(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コンパクトな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、トナーの帯電極性に対して逆極性に帯電される逆極性粒子とを混合した現像剤を用いた現像装置において、逆極性粒子の表面電荷密度がキャリアの表面電荷密度の０．５倍〜３．０倍の範囲であること。【選択図】図１
2008191625.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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表面に担持搬送する現像剤担持体と、該現像剤担持体と対向して現像剤担持体上の前記現像剤から前記トナーまたは前記逆極性粒子を分離するための分離機構と、を備え、像担持体上の潜像を現像し、トナー像を形成する現像装置であって、前記逆極性粒子の表面電荷密度が前記キャリアの表面電荷密度の０．５倍〜３．０倍の範囲であることを特徴とする現像装置。
【請求項２】
前記分離機構は、前記現像剤担持体における現像領域よりも現像剤移動方向上流側に設けられた逆極性粒子回収部材と該逆極性粒子回収部材に電圧を印加する手段を備えてい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】
前記逆極性粒子回収部材に印加する電圧は、前記逆極性粒子が正に帯電しているときは前記現像剤担持体に印加する電圧の平均値よりも低い平均値となる電圧を印加し、前記逆極性粒子が負に帯電しているときは前記現像剤担持体に印加する電圧の平均値よりも高い平均値となる電圧を印加することを特徴とする請求項２に記載の現像装置。
【請求項４】
前記現像剤担持体及び前記逆極性粒子回収部材の少なくとも一方に交流電圧を印加することを特徴とする請求項３に記載の現像装置。
【請求項５】
前記逆極性粒子回収部材と前記現像剤担持体との間の電界強度の最大値が２．５×１０6Ｖ／ｍ以上５．５×１０6Ｖ／ｍ以下であることを特徴とする請求項４に記載の現像装置。
【請求項６】
前記逆極性粒子回収部材が、前記現像剤担持体上の現像剤量を規制する規制部材及び現像装置のケーシングの少なくとも一方を兼ねることを特徴とする請求項２乃至５のいずれか１項に記載の現像装置。
【請求項７】
前記逆極性粒子回収部材と前記現像剤担持体との間に形成される電界により、前記トナーからの前記逆極性粒子の分離率が、９．３〜５０．３％の範囲にあることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の現像装置。
【請求項８】
前記分離機構は、前記現像剤担持体と前記像担持体との間に設けられ、前記現像剤担持体上の現像剤からトナーを分離して担持するトナー担持体を備え、該トナー担持体上のトナーにより前記像担持体上の静電潜像を現像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９】
前記トナー担持体に印加する電圧は、前記トナーが負に帯電しているときは前記現像剤担持体に印加される電圧の平均値よりも高い平均値となる電圧を印加し、前記トナーが正に帯電されるときは前記現像剤担持体に印加される電圧の平均値よりも低い平均値となる電圧を印加することを特徴とする請求項８に記載の現像装置。
【請求項１０】
前記トナー担持体及び前記現像剤担持体の少なくとも一方に交流電圧を印加することを特徴とする請求項９に記載の現像装置。
【請求項１１】
前記トナー担持体と前記現像剤担持体との間の電界強度の最大値が２．５×１０6Ｖ／ｍ以上５．５×１０6Ｖ／ｍ以下であることを特徴とする請求項１０に記載の現像装置。
【請求項１２】
前記トナー担持体と前記現像剤担持体との間に形成される電界により、前記トナーからの前記逆極性粒子の分離率が、９．３〜５０．３％の範囲にあることを特徴とする請求項８乃至１１のいずれか１項に記載の現像装置。
【請求項１３】
前記現像剤に前記逆極性粒子を外添したトナーを補給することを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の現像装置。
【請求項１４】
前記トナーは、前記トナーと同極性に帯電する同極性粒子が外添されていることを特徴とする請求項１３に記載の現像装置。
【請求項１５】
前記トナーへの前記逆極性粒子及び前記同極性粒子の外添処理は、前記同極性粒子を外添した後に前記逆極性粒子を外添することを特徴とする請求項１４に記載の現像装置。
【請求項１６】
前記像担持体と、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、像担持体上の静電潜像を現像するための請求項１乃至１５のいずれか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。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９−１８５２４７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、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コンパクトな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．
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表面に担持搬送する現像剤担持体と、該現像剤担持体と対向して現像剤担持体上の前記現像剤から前記トナーまたは前記逆極性粒子を分離するための分離機構と、を備え、像担持体上の潜像を現像し、トナー像を形成する現像装置であって、前記逆極性粒子の表面電荷密度が前記キャリアの表面電荷密度の０．５倍〜３．０倍の範囲であることを特徴とする現像装置。
【００１３】
２．
前記分離機構は、前記現像剤担持体における現像領域よりも現像剤移動方向上流側に設けられた逆極性粒子回収部材と該逆極性粒子回収部材に電圧を印加する手段を備えていることを特徴とする１に記載の現像装置。
【００１４】
３．
前記逆極性粒子回収部材に印加する電圧は、前記逆極性粒子が正に帯電しているときは前記現像剤担持体に印加する電圧の平均値よりも低い平均値となる電圧を印加し、前記逆極性粒子が負に帯電しているときは前記現像剤担持体に印加する電圧の平均値よりも高い平均値となる電圧を印加することを特徴とする２に記載の現像装置。
【００１５】
４．
前記現像剤担持体及び前記逆極性粒子回収部材の少なくとも一方に交流電圧を印加することを特徴とする３に記載の現像装置。
【００１６】
５．
前記逆極性粒子回収部材と前記現像剤担持体との間の電界強度の最大値が２．５×１０6Ｖ／ｍ以上５．５×１０6Ｖ／ｍ以下であることを特徴とする４に記載の現像装置。
【００１７】
６．
前記逆極性粒子回収部材が、前記現像剤担持体上の現像剤量を規制する規制部材及び現像装置のケーシングの少なくとも一方を兼ねることを特徴とする２乃至５のいずれか１項に記載の現像装置。
【００１８】
７．
前記逆極性粒子回収部材と前記現像剤担持体との間に形成される電界により、前記トナーからの前記逆極性粒子の分離率が、９．３〜５０．３％の範囲にあることを特徴とする１乃至６のいずれか１項に記載の現像装置。
