(57)【要約】【課題】荷電粒子の消費を抑え、長期的に安定したトナー帯電を行うことができる現像装置および画像形成装置を提供すること。【解決手段】２成分現像剤を収容する現像槽の開口部に配置された第１の搬送部材；第１の搬送部材に対向し、かつ静電潜像担持体に対向する第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中のトナーを第２の搬送部材に移動させる第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上記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、現像剤は、上記トナー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荷電粒子をさらに含み、第２の搬送部材は、トナー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表面を有する現像装置、ならびに上記現像装置を含む画像形成装置。【選択図】図１
2008225277.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナーとキャリアを含む現像剤を用いて、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、
トナーとキャリアを含み、上記トナーとキャリアの相互の摩擦接触によって上記トナーが第１の極性に帯電されると共に上記キャリアが上記第１の極性とは異なる第２の極性に帯電される現像剤と、
上記現像剤を収容する現像槽の開口部に配置された第１の搬送部材と、
第１の領域を介して上記第１の搬送部材に対向し、第２の領域を介して上記静電潜像担持体に対向する第２の搬送部材と、
上記第１の搬送部材と上記第２の搬送部材との間に第１の電界を形成して、上記第１の搬送部材が保持している現像剤中のトナーを上記第２の搬送部材に移動させる第１の電界形成手段と、
上記第２の搬送部材と上記静電潜像担持体との間に第２の電界を形成して、上記第２の搬送部材が保持している上記トナーを上記静電潜像担持体の静電潜像に移動させて上記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、
上記現像剤は、上記トナーとの摩擦接触によって上記トナーの帯電極性とは逆の極性に帯電される荷電粒子をさらに含み、
上記第２の搬送部材は、上記トナーとの摩擦接触によって上記トナーの帯電極性とは逆の極性に帯電される表面を有することを特徴とする現像装置。
【請求項２】
請求項１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し、かぶりやトナー飛散の問題が生じる。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】
二成分現像装置に係わる上述の問題を解消するため、特許文献１には、キャリア又はキャリアとトナーを少しずつ現像剤に補給するとともに、帯電性能の低下した現像剤を少しずつ排出することによって、劣化したキャリアの増加を抑える現像装置が開示されている。この技術によれば、現像装置を大型化することなく、現像剤の長寿命化が可能である。しかし、排出されたキャリアを回収する機構が必要である。また、キャリアの消費量が多く、それによるコストと環境面の問題を含む。さらに、未劣化キャリアと劣化キャリアの比率が安定するまでに所定量の印刷を行う必要がある。
【０００６】
特許文献２には、マトリックス樹脂中に樹脂微粒子と導電性微粉末を分散して含有した樹脂被覆層を芯材上に設けたキャリア及びそれを用いた画像形成方法が開示されている。このキャリアは、他の粒子（キャリア粒子、トナー粒子）や部材（ローラ、スクリュー）との接触によってその表面が部分的に削れた場合、新たな樹脂微粒子が表面に露出し、これがトナーと接触して該トナーを必要程度まで帯電する。しかし、樹脂被覆層の厚さは限られており、この樹脂被覆層が消費されるとキャリアが寿命に達する。
【０００７】
特許文献３には、キャリアと荷電粒子を表面に担持したトナーとからなる二成分現像剤及びそれを用いた現像方法が提案されている。荷電粒子は、キャリアの表面に主にトナーが付着してできる汚れ（スペント）を取り除き、キャリアの長寿命化を図るための研磨材として添加されている。また、特許文献３には、静電潜像担持体のクリーニング領域において、荷電粒子が静電潜像担持体の表面を研磨する機能を発揮することも記載されている。しかし、荷電粒子はトナーの帯電極性と逆の極性に帯電される性質を有することから、静電潜像の非画像部に付着して早期に消費されてしまうという問題がある。特に、画像部の面積が小さな画像（例えば、文字画像）を作成する場合、大量の荷電粒子が消費され、キャリアを研磨して再生する能力が十分に発揮されないという問題がある。
【０００８】
特許文献４には、磁気ローラと、現像ローラを備えた現像装置を有し、磁気ローラの外周面に保持されたトナーとキャリアを含む現像剤からトナーだけを選択的に現像ローラの外周面に供給し、この現像ローラの外周面に保持されたトナーを用いて感光体上の静電潜像（静電潜像画像部）を現像する画像形成装置が提案されている。特徴として、特許文献４の発明では、トナーとキャリアのいずれの表面にも保持されることなくトナーとキャリアとの間に介在し、トナーの粉砕微粉がキャリアの表面に付着してスペントが形成されることを防止する荷電粒子が現像剤に含まれている。また荷電粒子は、現像装置に初期導入された現像剤中にのみ含まれている。しかしながら、上記画像形成装置では、荷電粒子が、トナーとの電気的な結合によってトナーと共に現像ローラに供給された後、感光体上の静電潜像非画像部に付着して徐々に消費されることから、例えば文字画像のように画像面積比（白黒比）の小さな画像を大量に印刷すると、荷電粒子だけが大量に消費されてしまい、長期的に安定したトナーの荷電性が得られない。その結果、耐刷時においてカブリが発生する、画像濃度が低下する、という問題がある。
