(57)【要約】【課題】キャリアのトナー帯電能力の低下を抑制しながらも、クリーニング不良を抑制し、長期的に安定して高画質画像を得る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からトナーを第２の搬送部材に移動・分離させる第１の電界形成手段；および第２の搬送部材と静電潜像担持体との間に第２の電界を形成して、第２の搬送部材が保持している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、トナーと行動を共にする大径粒子Ａおよびキャリアと行動を共にする大径粒子Ｂをさらに含む現像装置、ならびに上記現像装置を含む画像形成装置。【選択図】図１
2008233166.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からトナーを上記第２の搬送部材に移動・分離させる第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、上記トナーと行動を共にする平均一次粒径１００〜８５０ｎｍの大径粒子Ａおよび上記キャリアと行動を共にする平均一次粒径１００〜８５０ｎｍの大径粒子Ｂをさらに含むことを特徴とする現像装置。
【請求項２】
大径粒子Ａの鉄粉に対するブローオフ帯電量が上記トナーの第１の極性と同符号であって、絶対値が５〜１００μＣ／ｇの範囲内であり、大径粒子Ｂの鉄粉に対するブローオフ帯電量が上記キャリアの第２の極性と同符号であって、絶対値が５〜１００μＣ／ｇの範囲内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】
大径粒子Ａおよび大径粒子Ｂの合計含有量が１〜５重量％であり、含有比率（Ａ：Ｂ）が４：６〜６：４であることを特徴とする請求項１または２に記載の現像装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の現像装置を含む画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真方式の画像形成装置、及びこの画像形成装置に使用される現像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の画像形成装置に採用されている現像方式として、現像剤の主成分としてトナーのみを用いる一成分現像方式と、現像剤の主成分としてトナーとキャリアを用いる二成分現像方式が知られている。
【０００３】
一成分現像方式の現像装置は、トナーを担持して搬送するトナー担持部材と該トナー担持部材のトナー担持面に接触する摩擦荷電部材を備えている。トナー担持部材に担持されているトナーは、摩擦荷電部材の接触位置を通過する際、摩擦荷電部材と摩擦接触して薄層化されると共に所定の極性に帯電される。このように、一成分現像装置は、トナーの帯電を摩擦荷電部材との摩擦接触によって行っているため、構成が簡単・小型・安価であるという利点がある。しかし、摩擦荷電部材の接触位置で強いストレスを受けることからトナーが劣化し易く、そのためにトナーの帯電性が比較的早期に損なわれる。また、トナー担持部材と摩擦荷電部材との接触圧によって両者にトナーが付着してトナーを帯電する能力が低下し、結果的に、現像装置の寿命が比較的短くなる。
【０００４】
二成分現像方式の現像装置は、トナーとキャリアを摩擦接触させることによって両者を所定の極性に荷電するため、トナーの受けるストレスは一成分現像装置に比べて少ない。キャリアも、その表面積はトナーに比べて大きいことから、トナーが付着して汚れることも少ない。しかし、長期間の使用によりキャリアの表面に付着する汚れ（スペント）が増加し、そのためにトナーを帯電する能力が低下し、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。また荷電粒子はトナーの帯電極性とは逆極性に帯電され、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、荷電粒子はトナーの帯電極性とは逆極性に帯電されるものであって、磁気ローラと現像ローラとの間にはトナーが選択的に移動するための電界が付与されるため、荷電粒子は現像ローラには十分に供給されない。そのため、感光体に接触させて配置されるクリーニングブレードと感光体との間隙で静止層が形成されないので、感光体のクリーニング不良が起こり、結果として、画像上に拭き残し、ブラックスポット（ＢＳ）およびフィルミング等のノイズが発生する、という新たな問題が生じていた。
【０００９】
