬送部材、仕切板などを具備した構成としているので、狙いの帯電量を持ったトナーが現像に用いられることとなり、高画質を得ることができる。また、トナーの劣化を抑制できるので、現像剤の性能を長期間にわたって安定に維持することが可能で、高寿命、高耐久な現像装置を提供することができる。このような利益はタンデム式のフルカラー画像形成装置に特有のものではなく、単色の画像形成装置においても得ることができる。
【０１０２】
上記の説明から理解されるように、本発明によれば、かさ密度、導電性微粒子の体積平均粒子径と被覆層の平均厚みの関係が規定されたキャリアと、磁極角度を適切に調整された現像剤担持体とを組み合わせることで静電潜像担持体汚れに起因する異常画像の無い現像装置、画像形成方法、画像形成装置、プロセスカートリッジ及び現像方法を提供できる。
【０１０３】
また、本発明に用いられるキャリアは表面エネルギーが小さいシラン系の架橋成分、及び導電性微粒子により強靭な被膜が形成されているため、抵抗が調節されて長期間帯電安定性に優れ、キャリア抵抗や現像剤の汲み上げ量が変化し難く、被膜削れ／剥がれが少なく、かつトナースペントが少ない、かつキャリア付着を抑制できる高耐久キャリア及び現像剤を得ることができる。さらに、帯電の環境変動を抑制し、さまざまな使用環境においても画像濃度変動、地肌汚れ、トナー飛散による機内汚染などを生じないようにすることができる。
加えて、信頼性の高い画像形成装置を提供することができるという極めて優れた効果を奏するものである。このように、本発明においては現像条件とキャリア物性を規定することで、静電潜像担持体上の潜像に忠実な画像を形成することが可能となる。
【実施例】
【０１０４】
以下、実施例及び比較例を挙げて、本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は、これらに限定されるものではない。なお、「部」は、重量部を表わす。
【０１０５】
＜芯材の製造例＞
［芯材製造例１］
ＭｎＣＯ３、Ｍｇ（ＯＨ）２、Ｆｅ２Ｏ３、及びＳｒＣＯ３粉を秤量し混合して混合粉を得た。この混合粉を、加熱炉により８５０℃、１時間、大気雰囲気下で仮焼し、得られた仮焼物を冷却後、粉砕して、粒径３μｍ以下の粉体とした。この粉体を１ｗｔ％の分散剤を水と共に加えてスラリーとし、このスラリーをスプレードライヤに供給して造粒し、平均粒径約４０μｍの造粒物を得た。この造粒物を焼成炉に装填し、窒素雰囲気下で、１１３０℃、４時間焼成した。
得られた焼成物を解砕機で解砕した後、篩い分けにより粒度調整を行い、体積平均粒径３５μｍ、かさ密度２．０５ｇ／ｃｍ３の球形の［フェライト粒子Ｃ１］を得た。
【０１０６】
体積平均粒径は体積平均粒径は、マイクロトラック粒度分布計モデルＨＲＡ９３２０−Ｘ１００（日機装社製）を用いて水中にて、物質屈折率２．４２、溶媒屈折率１．３３、濃度を約０．０６に設定して測定した。
かさ密度はＪＩＳ−Ｚ２５０４に則って測定した。
【０１０７】
［芯材製造例２］
［芯材製造例１］において、造粒物を１１６５℃で焼成した以外は同様にして、体積平均粒径３５μｍ、かさ密度２．１９ｇ／ｃｍ３の球形の［フェライト粒子Ｃ２］を得た。
【０１０８】
［芯材製造例３］
［芯材製造例１］において、造粒物を１１５０℃で焼成した以外は同様にして、体積平均粒径３５μｍ、かさ密度２．１１ｇ／ｃｍ３の球形の［フェライト粒子Ｃ３］を得た。
【０１０９】
［芯材製造例４］