【０００９】
一方、搬送ローラの表面に高抵抗膜または絶縁膜を形成し、リークを防止する技術が報告されている（特許文献５）。
【特許文献１】特開昭５９−１００４７１号公報
【特許文献２】特開平９−２６９６１４号公報
【特許文献３】特開２００３−２１５８５５号公報
【特許文献４】特開２００６−３０８６８７号公報
【特許文献５】特開２００５−５５８５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、荷電粒子の消費を抑え、長期的に安定したトナー帯電を行うことができ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】
【００１１】
本発明は、トナーとキャリアを含む現像剤を用いて、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、
トナーとキャリアを含み、上記トナーとキャリアの相互の摩擦接触によって上記トナーが第１の極性に帯電されると共に上記キャリアが上記第１の極性とは異なる第２の極性に帯電される現像剤と、
上記現像剤を収容する現像槽の開口部に配置された第１の搬送部材と、
第１の領域を介して上記第１の搬送部材に対向し、第２の領域を介して上記静電潜像担持体に対向する第２の搬送部材と、
上記第１の搬送部材と上記第２の搬送部材との間に第１の電界を形成して、上記第１の搬送部材が保持している現像剤中のトナーを上記第２の搬送部材に移動させる第１の電界形成手段と、
上記第２の搬送部材と上記静電潜像担持体との間に第２の電界を形成して、上記第２の搬送部材が保持している上記トナーを上記静電潜像担持体の静電潜像に移動させて上記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、
上記現像剤は、上記トナーとの摩擦接触によって上記トナーの帯電極性とは逆の極性に帯電される荷電粒子をさらに含み、
上記第２の搬送部材は、上記トナーとの摩擦接触によって上記トナーの帯電極性とは逆の極性に帯電される表面を有することを特徴とする現像装置、ならびに上記現像装置を含む画像形成装置に関する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、現像剤はトナーの帯電極性とは逆の極性に帯電される荷電粒子を含み、かつ現像ローラ（第２の搬送部材）はトナーの帯電極性とは逆の極性に帯電される表面を有する。そのため、現像ローラは帯電極性が荷電粒子と同一極性の表面を有するので、当該表面と荷電粒子との電気的反撥に基づいて、荷電粒子の現像ローラ表面への移動を抑えることができる。よって、荷電粒子の消費を抑えることができるので、荷電粒子はキャリアへのトナースペントを長期的に有効に防止できる。また、たとえキャリアへのトナースペントが起こったとしても当該荷電粒子がキャリア表面に保持されてキャリアのトナー帯電を促進する。その結果、キャリアのトナー帯電能力の低下を抑制でき、長期的に安定したトナー帯電を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【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２０、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体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。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２０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。実施形態では、クリーニング装置４０は板状のブレードとして示されているが、代わりに他の形態のクリーニング装置（例えば、回転型又は固定型のブラシ式クリーニング装置）も使用できる。
【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の近傍に形成された空間４６にトナー搬送部材（第２の搬送部材）である現像ローラ４８が設けてある。現像ローラ４８は、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５０を介して、回転可能に配置されている。
【００１８】
本発明において現像ローラ４８は、トナーとの接触によりトナーの帯電極性とは逆の極性に帯電される表面を有するものである。製造容易性の観点から好ましくは、トナーとの接触によりトナーの帯電極性とは逆の極性に帯電される表面層を有するものが使用され、通常はキャリアとの接触によりトナーの帯電極性とは逆の極性に帯電される表面層を有するものが使用される。
【００１９】
詳しくは例えば、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、現像ローラは、トナーとの接触により正極性に帯電される表面層を有するものが使用され、通常はキャリアとの摩擦接触により正極性に帯電される表面層を有するものが使用される。そのような正帯電性表面層として、例えば、窒素含有樹脂からなる正帯電性有機層やチタン酸ストロンチウム、チタン酸バリウム、アルミナからなる正帯電性無機層が挙げられる。窒素含有樹脂は、窒素原子を含有するポリマーであれば特に制限されず、例えば、窒素含有シリコーン樹脂、窒素含有アクリル樹脂、ポリイミド、ポリアミド等が挙げられる。
【００２０】
窒素含有シリコーン樹脂の具体例として、例えば、下記一般式（Ｉ）；
【化１】
2008225277.tif 000003
で表されるアミノアクリル変性シリコーン樹脂が挙げられる。
【００２１】
式（Ｉ）中、Ｒ１〜Ｒ３はそれぞれ独立して炭素数１〜５のアルキル基であり、より好ましくは同時にメチル基である。好ましいアルキル基の具体例として、例えば、メチル基、エチル基、イソプロピル基、ｎ−プロピル基が挙げられる。
