(57)【要約】【課題】本発明は、長期使用においても、トナー飛散が無く、現像器内でのトナーの帯電量が安定であり、画増均一性、階調性に優れ、カブリのない高画質の画像を得ることができる補給用現像ユニットを提供することを目的とする。【解決手段】本発明に係る螺旋容器２ａ〜５ａ、補給用現像ユニット及び画像形成装置の代表的な構成は、収容された現像剤を排出するための補給用開口部５２を有する螺旋容器２ａ〜５ａにおいて、少なくとも容器内壁から内部に突出するように設けられ前記補給用開口部５２に向って螺旋状をなす突条部５１を有し、前記螺旋容器２ａ〜５ａの回転に伴って該突条部５１により搬送された現像剤を前記補給用開口部５２から現像剤受け入れ装置へ補給し、現像剤は、キャリアとトナーを重量比でキャリア１部に対してトナー１〜３０部の配合割合で含有し、該キャリアの真比重が２．５〜４．５であることを特徴とする。【選択図】　　図１
2004029306.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
収容された現像剤を排出するための開口部を有する現像剤補給容器において、
少なくとも容器内壁から内部に突出するように設けられ前記開口部に向って螺旋状をなす突条部を有し、
前記現像剤補給容器の回転に伴って該突条部により搬送された現像剤を前記開口部から現像剤受け入れ装置へ補給し、
現像剤は、キャリアとトナーを重量比でキャリア１部に対してトナー１〜３０部の配合割合で含有し、該キャリアの真比重が２．５〜４．５であることを特徴とする現像剤補給容器。
【請求項２】
前記突条部の条数が最も多い部位で２条以上あり、且つ該２条以上の螺旋状の突条部が円周の１周以上の長さを有することを特徴とする請求項１記載の現像剤補給容器。
【請求項３】
前記突条部が、円周一周当たりの条数がトナー吐出口に向かって多くなっていることを特徴とする請求項１に記載の現像剤補給容器。
【請求項４】
前記キャリアの真比重が２．８〜４．３であることを特徴とする請求項１及至３に記載の現像剤補給容器。
【請求項５】
前記キャリアの表面が、カップリング剤で処理されていることを特徴とする請求項１及至４に記載の現像剤補給容器。
【請求項６】
前記カップリング剤が、アミノ基を有するシランカップリング剤であることを特徴とする請求項１及至５記載の現像剤補給容器。
【請求項７】
前記キャリアの個数平均粒径が、１５〜４５μｍであることを特徴とする請求項１及至６に記載の現像剤補給容器。
【請求項８】
前記キャリアの個数平均粒径が、２０〜４０μｍであることを特徴とする請求項１及至７記載の現像剤補給容器。
【請求項９】
前記キャリアの比抵抗値が５×１０８〜５×１０１６Ω・ｃｍであることを特徴とする請求項１及至８に記載の現像剤補給容器。
【請求項１０】
前記キャリアの比抵抗値が５×１０１１〜５×１０１５Ω・ｃｍであることを特徴とする請求項１及至９に記載の現像剤補給容器。
【請求項１１】
前記キャリアが少なくとも磁性微粒子と結着樹脂とを有する重合法によって得られる複合体粒子で形成される磁性微粒子分散型樹脂キャリアであることを特徴とする請求項１及至１０に記載の現像剤補給容器。
【請求項１２】
前記トナー粒子の平均円形度は０．９６０以上であることを特徴とする請求項１及至１１に記載の現像剤補給容器。
【請求項１３】
前記トナー粒子の平均円形度は０．９７０以上であることを特徴とする請求項１及至１２に記載の現像剤補給容器。
【請求項１４】
前記トナーは重量平均粒径３．０〜１０．０μｍであり、結着樹脂１００質量部に対して０．１〜２０質量部のワックスを含有していることを特徴とする請求項１及至１３に記載の現像剤補給容器。
【請求項１５】
前記トナー粒子が重合法により得られたものであること特徴とする請求項１及至１４に記載の現像剤補給容器。
【請求項１６】
前記現像剤補給容器を回転させる手段がロータリー駆動であることを特徴とする請求項１及至１５に記載の現像剤補給容器。
【請求項１７】