一方、磁気ローラと現像ローラを備えた現像装置においてトナーに粒径が０．１〜１．５μｍのシリカ、酸化チタン等の外添剤を添加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２００２−３６５９１４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、キャリアのトナー帯電能力の低下を抑制しながらも、クリーニング不良を抑制し、長期的に安定して高画質画像を得る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からトナーを上記第２の搬送部材に移動・分離させる第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、上記トナーと行動を共にする平均一次粒径１００〜８５０ｎｍの大径粒子Ａおよび上記キャリアと行動を共にする平均一次粒径１００〜８５０ｎｍの大径粒子Ｂをさらに含む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、キャリアと行動を共にする大径粒子Ｂだけでなく、トナーと行動を共にする大径粒子Ａを用いる。大径粒子Ａはトナーと行動を共にするので、クリーニングブレードと感光体との間隙に大径粒子Ａが供給されて静止層が有効に形成される。一方、大径粒子Ｂはキャリアと行動を共にするので、キャリアへのトナースペントを有効に防止できる。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大径粒子Ｂ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。そのため、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。それらの結果、キャリアのトナー帯電能力の低下を抑制しながらも、クリーニング不良を抑制でき、長期的に安定して高画質画像を提供できる。
【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。クリーニング装置４０は板状のクリーニングブレードが使用される。
【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】
現像ローラ４８は、アルミやステンレス等の金属材料からなる導電性ローラであっても、当該導電性ローラに酸化処理を施したものであっても、または当該導電性ローラ基体上に表面層を有するものであってもよい。表面層としては、例えば、ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ウレタン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリスルホン樹脂、ポリエーテルケトン樹脂、塩化ビニル樹脂、酢酸ビニル樹脂、シリコーン樹脂およびフッ素樹脂等の樹脂コート層、ならびにシリコーンゴム、ウレタンゴム、二トリルゴム、天然ゴムおよびイソプレンゴム等のゴムコート層が挙げられる。そのような表面層の内部または最表面には導電剤が添加されていても良い。導電剤としては、電子導電剤およびイオン導電剤が挙げられる。電子導電剤としては、例えば、ケッチェンブラック、アセチレンブラック、ファーネスブラック等のカーボンブラックや、金属粉、金属酸化物の微粒子等が挙げられるが、これらに制限されるものではない。イオン導電剤としては、例えば、四級アンモニウム塩等のカチオン性化合物や、両性化合物、その他イオン性高分子材料が挙げられるが、これらに制限されるものではない。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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、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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
〔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。電界形成装置１１０は、搬送ローラと現像ローラとの間に第１の電界を形成して、搬送ローラが保持している現像剤からトナーを現像ローラに移動・分離させる第１の電界形成手段と、現像ローラと感光体との間に第２の電界を形成して、現像ローラが保持している上記を感光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の電界形成手段とからなっている。第１および第２の電界形成手段を構成する電源の具体例が図３Ａ〜図７に示してある。