Ｒ４は炭素数１〜３のアルキレン基であり、好ましくはエチレン基である。
Ｒ５は炭素数１〜３のアルキル基である。好ましいアルキル基の具体例として、例えば、メチル基、エチル基、イソプロピル基、ｎ−プロピル基が挙げられる。
ｍは１０〜２５である。
【００２２】
窒素含有アクリル樹脂の具体例として、例えば、下記一般式（ＩＩ）；
【化２】
2008225277.tif 000004
で表されるポリアミノアクリル酸エステル樹脂、ならびにアクリル酸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からなる群から選択される１種類またはそれ以上の含窒素モノマーからなる単独重合体または共重合体が挙げられる。
【００２３】
式（ＩＩ）中、Ｒ６は炭素数１〜８、好ましくは１〜５のアルキル基である。好ましいアルキル基の具体例として、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基等が挙げられる。
ｎは４０〜１８０である。
【００２４】
正帯電性有機層には、トナーとの接触により正極性に帯電する正荷電制御剤を含有させてもよい。正荷電制御剤としては、後述の荷電粒子の説明で例示した正荷電制御剤が使用可能である。正帯電性有機層に正荷電制御剤を含有させる場合、有機層の構成樹脂は上記窒素含有樹脂に制限されるものではなく、スチレン−メタクリル酸エステル共重合体、エポキシ樹脂等の他の樹脂が使用されてもよい。
【００２５】
正帯電性表面層は有機層であることが、製造容易性の観点から好ましく、さらに荷電粒子の消費をより有効に抑制する観点からは、窒素含有シリコーン樹脂、窒素含有アクリル樹脂、またはポリイミドからなる有機層、特に上記一般式（Ｉ）で表されるアミノアクリル変性シリコーン樹脂、上記一般式（ＩＩ）で表されるポリアミノアクリル酸エステル樹脂、またはポリイミドからなる有機層が好ましい。
【００２６】
負帯電性トナーを構成するバインダー樹脂と正帯電性表面層を構成する樹脂との好ましい組み合わせは以下の通りである。
（負帯電性トナー−正帯電性表面層）
スチレン−メタクリレートエステル樹脂−窒素含有シリコーン樹脂（特に上記一般式（Ｉ）で表されるアミノアクリル変性シリコーン樹脂）
スチレン−メタクリレートエステル樹脂−窒素含有アクリル樹脂（特に一般式（ＩＩ）で表されるポリアミノアクリル酸エステル樹脂）
スチレン−メタクリレートエステル樹脂−ポリイミド
ポリエステル−窒素含有シリコーン樹脂（特に上記一般式（Ｉ）で表されるアミノアクリル変性シリコーン樹脂）
ポリエステル−窒素含有アクリル樹脂（特に一般式（ＩＩ）で表されるポリアミノアクリル酸エステル樹脂）
ポリエステル−ポリイミド
【００２７】
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、現像ローラは、トナーとの接触により負極性に帯電される表面層を有するものが使用され、通常はキャリアとの摩擦接触により負極性に帯電される表面層を有するものが使用される。そのような負帯電性表面層として、例えば、フッ素含有樹脂からなる負帯電性有機層やフッ化ケイ酸ガラスからなる負帯電性無機層が挙げられる。フッ素含有樹脂は、フッ素原子を含有するポリマーであれば特に制限されず、例えば、フッ素含有オレフィン樹脂、フッ素含有アクリル系樹脂等が挙げられる。
【００２８】
フッ素含有オレフィン樹脂の具体例として、例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン等が挙げられる。
【００２９】
ポリテトラフルオロエチレンはデュポン社ＰＴＦＥ８５１−２１２として入手可能である。
【００３０】
フッ素含有アクリル系樹脂の具体例として、例えば、ポリフッ化メタクリル酸エステル等が挙げられる。
【００３１】
負帯電性有機層には、トナーとの接触により負極性に帯電する負荷電制御剤を含有させてもよい。負荷電制御剤としては、後述の荷電粒子の説明で例示した負荷電制御剤が使用可能である。負帯電性有機層に負荷電制御剤を含有させる場合、有機層の構成樹脂は上記フッ素含有樹脂等に制限されるものではなく、ポリエステル、エポキシ樹脂、スチレン−メタクリレートエステル共重合体等の他の樹脂が使用されてもよい。
【００３２】
負帯電性表面層は有機層であることが、製造容易性の観点から好ましく、さらに荷電粒子の消費をより有効に抑制する観点からは、フッ素含有シリコーン樹脂からなる有機層、特にＰＴＦＥからなる有機層が好ましい。
【００３３】
正負帯電性トナーを構成するバインダー樹脂と負帯電性表面層を構成する樹脂との好ましい組み合わせは以下の通りである。
（正帯電性トナー−負帯電性表面層）
スチレンアクリル樹脂−フッ素含有オレフィン樹脂（特にＰＴＦＥ）
エポキシ樹脂−フッ素含有オレフィン樹脂（特にＰＴＦＥ）
【００３４】
有機層は所定の樹脂を溶媒に溶解し、溶液を、所定のアルミ管またはステンレス（ＳＵＳ）管の表面に塗布、乾燥することによって製造可能である。溶媒に溶解し難いＰＴＦＥ等のような樹脂を用いる場合は、エマルジョン形態で用いて、塗布した後、焼き付けることによって製造可能である。
無機層は所定の無機物質を用いて真空蒸着法等を実施することにより製造可能である。
【００３５】
現像ローラ４８が有する表面層の厚みは、本発明の目的が達成される限り、特に制限されず、カブリの発生を防止しながらも、画像濃度の低下をより有効に防止する観点から、０．０５〜０．５μｍとすることが好ましい。
【００３６】
現像ローラ４８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４８と平行に且つ現像ローラ４８の外周面と所定の供給回収ギャップ５６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６４を介して対向配置されている。
【００３７】
