(57)【要約】【課題】二成分現像剤を用いた現像装置において、キャリア劣化を防止し、長期にわたり良好な画像形成を行え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。【解決手段】トナーとキャリアとトナーと逆極性に帯電する逆極性粒子を含む現像剤を用い、トナー担持体と供給用現像剤担持体と回収用現像剤担持体とを備えた現像装置において、トナー担持体から供給用現像剤担持体へ逆極性粒子を移動させる能力が、回収用現像剤担持体からトナー担持体へ逆極性粒子を移動させる能力よりも大きい。【選択図】図１
2008224721.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
静電潜像を担持する像担持体に対向して配置され、表面にトナーを担持するトナー担持体と、
前記トナー担持体に近接配置され、前記トナーと、キャリアと、該トナーの帯電極性と逆極性に帯電する逆極性粒子とを含む現像剤を担持搬送し、前記トナー担持体にトナーを供給する供給用現像剤担持体と、
前記トナー担持体に近接配置され、前記現像剤を担持搬送し、前記静電潜像を現像した後の前記トナー担持体から前記トナーを回収する回収用現像剤担持体と、を備え、
前記トナー担持体から前記供給用現像剤担持体へ前記逆極性粒子を移動させる能力が、前記回収用現像剤担持体から前記トナー担持体へ前記逆極性粒子を移動させる能力よりも大きいことを特徴とする現像装置。
【請求項２】
前記トナー担持体と前記供給用現像剤担持体との間、及び前記トナー担持体と前記回収用現像剤担持体との間に、交番電圧を印加する手段を有し、
下記の式（１）の関係があることを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
（Ｃ１・Ｖ１ｐｐ・ｄ１・ｆ１）／（Ｃ２・Ｖ２ｐｐ・ｄ２・ｆ２）＞１    （１）
但し、Ｃ１はトナー担持体と供給用現像剤担持体との間の現像剤が無い状態での静電容量、Ｖ１ｐｐはトナー担持体と供給用現像剤担持体との間の交番電圧の最大値と最小値の差の絶対値、ｆ１はトナー担持体と供給用現像剤担持体との間に印加した交番電圧の周波数、ｄ１はトナー担持体と供給用現像剤担持体との間の最近接距離、Ｃ２はトナー担持体と回収用現像剤担持体との間の現像剤が無い状態での静電容量、Ｖ２ｐｐはトナー担持体と回収用現像剤担持体との間の交番電圧の最大値と最小値の差の絶対値、ｆ２はトナー担持体と回収用現像剤担持体との間に印加した交番電圧の周波数、ｄ２はトナー担持体と供給用現像剤担持体との間の最近接距離である。
【請求項３】
前記トナー担持体と前記供給用現像剤担持体との間に交番電圧を印加する手段と、前記トナー担持体と前記回収用現像剤担持体との間に直流電圧を印加する手段とを有することを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
【請求項４】
前記トナー担持体と前記供給用現像剤担持体との間、及び前記トナー担持体と前記回収用現像剤担持体との間に、直流電圧を印加する手段を有し、
下記の式（２）の関係があることを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
（Ｃ１・Ｖ１）／（Ｃ２・Ｖ２）＞１        （２）
但し、Ｃ１はトナー担持体と供給用現像剤担持体との間の現像剤が無い状態での静電容量、Ｖ１はトナー担持体と供給用現像剤担持体との間のトナーをトナー担持体に供給する向きの電位差、Ｃ２はトナー担持体と回収用現像剤担持体との間の現像剤が無い状態での静電容量、Ｖ２はトナー担持体と回収用現像剤担持体との間のトナーを回収用現像剤担持体に回収する向きの電位差である。
【請求項５】
像担持体と、該像担持体上に静電潜像を形成する静電潜像形成手段と、前記像担持体上の静電潜像を現像するための請求項１乃至４の何れか１項に記載の現像装置と、を有することを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トナーとキャリアを含む現像剤を用いて、像担持体上の潜像を現像する現像装置及び画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、電子写真方式を用いた画像形成装置において、像担持体上に形成された静電潜像の現像方式としては現像剤としてトナーのみを用いる一成分現像方式および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】
一成分現像方式では一般的にトナーを、トナー担持体とトナー担持体に押圧された規制板とによって形成される規制部を通過させることでトナーを帯電し、所望のトナー薄層を形成し静電潜像を現像する。このため、トナー担持体と像担持体とは近接した状態で現像するため、ドットの再現性に優れ、また、均一なトナー薄層を形成することで、二成分現像方式に見られる磁気ブラシによる画像のムラが発生せず均一な画像が得られやすい。また、装置の簡略化、小型化、低コスト化の面で有利と考えられている。しかし一方で、規制部における強いストレスにより、トナー表面が変質して電荷受容性が低下し、トナー規制部材やトナー担持体表面がトナーや外添剤の付着により汚染され、トナーヘの電荷付与性が低下して、帯電不良トナーによるかぶりや機内の汚れ等の問題を引き起こす。その結果、現像装置の寿命が短くなるという問題がある。
【０００４】