［芯材製造例１］において、造粒物を１１２０℃で焼成した以外は同様にして、体積平均粒径３５μｍ、かさ密度２．０１ｇ／ｃｍ３の球形の［フェライト粒子Ｃ４］を得た。
【０１１０】
［芯材製造例５］
［芯材製造例１］において、造粒物を１１７０℃で焼成した以外は同様にして、体積平均粒径３５μｍ、かさ密度２．２１ｇ／ｃｍ３の球形の［フェライト粒子Ｃ５］を得た。
【０１１１】
＜導電性微粒子製造例＞
酸化アルミニウム（住友化学製ＡＫＰ−３０）１００ｇを水１リットルに分散させ懸濁液とし、この液を６５℃に加温した。その懸濁液に塩化第二錫７２０ｇと五酸化りん３８ｇを２Ｎ塩酸１．７リットルに溶かした溶液と１２重量％アンモニア水とを懸濁液のＰＨが７〜８になるように１４時間３０分かけて滴下した。滴下後、懸濁液を濾過、洗浄して得られたケーキを１１０℃で乾燥した。次にこの乾燥粉末を窒素気流中で５００℃１時間処理し、平均粒径０．３０μｍ、粉体比抵抗１０Ω・ｃｍの導電性微粒子Ｐ１を得た。
平均粒径はナノトラックＵＰＡ−ＥＸ１５０（日機装社製）を用いて水中で物質屈折率１．６６、溶媒屈折率１．３３に設定して測定した。
導電性微粒子の粉体比抵抗は試料粉末を２３０Ｋｇ／ｃｍ２で圧縮成形後、横河ヒューレットパッカード社製のＬＣＲメーターを用いて電気抵抗値を測定し、比抵抗に換算した。
【０１１２】
＜樹脂合成例１＞
撹拌機付きフラスコにトルエン３００ｇを投入して、窒素ガス気流下で９０℃まで昇温
した。次いでこれに、ＣＨ２＝ＣＭｅ−ＣＯＯ−Ｃ３Ｈ６−Ｓｉ（ＯＳｉＭｅ３）３（式中、Ｍｅはメチル基である。）で示される３−メタクリロキシプロピルトリス（トリメチルシロキシ）シラン８４．４ｇ（２００ミリモル：サイラプレーンＴＭ−０７０１Ｔ／チッソ株式会社製）、３−メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン３９ｇ（１５０ミリモル）、メタクリル酸メチル６５．０ｇ（６５０ミリモル）、及び、２，２’−アゾビス−２−メチルブチロニトリル０．５８ｇ（３ミリモル）の混合物を１時間かけて滴下した。滴下終了後、さらに、２，２’−アゾビス−２−メチルブチロニトリル０．０６ｇ（０．３ミリモル）をトルエン１５ｇに溶解した溶液を加えて（２，２’−アゾビス−２−メチルブチロニトリルの合計量０．６４ｇ＝３．３ミリモル）、９０〜１００℃で３時間混合してラジカル共重合させてメタクリル系共重合体Ｒ１を得た。
【０１１３】
＜キャリアの製造例＞
［キャリア製造実施例１］
−キャリア被覆層−
・シリコーン樹脂溶液［固形分２０重量％（ＳＲ２４１０：東レ・ダウコーニング・シリコーン社製）］                                                    ８１０重量部
・チタン触媒［固形分６０重量％（ＴＣ−７５０：マツモトファインケミカル社製）］
４重量部
・アミノシラン［固形分１００重量％（ＳＨ６０２０：東レ・ダウコーニング・シリコーン社製）］                                                        ３．２重量部
・導電性微粒子Ｐ１                                                １１０重量部
・トルエン                                                      １０００重量部