【００１９】
８．
前記分離機構は、前記現像剤担持体と前記像担持体との間に設けられ、前記現像剤担持体上の現像剤からトナーを分離して担持するトナー担持体を備え、該トナー担持体上のトナーにより前記像担持体上の静電潜像を現像することを特徴とする１に記載の現像装置。
【００２０】
９．
前記トナー担持体に印加する電圧は、前記トナーが負に帯電しているときは前記現像剤担持体に印加される電圧の平均値よりも高い平均値となる電圧を印加し、前記トナーが正に帯電されるときは前記現像剤担持体に印加される電圧の平均値よりも低い平均値となる電圧を印加することを特徴とする８に記載の現像装置。
【００２１】
１０．
前記トナー担持体及び前記現像剤担持体の少なくとも一方に交流電圧を印加することを特徴とする９に記載の現像装置。
【００２２】
１１．
前記トナー担持体と前記現像剤担持体との間の電界強度の最大値が２．５×１０6Ｖ／ｍ以上５．５×１０6Ｖ／ｍ以下であることを特徴とする１０に記載の現像装置。
【００２３】
１２．
前記トナー担持体と前記現像剤担持体との間に形成される電界により、前記トナーからの前記逆極性粒子の分離率が、９．３〜５０．３％の範囲にあることを特徴とする８乃至１１のいずれか１項に記載の現像装置。
【００２４】
１３．
前記現像剤に前記逆極性粒子を外添したトナーを補給することを特徴とする１乃至１２のいずれか１項に記載の現像装置。
【００２５】
１４．
前記トナーは、前記トナーと同極性に帯電する同極性粒子が外添されていることを特徴とする１３に記載の現像装置。
【００２６】
１５．
前記トナーへの前記逆極性粒子及び前記同極性粒子の外添処理は、前記同極性粒子を外添した後に前記逆極性粒子を外添することを特徴とする１４に記載の現像装置。
【００２７】
１６．
前記像担持体と、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、像担持体上の静電潜像を現像するための１乃至１５のいずれか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】
【００２８】
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、現像装置として逆極性粒子又はトナーを現像剤中から分離する分離手段を備える現像装置を用いる。分離手段が分離するのが逆極性粒子の場合、分離した逆極性粒子は一旦分離手段に蓄積され、その後現像剤中に回収される。一方、分離手段が分離するのがトナーの場合、逆極性粒子を分離したあとのトナーのみが像担持体の潜像を現像するのに使われるため、現像剤から逆極性粒子の排出が抑制される。このため、画像面積率に依存せずに現像剤中の逆極性粒子の消費が抑制され、現像剤中に常に逆極性粒子が十分存在することになり、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。この際、逆極性粒子の現像剤中での表面電荷密度を現像剤中でのキャリアの表面電荷密度に対し０．５〜３．０倍の範囲にすることで、耐刷枚数に従ってトナー母材や後処理剤のキャリアへのスペント等が生じた場合でも、逆極性粒子のキャリアへの付着によるキャリアの電荷付与性の補助効果が適切な程度で発揮され、キャリアの電荷付与性が初期に近い状態に保たれることになる。その結果、キャリアの劣化を長期にわたり抑制することができ、耐刷を通じて安定したトナーの帯電量を実現し現像装置の長寿命化を達成することができる。
【００２９】
また、ハイブリッド現像方式では電界によって磁気ブラシからトナー担持体上にトナーを供給するが、その際のトナー供給電界により、トナーと逆極性に帯電した逆極性粒子は磁気ブラシ中へ戻る向きの力を受ける。そのためハイブリッド現像方式の現像装置を用いることで、トナー担持体上のトナーは逆極性粒子分離後のトナーとすることができ、結果的に逆極性粒子が分離されたトナーによって潜像を現像できる。このことからハイブリッド現像方式においては、特別に逆極性粒子の分離手段を設けたり、捕集した逆極性粒子を現像剤槽に戻す工程を設けたりせずに逆極性粒子の消費を抑制することができ、コンパクトで低コストな構成で安定した画像を長期にわたり形成できる現像装置及び画像形成装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。
【００３１】
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２ａ、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。
【００３２】
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２ａ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。
【００３３】
本実施形態において現像装置２ａは、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する現像剤担持体１１、および該現像剤担持体１１上の現像剤からトナー又は逆極性粒子を分離する分離手段を備えたことを特徴とし、逆極性粒子は現像剤槽１６に回収されるようになっている。これによって、逆極性粒子の消費を抑制でき、しかも、当該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、結果として長期にわたってキャリアの劣化を抑制できる。そのため、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、トナー帯電量が長期にわたって有効に維持できる。
【００３４】
現像装置が上記分離手段を有しないと、特に画像面積率が小さい場合において現像装置内におけるキャリア劣化抑制効果が低下する。その現象の発現は以下のメカニズムに基づくものと考えられる。二成分現像装置では、現像領域において振動電界を印加するなどして強電界を形成することで、現像剤中のキャリアからのトナー分離性を向上させている。逆極性粒子を含む現像剤を用いるとキャリア、トナー、逆極性粒子の三者が分離され、キャリアは磁気吸引力により現像剤担持体上に残留するものの、トナーは静電潜像の画像部に逆極性粒子は非画像部にそれぞれ消費される。したがって、画像面積率によってトナーと逆極性粒子の消費バランスが安定せず、特に背景部面積の大きい画像を大量に印刷した場合には現像剤中の逆極性粒子が優先的に消費され、キャリアの荷電性を補うことができず、キャリア劣化抑制効果が低下するものと考えられる。
【００３５】
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り、その表面電荷密度の平均値が現像剤中でのキャリアの表面電荷密度の平均値の０．５から３．０倍の範囲となるような粒子である。例えば、トナーがキャリアによって負に帯電されるとき、逆極性粒子は現像剤中で正に帯電し、その表面電荷密度の平均値は、同じく正に帯電しているキャリアの表面電荷密度の０．５から３．０倍の範囲となるような正帯電性粒子である。また例えば、トナーがキャリアによって正に帯電されるとき、逆極性粒子は現像剤中で負に帯電し、その表面電荷密度の平均値は、同じく負に帯電しているキャリアの表面電荷密度の０．５から３．０倍の範囲となるような負帯電性粒子である。逆極性粒子を二成分系現像剤に含有させ、かつ分離手段により耐久に伴い現像剤中に逆極性粒子を蓄積させることにより、トナーや後処理剤のキャリアへのスペント等によりキャリアの荷電性が低下しても、逆極性粒子の付着によるキャリアの電荷付与性の補助効果が適切な程度で発揮され、キャリアの荷電性を有効に補うことができ、結果としてキャリアの劣化を抑制できる。