一方、二成分現像方式ではトナーをキャリアとの混合による摩擦帯電で帯電するため、ストレスが小さく、トナーの劣化に対して有利である。さらにトナーへの電荷付与部材であるキャリアも、その表面積が大きいため、トナーや外添剤による汚染に対しても相対的に強く、長寿命化に関しては有利である。
【０００５】
しかしながら、二成分現像剤を用いた場合においても、トナーや外添剤によってキャリア表面の汚染が生じることには変わりなく、長期に渡る使用によりトナー帯電量の低下を引き起こし、かぶりやトナー飛散などの問題が生じ、その寿命は決して十分とは言えず、より長寿命化が望まれる。
【０００６】
二成分現像剤を長寿命化する方法として、特許文献１には、トナーと共に、もしくは単独でキャリアを少量ずつ補給し、それに応じて、荷電性の低下した劣化現像剤を排出することで、キャリアの入れ替えを行い、劣化キャリア比率の増大を抑える現像装置が開示されている。この装置ではキャリアを入れ替えているため、キャリア劣化によるトナーの帯電量低下を一定のレベルで抑えることが可能となり、長寿命化に有利である。
【０００７】
また、特許文献２には、キャリアおよびトナー帯電極性と逆極性の帯電性を有する粒子を外添したトナーからなる二成分現像剤およびこれを用いた現像方法が開示されている。この現像方法では逆極性帯電粒子は研磨剤およびスペーサ粒子としての作用を狙い添加されており、キャリア表面のスペント物を取り除く効果により劣化抑制に効果があることが示されている。さらに、像担持体のクリーニング部においてはクリーニング性の向上や像担持体研磨に効果があるとしている。
【０００８】
また、特許文献３には、二成分現像剤のうちのトナーのみを像担持体に対向したトナー担持体上に担持させ、像担持体上の潜像の現像を行う所謂ハイブリッド現像方式が開示されている。ハイブリッド現像方式は、磁気ブラシによる画像のムラが発生せずドット再現性や画像の均一性に優れ、像担持体と磁気ブラシが直接接触しないため像担持体へのキャリアの移行（キャリア消費）が起こらないなど、通常の二成分現像方式にはない特徴がある。また、現像後のトナー担持体からトナーを回収する回収用の現像剤担持体を有する構成とすることで、先の画像パターンが次の画像に写り込む画像メモリーも対策されている。ハイブリッド現像方式では、トナーの帯電はキャリアとの摩擦帯電によって行われるため、キャリアの電荷付与性能の維持はトナーの荷電性を安定させ、長期にわたり画像品質を保つ上で重要である。
【特許文献１】特開昭５９−１００４７１号公報
【特許文献２】特開２００３−２１５８５５号公報
【特許文献３】特開平１０−３４０００３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献１では、排出されたキャリアを回収する機構が必要であることや、キャリアが消耗品となることからコスト、環境面などの問題がある。また、キャリアの新旧比率が安定するまでに所定量の印刷を繰り返す必要があり、必ずしも初期の特性を維持することが可能とはなっていない。また、特許文献２では、画像面積率によってトナーと逆極性帯電粒子の消費量が異なり、特に画像面積率が小さい場合において、面積の大きい非画像部に付着する逆極性帯電粒子の消費が過剰となり、現像装置内におけるキャリア劣化抑制効果が低下する問題がある。さらに、特許文献３のハイブリッド現像方式では、耐刷枚数とともにキャリア表面がトナーや後処理剤等によって汚染され、キャリアの電荷付与性能が低下していく問題があった。
【００１０】
本発明は、二成分現像剤を用いた現像装置において、画像メモリーが無く、キャリア劣化を防止し、長期にわたり良好な画像形成を行え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】
上記の課題を解決するために、本発明は以下の特徴を有するものである。
【００１２】
１．
静電潜像を担持する像担持体に対向して配置され、表面にトナーを担持するトナー担持体と、
前記トナー担持体に近接配置され、前記トナーと、キャリアと、該トナーの帯電極性と逆極性に帯電する逆極性粒子とを含む現像剤を担持搬送し、前記トナー担持体にトナーを供給する供給用現像剤担持体と、
前記トナー担持体に近接配置され、前記現像剤を担持搬送し、前記静電潜像を現像した後の前記トナー担持体から前記トナーを回収する回収用現像剤担持体と、を備え、
前記トナー担持体から前記供給用現像剤担持体へ前記逆極性粒子を移動させる能力が、前記回収用現像剤担持体から前記トナー担持体へ前記逆極性粒子を移動させる能力よりも大きいことを特徴とする現像装置。
【００１３】
２．
前記トナー担持体と前記供給用現像剤担持体との間、及び前記トナー担持体と前記回収用現像剤担持体との間に、交番電圧を印加する手段を有し、
下記の式（１）の関係があることを特徴とする１に記載の現像装置。
【００１４】
（Ｃ１・Ｖ１ｐｐ・ｄ１・ｆ１）／（Ｃ２・Ｖ２ｐｐ・ｄ２・ｆ２）＞１    （１）
但し、Ｃ１はトナー担持体と供給用現像剤担持体との間の現像剤が無い状態での静電容量、Ｖ１ｐｐはトナー担持体と供給用現像剤担持体との間の交番電圧の最大値と最小値の差の絶対値、ｆ１はトナー担持体と供給用現像剤担持体との間に印加した交番電圧の周波数、ｄ１はトナー担持体と供給用現像剤担持体との間の最近接距離、Ｃ２はトナー担持体と回収用現像剤担持体との間の現像剤が無い状態での静電容量、Ｖ２ｐｐはトナー担持体と回収用現像剤担持体との間の交番電圧の最大値と最小値の差の絶対値、ｆ２はトナー担持体と回収用現像剤担持体との間に印加した交番電圧の周波数、ｄ２はトナー担持体と供給用現像剤担持体との間の最近接距離である。