請求項１乃至１５に記載の現像剤補給容器を具備したことを特徴とする補給用現像ユニット。
【請求項１８】
請求項１乃至１５に記載の現像剤補給容器又は、請求項１７に記載の補給用現像ユニットを具備したことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真法、静電記録法等における静電荷像を現像するために使用する補給用現像剤、該補給用現像剤を収納した容器、該容器を搭載した画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
情報化の進行に伴なって電子写真複写機、プリンター等によってプリント画像、コピー画像を得ることが多くなってきている。そして、電子写真複写機、プリンター等は帯電部、露光部、現像部、転写部、クリーニング部などが有機的に配置されている。
【０００３】
ところで、電子写真複写機、プリンター等の現像部で使用される現像剤補給容器には、現像部の構造に対応して、縦置きのもの、横置きのものとがある。縦置きの現像剤補給容器は、容器を逆さにして現像部に一度にトナーを供給するのに適している。
【０００４】
また、横置きのトナー収納容器には種々のタイプのものがあるが、これらはトナーを現像部に少しずつ供給するのに適したものである。横置きのトナー収納容器の代表的なものとしては、例えば特開平７−２０７０５号公報に示されるような、容器周壁内面に螺旋状のトナー案内溝を設けた円筒形状のものがあるが、これを周方向にゆっくり回転させてトナーを現像部に供給する方式であり、特にトナーを少しずつ適量供給するのに適している。
【０００５】
近時は、この横置きタイプのトナー収納容器を使用することが多くなってきている。このことはファクシミリ等における現像装置においても同様である。
【０００６】
しかしながら、横置きタイプのトナー収納容器は上記のような優れたところがある反面、横置きであるがためにどうしても容器からの補給用現像剤の排出性が、縦置きタイプに比べて不充分であるという問題がある。
【０００７】
その一方で、近時は特にトナー画像の鮮明さが要求されてきたことから、用いるトナー収納容器が横置きタイプであろうと縦置きタイプであろうと、トナーの小粒径化、オイルレス化、球形化を初めとする高機能化されたトナーが使用されるようになってきている。
【０００８】
しかしながら、このようなトナーは、小粒径化あるいは高機能化しているため流動性が低く、容器からの排出性が悪いために、繰り返し画像を形成した後にも容器内のトナーがほぼ完全に使用されずに残留してしまうことが多い。さらにこのようなトナーの中には、トナー同士が付着して塊になることがあり、これまた排出性を低下させる原因となっている。
【０００９】
また、現像剤の寿命を延ばすために、オートリフレッシュ現像方式と呼ばれる方法が提案されている。代表的なものとして、例えば特開平３−１４５６７８号公報に示されるようなオートリフレッシュ現像方式は、現像剤補給容器内のトナーに少量のキャリアを混合しておき、トナーの補給時に同時に、少量のキャリアを現像槽内に補給し、これを劣化したキャリアと置換させることにより現像剤の劣化を防止するようにしたものである。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、現像剤補給容器からトナーとともに現像槽内に流入するキャリアの補給量は、トナーの補給量に対して一定ではなく、一時的に多量あるいは少量のキャリアが現像槽内に補給される場合がある。この問題は、先に述べた容器周壁内面に螺旋状のトナー案内溝を設けた円筒形状の現像剤補給容器では顕著となる。例えば、トナーおよびキャリアを現像剤補給容器に充填する場合に、トナーの飛散を防止すべく先にキャリアを充填し次いでトナーを充填した場合、あるいはその逆に充填した場合には、キャリアが現像剤補給容器の端部に集中する。このような場合には、例えば、周壁内面に螺旋状のトナー案内溝を設けた円筒形状のものがある容器を使用した際、駆動手段により容器を回転しても、キャリアとトナーが混合しにくく、現像剤補給容器内においてキャリアの分布が一様でなくなり、補給用現像剤が現像槽内に適量ではなく多量あるいは少量のキャリアが供給される。