【００３６】
逆極性粒子の現像剤中での表面電荷密度の平均値がキャリアの現像剤中での表面電荷密度の平均値の０．５倍より小さいときは逆極性粒子表面の電荷付与性がキャリア表面の電荷付与性に対して小さすぎるため、キャリア表面に逆極性粒子が付着した場合でもキャリアに十分な電荷付与性を与えることができない。その結果、耐刷枚数とともにトナーの帯電量が低下し、地肌カブリの悪化や機内トナー飛散の増加を招くという問題が生じる。また、逆極性粒子の現像剤中での表面電荷密度の平均値がキャリアの現像剤中での表面電荷密度の平均値の３．０倍より大きいときは逆極性粒子表面の電荷付与性がキャリア表面の電荷付与性に対して大きすぎるため、キャリア表面に逆極性粒子が付着した場合、キャリアに過剰な電荷付与性を与える。その結果、耐刷枚数とともにトナーの帯電量が上昇してしまい、濃度の低下やドット再現性の悪化を招くという問題が生じる。
【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３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】
現像装置２ａにおいては、現像剤担持体１１上の現像剤からトナー又は逆極性粒子を分離する分離手段として、現像剤担持体１１上の現像剤から逆極性粒子を分離して回収する逆極性粒子回収部材２２を採用する。逆極性粒子回収部材２２は、図１に示すように、現像剤担持体１１における現像領域６よりも現像剤移動方向上流側に設けられ、逆極性粒子分離バイアスが印加されることにより、現像剤中の逆極性粒子を電気的に逆極性粒子回収部材２２表面に分離・捕集するようになっている。逆極性粒子回収部材２２によって逆極性粒子が分離された後、現像剤担持体１１上の残りの現像剤、すなわちトナーおよびキャリアは引き続き搬送され、現像領域６において像担持体１上の静電潜像を現像する。
【００６０】
逆極性粒子回収部材２２は電源４０に接続され、所定の逆極性粒子分離バイアスが印加され、現像剤担持体１１は電源４１に接続されている。これによって、現像剤中の逆極性粒子が電気的に逆極性粒子回収部材２２表面に分離・捕集される。
【００６１】
逆極性粒子回収部材２２に印加される逆極性粒子分離バイアスは逆極性粒子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、逆極性粒子が正に帯電されるときは、現像剤担持体１１に印加される電圧の平均値よりも低い平均値となる電圧であり、トナーが正に帯電され、逆極性粒子が負に帯電されるときは、現像剤担持体１１に印加される電圧の平均値よりも高い平均値となる電圧である。逆極性粒子が正又は負のいずれの極性に帯電されるときであっても、逆極性粒子回収部材２２に印加される平均電圧と現像剤担持体１１に印加される平均電圧との差は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、逆極性粒子を十分に回収することが困難となる。一方、電位差が大きすぎると、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。
【００６２】
現像装置２ａにおいては、さらに、逆極性粒子回収部材２２と現像剤担持体１１との間に交流電界が形成されることが好ましい。交流電界が形成されることで、トナーが往復振動するため、トナー表面に付着している逆極性粒子を有効に分離することができ、逆極性粒子の回収性を向上させることが可能となる。その際、２．５×１０6Ｖ／ｍ以上の電界が形成されることが好ましい。２．５×１０6Ｖ／ｍ以上の電界が形成されることで、電界によってもトナーから逆極性粒子を分離することが可能となり、より一層、逆極性の分離・回収性を向上させることが可能となる。
【００６３】
本明細書中、逆極性粒子回収部材２２と現像剤担持体１１との間で形成される電界を逆極性粒子分離電界という。そのような逆極性粒子分離電界は通常、逆極性粒子回収部材２２又は現像剤担持体１１の一方、又は両方に交流電圧を印加することで得られる。特に静電潜像をトナーで現像するために現像剤担持体１１に交流電圧が印加される場合、現像剤担持体１１に印加される交流電圧を利用して、逆極性粒子分離電界を形成することが望ましい。このとき逆極性粒子分離電界は絶対値の最大値が上記範囲内であればよい。
【００６４】
例えば、逆極性粒子の帯電極性が正であり、現像剤担持体１１には直流電圧と交流電圧が印加され、逆極性粒子回収部材２２には直流電圧のみが印加されるとき、逆極性粒子回収部材２２には現像剤担持体１１に印加される電圧（直流＋交流）の平均値よりも低い直流電圧のみが印加される。また例えば、逆極性粒子の帯電極性が負であり、現像剤担持体１１には直流電圧と交流電圧が印加され、逆極性粒子回収部材２２には直流電圧のみが印加されるとき、逆極性粒子回収部材２２には現像剤担持体１１に印加される電圧（直流＋交流）の平均値よりも高い直流電圧のみが印加される。これらのとき、逆極性粒子分離電界の絶対値の最大値は、現像剤担持体１１に印加される電圧（直流＋交流）と逆極性粒子回収部材２２に印加される電圧（直流）との電位差の最大値を、逆極性粒子回収部材２２と現像剤担持体１１との最近接部ギャップで除した値であり、当該値が上記範囲にあることが望ましい。
【００６５】
また例えば、逆極性粒子の帯電極性が正であり、現像剤担持体１１には直流電圧のみが印加され、逆極性粒子回収部材２２には交流電圧と直流電圧が印加されるとき、逆極性粒子回収部材２２には現像剤担持体１１に印加される直流電圧よりも低い平均電圧となるよう交流電圧を重畳した直流電圧が印加される。また例えば、逆極性粒子の帯電極性が負であり、現像剤担持体１１には直流電圧のみが印加され、逆極性粒子回収部材２２には交流電圧と直流電圧が印加されるとき、逆極性粒子回収部材２２には現像剤担持体１１に印加される直流電圧よりも高い平均電圧となるよう交流電圧を重畳した直流電圧が印加される。これらのとき、逆極性粒子分離電界の絶対値の最大値は、現像剤担持体１１に印加される電圧（直流）と逆極性粒子回収部材２２に印加される電圧（直流＋交流）との電位差の最大値を、逆極性粒子回収部材２２と現像剤担持体１１との最近接部ギャップで除した値であり、当該値が上記範囲にあることが望ましい。
【００６６】