【００１５】
３．
前記トナー担持体と前記供給用現像剤担持体との間に交番電圧を印加する手段と、前記トナー担持体と前記回収用現像剤担持体との間に直流電圧を印加する手段とを有することを特徴とする１に記載の現像装置。
【００１６】
４．
前記トナー担持体と前記供給用現像剤担持体との間、及び前記トナー担持体と前記回収用現像剤担持体との間に、直流電圧を印加する手段を有し、
下記の式（２）の関係があることを特徴とする１に記載の現像装置。
【００１７】
（Ｃ１・Ｖ１）／（Ｃ２・Ｖ２）＞１        （２）
但し、Ｃ１はトナー担持体と供給用現像剤担持体との間の現像剤が無い状態での静電容量、Ｖ１はトナー担持体と供給用現像剤担持体との間のトナーをトナー担持体に供給する向きの電位差、Ｃ２はトナー担持体と回収用現像剤担持体との間の現像剤が無い状態での静電容量、Ｖ２はトナー担持体と回収用現像剤担持体との間のトナーを回収用現像剤担持体に回収する向きの電位差である。
【００１８】
５．
像担持体と、該像担持体上に静電潜像を形成する静電潜像形成手段と、前記像担持体上の静電潜像を現像するための１乃至４の何れか１項に記載の現像装置と、を有することを特徴とする画像形成装置。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、現像剤としてトナーと逆極性に帯電する逆極性粒子を含むものを使用し、現像装置としてトナー担持体と供給用現像剤担持体及び回収用現像剤担持体とを備え、供給用現像剤担持体からトナー担持体へトナーを供給する能力が、トナー担持体から回収用現像剤担持体にトナーを回収する能力よりも大きい値とする。このようにすることで、現像後にトナー担持体上に残存するトナーを回収用現像剤担持体で回収でき、且つ、この回収時にトナー担持体側に移行する逆極性粒子は、供給用現像剤担持体で十分に回収することができる。即ち、回収用現像剤担持体でトナーを回収することにより画像メモリーを解消することができ、かつ、供給用現像剤担持体で逆極性粒子を十分に回収することで、逆極性粒子の現像装置からの消費を抑制し、現像剤中に常に逆極性粒子が十分存在させることができ、耐刷中における逆極性粒子のキャリア表面への効果的な付着を実現することができる。その結果、画像メモリーを無くすとともに、長期に渡って、キャリア劣化を抑制し、安定したトナーの帯電量を実現できる。よって、良好な画像形成を行える長寿命な現像装置および画像形成装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。
【００２１】
図１に本発明の一実施形態による画像形成装置の主要部を示す。この画像形成装置は、電子写真方式により像担持体（感光体）１に形成されたトナー像を用紙等の転写媒体Ｐに転写して画像形成を行うプリンタである。この画像形成装置は画像を担持するための像担持体１を有しており、像担持体１の周辺には、像担持体１を帯電するための帯電手段としての帯電部材３、像担持体１上の静電潜像を現像する現像装置２、像担持体１上のトナー像を転写するための転写ローラ４、及び像担持体１上の残留トナー除去用のクリーニングブレード５が、像担持体１の回転方向Ａに沿って順に配置されている。
【００２２】
像担持体１は、接地された基体の表面に感光層を形成したもので、この感光層を帯電部材３で帯電された後に、図中のＥ点の位置でレーザ発光器などを備えた露光装置３０により露光されて、その表面上に静電潜像が形成される。現像装置２は、この静電潜像をトナー像に現像する。転写ローラ４は、この像担持体１上のトナー像を転写媒体Ｐに転写した後、図中の矢印Ｃ方向に排出する。クリーニングブレード５は、転写後の像担持体１上の残留トナーを、その機械的な力で除去する。画像形成装置に用いられる像担持体１、帯電部材３、露光装置３０、転写ローラ４、クリーニングブレード５等は、周知の電子写真方式の技術を任意に使用してよい。例えば、帯電手段として図中、帯電ローラが示されているが、像担持体１と非接触の帯電装置であってもよい。また例えば、クリーニングブレードはなくてもよい。
【００２３】
本実施形態において現像装置２は、静電潜像を担持する像担持体１に対向し、表面にトナーを担持するトナー担持体２５、現像剤２４を収容する現像剤槽１６、該現像剤槽から供給された現像剤２４を表面に担持して搬送し、トナー担持体２５にトナーを供給する供給用現像剤担持体１１、および現像後のトナー担持体からトナーを回収する回収用現像剤担持体２６を備えている。また、本実施形態において現像装置２の各構成要素の設置条件は、トナー担持体２５と供給用現像剤担持体１１の間であるトナー供給部７の逆極性粒子を供給用現像剤担持体１１側に移動させる能力が、トナー担持体２５と回収用現像剤担持体２６との間であるトナー回収部８の逆極性粒子をトナー担持体２５側に移動させる能力よりも大きくなる設定にしていることを特徴としている。
【００２４】
このような設定にすることにより、ハイブリッド現像方式における画像メモリーの原因である現像後のトナー担持体上の画像パターンをなくすとともに、トナーと逆極性に帯電している逆極性粒子を供給用現像剤担持体で十分に回収し、現像剤槽１６に回収することができる。このように逆極性粒子の現像装置外への消費を少なくすることができるので、２成分現像剤を用いた系で問題となるキャリア劣化によるトナー帯電量の低下を逆極性粒子の存在によって補うことができる。
【００２５】