【００２７】
図３Ａ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３Ｂ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。
【００２８】
実施形態２に係る図４Ａの電界形成装置１２２において、第１の電源１２４（第２の電界形成手段に相当する）は、実施形態１の電源と同様に、現像ローラ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（第１の電界形成手段に相当する）は、スリーブ６０とグランド１２６との間に直流電源１３２と交流電源１３４を有する。直流電源１３２は、トナー６の帯電極性と同一極性で且つ第１の直流電圧よりも高圧の第２の直流電圧ＶＤＣ２（例えば、−４００ボルト）をスリーブ６０に印加している。図４Ｂに示すように、交流電源１３４は、スリーブ６０とグランド１２６との間にピーク・ツー・ピーク電圧ＶＰ−Ｐが例えば３００ボルトの交流電圧ＶＡＣを印加する。その結果、供給領域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。
【００２９】
図５Ａに示す電界形成装置１３６において、第１の電源１３８（第２の電界形成手段に相当する）は、現像ローラ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５Ｂ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。
【００３０】
図６に示す電界形成装置１５２は、図３Ａに示す実施形態１の電界形成装置１１０において、第１の電源１１２と第２の電源１１４にそれぞれ交流電源１５４、１５６を追加したものである。交流電源１５４，１５６の出力電圧はＶＡＣ１，ＶＡＣ２である。電圧ＶＡＣ１，ＶＡＣ２は同一であってもよいし、違ってもよい。図７に示す電界形成装置１５８は、図３Ａに示す実施形態の電源において、第１の電源１１２に交流電源１６０を追加したものである。交流電源１６０の出力電圧はＶＡＣである。これらの形態の電界形成装置１５２，１５８も、電界形成装置１１０，１２２，１３６と同様に、現像ローラ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。
【００３１】
〔４．現像剤〕
本発明において現像剤はトナーとキャリアを主成分とする２成分現像剤であって、特定の大径粒子Ａおよび大径粒子Ｂをさらに含むものである。
【００３２】
〔大径粒子〕
大径粒子Ａはトナーと行動を共にする粒子であって、平均一次粒径１００〜８５０ｎｍを有するものである。トナーと行動を共にするとは、第１の電界形成手段によって搬送ローラが保持している現像剤からトナーを現像ローラに移動・分離させるに際し、トナーと共に現像ローラに移動・分離されることを意味する。そのような大径粒子Ａはその後、トナーと共に、第２の電界形成手段によって現像ローラから感光体に移動し、クリーニングブレードと感光体との間隙に供給されるので、静止層が有効に形成され、クリーニング不良を抑制できる。大径粒子Ａは全ての粒子がトナーと共に行動しなければならないというわけではなく、現像剤に含まれる大径粒子Ａのうち５０％を越えるものがトナーと共に行動すればよい。大径粒子Ａが小さすぎると、クリーニングブレードと感光体との間をすり抜けやすくなるためクリーニングの効果が不十分となり画像ノイズが発生する。一方で、大きすぎると、繰り返し画像形成を行った場合に、ブレードクリーニング時や押圧転写時に感光体に傷をつけ易くなり、そのため、クリーニングブレードにも傷がはいり、拭き残し等のクリーニング不良が発生する。
【００３３】
そのような大径粒子Ａはトナーの帯電極性と同一極性に帯電されるものであり、現像ローラ回転方向に関し供給領域９０より下流側であって現像領域９６より上流側における現像ローラ上で採取したトナー混合物における含有割合が、初期の現像剤における含有割合よりも、大きくなる粒子である。ここで含有割合とは、大径粒子Ａと同様の平均一次粒径範囲内の全大径粒子に対する割合である。
【００３４】
大径粒子Ａは通常、キャリアとの摩擦接触により、トナーの帯電極性と同一極性に帯電される粒子が使用され、本発明においては鉄粉に対するブローオフ帯電量がトナーの帯電極性と同符号であって、絶対値が５〜１００μＣ／ｇの範囲内であるものが使用できる。