をホモミキサーで１０分間分散し、アクリル樹脂とシリコーン樹脂の混合被覆膜形成溶液を得た。芯材として［フェライト粒子Ｃ１］５０００重量部を用い、上記被覆膜形成溶液を芯材表面にスピラコーター（岡田精工社製）によりコーター内温度５５℃で塗布し乾燥した。得られたキャリアを電気炉中にて２００℃で１時間放置して焼成した。
冷却後フェライト粉バルクを目開き６３μｍの篩を用いて解砕し、体積平均粒径３６μｍ、体積固有抵抗１１ＬｏｇΩｃｍ、かさ密度２．０８ｇ／ｃｍ３、平均厚み０．６０μｍの［キャリア１］を得た。
【０１１４】
体積平均粒径は、マイクロトラック粒度分布計モデルＨＲＡ９３２０−Ｘ１００（日機装社製）を用いて水中にて、物質屈折率２．４２、溶媒屈折率１．３３、濃度を約０．０６に設定して測定した。
体積固有抵抗は、図１に示すセルを用いて、表面積２．５ｃｍ×４ｃｍの電極５１ａ及び電極５１ｂを、０．２ｃｍの距離を隔てて収容したフッ素樹脂製容器５２からなるセルに、キャリア５３を充填し、落下高さ１ｃｍ、タッピングスピード３０回／分で、１０回のタッピングを行った後、電極５１ａ及び５１ｂの間に１０００Ｖの直流電圧を印加して３０秒後の抵抗値ｒ［Ω］を、ハイレジスタンスメーター４３２９Ａ（横河ヒューレットパッカード社製）を用いて測定し、上記式１から体積固有抵抗［Ω・ｃｍ］を算出した。
【０１１５】
かさ密度はＪＩＳ−Ｚ２５０４に則って測定した。
キャリアの被覆層の平均厚みｈは、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）を用いて、キャリア断面を観察し、キャリア表面を覆う被覆層の樹脂部の厚みを測定し、その平均値から求めた。具体的には、芯材表面と粒子との間に存在する樹脂部の厚みのみを測定した。導電性微粒子間に存在する樹脂部の厚みや、導電性微粒子上の樹脂部の厚みは測定には含めない。前記キャリア断面の任意の５０点測定の平均を求め、平均厚みｈ（μｍ）とした。
【０１１６】
［キャリア製造実施例２］
［キャリア製造実施例１］において、シリコーン樹脂溶液を３６５重量部にした以外は同様にして、体積平均粒径３６μｍ、体積固有抵抗１１ＬｏｇΩｃｍ、かさ密度２．０８ｇ／ｃｍ３、平均厚み０．２７μｍの［キャリア２］を得た。
【０１１７】
［キャリア製造実施例３］
［キャリア製造実施例１］において、芯材として［フェライト粒子Ｃ２］にした以外は同様にして、体積平均粒径３６μｍ、体積固有抵抗１１ＬｏｇΩｃｍ、かさ密度２．２４ｇ／ｃｍ３、平均厚み０．６０μｍの［キャリア３］を得た。
【０１１８】
［キャリア製造実施例４］
［キャリア製造実施例３］において、シリコーン樹脂溶液を３６５重量部にした以外は同様にして、体積平均粒径３６μｍ、体積固有抵抗１１ＬｏｇΩｃｍ、かさ密度２．２４ｇ／ｃｍ３、平均厚み０．２７μｍの［キャリア４］を得た。
【０１１９】
［キャリア製造実施例５］
［キャリア製造実施例１］において、芯材として［フェライト粒子Ｃ３］、シリン樹脂溶液を４８６重量部にした以外は同様にして、体積平均粒径３６μｍ、体積固有抵抗１１ＬｏｇΩｃｍ、かさ密度２．１６ｇ／ｃｍ３、平均厚み０．３６μｍの［キャリア５］を得た。
【０１２０】
［キャリア製造実施例６］
−キャリア被覆層−
・メタクリル系共重合体Ｒ１（固形分２０重量％）                    ４６８重量部
・チタン触媒［固形分６０重量％（ＴＣ−７５０：マツモトファインケミカル社製）］
４重量部