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５６の近傍にある搬送ローラ５４の左側内周面部分に対向する磁極Ｎ１、搬送ローラ５４の下部内周面部分に対向する磁極Ｓ２、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Ｎ２，Ｎ３を含む。
【００３８】
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。
【００３９】
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４８とスリーブ６０はそれぞれ矢印７８，８０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。図２に示すように、キャリア４はトナー６に比べて相当大きい。そのため、図３に示すように、正極性に帯電したキャリア４の周囲に、負極性に帯電したトナー６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。
【００４０】
図１に戻り、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Ｎ３の近傍で、磁極Ｎ３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６４を通過する量が所定量に規制される。規制ギャップ６４を通過した現像剤２は、磁極Ｎ１が対向する、現像ローラ４８と搬送ローラ５４が対向する領域（供給回収領域）８８に搬送される。後に詳細に説明するように、供給回収領域８８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）９０では、現像ローラ４８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４に付着しているトナー６が現像ローラ４８に電気的に供給される。また、供給回収領域８８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）９２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８８に送り戻された現像ローラ４８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４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４８に移動することはない。供給回収領域８８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とＮ３の対向領域（放出領域９４）に到達すると、磁極Ｎ２とＮ３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。
【００４１】
供給領域９０で現像ローラ４８に保持されたトナー６は、現像ローラ４８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４８が対向する領域（現像領域）９６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９６では、感光体１２と現像ローラ４８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６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。
【００４２】
このようにして現像剤２からトナー６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、トナーが後室７０に落下補給するようにしてある。本発明において荷電粒子の消費は十分に抑制されるので、補給トナーは、最初に充填された現像剤におけるトナーに対する荷電粒子の含有割合よりも、荷電粒子の割合を低減して設定できる。
【００４３】
〔３．電界形成手段〕
供給領域９０でスリーブ６０から現像ローラ４８にトナー６を効率的に移動させるために、現像ローラ４８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。電源の具体例が図５Ａ〜図９に示してある。
【００４４】
図５Ａに示す実施形態１の電界形成装置１１０は、現像ローラ４８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４８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４８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９０では、現像ローラ４８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４８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４８に吸引されることはない。また、現像領域９６では、現像ローラ４８に保持されている負極性トナーが、図５Ｂに示すように、現像ローラ４８（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４８（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。
【００４５】
実施形態２に係る図６Ａ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４８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４８に印加している。第２の電源１３０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６Ｂ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９０では、現像ローラ４８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４８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４８に供給されることはない。また、現像領域９６では、現像ローラ４８に保持されている負極性トナーは、現像ローラ４８（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。