即ち、画像メモリーを生じることなく、且つ、逆極性粒子の消費を抑制できるので、画像面積率が比較的小さい画像の形成を連続して行う場合であっても、逆極性粒子がキャリアの荷電性を有効に補うことができる。よって、トナー帯電量が長期に安定し、画像メモリーの無い、高画質な画像を長期に渡って得ることができる現像装置及び画像形成装置を提供できる。
【００２６】
本発明における逆極性粒子を移動させる能力とは、トナー供給部７又はトナー回収部８における現像剤中の逆極性粒子を現像剤から分離し、トナー担持体２５側又は供給用現像剤担持体１１側に移動させる能力をいい、電界による静電力だけでなく、静電容量や振動電界の周波数、ギャップなどに関係している。
【００２７】
トナー担持体２５と供給用現像剤担持体１１との間、及びトナー担持体２５と回収用現像剤担持体２６との間に、バイアス電源５１、５２により交番電圧を印加する場合、下記の式（１）の関係にあることが好ましい。
【００２８】
（Ｃ１・Ｖ１ｐｐ・ｄ１・ｆ１）／（Ｃ２・Ｖ２ｐｐ・ｄ２・ｆ２）＞１    （１）
但し、トナー担持体２５と供給用現像剤担持体１１との間において、交番電圧をＶ１ｐｐ（交番電圧の最大値と最小値の差の絶対値）、周波数をｆ１、ギャップをｄ１（最近接位置）、現像剤が無い状態での静電容量をＣ１とし、トナー担持体２５と回収用現像剤担持体２６との間において、交番電圧をＶ２ｐｐ（交番電圧の最大値と最小値の差の絶対値）、周波数をｆ２、ギャップをｄ２（最近接位置）、現像剤が無い状態での静電容量をＣ２とした。
【００２９】
このような関係にすることにより、トナー供給部７の逆極性粒子を供給用現像剤担持体１１側に移動させる能力が、トナー回収部８の逆極性粒子をトナー担持体２５側に移動させる能力よりも大きくすることができる。よって、画像メモリーを生じることなく、トナーと逆極性に帯電した逆極性粒子は、供給用現像剤担持体側に十分に回収することができる。その結果、逆極性粒子の消費を抑えることができ、トナー帯電量が長期に安定し、画像メモリーの無い、高画質な画像を長期に渡って得ることができる。
【００３０】
なお式（１）、式（２）における静電容量Ｃ１、Ｃ２の測定は、現像剤の無い状態でＬＣＲメータを使用して測定した値である。
【００３１】
また、トナー担持体２５と供給用現像剤担持体１１との間、及びトナー担持体２５と回収用現像剤担持体２６との間に、バイアス電源５１、５２により直流電圧を印加する場合、下記の式（２）の関係にあることが好ましい。
【００３２】
（Ｃ１・Ｖ１）／（Ｃ２・Ｖ２）＞１        （２）
但し、トナー担持体２５と供給用現像剤担持体１１との間において、トナーをトナー担持体２５に供給する向きの電位差をＶ１、現像剤が無い状態での静電容量をＣ１とし、トナー担持体２５と回収用現像剤担持体２６との間において、トナーを回収用現像剤担持体２６に回収する向きの電位差をＶ２、現像剤が無い状態での静電容量をＣ２とした。
【００３３】
このような関係にすることにより、トナー供給部７の逆極性粒子を供給用現像剤担持体１１側に移動させる能力が、トナー回収部８の逆極性粒子をトナー担持体２５側に移動させる能力よりも大きくすることができ、よって、画像メモリーを生じることなく、トナーと逆極性に帯電した逆極性粒子は、供給用現像剤担持体側に十分に回収することができる。よって、逆極性粒子の消費を抑えることができ、トナー帯電量が長期に安定し、画像メモリーの無い、高画質な画像を長期に渡って得ることができる。
【００３４】
また、トナー担持体２５と供給用現像剤担持体１１との間に交番電界を印加し、トナー担持体２５と回収用現像剤担持体２６との間に直流電圧を印加することが好ましい。トナー担持体２５と供給用現像剤担持体１１との間に交番電界を印加するほうが、トナー担持体２５と回収用現像剤担持体２９の間に直流電圧を印加するよりも逆極性粒子を分離し、移動させる能力は大きくなる。
【００３５】
このように設定することにより、画像メモリーを生じることなく、トナーと逆極性に帯電した逆極性粒子は、供給用現像剤担持体側に十分に回収することができる。よって、逆極性粒子の消費を抑えることができ、トナー帯電量が長期に安定し、画像メモリーの無い、高画質な画像を長期に渡って得ることができる。
【００３６】
本実施形態において現像剤２４はトナー、該トナーを帯電するためのキャリアおよび逆極性粒子を含んでなるものである。逆極性粒子は、現像剤中での帯電極性として、トナーの帯電極性に対して逆極性に帯電され得るものである。
【００３７】
好適に使用される逆極性粒子はトナーの帯電極性によって適宜選択される。トナーとして負帯電性トナーを用いる場合、逆極性粒子としては、正帯電性を有する微粒子が好適に用いられ、例えば、チタン酸ストロンチウム、チタン酸バリウム、アルミナ等の無機微粒子やアクリル樹脂、ベンゾグアナミン樹脂、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された微粒子を使用することができ、また樹脂中に正帯電性を付与する正荷電制御剤を含有させたり、含窒素モノマーの共重合体を構成するようにしてもよい。また、負帯電性を有する微粒子の表面に正帯電性を付与するような表面処理を施すことで正帯電性の微粒子となるようにしたものでも良い。
【００３８】