・アミノシラン［固形分１００重量％（ＳＨ６０２０：東レ・ダウコーニング・シリコーン社製）］                                                        ３．２重量部
・導電性微粒子Ｐ１                                                １００重量部
・トルエン                                                      １０００重量部
をホモミキサーで１０分間分散し、混合被覆膜形成溶液を得た。芯材として［フェライト粒子Ｃ３］５０００重量部を用い、上記被覆膜形成溶液を芯材表面にスピラコーター（岡田精工社製）によりコーター内温度５５℃で塗布し乾燥した。得られたキャリアを電気炉中にて２００℃で１時間放置して焼成した。冷却後フェライト粉バルクを目開き６３μｍの篩を用いて解砕し、体積平均粒径３６μｍ、体積固有抵抗１１ＬｏｇΩｃｍ、かさ密度２．１６ｇ／ｃｍ３、平均厚み０．３６μｍの［キャリア６］を得た。
【０１２１】
［キャリア製造実施例１’］
［キャリア製造実施例１］において、芯材として［フェライト粒子Ｃ４］にした以外は同様にして、体積平均粒径３６μｍ、体積固有抵抗１１ＬｏｇΩｃｍ、かさ密度２．０６ｇ／ｃｍ３、平均厚み０．６０μｍの［キャリア１’］を得た。
【０１２２】
［キャリア製造実施例２’］
［キャリア製造実施例１］において、シリコーン樹脂溶液を１０８０重量部にした以外は同様にして、体積平均粒径３６μｍ、体積固有抵抗１１ＬｏｇΩｃｍ、かさ密度２．０８ｇ／ｃｍ３、平均厚み０．８０μｍの［キャリア２’］を得た。
【０１２３】
［キャリア製造実施例３’］
［キャリア製造実施例３］において、シリコーン樹脂溶液を１０８０重量部にした以外は同様にして、体積平均粒径３６μｍ、体積固有抵抗１１ＬｏｇΩｃｍ、かさ密度２．２４ｇ／ｃｍ３、平均厚み０．８０μｍの［キャリア３’］を得た。
【０１２４】
［キャリア製造実施例４’］
［キャリア製造実施例１］において、芯材として［フェライト粒子Ｃ５］にした以外は同様にして、体積平均粒径３６μｍ、体積固有抵抗１１ＬｏｇΩｃｍ、かさ密度２．２６ｇ／ｃｍ３、平均厚み０．６０μｍの［キャリア４’］を得た。
【０１２５】
［キャリア製造実施例５’］
［キャリア製造実施例１’］において、シリコーン樹脂溶液を３６５重量部にした以外は同様にして、体積平均粒径３６μｍ、体積固有抵抗１１ＬｏｇΩｃｍ、かさ密度２．０６ｇ／ｃｍ３、平均厚み０．２７μｍの［キャリア５’］を得た。
【０１２６】
［キャリア製造実施例６’］
［キャリア製造実施例１］において、シリコーン樹脂溶液を３５１重量部にした以外は同様にして、体積平均粒径３６μｍ、体積固有抵抗１１ＬｏｇΩｃｍ、かさ密度２．０８ｇ／ｃｍ３、平均厚み０．２６μｍの［キャリア６’］を得た。
【０１２７】
［キャリア製造実施例７’］
［キャリア製造実施例３］において、シリコーン樹脂溶液を３５１重量部にした以外は同様にして、体積平均粒径３６μｍ、体積固有抵抗１１ＬｏｇΩｃｍ、かさ密度２．２４ｇ／ｃｍ３、平均厚み０．２６μｍの［キャリア７’］を得た。
【０１２８】
［キャリア製造実施例８’］
［キャリア製造実施例４’］において、シリコーン樹脂溶液を３６５重量部にした以外は同様にして、体積平均粒径３６μｍ、体積固有抵抗１１ＬｏｇΩｃｍ、かさ密度２．２６ｇ／ｃｍ３、平均厚み０．２７μｍの［キャリア８’］を得た
【０１２９】
＜トナー製造例＞