【００１１】
また、補給用現像剤中にキャリアが均一に分散している状態で、現像剤補給容器に充填したとしても、現像剤補給容器の運搬中に振動が作用した場合、容器から補給用現像剤を排出する際の回転等の駆動手段により、トナーとの比重差によってキャリアが現像剤補給容器の内壁や下部に集中する。このような場合には、現像剤補給容器内においてもキャリアの分布が一様でなくなり、補給用現像剤が現像槽内に適量ではなく多量あるいは少量のキャリアが供給される。
【００１２】
多量のキャリアが現像槽内に補給されると、現像槽からの補給用現像剤の排出が遅れ、一時的に現像槽内の現像剤量が多くなる。現像槽内の現像剤量が増加すると、例えば、透磁率変化により検知してトナー濃度を制御する場合、透磁率センサに対して搬送される単位時間当りの現像剤量が増加し、検出面における現像剤の密度が高くなって透磁率センサは高い透磁率を出力し、初期の基準値を維持しようとしてさらに補給用現像剤が補給されることにより、結果として基準値より高いトナー濃度で推移する。反対に、現像槽内の現像剤量が減少すると、増加した場合とは逆の現象により、基準値よりも低いトナー濃度で推移することになる。
【００１３】
このように現像槽内の現像剤量が増減すると、現像槽内のトナー濃度を基準値に維持することができなくなる。さらには、オートリフレッシュ現像方式において、現像槽内の現像剤量が増減すると、補給用現像剤からのフレッシュなキャリアと現像槽内の長期使用により劣化したキャリアとの入れ換えがスムーズに行なえない。その結果、オートリフレッシュ現像方式であっても、現像槽内のトナーの帯電量変化を抑制して画像濃度を安定化することができない。さらには、画像の白地部分にカブリを生じたり、画像均一性、階調性が悪化、トナー飛散による機内汚染が生じ、画質の低下を招く問題がある。
【００１４】
そこで本発明は、長期使用においても、トナー飛散が無く、現像器内でのトナーの帯電量が安定であり、画増均一性、階調性に優れ、カブリのない高画質の画像を得ることができる補給用現像ユニットを提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明に係る現像剤補給容器、補給用現像ユニット及び画像形成装置の代表的な構成は、収容された現像剤を排出するための開口部を有する現像剤補給容器において、少なくとも容器内壁から内部に突出するように設けられ前記開口部に向って螺旋状をなす突条部を有し、前記現像剤補給容器の回転に伴って該突条部により搬送された現像剤を前記開口部から現像剤受け入れ装置へ補給し、現像剤は、キャリアとトナーを重量比でキャリア１部に対してトナー１〜３０部の配合割合で含有し、該キャリアの真比重が２．５〜４．５であることを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
［第一実施形態］
本発明に係る補給用現像ユニット及びこれを具備する画像形成装置の第一実施形態について、図を用いて説明する。
【００１７】
（画像形成装置全体：ロータリー方式）
図４は、ロータリー回転方式の各色毎にロータリー現像ユニット（補給用現像ユニット）を有する現像器交換体１３を搭載した電子写真方式のフルカラー画像形成装置の一例の概略構成図である。静電潜像担持体１（感光体ドラム）は、帯電装置１５によりその表面を負極性に一様に帯電される。次に、露光装置１４により、一色目、例えばイエロー画像に対応する像露光がなされ、静電潜像担持体１の表面にはイエロー画像に対応する静電潜像が形成される。
【００１８】
現像器交換体１３は回転移動式の構成であり、概略構成図を図６に示す。前記イエロー画像に対応する静電潜像の先端が現像位置に到達する以前に、イエロー現像器が静電潜像担持体１に対向し、その後磁気ブラシが静電潜像を摺擦して、前記静電潜像担持体上にイエロートナー像を形成する。