一方、正帯電性トナーを用いる場合、逆極性粒子としては、負帯電性を有する微粒子が好適に用いられ、例えば、シリカ、酸化チタン等の無機微粒子に加え、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微粒子を使用することができ、また樹脂中に負帯電性を付与する負荷電制御剤を含有させたり、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を構成するようにしてもよい。また、正帯電性を有する微粒子の表面に正帯電性を付与するような表面処理を施すことで負帯電性の微粒子となるようにしたものでも良い。
【００３９】
また、逆極性粒子の帯電性および疎水性を制御するために、無機微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、シリコンオイル等で表面処理するようにしてもよく、特に、無機微粒子に正帯電性を付与する場合には、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く、また負帯電性を付与する場合には、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。
【００４０】
逆極性粒子の個数平均粒径は、１００〜１０００ｎｍであることが好ましい。
【００４１】
トナーとしては、特に限定されず、一般に使用されている公知のトナーを使用することができ、バインダー樹脂中に着色剤や必要に応じて、荷電制御剤や離型剤等を含有させ、外添剤を処理させたものを使用できる。トナー粒径としてはこれに限定されるものではないが、トナーの個数平均粒径は、３〜１５μｍ程度が好ましい。
【００４２】
このようなトナーを製造するにあたっては、一般に使用されている公知の方法で製造することができ、例えば、粉砕法、乳化重合法、懸濁重合法等を用いて製造することができる。
【００４３】
トナーに使用するバインダー樹脂としては、これに限定されるものではないが、例えば、スチレン系樹脂（スチレン又はスチレン置換体を含む単重合体又は共重合体）やポリエステル樹脂、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、シリコーン樹脂などが挙げられる。これらの樹脂単体もしくは複合体により、軟化温度が８０〜１６０℃の範囲のものを、またガラス転移点が５０〜７５℃の範囲のものを用いることが好ましい。
【００４４】
また、着色剤としては、一般に使用されている公知のものを用いることができ、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、一般に上記のバインダー樹脂１００質量部に対して２〜２０質量部の割合で用いることが好ましい。
【００４５】
また、上記の荷電制御剤としても、公知のものを用いることができ、正帯電性トナー用の荷電制御剤としては、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、ポリアミン樹脂などがある。負帯電性トナー用荷電制御剤としては、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などがある。荷電制御剤は一般に上記のバインダー樹脂１００質量部に対して０．１〜１０質量部の割合で用いることが好ましい。
【００４６】
また、上記の離型剤としても、一般に使用されている公知のものを用いることができ、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、カルナバワックス、サゾールワックス等を単独あるいは２種類以上組み合わせて使用することができ、一般に上記のバインダー樹脂１００質量部に対して０．１〜１０質量部の割合で用いることが好ましい。
【００４７】
また、上記の外添剤としても、一般に使用されている公知のものを用いることができ、流動性改善例えば、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を使用することができ、特にシランカップリング剤やチタンカップリング剤やシリコンオイル等で疎水化したものを用いるのが好ましい。そして、このような流動化剤を上記のトナー１００質量部に対して０．１〜５質量部の割合で添加させて用いるようにする。外添剤の個数平均一次粒径は１０〜１００ｎｍであることが好ましい。
【００４８】
キャリアとしては、特に限定されず、一般に使用されている公知のキャリアを使用することができ、バインダー型キャリアやコート型キャリアなどが使用できる。キャリア粒径としてはこれに限定されるものではないが、キャリアの個数平均粒径は、１５〜１００μｍが好ましい。
【００４９】
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、キャリア表面に正又は負帯電性の帯電性微粒子を固着させたり、表面コーティング層を設けることもできる。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することができる。
【００５０】
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、フェノール樹脂等の硬化性樹脂が例示される。
【００５１】
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）を一種又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。その形状は粒状、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。また、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質量％の量で添加することが適当である。