［ポリエステル樹脂Ａの合成例］
温度計、攪拌機、冷却器及び窒素導入管の付いた反応槽中にビスフェノールＡのＰＯ付加物（水酸基価  ３２０）４４３部、ジエチレングリコール１３５部、テレフタル酸４２２部及びジブチルチンオキサイド２．５部を入れて、２００℃で酸価が１０になるまで反応させて、［ポリエステル樹脂Ａ］を得た。本樹脂のガラス転移温度（Ｔｇ）は６３℃、ピーク個数平均分子量６０００であった。
【０１３０】
［ポリエステル樹脂Ｂの合成例］
温度計、攪拌機、冷却器及び窒素導入管の付いた反応槽中にビスフェノールＡのＰＯ付加物（水酸基価  ３２０）４４３部、ジエチレングリコール１３５部、テレフタル酸４２２部及びジブチルチンオキサイド２．５部を入れて、２３０℃で酸価が７になるまで反応させて、［ポリエステル樹脂Ｂ］を得た。本樹脂のガラス転移温度（Ｔｇ）は６５℃、ピーク個数平均分子量１６０００であった。
【０１３１】
［母体トナー粒子１の製造］
・ポリエステル樹脂Ａ・・・・４０部
・ポリエステル樹脂Ｂ・・・・６０部
・カルナバワックス・・・・１部
・カーボンブラック（＃４４  三菱化学社製）・・・・１５部
上記のトナー構成材料を、ヘンシェルミキサー（三井鉱山社製のヘンシェル２０Ｂで１５００ｒｐｍで３分間）で混合し、一軸混練機（Ｂｕｓｓ社製の小型ブス・コ・ニーダー）にて以下の条件で混練を行い（設定温度：入口部１００℃、出口部５０℃で、フィード量：２ｋｇ／Ｈｒ）、［母体トナーＡ１］を得た。
更に、［母体トナーＡ１］を混練後圧延冷却し、パルペライザーで粉砕し、更に、Ｉ式ミル（日本ニューマチック社製ＩＤＳ−２型にて、平面型衝突板を用い、エアー圧力：６．８ａｔｍ／ｃｍ２、フィード量：０．５ｋｇ／ｈｒの条件）にて微粉砕を行い、更に分級を行って（アルピネ社製の１３２ＭＰ）、［母体トナー粒子１］を得た。
【０１３２】
＜外添剤処理＞
［母体トナー粒子１］１００部に対し、外添剤として疎水性シリカ微粒子（Ｒ９７２：日本アエロジル社製）を１．０部添加し、ヘンシェルミキサーで混合してトナー粒子を得た（以下［トナー１］という）。
【０１３３】
〔現像剤１〜６、１’〜８’の作製〕
キャリア製造例で得られた［キャリア１〜６、１’〜８’］（９３部）に対して、トナー製造例で得られた［トナー１］（平均粒子径７．２μｍ）を７．０部加えて、ボールミルで２０分攪拌して、［現像剤１〜６、１’〜８’］を作製した。
【０１３４】
（実施例１）
図２に示す現像装置を備えた図６に示す画像形成装置を用い、図２に示す現像装置の中に、作製した前記［現像剤１］を装填した画像形成装置とした。画像形成装置として、リコー社製ｉｍａｇｉｏＣ３５０３（リコー製デジタルカラー複写機・プリンタ複合機）を用いて画像評価を実施した。現像剤特性評価の条件は以下のとおりである。
【０１３５】
〔現像剤特性評価〕
・現像ギャップ（感光体−現像スリーブ）：０．３ｍｍ
・ドクターギャップ（現像スリーブ−ドクター）：０．６５ｍｍ
・感光体線速度：４４０ｍｍ／ｓｅｃ
・（現像スリーブ線速度）／（感光体線速度）：１．８０
・書込み密度：６００ｄｐｉ
・帯電電位（Ｖｄ）：−６００Ｖ
・画像部（ベタ原稿）にあたる部分の感光後の電位：−１００Ｖ
・現像バイアス：ＤＣ−５００Ｖ／交流バイアス成分：２ＫＨｚ、−１００Ｖ〜−９００Ｖ、５０％ｄｕｔｙ
【０１３６】