また例えば、逆極性粒子の帯電極性が正であり、現像剤担持体１１および逆極性粒子回収部材２２の双方に交流電圧が重畳された直流電圧を印加するとき、逆極性粒子回収部材２２には現像剤担持体１１に印加される電圧（直流＋交流）の平均値より平均電圧が小さい電圧（直流＋交流）が印加される。また例えば、逆極性粒子の帯電極性が負であり、現像剤担持体１１および逆極性粒子回収部材２２の双方に交流電圧が重畳された直流電圧を印加するとき、逆極性粒子回収部材２２には現像剤担持体１１に印加される電圧（直流＋交流）の平均値より平均電圧が大きい電圧（直流＋交流）が印加される。これらのとき、それぞれに印加される交流電圧成分の振幅や位相、周波数、デューティー比等の相違によって生じる、現像剤担持体１１に印加される電圧（直流＋交流）と逆極性粒子回収部材２２に印加される電圧（直流＋交流）との電位差の最大値を、逆極性粒子回収部材２２と現像剤担持体１１との最近接部ギャップで除した値が、逆極性粒子分離電界の絶対値の最大値となり、当該値が上記範囲とすることが望ましい。
【００６７】
逆極性粒子回収部材２２によって分離・捕集された当該部材表面上の逆極性粒子は現像剤槽１６に回収されるようになっている。逆極性粒子回収部材２２から現像剤槽へ逆極性粒子を回収する際は、逆極性粒子回収部材２２に印加される電圧の平均値と現像剤担持体１１に印加される電圧の平均値の大小関係を反転させればよく、画像形成開始前や画像形成終了後、連続動作時の画像形成の間の紙間（前頁と後頁との間の頁間）などの非画像形成時のタイミングで行うことができる。
【００６８】
逆極性粒子回収部材２２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。
【００６９】
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，Ｎ３，Ｎ２，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、像担持体１と対向する現像領域６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Ｎ３，Ｎ２は、現像槽１６内部に対向した位置に配置されている。
【００７０】
現像剤槽１６は、ケーシング１８より形成されており、通常は、内部に現像剤担持体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１８のバケットローラ１７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。
【００７１】
現像装置２ａ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７、および現像剤担持体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７は、補給トナー２３を収納したホッパ２１と、現像剤槽１６内へのトナー補給用の補給ローラ１９とから構成される。
【００７２】
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。
【００７３】
補給トナーに対する外添剤は荷電制御、流動性制御、付着力制御などトナーに求められる種々の特性付与を目的として、逆極性粒子以外の粒子を外添しても良い。その際トナーの荷電性確保の観点から、逆極性粒子以外の外添剤は主としてトナーと同極性に帯電するような同極性粒子を外添するのが望ましい。
【００７４】
この同極性粒子は、トナーが正帯電性トナーの場合、正帯電性を有する微粒子が用いられる。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る。また荷電制御の目的で無機微粒子表面に表面処理をして正帯電性にしたものや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。ここで、上記の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することができ、また上記の含窒素モノマーとしては、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等を使用することができる。
【００７５】
一方、トナーが負帯電性トナーの場合、同極性粒子には、負帯電性を有する微粒子が用いられる。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。ここで、上記の負荷電制御剤としては、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、亜鉛錯体等を使用することができる。
【００７６】
また、前記同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、シリコー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。
【００７７】
逆極性粒子と同極性粒子の外添処理は同極性粒子を外添処理した後、逆極性粒子を外添処理するのが好ましい。そうすることでキャリア劣化に繋がる同極性粒子を最初の外添処理でトナーに強固に付着させた後、逆極性粒子を適切な強度でトナー表面に付着させることが可能になる。
【００７８】
図１に示す現像装置２ａにおいて詳しくは、現像剤槽１６内の現像剤２４は、バケットローラ１７の回転により混合撹拌され、摩擦帯電した後、バケットローラ１７によって汲み上げられて現像剤担持体１１表面のスリーブローラ１２へと供給される。この現像剤２４は、現像剤担持体（現像ローラ）１１内部の磁石ローラ１３の磁力によってスリーブローラ１２の表面側に保持され、スリーブローラ１２と共に回転移動して、現像ローラ１１に対向して設けられた規制部材１５で通過量を規制される。その後、逆極性粒子回収部材２２との対向部において、前記のように、現像剤に含まれる逆極性粒子のみが逆極性粒子回収部材２２に分離・捕集される。逆極性粒子が分離された残りの現像剤は像担持体１と対向する現像領域６へと搬送される。現像領域６では、磁石ローラ１３の主磁極Ｎ１の磁力によって現像剤穂立ちが形成され、像担持体１上の静電潜像と現像バイアスの印加された現像ローラ１１との間に形成された電界がトナーに与える力により、現像剤中のトナーが像担持体１上の静電潜像側へと移動して、静電潜像が顕像へと現像される。現像方式は反転現像方式であってもよいし、又は正規現像方式であってもよい。現像領域６でトナーを消費した現像剤２４は、現像剤槽１６に向けて搬送され、バケットローラ１７に対向して設けられた磁石ローラ同極部Ｎ３，Ｎ２の反発磁界によって現像剤担持体１１上から剥離され、現像剤槽１６内へと回収される。補給部７に設けられた不図示の補給制御部は、ＡＴＤＣセンサ２０の出力値から現像剤２４中のトナー濃度が画像濃度確保のための最低トナー濃度以下になったことを検出すると、トナー補給ローラ１９の駆動手段に駆動開始信号を送る。そして、トナー補給ローラ１９の回転が始まり、この回転に伴って、ホッパ２１内に貯蔵された補給トナー２３が現像剤槽１６内へ供給される。一方、逆極性粒子回収部材２２により捕集された逆極性粒子は非画像形成時に現像ローラと逆極性粒子回収部材２２に印加される電界の向きを反転させることで、現像ローラ上へ戻され、現像ローラの回転に伴って現像剤と共に搬送され、現像剤槽に戻される。
【００７９】
図１では、逆極性粒子回収部材２２を、規制部材１５やケーシング２６とは別に設けているが、逆極性粒子回収部材２２は、規制部材１５およびケーシング２６の少なくとも一方を兼ねても良い。すなわち、規制部材１５およびケーシング２６の少なくとも一方を逆極性粒子回収部材２２として用いてもよい。その際には規制部材１５やケーシング２６に逆極性粒子分離バイアスを印加すればよい。これによって、省スペースおよび低コストを実現できる。