【００４６】
図７Ａに示す電界形成装置１３６において、第１の電源１３８は、現像ローラ４８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４８に印加する。交流電源１４４は、スリーブ６０および現像ローラ４８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４８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４８に対して負極性にバイアスされている（図７Ｂ参照）。したがって、供給領域９０では、現像ローラ４８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４８に電気的に吸引される。また、現像領域９６では、現像ローラ４８上の負極性トナーが、現像ローラ４８（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。
【００４７】
図８に示す電界形成装置１５２は、図５Ａ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９に示す電界形成装置１５８は、図５Ａ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４８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９０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４８に供給し、現像領域９６では負極性に帯電しているトナー６を現像ローラ４８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。
【００４８】
〔４．現像剤〕
一般に、トナーとキャリアを主成分とする２成分現像剤は、キャリアの表面にトナーが付着してできる汚れ（スペント）が発生し、これがキャリアの寿命を低下させる。そこで、この問題を解消するために、本発明では、２成分現像剤に第３の成分として荷電粒子（インプラント粒子）が添加されている。
【００４９】
図２〜４を参照して具体的に説明すると、本発明の画像形成装置及び現像装置は、トナー６とキャリア４の他に、トナー６との摩擦接触によりトナー６を正規の極性（実施形態では負極性）に帯電する、トナー６よりも小径の荷電粒子８を含む。実施の形態において、荷電粒子８は、トナー６の外周面に離脱可能に保持されており、トナー補給部９８からトナー６と共に補給される。
【００５０】
画像形成時、荷電粒子８はトナー６やキャリア４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８８、放出領域９４を移動する。この搬送過程で、トナー６の表面に保持されている荷電粒子８は、供給回収領域８８の電界中に置かれると、トナー６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６の外周面から離脱する。離脱した荷電粒子８は、該分離した荷電粒子８とキャリア４との間に作用するストレスによってキャリア４の外周面に保持される又は打ち込まれる。図４に示すように、キャリア４の外周面の一部又は全体がスペント１０で覆われている場合、荷電粒子８はスペント１０に打ち込まれる。キャリア４の外周面に保持され又は打ち込まれた荷電粒子８は、トナー６との摩擦接触によりトナー６と逆の極性に帯電する。実施形態では、トナー６は負極性に帯電されるため、荷電粒子８は正極性に帯電される。その結果、荷電粒子８が打ち込まれたキャリア４は、たとえその外周面の少なくとも一部がスペント１０に被覆されていても、スペント１０の無い状態と同様の荷電性を維持し、トナー６を所定の極性に帯電する。
【００５１】
上述のように、荷電粒子８は、トナー６と逆の極性に帯電される。そのため、供給回収領域８８では、現像ローラ４８とスリーブ６０の間に形成される電界に基づいてトナー６はスリーブ６０から現像ローラ４８に移動する。また、トナー６から分離した荷電粒子８は、供給領域９０でトナー６が奪われることによって比較的キャリアリッチとなっている現像剤のキャリア表面に素早く保持されて、トナー６と共に現像ローラ４８に供給されることがない、または現像ローラ６に供給されるとしてもその量は極めて僅かである。
【００５２】
なお、実施形態では、トナー６とキャリア４との摩擦接触によりトナー６は負極性、キャリア４は正極性に帯電される。また、荷電粒子８は、トナー６との接触により該トナーを負極性に帯電するとともに、荷電粒子８は正極性に帯電する。本発明に用いるトナー、キャリア、荷電粒子の帯電性は、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６とキャリア４との摩擦接触によりトナー６は正極性、キャリア４は負極性に帯電され、荷電粒子８は、トナー６との接触により該トナーを正極性に帯電するとともに、荷電粒子８は負極性に帯電する組み合わせも考えられる。
【００５３】
〔５．具体的な材料〕
トナー、キャリア、荷電粒子、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。
【００５４】
〔荷電粒子〕