使用するキャリアの特性及び現像主極と、現像剤担持体と静電潜像担持体の中心を結ぶ直線のなす角度を表１に示す。具体的には、まず、実施例１の現像剤と、［トナー１］を用いて、画像面積率５％で、初期及び１万枚のランニング後のキャリアの帯電量及び体積固有抵抗を測定し、帯電量の低下量及び体積固有抵抗の変化量を算出した。
【０１３７】
なお、初期のキャリアの帯電量（Ｑ１）は、［キャリア１〜６、１’〜８’］と、［トナー１］を、質量比９３：７で混合し、摩擦帯電させたサンプルを、ブローオフ装置ＴＢ−２００（東芝ケミカル社製）を用いて測定した。また、１万枚ランニング後のキャリアの帯電量（Ｑ２）は、ブローオフ装置を用いてランニング後の現像剤中の各色のトナーを除去したキャリアを用いた以外は、上記と同様にして測定した。なお、帯電量の変化量の目標値は１０（μＣ／ｇ）以下である。
【０１３８】
一方、初期のキャリアの体積固有抵抗（ＬｏｇＲ１）は、上記体積固有抵抗と同様にして測定したキャリアの体積固有抵抗の常用対数値である。１万枚ランニング後のキャリアの体積固有抵抗（ＬｏｇＲ２）は、ブローオフ装置を用いてランニング後の現像剤中の各色のトナーを除去したキャリアを用いた以外は、上記と同様にして測定した。なお、体積固有抵抗の目標値は絶対値で２．０（ＬｏｇΩｃｍ）未満である。
【０１３９】
実施例１で用いたキャリアの体積平均粒径、体積固有抵抗、かさ密度等を表１に示す。また、実施例１で用いた現像剤の評価結果を表２に示す。
なお、表１中、Ｄ（μｍ）とあるのは、キャリアの被覆層中に含まれる導電性微粒子の体積平均粒子径を表し、ｈ（μｍ）とあるのは、被覆層の平均厚みを表す。
【０１４０】
（実施例２〜１０、比較例１〜１０）
実施例１で用いた［現像剤１］を表１、表２のように変更し、実施例１と同様の評価を行った。また、現像主極と、現像剤担持体と静電潜像担持体の中心を結ぶ直線とのなす角度を変えた例についても評価を行った。
【０１４１】
【表１】
2015141379.tif 000007
【０１４２】
【表２】
2015141379.tif 000008
【０１４３】
次に、実施例、比較例で用いた画像形成装置について、下記の評価を行った。
（１）ベタ部画像濃度
上記現像条件における、３０ｍｍ×３０ｍｍのベタ部（注１）の中心をＸ−Ｒｉｔｅ９３８分光測色濃度計で、５個所測定し平均値を出した。
注１；現像ポテンシャル４００Ｖ相当箇所＝（露光部電位−現像バイアスＤＣ）＝−１００Ｖ−（−５００Ｖ）
初期と１００万枚後のＩＤ差を以下の基準に従い評価した。
〔評価基準〕
◎（大変良好）  ：０以上〜０．２未満
○（良好）      ：０．２以上〜０．３未満
△（使用可能）  ：０．３以上〜０．４未満
×（不良）      ：０．４以上
【０１４４】
（２）ベタキャリア付着
キャリア付着が発生すると、感光体ドラムや定着ローラーの傷の原因となり、画像品質の低下を招く。感光体上にキャリア付着が発生しても、一部のキャリアしか紙に転写しないため、以下の方法で評価した。
前述の現像条件（帯電電位（Ｖｄ）：−６００Ｖ、画像部（ベタ原稿）にあたる部分の感光後の電位：−１００Ｖ、現像バイアス：ＤＣ−５００Ｖ）における、ベタ画像（３０ｍｍ×３０ｍｍ）に付着したキャリアの個数を、感光体上でカウントしてベタキャリア付着の評価を行った。
〔評価基準〕
◎：大変良好
○：良好
△：使用可能
×：不良
【０１４５】
（３）縦筋画像
上記現像条件における、静電潜像担持体汚れに起因する画像異常を確認した。前述の現像条件（帯電電位（Ｖｄ）：−６００Ｖ、画像部（ベタ原稿）にあたる部分の感光後の電位：−１００Ｖ、現像バイアス：ＤＣ−５００Ｖ）における、全ベタ画像の目視評価を行った。