【００５２】
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、これらの樹脂を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、帯電付与能力を向上させることができる。
【００５３】
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、微粒子を磁性樹脂キャリア中に打ち込むようにして固定することにより行われる。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、その一部を磁性樹脂キャリア表面から突き出すようにして固定される。帯電性微粒子としては、有機、無機の絶縁性材料が用いられる。具体的には、有機系としては、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を用いることができ、帯電レベルおよび極性については、素材、重合触媒、表面処理等により、希望するレベルの帯電および極性を得ることができる。また、無機系としては、シリカ、二酸化チタン等の負帯電性の無機微粒子や、チタン酸ストロンチウム、アルミナ等の正帯電性の無機微粒子などが用いられる。
【００５４】
一方、コート型キャリアは磁性体からなるキャリアコア粒子に樹脂コートがなされてなるキャリアであり、コート型キャリアにおいてもバインダー型キャリア同様、キャリア表面に正又は負帯電性の帯電性微粒子を固着させたりできる。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により制御することができ、バインダー型キャリアと同様の材料を用いることができる。特にコート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。
【００５５】
逆極性粒子、トナーおよびキャリアの組み合わせによるトナーおよび逆極性粒子の帯電極性は、それぞれを混合撹拌し現像剤とした後、図２の装置を用いて現像剤からトナー又は逆極性粒子を分離するための電界の方向から容易に知ることができる。まず、導電性スリーブ３１表面に現像剤をマグネットロール３２の磁力によって均一に担持させ、その後金属電極３４を現像剤と非接触に配置する。その後電源３３によって金属スリーブに電圧を印加しながらマグネットロール３２を回転させることで、印加した電圧と同極性の粒子が電界によって金属電極３４に飛翔する。この操作を電圧の極性を変えて行うことでトナー又は逆極性粒子の帯電極性を知ることができる。
【００５６】
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質量％、トナーとキャリアの粒径差に起因する表面積の比にも依存するが、好ましくは５〜２０質量％が適している。
【００５７】
現像剤に含まれる逆極性粒子の量は、本発明の目的が達成される限り特に制限されず、例えば、キャリア１００質量部に対して０．０１〜５．００質量部、特に０．０１〜２．００質量部が好ましい。
【００５８】
現像剤は、例えば、予めトナーに逆極性粒子を外添処理した後で、キャリアと混合することによって調製することができる。
【００５９】
供給用現像剤担持体１１は、固定配置された磁石ローラ１３と、これを内包する回転自在なスリーブローラ１２とから構成される。磁石ローラ１３は、スリーブローラ１２の回転方向Ｂに沿ってＮ１，Ｓ１，Ｎ２，Ｎ３，Ｓ２の５つの磁極を有する。これらの磁極のうち、主磁極Ｎ１は、トナー担持体２５と対向するトナー供給部７の位置に配されており、また、スリーブローラ１２上の現像剤２４を剥離するための反発磁界を発生させる同極部Ｎ２，Ｎ３は、現像槽１６内部に対向した位置に配置されている。
【００６０】
回収用現像剤担持体２６は、固定配置された磁石ローラ２８と、これを内包する回転自在なスリーブローラ２７とから構成される。磁石ローラ２８は、スリーブローラ２７の回転方向Ｂに沿ってＳ３，Ｎ５，Ｓ４，Ｎ６，Ｎ４の５つの磁極を有する。これらの磁極のうち、主磁極Ｓ３は、トナー担持体２５と対向するトナー回収部８の位置に配されており、また、スリーブローラ２７上の現像剤２４を剥離するための反発磁界を発生させる同極部Ｎ６，Ｎ４は、現像槽１６内部に対向した位置に配置されている。
【００６１】
現像剤槽１６は、ケーシング１９より形成されており、通常は、内部に供給用現像剤担持体１１への現像剤供給用のバケットローラ１７を収納している。ケーシング１９のバケットローラ１８に対向する位置には、好ましくは、トナー濃度検出用のＡＴＤＣ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ  Ｔｏｎｅｒ  Ｄｅｎｓｉｔｙ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）センサ２０が配設されている。
【００６２】
現像装置２は通常、現像領域６で消費される分のトナーを現像材槽１６内に補給するための補給部１０、および供給用現像剤担持体１１上の現像剤量を規制するための現像剤薄層化用の規制部材（規制ブレード）１５を有している。補給部１０は、補給トナー２３を収納したホッパと、現像剤槽１６内へのトナー補給用の補給ローラとから構成される。
【００６３】