具体的には例えば、キャリアとの摩擦接触により負極性に帯電されるトナーを用いる場合、大径粒子Ａは通常、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、例えば鉄粉に対するブローオフ帯電量が−５〜−１００μＣ／ｇの範囲内であるものが使用できる。そのような負帯電性大径粒子Ａとしては、例えば、シリカ、酸化チタン等の無機粒子、ならびに含フッ素アクリル系モノマーまたは／および含フッ素メタクリル系モノマーを含有するポリマー等のフッ素樹脂、ポリエチレン等のポリオレフィン樹脂、シリコーン樹脂、ポリエステル樹脂等の負帯電性熱可塑性樹脂あるいは負帯電性熱硬化性樹脂で構成された有機粒子が使用できる。また樹脂粒子に含有させることによって当該粒子に負帯電性を付与し得る負荷電制御剤を樹脂粒子中に含有させたものを使用してもよい。負荷電制御剤としては、例えば、サリチル酸系またはナフトール系のクロム錯体、アルミニウム錯体、鉄錯体および亜鉛錯体等を使用できる。負荷電制御剤が含有される樹脂として、例えば、アクリル系樹脂、スチレン・アクリル系樹脂、シリコーン系樹脂等が使用できる。さらに粒子の表面をコートすることによって当該粒子に負帯電性を付与し得る負帯電性表面処理剤を粒子表面にコートしたものを使用してもよい。粒子としては特に制限されるものではなく、例えば、正帯電性大径粒子として使用可能な後述の無機粒子および有機粒子が使用できる。負帯電性表面処理剤としては、例えば、前記の負帯電性熱可塑性樹脂あるいは負帯電性熱硬化性樹脂、フッ素系シリコーンオイル等をそのまま、または所望により溶媒に溶解させて使用できる。
【００３５】
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、大径粒子Ａは通常、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、例えば鉄粉に対するブローオフ帯電量が＋５〜＋１００μＣ／ｇの範囲内であるものが使用できる。そのような正帯電性大径粒子Ａとしては、例えば、チタン酸ストロンチウム、チタン酸バリウム、チタン酸カルシウム、アルミナ等の無機粒子、ならびに含窒素樹脂、アクリル樹脂等の正帯電性熱可塑性樹脂あるいは正帯電性熱硬化性樹脂で構成された有機粒子が使用できる。含窒素樹脂として、例えば、アクリル酸２−ジメチルアミノエチル、アクリル酸２−ジエチルアミノエチル、メタクリル酸２−ジメチルアミノエチル、メタクリル酸２−ジエチルアミノエチル、ビニルピリジン、Ｎ−ビニルカルバゾールおよびビニルイミダゾール等からなる群から選択される１種類以上の含窒素モノマーをモノマーとして含有するポリマー、ベンゾグァナミン樹脂、ナイロン樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂等が使用できる。また樹脂粒子に含有させることによって当該粒子に正帯電性を付与し得る正荷電制御剤を樹脂粒子中に含有させたものを使用してもよい。正荷電制御剤としては、例えば、ニグロシン染料、四級アンモニウム塩等を使用できる。正荷電制御剤が含有される樹脂として、例えば、アクリル系樹脂、スチレン・アクリル系樹脂、シリコーン系樹脂等が使用できる。さらに粒子の表面をコートすることによって当該粒子に正帯電性を付与し得る正帯電性表面処理剤を粒子表面にコートしたものを使用してもよい。粒子としては特に制限されるものではなく、例えば、負帯電性大径粒子として使用可能な前記の無機粒子および有機粒子が使用できる。正帯電性表面処理剤としては、例えば、前記の正帯電性熱可塑性樹脂あるいは正帯電性熱硬化性樹脂、ならびにアミノ基、ニトリル基またはイソシアネート基を有する公知の表面処理剤をそのまま、または所望により溶媒に溶解させて使用できる。公知の表面処理剤として、例えば、ウレタン変性樹脂およびアクリロニトリル樹脂等の合成樹脂、γ−（２−アミノエチル）アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−（２−アミノエチル）アミノプロピルメチルジメトキシシラン、アミノシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、Ｎ−（２−アミノエチル）３−アミノプロピルトリメトキシシランおよびＮ−β−（Ｎ−ビニルベンジルアミノエチル）−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン等のシランカップリング剤、ならびにアミノ変性シリコーンオイル等のシリコーンオイル等が使用できる。
【００３６】