【００１９】
図５は、現像器２、３、４、５の概略構成図である。図５に示すように、現像に用いられる各現像器には、例えば、現像剤担持体としての現像スリーブ６、マグネットローラ８、規制部材７、現像剤搬送スクリュー１０、１１、図示されていないスクレーパ等が設けられている。
【００２０】
図５を用いて現像器内の現像剤が現像されるまでの搬送されていく流れを説明する。現像スリーブ６は固定したマグネットローラ８を内包し、静電潜像担持体１の周面との間に所定の現像間隔を保ち駆動回転される。なお、現像スリーブ６と静電潜像担持体１とは接触している場合もある。規制部材７は剛性かつ磁性を有し、現像スリーブ６に対し現像剤が介在しない状態で所定の荷重をもって圧接されるものや、現像スリーブ６との間に所定の間隔を保って配されるもの等、種々のものがある。一対の現像剤搬送スクリュー１０、１１は、スクリュー構造を持ち、互いに逆方向に現像剤を搬送循環させて、トナーとキャリアを十分撹拌混合した上、現像剤として現像スリーブ６に送る作用をするものである。マグネットローラ８は、例えば、Ｎ極およびＳ極を交互に等間隔に配置した等磁力の４極の磁石から構成されるもの、６極の磁石から構成されるもの、或いは、スクレーパに接する部分において反発磁界を形成し、現像剤の剥離を容易にするために、１極欠落させて５極とし、前記現像スリーブ６内で固定した状態で内包させたものであっても良い。
【００２１】
一対の現像剤搬送スクリュー１０、１１は、互いに相反する方向に回転する撹拌部材を兼ねる部材であって、現像剤補給容器（図６：螺旋容器２ａ、３ａ、４ａ、５ａ）から補給用現像剤収容装置９のスクリューの推力によってをえて補給される補給用現像剤を搬送すると共に、トナーとキャリアとの混合作用によって、摩擦帯電がなされた均質な二成分の現像剤とされ、現像スリーブ６の周面上にその二成分系現像剤を層状に付着する。
【００２２】
現像スリーブ６の表面の現像剤は、マグネットローラ８の磁極に対向して設けた規制部材７により、均一な層を形成する。均一に形成された現像剤層は、現像領域において、静電潜像担持体１の周面上の潜像を現像し、トナー像を形成する。
【００２３】
一方、図４において、用紙または透明シート等の転写材１２は、給送トレイ２６、２７から送出ローラ２８、２９により搬送され、一度レジストレーションローラ２５で先端を塞き止められた後、所定のタイミングで転写ドラム２４へと送り出される。送り出された転写材１２は、吸着装置３２と対向ローラ３０により転写ドラム２４へ静電的に保持され、転写ドラム２４と静電潜像担持体１が対向する転写領域へ搬送される。そこで転写材１２は、静電潜像担持体１上のイエロートナー像と密着し、転写装置３１の作用でイエロートナー像が転写材１２上に転写され、転写ドラム２４は、転写材１２を保持したまま次の工程に備える。
【００２４】
イエロートナーの転写を終えた静電潜像担持体１は、その後、必要に応じてクリーニング前処理が施された後、除電コロトロンで除電され、クリーニング装置１８により表面に残ったイエロートナーが掻き取られ、さらに除電装置１６で表面に残った電荷が除電される。
【００２５】
次に、二色目、例えば、マゼンタ画像形成工程のために、静電潜像担持体１は、帯電装置１５によりその表面を負極性に一様に帯電され、レーザ露光装置１４によりマゼンタ画像に対応する像露光がなされ、静電潜像担持体１の表面にはマゼンタ画像に対応する静電潜像が形成される。また、現像器交換体１３は、イエロートナー層の形成を終了した後で、マゼンタトナーの現像器３が静電潜像担持体１に対向するように切り換えられており、マゼンタ画像に対応する静電潜像は、マゼンタ用の磁気ブラシで現像される。そして、転写ドラム２４上に保持されていた転写材１２が、再び転写領域へと搬送され、転写装置３１の作用で今度はイエロートナー像の上にマゼンタトナー像が多重転写される。