好適に使用される荷電粒子は、トナーの帯電極性に応じて適宜選択され、トナーとの摩擦接触によりトナーの帯電極性とは逆の極性に帯電される粒子が使用され、通常はキャリアとの摩擦接触により、トナーの帯電極性と逆極性に帯電される粒子が使用される。荷電粒子の平均一次粒径は、例えば、１００〜１０００ｎｍである。詳しくは例えば、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、荷電粒子は、トナーとの接触により正極性に帯電される粒子が用いられ、通常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る。そのような粒子は、例えば、チタン酸ストロンチウム、チタン酸バリウム、チタン酸マグネシウム、チタン酸カルシウム、アルミナ等の無機粒子やアクリル樹脂、ベンゾグァナミン樹脂、ナイロン樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂等の、熱可塑性樹脂あるいは熱硬化性樹脂で構成できる。荷電粒子を構成する樹脂にトナーとの接触により正極性に帯電する正荷電制御剤を含有させてもよい。正荷電制御剤には、例えば、ニグロシン染料、四級アンモニウム塩等が使用できる。荷電粒子は含窒素モノマーで構成してもよい。含窒素モノマーを構成する材料には、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、ビニールピリジン、Ｎ−ビニールカルバゾール、ビニールイミダゾールがある。負帯電性トナーを構成するバインダー樹脂と正帯電性荷電粒子を構成する材料との好ましい組み合わせは以下の通りである。
（負帯電性トナー−正帯電性荷電粒子）
ポリエステル−ＳｒＴｉＯ３
スチレン−メタクリレート樹脂−ＳｒＴｉＯ３
ポリエステル−ＣａＴｉＯ３
スチレン−メタクリレート樹脂−ＣａＴｉＯ３
【００５５】
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の場合、荷電粒子は、トナーとの接触により負極性に帯電される粒子が用いられ、通常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る。このような粒子は、例えば、シリカ、酸化チタン等の無機粒子、また、フッ素樹脂、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、熱可塑性樹脂あるいは熱硬化性樹脂で構成された粒子が使用できる。トナーとの接触により負極性に帯電する負荷電制御剤を、荷電粒子を構成する樹脂に含有させてもよい。負荷電制御剤には、例えば、サリチル酸系、ナフトール系のクロム錯体、アルミニウム錯体、鉄錯体、亜鉛錯体等を使用できる。荷電粒子は、含フッ素アクリル系モノマーや含フッ素メタクリル系モノマーの共重合体であってもよい。正帯電性トナーを構成するバインダー樹脂と負帯電性荷電粒子を構成する材料との好ましい組み合わせは以下の通りである。
（正帯電性トナーバインダー樹脂−負帯電性荷電粒子）
スチレンアクリル樹脂−シリカ
ポリアミノアクリル酸エステル−ポリフッ化アクリルビーズ
ポリアミノアクリル酸エステル−ＰＴＦＥビーズ
スチレンアクリル樹脂−ポリフッ化アクリルビーズ
スチレンアクリル樹脂−ＰＴＦＥビーズ
【００５６】
荷電粒子の帯電性および疎水性を制御するために、無機粒子の表面をシランカップリング剤、チタンカップリング剤、シリコーンオイル等で表面処理してもよい。特に、無機粒子に正極帯電性を付与する場合、アミノ基含有カップリング剤で表面処理することが好ましい。粒子に負極性帯電性を付与する場合、フッ素基含有カップリング剤で表面処理することが好ましい。
【００５７】
荷電粒子の含有量は、本発明の目的が達成される限り特に制限されず、例えば、トナーに対して０．１〜５．０重量％、特に０．５〜２．０重量％が好適である。
【００５８】
〔トナー〕
トナーには、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を使用できる。トナー粒径は、例えば約３〜１５μｍである。バインダー樹脂中に着色剤を含有させたトナー、荷電制御剤や離型剤を含有するトナー、表面に添加剤を保持するトナーも使用できる。
【００５９】
トナーは、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）、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、スチレンアクリル樹脂、窒素含有アクリル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、軟化温度が約８０〜１６０℃の範囲、ガラス転移点が約５０〜７５℃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〕
その他、現像剤の流動化を促進する流動化剤を添加してもよい。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１００重量部に対して、０．１〜５重量部の割合で添加させることが好ましい。これら添加剤の個数平均一次粒径は９〜１００ｎｍ、特に９〜１００ｎｍ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のいずれを用いてもよい。キャリア粒径は、限定的ではないが、約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又はコーティング層を有するものが使用できる。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、ポリアクリル系樹脂およびスチレン−メタクリレート共重合体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。キャリアの形状は、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。
【実施例】
【００７３】
（キャリアＡ）
粒径４０μｍのＭｎ・Ｚｎフェライト球にポリアクリル樹脂がコートされているものをキャリアＡとして用いた。
【００７４】
（キャリアＢ）
ポリエステル樹脂１００部に対し、粒径が０．３〜０．６μｍの亜鉛系フェライト粉５００部をスーパーミキサーで混合し、この混合物を溶融混練する。冷却後、２ｍｍに粗粉砕し、更に微粉砕・分級により平均径が４０μｍのキャリアを得る。