大径粒子Ｂはキャリアと行動を共にする粒子であって、平均一次粒径１００〜８５０ｎｍを有するものである。キャリアと行動を共にするとは、第１の電界形成手段によって搬送ローラが保持している現像剤からトナーを現像ローラに移動・分離させるに際し、キャリアと共に搬送ローラ側に残ることを意味する。そのため大径粒子Ｂはキャリアへのトナースペントを有効に防止でき、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大径粒子Ｂ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。大径粒子Ｂは全ての粒子がキャリアと共に行動しなければならないというわけではなく、現像剤に含まれる大径粒子Ｂのうち５０％を越えるものがキャリアと共に行動すればよい。大径粒子Ｂが小さすぎると、トナーから離脱しにくく、キャリアへ付着する大径粒子Ｂの量が少ないため、キャリアのトナー帯電能力低下を十分に抑制できない。一方で、大きすぎると、大径粒子がキャリアに付着しにくく、キャリアのトナー帯電能力低下を抑制する効果が十分に得られない。
【００３７】
そのような大径粒子Ｂはトナーの帯電極性とは逆極性に帯電されるものであり、現像ローラ回転方向に関し供給領域９０より下流側であって現像領域９６より上流側における現像ローラ上で採取したトナー混合物における含有割合が、初期の現像剤における含有割合よりも、小さくなる粒子である。ここで含有割合とは、大径粒子Ｂと同様の平均一次粒径範囲内の全大径粒子に対する割合である。
【００３８】
大径粒子Ｂは通常、キャリアとの摩擦接触により、トナーの帯電極性とは逆極性に帯電される粒子が使用され、本発明においては鉄粉に対するブローオフ帯電量がトナーの帯電極性と逆符号であって、絶対値が５〜１００μＣ／ｇの範囲内であるものが使用できる。
具体的には例えば、キャリアとの摩擦接触により負極性に帯電されるトナーを用いる場合、大径粒子Ｂは通常、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、例えば鉄粉に対するブローオフ帯電量が＋５〜＋１００μＣ／ｇの範囲内であるものが使用できる。そのような正帯電性大径粒子Ｂとしては、正帯電性大径粒子Ａとして例示した同様の粒子が使用できる。
【００３９】
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、大径粒子Ｂは通常、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、例えば鉄粉に対するブローオフ帯電量が−５〜−１００μＣ／ｇの範囲内であるものが使用できる。そのような負帯電性大径粒子Ｂとしては、負帯電性大径粒子Ａとして例示した同様の粒子が使用できる。
【００４０】
大径粒子Ａおよび大径粒子Ｂの含有量はそれぞれ、本発明の目的が達成される限り特に制限されず、それらの合計含有量はトナーに対して１〜５重量％、特に１〜４重量％であることが好ましい。大径粒子Ａおよび大径粒子Ｂの含有比率（Ａ：Ｂ）は通常、４：６〜６：４である。
【００４１】
図２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に使用される現像剤２は、トナー６とキャリア４の他に、トナーと行動を共にする大径粒子Ａ（７）およびキャリアと行動を共にする大径粒子Ｂ（８）を含む。実施の形態において、大径粒子Ａ（７）および大径粒子Ｂ（８）は、トナー６の外周面に保持されており、トナー補給部９８からトナー６と共に補給される。
【００４２】
画像形成時、大径粒子Ａ（７）および大径粒子Ｂ（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大径粒子Ｂ（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。離脱した大径粒子Ｂ（８）は、該分離した大径粒子Ｂ（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。キャリア４の外周面の一部又は全体がスペントで覆われている場合、大径粒子Ｂ（８）はスペントに打ち込まれる。キャリア４の外周面に保持され又は打ち込まれた大径粒子Ｂ（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、大径粒子Ｂ（８）は正極性に帯電される。その結果、大径粒子Ｂ（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に被覆されていても、スペント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。
【００４３】
上述のように、大径粒子Ｂ（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から分離した大径粒子Ｂ（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。