【００８０】
現像装置２ａにおいては、必ずしも全ての逆極性粒子が逆極性粒子回収部材２２によって回収されなければならないというわけではなく、一部の逆極性粒子が回収されずにトナーとともに現像に供されて消費されてもよい。他の部分の逆極性粒子は回収され、また逆極性粒子の補給もなされることから、逆極性粒子を完全に回収できなくとも逆極性粒子によるキャリア荷電補助効果は得られる。この際の逆極性粒子の分離率としては９．３％から５０．３％の範囲にあることが望ましい。分離率が低すぎると逆極性粒子の回収性が悪化し、逆極性粒子によるキャリアの劣化抑制効果が弱められる。分離率が高すぎるとキャリアの劣化抑制効果は十分得られるものの、回収された逆極性粒子が現像剤中でトナーにも過剰に付着するようになり、結果的にトナーの帯電量が低下する。
【００８１】
次に、本発明の別の実施形態による画像形成装置の主要部を図２に示す。図２において図１と同様の働きをする部材には図１と同じ番号を付し、詳細説明は省略する。
【００８２】
図２に示す現像装置２ｂは、現像剤担持体１１上の現像剤からトナー又は逆極性粒子を分離する分離手段として、図１において示した逆極性粒子回収部材２２の代わりに、現像剤担持体１１上の現像剤からトナーを分離して担持するトナー担持体２５を採用する。トナー担持体２５は、図２に示すように、現像剤担持体１１と像担持体１との間に設けられ、トナー分離バイアスが印加されることにより、現像剤中のトナーを電気的にトナー担持体２５表面に分離・担持させるようになっている。トナー担持体２５によって分離・担持されたトナーは、当該トナー担持体２５によって搬送され、現像領域６において像担持体１上の静電潜像を現像する。
【００８３】
このように現像装置２ｂにおいては、図１で示した実施形態とは異なり、現像剤から逆極性粒子を分離するのではなく、トナー担持体２５によって、現像剤からトナーを分離して担持させ、当該トナー担持体２５に分離・担持させたトナーを像担持体１上の静電潜像の現像に供する。
【００８４】
トナー担持体２５は電源５０に接続され、所定のトナー分離バイアスが印加され、現像剤担持体１１は電源５１に接続されている。これによって、現像剤中のトナーが電気的にトナー担持体２５表面に分離・担持される。
【００８５】
トナー担持体２５に印加されるトナー分離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は、現像剤担持体１１に印加される電圧の平均値よりも高い平均値となる電圧であり、トナーが正に帯電されるときは、現像剤担持体１１に印加される電圧の平均値よりも低い平均値となる電圧である。トナーが正又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に印加される平均電圧と現像剤担持体１１に印加される平均電圧との差は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、トナー担持体２５上のトナー量が少なく十分な画像濃度が得られない。一方、電位差が大きすぎると、トナー供給過多となり、無駄なトナー消費が増加する恐れがある。
【００８６】
現像装置２ｂにおいては、さらに、トナー担持体２５と現像剤担持体１１との間に交流電界が形成されることが好ましい。交流電界が形成されることで、トナーが往復振動するため、トナーと逆極性粒子を有効に分離することができる。その際、最大値として２．５×１０6Ｖ／ｍ以上５．５×１０6Ｖ／ｍ以下の電界が形成されることが好ましい。２．５×１０6Ｖ／ｍ以上の電界が形成されることで、電界によってもトナーから逆極性粒子を分離することが可能となり、より一層、トナーの分離性を向上させることが可能となる。また、５．５×１０6Ｖ／ｍ以上の電界を用いるとトナー担持体２５と現像剤担持体１１との間で、リークが発生し、好ましくない。
【００８７】
本明細書中、トナー担持体２５と現像剤担持体１１との間で形成される電界をトナー分離電界という。そのようなトナー分離電界は通常、トナー担持体２５又は現像剤担持体１１の一方、又は両方に交流電圧を印加することで得られる。特に静電潜像をトナーで現像するためにトナー担持体２５に交流電圧が印加される場合、トナー担持体２５に印加される交流電圧を利用して、トナー分離電界を形成することが望ましい。このときトナー分離電界は絶対値の最大値が上記範囲内であればよい。
【００８８】
例えば、トナーの帯電極性が正であり、現像剤担持体１１には直流電圧と交流電圧が印加され、トナー担持体２５には直流電圧のみが印加されるとき、トナー担持体２５には現像剤担持体１１に印加される電圧（直流＋交流）の平均値よりも低い直流電圧のみが印加される。また例えば、トナーの帯電極性が負であり、現像剤担持体１１には直流電圧と交流電圧が印加され、トナー担持体２５には直流電圧のみが印加されるとき、トナー担持体２５には現像剤担持体１１に印加される電圧（直流＋交流）の平均値よりも高い直流電圧のみが印加される。これらのとき、トナー分離電界の絶対値の最大値は、現像剤担持体１１に印加される電圧（直流＋交流）とトナー担持体２５に印加される電圧（直流）との電位差の最大値を、トナー担持体２５と現像剤担持体１１との最近接部ギャップで除した値であり、当該値が上記範囲にあることが望ましい。
【００８９】
また例えば、トナーの帯電極性が正であり、現像剤担持体１１には直流電圧のみが印加され、トナー担持体２５には交流電界と直流電圧が印加されるとき、トナー担持体２５には現像剤担持体１１に印加される直流電圧よりも低い平均電圧となるよう交流電界を重畳した直流電圧が印加される。また例えば、トナーの帯電極性が負であり、現像剤担持体１１には直流電圧のみが印加され、トナー担持体２５には交流電界と直流電圧が印加されるとき、トナー担持体２５には現像剤担持体１１に印加される直流電圧よりも高い平均電圧となるよう交流電界を重畳した直流電圧が印加される。これらのとき、トナー分離電界の絶対値の最大値は、現像剤担持体１１に印加される電圧（直流）とトナー担持体２５に印加される電圧（直流＋交流）との電位差の最大値を、トナー担持体２５と現像剤担持体１１との最近接部ギャップで除した値であり、当該値が上記範囲にあることが望ましい。
【００９０】
また例えば、トナーの帯電極性が正であり、現像剤担持体１１およびトナー担持体２５の双方に交流電圧が重畳された直流電圧を印加するとき、トナー担持体２５には現像剤担持体１１に印加される電圧（直流＋交流）の平均値より平均電圧が小さい電圧（直流＋交流）が印加される。また例えば、トナーの帯電極性が負であり、現像剤担持体１１およびトナー担持体２５の双方に交流電圧が重畳された直流電圧を印加するとき、トナー担持体２５には現像剤担持体１１に印加される電圧（直流＋交流）の平均値より平均電圧が大きい電圧（直流＋交流）が印加される。これらのとき、それぞれに印加される交流電圧成分の振幅や位相、周波数、デューティー比等の相違によって生じる、現像剤担持体１１に印加される電圧（直流＋交流）とトナー担持体２５に印加される電圧（直流＋交流）との電位差の最大値を、トナー担持体２５と現像剤担持体１１との最近接部ギャップで除した値が、トナー分離電界の絶対値の最大値となり、当該値が上記範囲とすることが望ましい。
【００９１】