【００７５】
（現像ローラＲ１）
メチルエチルケトン４００ｇに、下記の構造式；
【化３】
2008225277.tif 000005
で表されるアミノ基含有アクリル変性シリコーン樹脂２０ｇを溶解した。この溶液をディッピング法により、現像ローラに用いるアルミ管に塗布し、乾燥させた。ローラの抵抗は、市販のテスターを用い、管の内面と外面に電極を当てて測定した。この塗布アルミ管の抵抗を測定したところ、０．０１６Ωであった。ローラ表面の帯電極性は、図１０のように前記キャリアＡ（４）を載せた回転するスリーブ６０に、スリーブ６０より周速度が遅くスリーブ６０と同方向に回転する現像ローラ４８を接触させ一周した後、表面電位を、プローグ１８１を有する表面電位計１８０を用いて測定し検出する。本ローラの表面電位は＋５０Ｖであり、本塗布材料はキャリアＡに対して正帯電性であることが明らかであった。このローラをＲ１とする。なお、以下に示す現像ローラの抵抗、表面電位および厚みの測定方法は、現像ローラＲ１における方法と同様である。
【００７６】
（現像ローラＲ２〜Ｒ４）
現像ローラＲ２〜Ｒ４はそれぞれ、塗布・乾燥を２度、５度および８度行うこと以外、現像ローラＲ１と同様の方法によって製造した。
【００７７】
（現像ローラＲ５）
現像ローラＲ５は、以下の方法で作製した溶液を用いたこと以外、現像ローラＲ１と同様の方法によって製造した。
メチルエチルケトン４００ｇに、アミノ基含有アクリル変性シリコーン樹脂５ｇを溶解して溶液を調製した。
【００７８】
（現像ローラＲ６）
現像ローラＲ６は、以下の方法で調製した溶液を用いたこと、および塗布・乾燥を５度行うこと以外、現像ローラＲ１と同様の方法によって製造した。
メチルエチルケトン４００ｇに、アミノ基含有アクリル変性シリコーン樹脂１００ｇを溶解して溶液を調製した。
【００７９】
（現像ローラＲ７）
現像ローラＲ７は、以下の方法で調製した溶液を用いたこと、および塗布・乾燥を６度行うこと以外、現像ローラＲ１と同様の方法によって製造した。
メチルエチルケトン４００ｇに、アミノ基含有アクリル変性シリコーン樹脂４０ｇを溶解して溶液を調製した。
【００８０】
（現像ローラＲ８）
現像ローラＲ８は、以下の方法で調製した溶液を用いたこと以外、現像ローラＲ１と同様の方法によって製造した。
メチルエチルケトン４００ｇに、アミノ基含有アクリル変性シリコーン樹脂１０ｇを溶解して溶液を調製した。
【００８１】
（現像ローラＲＣ１）
現像ローラＲ１の製造で用いたアルミ管をそのまま用いた。
【００８２】
（現像ローラＲ９）
メチルエチルケトン４００ｇに、下記の構造式；
【化４】
2008225277.tif 000006
で表されるポリアミノアクリル酸エステル樹脂４０ｇを溶解した。この溶液をディッピング法により、現像ローラに用いるアルミ管に塗布し、乾燥させた。ローラ表面の電位を、現像ローラＲ１と同様の方法により測定し検出する。本ローラの表面電位は＋４５Ｖであり、本塗布材料はキャリアＡに対して正帯電性であることが明らかであった。
【００８３】
（現像ローラＲ１０）
現像ローラＲ１０は、塗布・乾燥を３度行うこと以外、現像ローラＲ９と同様の方法によって製造した。
【００８４】
（現像ローラＲ１１〜Ｒ１２）
現像ローラＲ１１〜Ｒ１２は、以下の方法で作製した溶液を用いたこと、および塗布・乾燥をそれぞれ１度および６度行うこと以外、現像ローラＲ９と同様の方法によって製造した。
メチルエチルケトン４００ｇに、ポリアミノアクリル酸エステル樹脂１００ｇを溶解して溶液を調製した。
【００８５】
（現像ローラＲ１３）
メチルエチルケトンにビスアリルジイミド（丸善石油化学社製ＢＡＮＩ−Ｍ）を４０ｇ溶解し、ディッピングによりアルミ管に塗布する。これを２５０℃下で２４時間放置し硬化させる。ローラーの表面電位を現像ローラＲ１と同様の方法により検出する。本ローラの表面電位は＋６５Ｖであり、本材料はキャリアＡに対して正帯電性であることが明らかであった。
【００８６】
（現像ローラＲ１４）
現像ローラＲ１４は、塗布・硬化を３回繰り返すこと以外、現像ローラ１３と同様の方法によって、製造した。
【００８７】
（現像ローラＲ１５）
ＰＴＦＥをアルミ管にコーティングする。まずプライマー（デュポン社製ＰＴＦＥ塗料８５０−３１４）を該管にスプレー塗布し、１５０℃で乾燥させる。しかる後ＰＴＦＥのエマルジョン（デュポン社製テフロン塗料８５１−２１４）をスプレーで塗布し、３００℃下で乾燥・焼付けを行う。ローラーの表面電位を、キャリアＢを用いたこと以外、現像ローラＲ１と同様の方法により検出する。本ローラの表面電位は−６５Ｖであり、本材料はキャリアＢに対して負帯電性であることが明らかであった。
【００８８】
【表１】
2008225277.tif 000007
【００８９】
（荷電粒子Ａ）
荷電粒子Ａとして平均一次粒径０．６μｍのチタン酸ストロンチウム（ＳＷ−シリーズ；チタン工業社製）を用いた。このチタン酸ストロンチウムは、キャリアＡと重量混合比（荷電粒子／キャリア）２０／８０で混合して、ブローオフ法で測定したところ、＋７０μＣ／ｇであり、キャリアＡに対して正帯電性を示した。
【００９０】
（荷電粒子Ｂ）
荷電粒子Ｂとして平均一次粒径０．５μｍのシリカ（日本アエロジル社製）を用いた。このシリカは、キャリアＢと重量混合比（荷電粒子／キャリア）２０／８０で混合して、ブローオフ法で測定したところ、−４５μＣ／ｇであり、キャリアＢに対して負帯電性を示した。
【００９１】
（トナーＡ；負帯電性トナー）
スチレン−メタクリレートエステル系樹脂(Ｍｗ:２２００００,Ｍｎ:８３００,Ｔｇ:５８℃)１００重量部にカーボンブラック６重量部、Ｓ３４（オリエント化学社製）４重量部を高速せん断混合機で混合し、熱混練の後、冷却・粉砕・分級を行い、重量平均粒径６μｍのトナー粒子を得た。トナー粒子に対して平均一次粒径３０ｎｍの疎水化処理シリカを０．５重量％、荷電粒子Ａを２重量％混合処理してトナーＡとする。
【００９２】
（トナーＢ；正帯電性トナー）