【００４４】
一方、トナー６の表面に保持されている大径粒子Ａ（７）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同方向の電気的な力を受けて、トナー６と共にスリーブ６０から現像ローラ４８に移動する。その後、大径粒子Ａ（７）はトナー６と共に現像ローラ４８に保持されて現像領域９６まで搬送されると、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と共に静電潜像画像部に付着し、静電潜像が可視像化される。このとき、大径粒子Ａ（７）は感光体に達するので、クリーニングブレードと感光体との間隙に供給されて、静止層が有効に形成される。
【００４５】
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、大径粒子Ａ（７）は負極性に帯電し、大径粒子Ｂ（８）は正極性に帯電する。本発明に用いるトナー、キャリア、大径粒子Ａ（７）および大径粒子Ｂ（８）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、大径粒子Ａ（７）は正極性、大径粒子Ｂ（８）は負極性に帯電する組み合わせも考えられる。
【００４６】
〔５．具体的な材料〕
トナー、キャリア、および現像剤に含まれる他の粒子の具体的な材料を説明する。
【００４７】
〔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。
【００４８】
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。
【００４９】
〔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、例えばスチレン・アクリル系樹脂）、ポリエステル樹脂、エポキシ系樹脂、塩化ビニル樹脂、フェノール樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリウレタン樹脂、シリコーン樹脂、またはそれらの樹脂を任意に混ぜ合わせたものである。バインダー樹脂は、軟化温度が約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。
【００５０】
〔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。
【００５１】
〔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。
【００５２】
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。
【００５３】
〔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。
【００５４】
〔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。
【００５５】
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。
【００５６】
バインダー型キャリアに用いられるバインダー樹脂としては、ポリスチレン系樹脂に代表されるビニル系樹脂、ポリエステル系樹脂、ナイロン系樹脂、ポリオレフィン系樹脂などの熱可塑性樹脂、フェノール樹脂やシリコーン樹脂等の硬化性樹脂が例示される。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
トナー、キャリア、大径粒子Ａおよび大径粒子Ｂの組合せによるトナー、大径粒子Ａおよび大径粒子Ｂの帯電極性は、それらを混合攪拌し現像剤とした後、現像剤からトナー、大径粒子Ａまたは大径粒子Ｂを分離する為の電界の方向から容易に知ることができる。
【実施例】
【００６３】
（キャリアＡ）
磁性体からなるキャリアコア粒子にシリコーン樹脂コートがなされてなるコート型キャリアであって、平均粒径約３３μｍのコニカミノルタビジネステクノロジーズ社製ｂｉｚｈｕｂ  Ｃ３５０用キャリアをキャリアＡとして用いた。
【００６４】
（大径粒子ｘ１）
個数平均粒径３５０ｎｍのチタン酸ストロンチウム粒子にフッ素系シリコーンオイルを、チタン酸ストロンチウム粒子に対して０．２重量％で表面処理し、大径粒子ｘ１を得た。この大径粒子のブローオフ帯電量は−５μｃ/ｇであった。
【００６５】
（大径粒子ｘ２〜ｘ５）
個数平均粒径５０、１００、８５０、１０００ｎｍのチタン酸ストロンチウム粒子を用いたこと以外、大径粒子ｘ１の製造方法と同様の方法により、それぞれ大径粒子ｘ２〜ｘ５を得た。これらの大径粒子のブローオフ帯電量は−５μｃ/ｇであった。