補給トナー２３としては逆極性粒子を外添処理されたトナーを用いることが望ましい。逆極性粒子を外添されたトナーを用いることで、耐久によって徐々に劣化するキャリアの荷電性低下を有効に補助することが可能となる。補給トナー２３における逆極性粒子の外添量はトナーに対して０．１〜１０．０質量％、特に０．５〜５．０質量％が好ましい。
【００６４】
バイアス電源５１により、トナー担持体２５と供給用現像剤担持体１１の間に印加されるトナー供給バイアスはトナーの帯電極性によって異なり、すなわちトナーが負に帯電されるとき、平均電圧はトナー担持体２５側が正となり、トナーが正に帯電されるときは、平均電圧はトナー担持体２５側が負となる。トナーが正または負のいずれの極性に帯電されるときであっても、トナー担持体２５と供給用現像剤担持体１１の間に印加される平均電圧は２０〜５００Ｖ、特に５０〜３００Ｖであることが好ましい。電位差が小さすぎると、トナーをキャリアから十分に分離することが困難となる。一方、電位差が大きすぎると、供給用現像剤担持体１１上に磁力で保持されているキャリアが電界により分離されてしまい、現像領域において本来の現像機能が損なわれる恐れがある。
【００６５】
バイアス電源５２により、トナー担持体２５と回収用現像剤担持体２６の間に印加されるトナー回収バイアスもトナーの帯電極性によって異なり、すなわちトナーが負に帯電されるとき、平均電圧はトナー担持体２５側が負となり、トナーが正に帯電されるときは、平均電圧はトナー担持体２５側が正となる。トナーが正または負のいずれの極性に帯電されるときであっても、トナー担持体２５と回収用現像剤担持体２６の間に印加される平均電圧は２０〜５００Ｖ、特に５０〜３００Ｖであることが好ましい。電位差が小さすぎると、トナーをトナー担持体２５の表面から十分に分離することが困難となる。一方、電位差が大きすぎると、回収用現像剤担持体２６上に磁力で保持されているキャリアが電界により分離されてしまい、現像領域において本来の現像機能が損なわれる恐れがある。
【００６６】
トナー担持体２５と像担持体１とは接触していてもよく、非接触であってもよい。非接触の場合のギャップとしては０．１〜０．５ｍｍ、バイアス電源５３に印加するバイアスとしてはＡＣバイアスが好ましく、０．５〜３ｋｖ程度、周波数は５００Ｈｚ〜４ｋＨｚが好ましい。
【００６７】
トナー担持体２５は上記電圧を印加可能な限りいかなる材料からなっていてよく、例えば、表面処理を施したアルミローラが挙げられる。そのほかアルミ等の導電性基体上に、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、ポルスルホン樹脂、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、フッ素樹脂等の樹脂コートやシリコーンゴム、ウレタンゴム、ニトリルゴム、天然ゴム、イソプレンゴム等のゴムコーティングを施したものを用いてもよい。コーティング材料としては、これに限定されるものではない。さらに上記コーティングのバルクもしくは表面に導電剤が添加されていてもよい。導電剤としては、電子導電剤もしくはイオン導電剤が挙げられる。電子導電剤として、ケッチンブラック、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、これに制約されない。イオン導電剤として、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、これにこだわらない。さらに、アルミ等の金属材料からなる導電性ローラであっても構わない。
【００６８】
像担持体１は、アルミニウム円筒基体上に下引き層、感光層を順次形成したものであり、感光層は電荷発生層、続いて電荷輸送層からなる機能分離タイプであっても、電荷発生材と電荷輸送材を樹脂に分散した単層構成でもよい。以下に機能分離タイプの感光体について説明する。
【００６９】
まず、導電性支持体上に電荷発生層が形成される。電荷発生層は、電荷発生材料を真空蒸着するか、電荷発生材料をアミン系溶媒に溶解させて塗布し、乾燥させるか、あるいは電荷発生材料を適当な溶媒もしくは必要であれば結着樹脂を溶解させた溶液中に分散させて作製した塗布液を塗布し、乾燥させることにより形成される。電荷発生層の厚さは０．０１〜５μｍ、好ましくは０．１〜２μｍであることが望ましい。
【００７０】
次いで、電荷輸送層が形成される。電荷輸送層は少なくとも電荷輸送材料、結着樹脂および有機溶剤を含む塗布液を、上記電荷発生層上に塗布し、乾燥させることにより形成される。第１電荷輸送層の厚さは４〜５０μｍ、好ましくは１０〜２０μｍであることが望ましい。
【実施例】
【００７１】
以下、本発明の適用される、電子写真法を用いた画像形成装置における現像装置の実施例について説明する。
（実施例１〜７、比較例１〜１１）