〔評価基準〕
◎：大変良好
○：良好
△：使用可能
×：不良
【０１４６】
（４）ぼそつき
上記現像条件における、転写不良に起因する画像異常を確認した。前述の現像条件（帯電電位（Ｖｄ）：−６００Ｖ、画像部（ベタ原稿）にあたる部分の感光後の電位：−１００Ｖ、現像バイアス：ＤＣ−５００Ｖ）における、全ベタ画像の目視評価を行った。
〔評価基準〕
◎：大変良好
○：良好
△：使用可能
×：不良
【０１４７】
得られた評価結果を表３に示す。なお、表３中、実装に耐え得るレベルは、各評価項目について、「×」が一つもないことである。
【０１４８】
【表３】
2015141379.tif 000009
【符号の説明】
【０１４９】
１    静電潜像担持体（感光体）
２    帯電手段
３    現像装置
５    転写手段
６    クリーニング手段
８    記録媒体
９    剤離し領域
１０    プロセスカートリッジ
１１    感光体
１２    帯電装置
１３    現像装置
１４    クリーニング装置
１５    搬送ベルト
１６    光走査手段
１７    画像形成部
１８    搬送ローラ
１９    搬送ローラ
２０    給紙トレイ
２１    給紙トレイ
２２    給紙トレイ
２３    レジストローラ
２４    定着手段
２５    排紙トレイ
３４ｐ  回転中心
３４ｈ  水平軸
５１ａ  電極
５１ｂ  電極
５２    フッ素樹脂製
５３    キャリア
３０１    ケーシング
３０２    現像ローラ
３０２ａ  固定軸
３０２ｃ  スリーブ
３０２ｄ  マグネットローラ
３０２ｅ  回転軸
３０２ｆ  軸受
３０３    現像剤層厚規制部材
３０４    供給室搬送部材
３０５    回収室搬送部材
３０６    仕切版
３０７    連通口
３０８    連通口
３０９    補給用開口
３２０    二成分現像剤
Ｍ１    現像前磁極中心
Ｍ２    現像磁極中心
Ｍ３    現像後磁極中心
Ｌ１    現像前磁極中心線
Ｌ２    現像磁極中心線
Ｌ３    現像後磁極中心線
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１５０】
【特許文献１】特開昭５５−１２７５６９号公報
【特許文献２】特開昭５５−１５７７５１号公報
【特許文献３】特開昭５６−１４０３５８号公報
【特許文献４】特開昭５７−９６３５５号公報
【特許文献５】特開昭５７−９６３５６号公報
【特許文献６】特開昭５８−２０７０５４号公報
【特許文献７】特開昭６１−１１０１６１号公報
【特許文献８】特開昭６２−２７３５７６号公報
【特許文献９】特許４３０７３５２号公報
【特許文献１０】特開２００６−７９０２２号公報
【特許文献１１】特開２００８−２６２１５５号公報
【特許文献１２】特開２００９−１８６７６９号公報
【特許文献１３】特開２００９−２５１４８３号公報
【特許文献１４】特開２０１３−３３２２３号公報
【図１】
2015141379.tif 000010
【図２】
2015141379.tif 000011
【図３】
2015141379.tif 000012
【図４】
2015141379.tif 000013
【図５】
2015141379.tif 000014
【図６】
2015141379.tif 000015