【００６６】
（大径粒子ｘ６）
個数平均粒径３５０ｎｍのチタン酸ストロンチウム粒子にフッ素系シリコーンオイルを、チタン酸ストロンチウム粒子に対して１重量％で表面処理し、大径粒子ｘ６を得た。この大径粒子のブローオフ帯電量は−９９μｃ/ｇであった。
【００６７】
（大径粒子ｙ１）
個数平均粒径３５０ｎｍのチタン酸ストロンチウム粒子に表面処理をおこなわないで、そのまま大径粒子ｙ１として用いた。この大径粒子のブローオフ帯電量は＋５μｃ/ｇであった。
【００６８】
（大径粒子ｙ２〜ｙ５）
個数平均粒径５０、１００、８５０、１０００ｎｍのチタン酸ストロンチウム粒子に表面処理をおこなわないで、そのままそれぞれ大径粒子ｙ２〜ｙ５として用いた。これらの大径粒子のブローオフ帯電量は＋５μｃ/ｇであった。
【００６９】
（大径粒子ｙ６）
個数平均粒径３５０ｎｍのチタン酸ストロンチウム粒子にＮ−（２−アミノエチル）３−アミノプロピルトリメトキシシランをチタン酸ストロンチウム粒子に対して１重量％で表面処理し、大径粒子ｙ６を得た。この大径粒子のブローオフ帯電量は＋９８μｃ/ｇであった。
【００７０】
（ブローオフ帯電量の測定方法）
ブローオフ帯電量の測定は、ブローオフ粉体帯電量測定装置（東芝ケミカル社製）を用い、鉄粉キャリア（Ｚ−１５０／２５０）（パウダーテック社製）に対してサンプルを濃度０．２ｗｔ％で混合したものを、ターブラーミキサーで１分間混合した際の値で示してある。装置条件はＳＵＳ４００ｍｅｓｈ、ブロー圧力１ｋｇｆ／ｃｍ２、６０秒値である。
【００７１】
（トナー粒子）
トナー粒子はコニカミノルタビジネステクノロジーズ社製ｂｉｚｈｕｂ  Ｃ３５０用トナー粒子を用いた。
【００７２】
（実施例１）
湿式造粒法により作成された体積平均粒径約６．５μｍのトナー粒子１００重量部に対し、第１の疎水性シリカ０．２重量部、第２の疎水性シリカ０．５重量部、疎水性酸化チタン０．５重量部、大径粒子ｘ１を２重量部、および大径粒子ｙ１を２重量部を、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３分間表面処理を行って外添処理し、負帯電性トナーを得た。
【００７３】
ここで用いた第１の疎水性シリカは、個数平均一次粒径１６ｎｍのシリカ（＃１３０：日本アエロジル社製）を疎水化剤であるヘキサメチルジシラザン（ＨＭＤＳ）により表面処理を施したものである。
第２の疎水性シリカは、個数平均一次粒径２０ｎｍのシリカ（＃９０：日本アエロジル社製）をＨＭＤＳにより表面処理したものである。
疎水性酸化チタンは、個数平均一次粒径３０ｎｍのアナターゼ型酸化チタンを水系湿式中で疎水化剤であるイソブチルトリメトキシシランにより表面処理をしたものである。
【００７４】
（評価）
上記負帯電性トナーとキャリアＡを重量混合比（トナー／キャリア）８／９２で混合して得られた現像剤を、図１に示す形態の現像装置を組み込んだ画像形成装置（ｂｉｚｈｕｂ  Ｃ３５０；コニカミノルタビジネステクノロジーズ社製）に搭載した。この画像形成装置を用いて、画像面積率５％のオリジナル画像を１０万枚プリントした。トナーは、現像剤のトナー濃度検出結果に基づいて補給するよう制御している。
【００７５】
現像条件は以下の通りである。電界形成装置は、図７に示す形態を採用し、搬送ローラに直流電圧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：１，５００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。
【００７６】
・帯電性
帯電性は、現像ローラ上のトナーの帯電量をブローオフ粉体帯電量測定装置（東芝ケミカル社製）により測定し、初期に対する１０万枚プリント後の帯電量低下率（Ｒｃ）によって評価した。
○；Ｒｃは５％未満であった；
△；Ｒｃは５％以上、１０％未満であったが、実用上問題なかった；
×；Ｒｃは１０％以上であった。
【００７７】
・クリーニング性
クリーニング性は、１０万枚プリント後の画像および感光体表面について、クリーニングに起因する画像ノイズ（クリーニング不良による拭き残し、ＢＳ、フィルミング）に基づいて評価した。
○；感光体表面には拭き残し、フィルミングおよびＢＳの発生がなかった；
△：拭き残し、フィルミングおよびＢＳの発生が感光体表面にある；
×：拭き残し、フィルミングおよびＢＳの発生が感光体表面にあり、画像上でも確認できた。
【００７８】
・大径粒子割合
耐刷５万枚直後、および１０万枚直後において、現像剤に含まれる大径粒子Ａは５０％を越える割合で、トナーと共に行動し、現像ローラ４８に移動・分離されていた。一方、大径粒子Ｂは５０％を越える割合で、キャリアと共に行動していた。