【００２６】
マゼンタトナー像の転写を終えた静電潜像担持体１は、その後、イエロー画像形成工程と同様にして、表面の残留トナーのクリーニングと残留電荷の除電が行われ、一方で、マゼンタトナー像が転写された転写材１２は、転写ドラム２４に保持されたまま、次の工程に備える。その後、マゼンタ画像形成工程と同様にして、三色目、例えばシアン画像形成工程が行われ、最後に四色目、例えばブラック画像形成工程が行われる。最後のブラックの画像形成工程では、転写材１２の搬送が前記三色目までの工程と異なる。すなわち、四色目の転写を終えた転写材１２は、除電装置１９および搬送ガイド部材２０の先端の図示していない剥離フィンガーにより、転写ドラム２４から分離され、定着装置２１で多重トナー像を転写された後、画像形成装置の外に搬出される。
【００２７】
また、転写材１２の分離を終えた転写ドラム２４は、その表面を除電装置２２、３３で除電した後、クリーニング装置２３で表面クリーニングが行われ、次の転写材１２の供給を待つことになる。
【００２８】
上記のような複写動作が繰り返されると、図５の現像器内の現像槽１７内に収納されている現像剤中のトナーは徐々に消費され、キャリアに対するトナーの比率、すなわちトナー濃度が低下していく。このトナー濃度の変化は、現像槽１７に設けられた図示しないトナー濃度センサによりトナー濃度が現像に必要な適性範囲内に常に入るようにフィードバック制御される。
【００２９】
このフィードバック制御により、螺旋容器２ａ〜５ａを備えた現像器２〜５（補給用現像ユニット）が現像器交換体１３の回転軸の周囲を図６の矢印の方向に駆動手段により回転し、螺旋容器２ａ〜５ａが公転することによって本発明の補給用現像剤が補給用現像剤収容装置９に排出され、スクリューの推進力によって補給用現像剤収容装置９の補給口から補給用現像剤が現像器内の現像槽１７に供給される。
【００３０】
一方、現像槽１７内の現像剤中のキャリアは、現像により消費されることはなく、現像槽１７内でのトナーと一緒に撹拌されたり、マグネットローラの磁力および静電潜像担持体１との接触等の影響により徐々に表面等が汚染されて、劣化していく。このようにキャリアが劣化していくと、トナーに所定の帯電量を付与し得なくなり画質の低下を生じることになる。そこで、現像槽１７内の消費されない劣化したキャリアを新しいキャリアと置換する必要がある。新しいキャリアを現像槽１７内に補給するため、現像により消費されたトナーを補給するための現像剤補給容器（螺旋容器２ａ、３ａ、４ａ、５ａ）の中に本発明のトナーとキャリアを混合した補給用現像剤を入れ、補給用現像剤収容装置９の補給口を経て、各々の現像器２、３、４、５に補給する。
【００３１】
次に、図４に示した回転移動する現像器交換体１３内の回転移動を利用した過剰になった現像剤の排出について図５、６を用いて説明する。
【００３２】
回転移動方式を採用したロータリー現像ユニットを有する現像器交換体１３を具備するフルカラー画像形成装置において、現像器２、３、４、５は、現像器交換体１３の内部で回転移動し、現像時、静電潜像担持体１に対向する位置に回転移動して現像を行い、非現像時は静電潜像担持体１に対向していない位置に回転移動する。
【００３３】
現像器２が静電潜像担持体１に対向し、現像動作を行っている位置で、過剰になった現像剤（劣化したキャリア）は、現像器２に設けられた現像器側現像剤排出口３４から溢出され、回転動作により現像剤回収オーガ３６内を移動し、ロータリー回転方式現像装置の回転中心軸に設けられた現像剤回収容器３９に排出される。
【００３４】
本発明における現像方法は、具体的には、現像スリーブに交流電圧を印加して、現像領域に交番電界を形成しつつ、磁気ブラシが静電潜像担持体１に接触している状態で現像を行うことが好ましい。現像スリーブ６と静電潜像担持体１の距離（Ｓ−Ｄ間距離）は、１００〜１０００μｍであることがキャリア付着防止及びドット再現性の向上において良好である。１００μｍより狭いと現像剤の供給が不十分になりやすく画像濃度が低くなり、１０００μｍを超えると磁極からの磁力線が広がり磁気ブラシの密度が低くなり、ドット再現性に劣ったり、キャリアを拘束する力が弱まりキャリア付着が生じやすくなる。