スチレンアクリル系樹脂（Ｍｗ：２４００００，Ｍｎ：９０００，Ｔｇ：５９℃）１００重量部にカーボンブラック６重量部、ニグロシンベースＥＸ（オリエント化学社製）４重量部を高速せん断混合機で混合し、熱混練の後、冷却・粉砕・分級を行い、重量平均粒径７μｍのトナー粒子を得た。トナー粒子に対して平均一次粒径３０ｎｍの疎水化処理シリカを０．５重量％、荷電粒子Ｂを２重量％混合処理してトナーＢとする。
【００９３】
（実施例／比較例）
表２に記載のトナーを混合比１０％で混合して得られた現像剤、および表２に記載の現像ローラを、図１に示す形態の画像形成装置に搭載した。この画像形成装置を用いて、画像比率５％のサンプルを１０００００枚プリントした。
【００９４】
実施例１〜１４および比較例１において、現像条件は以下の通りである。電界形成装置は、図９に示す形態を採用し、搬送ローラに直流電圧ＶＤＣ２：−５００ボルトを印加し、現像ローラには、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、マイナスデューティ比（トナー回収デューティ比）：４０％、プラスデューティ比（トナー供給デューティ比）：６０％の矩形波であった。現像ギャップ５０は０．３ｍｍに設定し、供給回収ギャップ５６は０．６ｍｍに設定し、搬送ローラの現像剤搬送量は５０ｍｇ／ｃｍ２となるように規制部を設定した。感光体の帯電電位（非画像部）は−５５０ボルト、感光体に形成された静電潜像像（画像部）の電位は−６０ボルトであった。
【００９５】
実施例１５において、現像条件は以下の通りである。電界形成装置は、図８に示す形態を採用し、搬送ローラに直流電圧ＶＤＣ２：＋６００ボルトと交流電圧を印加した。この交流電圧は周波数：２ｋＨｚ、振幅ＶＰ−Ｐ：１５００ボルト、マイナスデューティ比（トナー回収デューティ比）：５０％、プラスデューティ比（トナー供給デューティ比）：５０％の矩形波であり、現像ローラの交流電圧と位相が９０°ずれたものであった。現像ローラには、直流電圧ＶＤＣ１：＋４００ボルトと交流電圧を印加した。この交流電圧は、周波数：２ｋＨｚ、振幅ＶＰ−Ｐ：１５００ボルト、マイナスデューティ比（トナー回収デューティ比）：５０％、プラスデューティ比（トナー供給デューティ比）：５０％の矩形波であった。現像ギャップ５０は０．２５ｍｍに設定し、供給回収ギャップ５６は０．５ｍｍに設定し、搬送ローラの現像剤搬送量は５０ｍｇ／ｃｍ２となるように規制部を設定した。感光体の帯電電位（非画像部）は＋５００ボルト、感光体に形成された静電潜像像（画像部）の電位は＋２０ボルトであった。
【００９６】
・カブリ
耐刷後の画像を目視により観察し、限界見本との比較により評価した。
×→△→○→◎の順でレベルがよい。◎はルーペでも地肌にトナーが殆ど見られないレベル、○は目では感知できないがルーペで見ると僅かに検出できるレベル、△は目では感知できないがルーペで見るとトナーがやや目立つレベル（実用上問題なし）、×は目でもかぶりが検出されるレベルである。
【００９７】
・画像濃度
画像の濃度は、マクベス社製透過濃度計を使用して測定した。
◎；濃度≧１．５；
○；１．３≦濃度＜１．５；
△；１．１≦濃度＜１．３（実用上問題なし）；
×；濃度＜１．１。
【００９８】
【表２】
2008225277.tif 000008
【図面の簡単な説明】
【００９９】
【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断面を示す図。
【図２】現像剤の組成を模式的に説明する図。
【図３】キャリアの表面に、荷電粒子を保持したトナーが付着している状態を模式的に示す図。
【図４】スペントが付着したキャリアの表面に荷電粒子が打ち込まれた状態を模式的に示す図。
【図５Ａ】電界形成装置の一実施形態を示す図。
【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６Ａ】電界形成装置の他の実施形態を示す図。
【図６Ｂ】図６Ａ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７Ａ】電界形成装置の他の実施形態を示す図。
【図７Ｂ】図７Ａ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８】電界形成装置の他の実施形態を示す図。
【図９】電界形成装置の他の実施形態を示す図。
【図１０】現像ローラ表面の帯電極性を検知する方法を説明するための概略図。
【符号の説明】
【０１００】
１：画像形成装置、２：現像剤、４：キャリア、６：トナー、８：荷電粒子、１０：スペント、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、４６：第２の空間、４８：現像ローラ、５０：現像ギャップ、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、６４：規制ギャップ、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、８８：供給回収領域、９０：供給領域、９２：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】
2008225277.tif 000009
【図２】
2008225277.tif 000010
【図３】
2008225277.tif 000011
【図４】
2008225277.tif 000012
【図５Ａ】
2008225277.tif 000013
【図５Ｂ】
2008225277.tif 000014
【図６Ａ】
2008225277.tif 000015
【図６Ｂ】
2008225277.tif 000016
【図７Ａ】
2008225277.tif 000017
【図７Ｂ】
2008225277.tif 000018
【図８】
2008225277.tif 000019
【図９】
2008225277.tif 000020
【図１０】
2008225277.tif 000021