トナー担持体２５によってトナーが分離された現像剤担持体１１上の残りの現像剤、すなわちキャリアおよび逆極性粒子は、そのまま当該現像剤担持体１１によって搬送され現像剤槽１６に回収される。この実施形態において、トナーの分離後、逆極性粒子はそのまま現像剤担持体１１によって現像剤槽内へ回収されるため、図１の実施形態で説明した、逆極性粒子回収部材２２で捕集した逆極性粒子を非画像形成時に現像剤槽に戻す工程を省略することが可能となる。
【００９２】
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。
【００９３】
図２に示す現像装置２ｂにおいて詳しくは、現像剤槽１６内の現像剤２４は、現像装置２ａにおいてと同様に、バケットローラ１７の回転により混合撹拌され、摩擦帯電した後、バケットローラ１７によって汲み上げられて現像剤担持体１１表面のスリーブローラ１２へと供給される。この現像剤２４は、現像剤担持体１１内部の磁石ローラ１３の磁力によってスリーブローラ１２の表面側に保持され、スリーブローラ１２と共に回転移動して、現像ローラ１１に対向して設けられた規制部材１５で通過量を規制される。その後、トナー担持体２５との対向部において、前記のように、現像剤に含まれるトナーのみがトナー担持体２５に分離・担持される。分離されたトナーは像担持体１と対向する現像領域６へと搬送される。現像領域６では、像担持体１上の静電潜像と現像バイアスの印加されたトナー担持体２５との間に形成された電界がトナーに与える力により、トナー担持体２５上のトナーが像担持体１上の静電潜像側へと移動して、静電潜像が顕像へと現像される。現像方式は反転現像方式であってもよいし、又は正規現像方式であってもよい。現像領域６を通過したトナー担持体２５上のトナー層は、トナー担持体２５と現像剤担持体１１との対向部における磁気ブラシによるトナー供給・回収を経て、現像領域に搬送される。一方、トナーが分離されて現像剤担持体１１上に残った現像剤は、そのまま現像剤槽１６に向けて搬送され、バケットローラ１７に対向して設けられた磁石ローラ同極部Ｎ３，Ｎ２の反発磁界によって現像剤担持体１１上から剥離され、現像剤槽１６内へと回収される。補給部７に設けられた不図示の補給制御部は、図１においてと同様に、現像剤２４中のトナー濃度が画像濃度確保のための最低トナー濃度以下になったことを検出すると、トナー補給ローラ１９の駆動手段に駆動開始信号を送り、補給トナー２３が現像剤槽１６内へ供給される。
【００９４】
現像装置２ｂにおいては、必ずしも全ての逆極性粒子が逆極性粒子回収部材によって回収されなければならないというわけではなく、一部の逆極性粒子が回収されずにトナーとともに現像に供されて消費されてもよい。他の部分の逆極性粒子は回収され、また逆極性粒子の補給もなされることから、逆極性粒子を完全に回収できなくとも逆極性粒子によるキャリア荷電補助効果は得られる。この際の逆極性粒子の分離率としては９．３％から５０．３％の範囲にあることが望ましい。分離率が低すぎると逆極性粒子の回収性が悪化し、逆極性粒子によるキャリアの劣化抑制効果が弱められる。分離率が高すぎるとキャリアの劣化抑制効果は十分得られるものの、回収された逆極性粒子が現像剤中でトナーにも過剰に付着するようになり、結果的にトナーの帯電量が低下する。
【実施例】
【００９５】
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。
（実験例１）
図１に示した構成を有する現像装置を用い耐刷テストを行った。図中２２は逆極性粒子を分離するための分離回収ローラである。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１０種類のトナーを使用した。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。表１に示すトナー種類のうち、逆極性粒子なしのトナーはここまでの方法で得られたトナーである。それ以外のトナーについては、さらにこの外添処理を施したトナーに対し、逆極性粒子である外添剤ｃとして個数平均粒径３５０ｎｍのチタン酸ストロンチウムに、表１に示す各種表面処理を施した。逆極性粒子の表面処理としては次のものを用いた。表中、フッ素系シリコンオイルとあるものはフッ素変性シリコンオイルを乾式法で表中所定の添加量で処理したものである。また、ジメチルポリシロキサンとあるものはジメチルポリシロキサンを湿式法で表中所定の添加量で表面処理したものである。また、湿式ｉ−ブチルメトキシシラン／湿式アミノシランとあるものはｉ−ブチルメトキシシランとアミノシランを湿式法で表中所定の添加量で表面処理したものである。また、ジメチルポリシロキサン／乾式アミノシランとあるものはジメチルポリシロキサンを湿式法で表中所定の添加量で表面処理したのち、アミノシランを乾式法で表中所定の添加量で表面処理したものである。また、湿式ｉ−ブチルメトキシシラン／乾式アミノシランとあるものはｉ−ブチルメトキシシランを湿式法で表中所定の添加量で表面処理したのち、アミノシランを乾式法で表中所定の添加量で表面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。湿式法とは逆極性粒子を水系中に分散してスラリー状にした上で疎水化剤を添加混合し、これを加熱、乾燥した後解砕する方法である。この逆極性粒子である外添剤ｃ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（以下、同様である）。
【００９６】
現像剤担持体には振幅１．４ｋＶ、ＤＣ成分−４００Ｖ、Ｄｕｔｙ比５０％、周波数２ｋＨｚの矩形波の現像バイアスを印加した。現像バイアスの平均電位に対して−１５０Ｖの電位差、現像バイアスの最大電位との電位差８５０Ｖとなる−５５０Ｖの直流バイアスを逆極性粒子回収部材に印加した。逆極性粒子回収部材としては表面にアルマイト処理を施したアルミローラを用い、現像剤担持体と逆極性粒子回収部材との最近接部のギャップは０．３ｍｍとした。像担持体上に形成された静電潜像の背景部電位は−５５０Ｖ、画像部電位は−６０Ｖであった。像担持体と現像剤担持体との最近接部のギャップは０．３５ｍｍとした。逆極性粒子回収部材と現像剤担持体との間に形成される逆極性粒子分離電界の絶対値の最大値は８５０Ｖ／０．３ｍｍ＝２．８×１０6Ｖ／ｍであった。逆極性粒子回収部材に捕集された逆極性粒子の現像剤槽への回収は紙間のタイミングで、現像剤担持体と逆極性粒子回収部材に印加する電圧を逆にすることで行った。
【００９７】
各トナーを混合した現像剤には別記する表面電荷密度測定方法に従ってキャリアおよび逆極性粒子の表面電荷密度測定を行い、逆極性粒子の表面電荷密度がキャリアの表面電荷密度の何倍かを計算し、結果を表１に示した。
【００９８】
耐刷テスト中のトナー帯電量を表１に示す。表１にはキャリアの電荷付与性の変化の程度を示すため、５０ｋ枚時点、１００ｋ枚時点それぞれでの初期からのトナー帯電量変化の絶対値が０〜５μＣ／ｇの場合◎、５〜１０μＣ／ｇの場合○、１０μＣ／ｇ〜の場合×を表示してある。
【００９９】
【表１】
2008191625.tif 000003
【０１００】