【００３５】
交番電界のピーク間の電圧は３００〜３０００Ｖが好ましく、周波数は５００〜１００００Ｈｚ、好ましくは１０００〜７０００Ｈｚであり、それぞれプロセスにより適宜選択して用いることができる。この場合、交番電界を形成するための交流バイアスの波形としては三角波、矩形波、正弦波、あるいはＤｕｔｙ比を変えた波形が挙げられる。ときにトナー像の形成速度の変化に対応するためには、非連続の交流バイアス電圧を有する現像バイアス電圧（断続的な交番重畳電圧）を現像スリーブに印加して現像を行うことが好ましい。印加電圧が３００Ｖより低いと十分な画像濃度が得られにくく、また非画像部のカブリトナーを良好に回収することができない場合がある。また、３０００Ｖを超える場合には磁気ブラシを介して、潜像を乱してしまい、画質低下を招く場合がある。
【００３６】
良好に帯電したトナーを有する二成分系現像剤を使用することで、カブリ取り電圧（Ｖｂａｃｋ）を低くすることができ、静電潜像担持体の一次帯電を低めることができるために静電潜像担持体寿命を長寿命化できる。Ｖｂａｃｋは、現像システムにもよるが２００Ｖ以下、より好ましくは１５０Ｖ以下が良い。コントラスト電位としては、十分画像濃度が出るように１００〜４００Ｖが好ましく用いられる。
【００３７】
また、周波数が５００Ｈｚより低いと、プロセススピードにも関係するが、静電潜像担持体に接触したトナーが現像スリーブに戻される際に、十分な振動が与えられずカブリが生じやすくなる。１００００Ｈｚを超えると、電界に対してトナーが追随できず画質低下を招きやすい。
【００３８】
本発明において現像方法で重要なことは、十分な画像濃度を出しドット再現性に優れ、かつキャリア付着のない現像を行うために、現像スリーブ６上の磁気ブラシの静電潜像担持体１との接触幅（現像当接部）を好ましくは３〜８ｍｍにすることである。現像当接部が３ｍｍより狭いと十分な画像濃度とドット再現性を良好に満足することが困難であり、８ｍｍより広いと現像剤のパッキングが起き機械の動作を止めてしまったり、またキャリア付着を十分に抑えることが困難になる。
【００３９】
現像当接部の調整方法としては、規制部材７と現像スリーブ６との距離を調整したり、現像スリーブ６と静電潜像担持体１との距離（Ｓ−Ｄ間距離）を調整することで当接幅を適宜調整する方法がある。
【００４０】
静電潜像担持体の構成としては、通常の画像形成装置に用いられる静電潜像担持体と同じで良く、例えば、アルミニウム、ＳＵＳ等の導電性基体の上に、順に導電層、下引き層、電荷発生層、電荷輸送層、必要に応じて電荷注入層を設ける構成の感光体が挙げられる。導電層、下引き層、電荷発生層、電荷輸送層は、通常の感光体に用いられるもので良い。感光体の最表面層として、例えば電荷注入層あるいは保護層を用いてもよい。
【００４１】
（螺旋容器）
本発明の補給用現像ユニット（現像器）に用いられる現像剤補給容器（螺旋容器）について説明する。
【００４２】
螺旋容器２ａ〜５ａは、現像槽への補給用現像剤導入部に連通し、該容器の開口部を該補給用現像剤導入部に向けて保持する容器保持手段と、該容器をその中心軸の周りを一定回転（自転）するように回転駆動する駆動手段、あるいは図４のように螺旋容器２ａ〜５ａを備えた複数の現像器２〜５と、これら現像器２〜５が円周方向に沿って配列されたロータリー現像ユニットにおいて、螺旋容器２ａ〜５ａを保持したまま回転（公転）するように回転駆動する駆動手段とを備えた画像形成装置の補給用現像剤補給装置に着脱自在に配置される。
【００４３】