大径粒子Ａが５０％を越える割合で、トナーと共に行動したことは、以下の測定により明らかであった。初期の現像剤に含まれるトナー粒子に対する大径粒子Ａ（ｘ１）の割合Ｘａ（重量％）を算出した。現像ローラ回転方向に関し供給領域９０より下流側であって現像領域９６より上流側における現像ローラ上のトナー混合物を採取し、トナー粒子に対する大径粒子Ａ（ｘ１）の割合Ｘｂ（重量％）を測定した。Ｘｂ／Ｘａが０．５を越えていることを確認した。
大径粒子Ｂが５０％を越える割合で、キャリアと共に行動したことは、以下の測定により明らかであった。初期の現像剤に含まれるトナー粒子に対する大径粒子Ｂ（ｙ１）の割合Ｙａ（重量％）を算出した。現像ローラ回転方向に関し供給領域９０より下流側であって現像領域９６より上流側における現像ローラ上のトナー混合物を採取し、トナー粒子に対する大径粒子Ｂ（ｙ１）の割合Ｙｂ（重量％）を測定した。１−Ｙｂ／Ｙａが０．５を越えていることを確認した。
大径粒子Ａ、Ｂの割合Ｘｂ、Ｙｂは、大径粒子Ａ、Ｂそれぞれについて以下の方法を実施することにより求めることができる。大径粒子を溶媒に溶かし、その濃度と吸光度との関係を示す検量線を作成する。トナーも同じ様に溶媒に溶かしその濃度と吸光度との関係を示す検量線を作成する。サンプリングしたトナーを溶解させ、その溶液の吸光度を測定し、前記検量線から大径粒子の含有割合を導き出す。吸光度の測定には一般的な吸光光度計を用いることができる。
【００７９】
現像ローラ上で採取されたトナー混合物における大径粒子Ａの含有割合［Ｘｂ／（Ｘｂ＋Ｙｂ）］は、初期の現像剤における大径粒子Ａの含有割合［Ｘａ／（Ｘａ＋Ｙａ）］より大きくなっていた。
現像ローラ上で採取されたトナー混合物における大径粒子Ｂの含有割合［Ｙｂ／（Ｘｂ＋Ｙｂ）］は、初期の現像剤における大径粒子Ｂの含有割合［Ｙａ／（Ｘａ＋Ｙａ）］より小さくなっていた。
【００８０】
（実施例２〜１０／比較例１〜５）
表に記載の大径粒子を、表に記載の添加量で用いたこと以外、実施例１と同様の方法により、トナーの製造および評価を行った。
実施例２〜１０では、耐刷５万枚直後、および１０万枚直後において、現像剤に含まれる大径粒子Ａは５０％を越える割合で、トナーと共に行動し、現像ローラ４８に移動・分離されていた。一方、大径粒子Ｂは５０％を越える割合で、キャリアと共に行動していた。また実施例２〜１０では、現像ローラ上で採取されたトナー混合物における大径粒子Ａの含有割合［Ｘｂ／（Ｘｂ＋Ｙｂ）］は、初期の現像剤における大径粒子Ａの含有割合［Ｘａ／（Ｘａ＋Ｙａ）］より大きくなっていた。現像ローラ上で採取されたトナー混合物における大径粒子Ｂの含有割合［Ｙｂ／（Ｘｂ＋Ｙｂ）］は、初期の現像剤における大径粒子Ｂの含有割合［Ｙａ／（Ｘａ＋Ｙａ）］より小さくなっていた。
【００８１】
【表１】
2008233166.tif 000003
【００８２】
【表２】
2008233166.tif 000004
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【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３Ａ】電界形成装置の一実施形態を示す図。
【図３Ｂ】図３Ａに示す電界形成装置からスリーブと現像スリーブに供給されている電圧の関係を示す図。
【図４Ａ】電界形成装置の他の実施形態を示す図。
【図４Ｂ】図４Ａに示す電界形成装置からスリーブと現像スリーブに供給されている電圧の関係を示す図。
【図５Ａ】電界形成装置の他の実施形態を示す図。
【図５Ｂ】図５Ａに示す電界形成装置からスリーブと現像スリーブに供給されている電圧の関係を示す図。
【図６】電界形成装置の他の実施形態を示す図。
【図７】電界形成装置の他の実施形態を示す図。
【符号の説明】
【００８４】
１：画像形成装置、２：現像剤、４：キャリア、６：トナー、７：大径粒子Ａ、８：大径粒子Ｂ、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】
2008233166.tif 000005
【図２】
2008233166.tif 000006
【図３Ａ】
2008233166.tif 000007
【図３Ｂ】
2008233166.tif 000008
【図４Ａ】
2008233166.tif 000009
【図４Ｂ】
2008233166.tif 000010
【図５Ａ】
2008233166.tif 000011
【図５Ｂ】
2008233166.tif 000012
【図６】
2008233166.tif 000013
【図７】
2008233166.tif 000014