表１の結果から、逆極性粒子の現像剤中での表面電荷密度を現像剤中でのキャリアの表面電荷密度に対し０．５〜３．０倍の範囲にすることで、逆極性粒子の付着によるキャリアの電荷付与性の補助効果が適切な程度で発揮され、キャリアの電荷付与性が初期に近い状態に保たれることが分かる。その結果、初期からのトナー帯電量の変化を、５０ｋ枚時点においても０〜１０μＣ／ｇに抑えることができ、地肌かぶりの増加や機内へのトナー飛散の増加といったトナー帯電量低下に伴う問題や、濃度の低下やドット再現性の悪化といったトナー帯電量上昇に伴う問題は発生しなかった。特に、逆極性粒子の現像剤中での表面電荷密度を現像剤中でのキャリアの表面電荷密度に対し１．２〜２．２倍の範囲にすることで、耐刷枚数の増加に伴う初期からのトナー帯電量の変化がほとんど発生せず、１００ｋ枚時点においても０〜５μＣ／ｇに抑えることができ、長期にわたり良好な画像を形成でき、現像装置の長寿命を達成できることが分かる。
【０１０１】
なお、キャリアおよび逆極性粒子の表面電荷密度の測定については次の方法で行った。
（キャリア表面電荷密度の測定方法）
キャリアの表面電荷密度σについては、キャリアを球体と考えて数１で求められる。式中ｄはキャリアの粒径、ρはキャリアの粒子密度、Ｍはキャリア質量、Ｑはキャリアの電荷量を示す。このうちキャリアの電荷量およびキャリア質量については図３の装置を用いて次のように測定した。図中３２は磁石ローラ、３１は磁石ローラに対し円周方向に自由に回転できるよう設けられた導電性スリーブ、３４は金属性の導電性電極である。あらかじめ質量を測定しておいた耐刷前の未使用の現像剤を磁力によってスリーブローラ上に均一に吸着させておき、図示しないスイッチにより磁石ローラの回転と電圧の印加を開始する。スリーブローラ表面と電極３４の間隔は２ｍｍ、印加する電圧は２ｋＶとした。その結果、現像剤中のトナーはキャリアからすべて分離し、３４に示す導電性の電極側に移動した。なお、スリーブローラ表面と電極３４の間に形成される電界の絶対値の最大値は２０００Ｖ／２ｍｍ＝１．０×１０6Ｖ／ｍであり、この大きさの電界ではトナーに付着した逆極性粒子はトナーから分離せず、電極３４側にトナーとともに移動する。
【０１０２】
移動前後でコンデンサ３５に充電された電荷量は、トナーおよびトナーに付着した逆極性粒子の電極３４表面への移動によって誘起された電荷量である。一方、現像剤中の総電荷量はゼロであるから、この電荷量の絶対値は現像剤中でキャリアが持っていた電荷量の絶対値とも等しい。したがってコンデンサ３５に充電された電荷量は現像剤中でキャリアが持っていた電荷量に等しくなる。この方法により、Ｖｍのトナーの移動前後での変化量を測定しコンデンサ３５の容量との積から現像剤中でキャリアが持っていた電荷量を算出した。また、はじめの現像剤質量から電極側に移動したトナーおよび逆極性粒子の質量を差し引くことでキャリア質量を測定した。一方、「コールターカウンター  ＴＡ−II」により、キャリアの個数平均粒径を求め、これをキャリアの粒径とした。キャリアの粒子密度については液浸法により求めた。これらを数１に代入し、キャリアの表面電荷密度を算出した。
【０１０３】
【数１】
2008191625.tif 000004
【０１０４】
（逆極性粒子表面電荷密度の測定方法）
一方、逆極性粒子の表面電荷密度についてもキャリアの場合と同様、逆極性粒子の粒径ｄ、逆極性粒子の粒子密度ρ、逆極性粒子の質量Ｍ、逆極性粒子の電荷量Ｑから求めることができる。このうち逆極性粒子の電荷量および逆極性粒子質量については図４、図５に示す装置を用いて次のように測定した。まず、図４の装置において、磁石ローラ３２に対し、円周方向に自由に回転できるよう設けられた導電性スリーブ３１の表面に耐刷前の現像剤を磁石ローラ３２の磁力によって均一に吸着させておき、直流電源３３によって電圧を印加しながら磁石ローラ３２を回転させた。その下を接地された導電性の平板電極３６上を通過させ、現像剤中のトナーとトナーに付着した逆極性粒子を電界により飛翔させて平板電極３６表面にトナー層を形成した。この際印加する電圧は１５０Ｖ、導電性スリーブ３１表面と平板電極３６の上面の最近接距離は２ｍｍとした。この際、形成される電界は１５０Ｖ／２ｍｍ＝０．０７５×１０6Ｖ／ｍと小さく、トナーからの逆極性粒子の分離は生じない程度にした。トナー層を形成した後、平板電極３６を図５の装置に付け替えた。
【０１０５】
図５の装置はＪａｐａｎ  Ｈａｒｄｃｏｐｙ  ２００４  Ｆａｌｌ  Ｍｅｅｔｉｎｇ論文集Ｐ１７に示されているものであり、平行平板電極３６、３７の間における荷電粒子４６の運動に伴う誘導電荷を捕らえるための装置である。前記平行平板電極３６、３７間の静電容量と可変容量コンデンサ３８の静電容量が等しくなるように可変容量コンデンサを調整することで、差動アンプ４５に入力される電位差は荷電粒子４６の運動に伴う電流に比例する。値が既知で等しい抵抗４３，４４の抵抗の値でその電位差を除することで荷電粒子４６の移動に伴う電流が測定できる。その電流値を積算すると電極３６から電極３７へ移動した粒子の総電荷量が測定される。Ａ／Ｄ変換器４７は、差動アンプ４５のアナログデータをデジタルデータに変換し、ＰＣ４２はデジタルデータの演算を行う。この方法を用い、電源３９、４０により−２００Ｖの直流電圧に周波数２ｋＨｚ、Ｖｐｐ１４００Ｖの矩形波を重畳した電圧を平行平板電極３６、３７間に２０周期印加し、停止前の電圧が印加波形のマイナス側である−９００Ｖとなるようにして電圧を停止した。平行平板電極３６、３７の間隔は１５０μｍとした。このように形成された電界により、逆極性粒子はトナーから離脱しトナーと逆方向へと往復運動し、その間、一部電極３７に付着し、最終の停止電圧で電極３７に付着して停止する。一方トナーは往復運動の後電極３６に付着して停止する。電極３６から電極３７へ移動した粒子は逆極性粒子のみであることから、電圧の印加開始から最終の停止電圧までの電流値を積算し、電荷量に換算したものを逆極性粒子の電荷量とした。また、電極上に付着した逆極性粒子の重さから、逆極性粒子の質量を測定した。
【０１０６】
逆極性粒子の粒径については、前記電極に付着した逆極性粒子を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）のＫＥＹＥＮＣＥ製ＶＥ８８００にて撮影し、その画像を米国  Ｍｅｄｉａ  Ｃｙｂｅｒｎｅｔｉｃｓ社製の画像処理ソフトＩｍａｇｅ−Ｐｒｏ  Ｐｌｕｓで粒径解析する方法で測定した。粒子個数は３００個となるまでＳＥＭ画像を撮影し、３００個の個数平均径を逆極性粒子の粒径とした。また液浸法により逆極性粒子の粒子密度を求めた。
【０１０７】
こうして求めた逆極性粒子の粒径ｄ、逆極性粒子の粒子密度ρ、逆極性粒子の質量Ｍ、逆極性粒子の電荷量Ｑを数１に代入し、逆極性粒子の表面電荷密度を算出した。
（実験例２）
図２に示した構成を有する現像装置を用い耐刷テストをおこなった。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）と実験例１で使用したのと同じ種類の各粒子を外添したトナーを用いた。現像剤担持体には−４００Ｖの直流電圧を印加した。トナー担持体には振幅１．６ｋＶ、ＤＣ成分−３００Ｖ、Ｄｕｔｙ比５０％、周波数２ｋＨｚの矩形波の現像バイアスを印加した。現像剤担持体の電位に対してトナー担持体の平均電位は１００Ｖの電位差を有し、最大電位差は電位差９００Ｖである。トナー担持体には表面にアルマイト処理を施したアルミローラを用い、現像剤担持体とトナー担持体との最近接部のギャップは０．３ｍｍとした。像担持体上に形成された静電潜像の背景部電位は−５５０Ｖ、画像部電位は−６０Ｖであり、像担持体とトナー担持体との最近接部のギャップは０．１５ｍｍとした。トナー担持体と現像剤担持体との間に形成されるトナー分離電界の絶対値の最大値は９００Ｖ／０．３ｍｍ＝３．０×１０6Ｖ／ｍであった。