図１に示した構成を有する現像装置及び画像形成装置を用い耐刷テストを行った。現像剤としては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（体積平均粒径約３３μｍ）と以下の製法により製造したトナーを使用した。トナーの製法は、湿式造粒法により作製された体積平均粒径約６．５μｍのトナー母材１００質量部に対し、外添剤ａとして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個数平均一次粒径２０ｎｍの疎水性シリカ０．６質量部と、外添剤ｂとして個数平均一次粒径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疎水性酸化チタン０．５質量部とをヘンシェルミキサ（三井金属鉱山社製）を用いて４０ｍ／ｓの速度で２分間外添処理した。さらにこの外添処理を施したトナーに対し、逆極性粒子として個数平均粒径３５０ｎｍのチタン酸ストロンチウムに表面処理を施した。逆極性粒子の表面処理としてはフッ素変性シリコンオイルを乾式法で逆極性粒子の母剤１００質量部に対して１．６質量部の添加量で処理したものである。ここで乾式法とは疎水化剤を溶剤で希釈し、逆極性粒子に上記希釈液を加えて混合し、この混合物を加熱・乾燥した後解砕する方法である。この逆極性粒子を、トナー母剤１００質量部に対して２質量部の割合で加え、ヘンシェルミキサを用いて４０ｍ／ｓの速度で２０分間外添処理をしてトナーを得た。なお、現像剤中のトナー比率は８質量％とした。ただし、トナー比率は現像剤全量に対するトナー、後処理剤および逆極性粒子の合計量の割合である。
【００７２】
トナー担持体２５はアルミニウム製で表面をアルマイト処理した直径１８ｍｍのものを使用した。像担持体１に対し非接触とし、ギャップは０．１５ｍｍとした。像担持体１とトナー担持体２５との間のバイアスは、ＤＣ成分（ー４００Ｖ）にＡＣ成分（矩形波、波高値１．４ｋＶｐｐ、周波数２ｋＨｚ、Ｄｕｔｙ５０％）を重畳したものを用いた。
【００７３】
システム速度は１５０ｍｍ／ｓｅｃであり、トナー担持体２５の像担持体１に対する速度比θは１．５、供給用現像剤担持体１１および回収用現像剤担持体２６の像担持体１に対する速度比θは２に設定した。
【００７４】
供給用現像剤担持体１１および回収用現像剤担持体２６は、図１に示す磁極を内包するマグネットローラで、スリーブ直径およびトナー担持体とのギャップ、バイアス条件を表１に示すようにし、実施例１〜７及び比較例１〜１１とした。
【００７５】
また、各実施例及び比較例のトナー担持体２５と供給用現像剤担持体１１との間の静電容量Ｃ１及びトナー担持体２５と回収用現像剤担持体２６との間の静電容量Ｃ２を現像剤の無い状態で測定した。この測定結果と表１の条件から、式（１）、式（２）の値を計算した。静電容量の測定結果及び式（１）、式（２）の計算結果を表１に示す。
【００７６】
また、耐刷テスト中の画像劣化の様子も表１に示す。表１には耐刷中の背景部のトナーカブリを目視により観察した。全くカブリの無いものを◎、わずかに認められるものを○、認められるが問題のないレベルのものを△、問題のあるレベルのものを×とし、Ａ４用紙を縦通しで、５０ｋ枚時点、１００ｋ枚時点を評価した。このカブリの評価より、キャリアのトナー帯電能の劣化程度を予測することができる。また、画像メモリーは、実施例及び比較例ともに認められなかった。これは、回収用現像剤担持体２６を配置した構成により、回収用現像剤担持体２６により現像後のトナー担持体２５上のトナーを回収することにより、トナー担持体２５上のトナー消費部分に対応したメモリーパターンが無くなるためである。
【００７７】
【表１】
2008224721.tif 000003
【００７８】
この表１の結果から、トナー供給部７の逆極性粒子を供給用現像剤担持体１１側に移動させる能力が、トナー回収部８の逆極性粒子をトナー担持体２５側に移動させる能力よりも大きいことにより、逆極性粒子の消費が抑制され、長期に渡って安定したトナー荷電が行われていることが分かる。
【００７９】
特に、実施例１〜３と比較例１〜４から、トナー担持体２５と供給用現像剤担持体１１との間、及びトナー担持体２５と回収用現像剤担持体２６との間に、バイアス電源５１、５２により直流電圧を印加する場合、下記の式（２）の関係にあることが好ましいと言える。
【００８０】
（Ｃ１・Ｖ１）／（Ｃ２・Ｖ２）＞１        （２）
また、実施例４〜８と比較例５〜１０から、トナー担持体２５と供給用現像剤担持体１１との間、及びトナー担持体２５と回収用現像剤担持体２６との間に、バイアス電源５１、５２により交番電圧を印加する場合、下記の式（１）の関係にあることが好ましいと言える。
【００８１】
（Ｃ１・Ｖ１ｐｐ・ｄ１・ｆ１）／（Ｃ２・Ｖ２ｐｐ・ｄ２・ｆ２）＞１    （１）
また、実施例９と比較例１０から、トナー担持体２５と供給用現像剤担持体１１との間に交番電界を印加し、トナー担持体２５と回収用現像剤担持体２６との間に直流電圧を印加することが好ましいと言える。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】本発明に係る一実施形態による画像形成装置及び現像装置の主要部を示す概略構成図である。
【図２】帯電量の測定装置を示す概略構成図である。
【符号の説明】
【００８３】
１  像担持体（感光体ドラム）
２  現像装置
３  帯電装置
３０  露光装置
４  転写ローラ
５  クリーニングブレード
６  現像領域
７  トナー供給部
８  トナー回収部
１１  供給用現像剤担持体
１２、２７  スリーブローラ
１３、２８  磁石ローラ
１５  規制部材（規制ブレード）
１６  現像剤槽
１７、１８  バケットローラ
１９  ケーシング
２０  ＡＴＤＣセンサ
２３  補給トナー
２４  現像剤
２５  トナー担持体
２６  回収用現像剤担持体
３１  導電性スリーブ
３２  マグネットロール
３３  バイアス電源
３４  円筒電極
３５  コンデンサー
５１、５２、５３  バイアス電源
【図１】
2008224721.tif 000004
【図２】
2008224721.tif 000005