【０１０８】
耐刷テスト中のトナー帯電量を表２に示す。
【０１０９】
【表２】
2008191625.tif 000005
【０１１０】
実験例１と同様に、逆極性粒子の現像剤中での表面電荷密度を現像剤中でのキャリアの表面電荷密度に対し０．５〜３．０倍の範囲にすることで、逆極性粒子の付着によるキャリアの電荷付与性の補助効果が適切な程度で発揮され、キャリアの電荷付与性が初期に近い状態に保たれる。その結果、初期からのトナー帯電量の変化を、５０ｋ枚時点においても０〜５μＣ／ｇに抑えることができ、地肌かぶりの増加や機内へのトナー飛散の増加といったトナー帯電量低下に伴う問題や、濃度の低下やドット再現性の悪化といったトナー帯電量上昇に伴う問題を発生しない。特に、逆極性粒子の現像剤中での表面電荷密度を現像剤中でのキャリアの表面電荷密度に対し１．２〜２．２倍の範囲にすることで、耐刷枚数の増加に伴う初期からのトナー帯電量の変化がほとんど発生せず、１００ｋ枚時点においても０〜５μＣ／ｇに抑えることができ、装置の長寿命を達成できる。
（実験例３）
逆極性粒子回収部材を除いた以外は実験例２と同様の構成の現像装置を用い耐刷テストをおこなった。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）と実験例１および２で使用したのと同じ種類の各粒子を外添したトナーを用いた。
【０１１１】
耐刷テスト中のトナー帯電量を表３に示す。
【０１１２】
【表３】
2008191625.tif 000006
【０１１３】
この構成の現像器を用いた場合には逆極性粒子の分離、回収が行われず、トナーに外添した逆極性粒子の種類によらずキャリア劣化抑制効果は得られなかった。
（実験例４）
図２に示した構成を有する現像装置を用い耐刷テストを、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作成し、使用した。すなわち、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分間表面処理を行って、１段目の外添処理をした。
【０１１４】
次に、この表面処理を施したトナーに対し、２段目の外添処理として逆極性粒子である外添剤ｃを処理した。処理は、外添剤ｃとして個数平均粒径３５０ｎｍのチタン酸ストロンチウム１００質量部に対しジメチルポリシロキサンを０．６質量部の割合で表面処理したものを用い、ヘンシェルミキサで表４に示す条件で行った。この時の逆極性粒子である外添剤ｃの表面電荷密度とキャリアの表面電荷との比とを実験例１に示す測定方法で測定した結果も表４に示す。現像剤以外の条件は実験例２で示した条件と同じ条件で耐刷テストを行った。
【０１１５】
また、使用した現像剤に対しては、逆極性粒子が逆極性粒子回収部材によってトナーから分離される割合を測定し、これを逆極性粒子分離率とした。逆極性粒子分離率の測定方法はつぎのとおりとした。すなわち、現像器を画像形成時と同じ条件で駆動し、トナー担持体表面にトナー層を形成し、そのトナー層中のトナーを収集した。また、一方でキャリアとの混合前の未使用トナーを用意し、誘導結合プラズマ発光分光分析装置（ＩＣＰ−ＡＥＳ）を用いて両者のトナー中に含まれるチタン酸ストロンチウムの量を定量した。そこから導かれたトナー担持体上のトナーにおけるチタン酸ストロンチウム比率を未使用トナーのチタン酸ストロンチウム比率で除した値を１から引いた値を算出し、逆極性粒子分離率とした。
【０１１６】
逆極性粒子分離率および耐刷テストの結果を表５に示した。
【０１１７】
【表４】
2008191625.tif 000007
【０１１８】
【表５】
2008191625.tif 000008
【０１１９】
分離率が９．３％から５０．３％の範囲にある場合に、現像剤中に回収される逆極性粒子の量が適切な範囲となり、逆極性粒子によるキャリア劣化抑制効果が適度に得られることが判る。これは分離率が低すぎると逆極性粒子の回収性が悪化し、逆極性粒子によるキャリアの劣化抑制効果が弱められ、一方、分離率が高すぎるとキャリアの劣化抑制効果は十分得られるものの、回収された逆極性粒子が現像剤中でトナーにも過剰に付着するようになり、結果的にトナーの帯電量が低下することによると考えられる。
（実験例５）
図４、図５の装置を用い、逆極性粒子表面電荷密度測定で示したのと同様の手順で平行平板電極の一方の電極に逆極性粒子を含むトナー層を形成した。トナーとしては実験例１−２で用いたのと同様のものを用いた。このトナーに含まれる逆極性粒子であるチタン酸ストロンチウム量は２質量％である。電極上に形成されたトナー層から、電界による逆極性粒子分離量を評価したところ、図６に示すような結果が得られた。図６に示すとおり、電界により分離された逆極性粒子量は約２．５×１０6Ｖ／ｍから立ち上がり、電界を大きくすると分離量も増大することがわかった。また、５．５×１０6Ｖ／ｍ以上の電界を用いるとトナー担持体と現像剤担持体との間で、リークが発生した。以上のことから、トナーに含まれる逆極性粒子を電界により分離するためには２．５×１０6Ｖ／ｍ以上５．５×１０6Ｖ／ｍ以下の電界が有効なことがわかる。
【図面の簡単な説明】
【０１２０】
【図１】本発明に係る一実施形態による画像形成装置の主要部を示す概略構成図である。
【図２】本発明に係る別の実施形態である画像形成装置の主要部を示す概略構成図である。
【図３】帯電量の測定装置を示す概略構成図である。
【図４】表面電荷密度を測定するための装置の一部を示す概略構成図である。
【図５】表面電荷密度を測定するための装置の一部を示す概略構成図である。
【図６】電界と逆極性粒子の分離量を示す図である。
【符号の説明】
【０１２１】
１  像担持体（感光体ドラム）
２ａ、２ｂ  現像装置
３  帯電装置
４  転写ローラ
５  クリーニングブレード
６  現像領域
７  トナー補給装置
１１  現像剤担持体
１２  スリーブローラ
１３  磁石ローラ
１４  電源
１５  規制部材（規制ブレード）
１６  現像剤槽
１７  バケットローラ
１８  ケーシング
１９  補給ローラ
２０  ＡＴＤＣセンサ
２１  ホッパ
２２  逆極性粒子分離部材
２３  補給トナー
２４  現像剤
２５  トナー担持体
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
３６、３７  電極
３８  可変容量コンデンサ
４５  差動アンプ
４６  荷電粒子
４０、４１、５０、５１  電源
４２  ＰＣ
４７  Ａ／Ｄ変換器
【図１】
2008191625.tif 000009
【図２】
2008191625.tif 000010
【図３】
2008191625.tif 000011
【図４】
2008191625.tif 000012
【図５】
2008191625.tif 000013
【図６】
2008191625.tif 000014