例えば、図１に示したように、自転或いは公転により螺旋容器を矢印方向に回転させると、螺旋容器の周壁内面上の点Ａ５は螺旋容器の中心軸の周りを常に一定で回転する。今仮りに、補給用現像剤を点Ａ５に置いたとすると、螺旋容器の回転に伴なって補給用現像剤Ｔは、周壁内面に形成された螺旋状をなす突条部５１に沿ってＡ５からＡ４、Ａ３、Ａ２、Ａ１と下方へ移動し、螺旋容器の回転するたびに補給用開口部５２（吐出口）へ移動する。
【００４４】
また、螺旋容器２ａ〜５ａの他の形態として、図２のような、よりキャリアの偏析、補給用現像剤の排出性を高めるために、螺旋容器本体内部に容器内壁から内部に突出した螺旋状の突条部の条数が最も多い部位で２条以上あり、且つ該２条以上の螺旋状の突条部が円周の１周以上の長さを有する螺旋容器、あるいは図３のような、螺旋容器本体内部に容器内壁から内部に突出した螺旋状の突条部５１が、円周一周当たりの条数がトナー吐出口に向かって多くなっている螺旋容器であることが好ましい。
【００４５】
なお、螺旋容器２ａ〜５ａの補給用開口部５２は、容器のいずれの部位に有るものでもよく、容器先端、あるいは中心、容器側面に有するものでもよいが、より排出性を高めるために、容器長手方向の中心より一端にあり、容器先端あるいは、容器側面に有するものが好ましい。
【００４６】
しかし、螺旋容器２ａ〜５ａのように容器周壁内面に螺旋状の突条部５１が設けられた特異な構造を持たせたものでも、通常横置きで用いられるために、そのオートリフレッシュ現像方式で用いられる補給用現像剤中にキャリアを含ませたものは、トナーとキャリアの比重差によって、補給用現像剤中でキャリアが偏析するなどして排出性が十分でない。そのために使用経時に容器が回転するに伴ってキャリアが容器内壁や下部へ偏析する。また、特に小粒径化、ワックス添加、球形化等の傾向が強くなっている近時のトナーは、トナー同士あるいは、トナーとキャリア同士の付着力が強く、また、キャリアがトナー中に均一分散しにくい。そのため螺旋容器２ａ〜５ａは、周壁内面に螺旋状の突条部５１を設けることによりトナーを排出口へ運ぶ機能を発揮させているが、内壁へのキャリアの偏析や、トナー同士あるいはトナーとキャリアの凝集塊が増えることにより、この機能が十分発揮させられなくなり、ついには補給用現像剤補給ができなくなってしまう。
【００４７】
（キャリアの真比重）
本発明では、螺旋容器を用いたオートリフレッシュ現像方式において、補給用現像剤が、キャリアとトナーを重量比でキャリア１部に対してトナー１〜３０部の配合割合で含有し、該キャリアの真比重が２．５〜４．５であることを満たしていることにより、キャリアの補給用現像剤中での均一分散性を向上させ、良好な画質を長期にわたって得ることができる。
【００４８】
以下にその詳細を説明する。オートリフレッシュ現像方式を用いた長期使用において、螺旋容器内の補給用現像剤中のキャリアの均一分散（偏析）について、キャリア物性としては、真比重の大きさが、補給用現像剤中のキャリアの偏析に大きく寄与している。
【００４９】
さらに、トナーおよびキャリアを螺旋容器に充填する場合に、キャリアを充填し次いでトナーを充填した場合、またはその逆に充填した場合においても、トナーとキャリアの比重差が大きい場合、螺旋容器を駆動手段により回転させたとしても、キャリアがトナー中に分散しにくく、螺旋容器内において、補給用現像剤中でキャリアが偏析したまま、補給用現像剤を現像槽内に供給することとなる。
【００５０】
この観点に立ち、キャリアの真比重をコントロールすることによって、つまり、補給用現像剤が、キャリアとトナーを重量比でキャリア１部に対してトナー１〜３０部の配合割合で含有し、用いるキャリアは、真比重が２．５〜４．５ｇ／ｃｍ３、好ましくは２．５〜４．０ｇ／ｃｍ３を満たす構成とする。これにより、キャリアの補給用現像剤中での均一分散性を向上させ、良好な画質を長期にわたって得ることができる。
【００５１】
上記の構成によれば、キャリアの真比重が２．５〜４．５ｇ／ｃｍ３であるために、トナーとキャリアの比重差が小さく、キャリアの補給用現像剤中での均一分散性を向上させることができる。真比重が２．５より小さい場合には、キャリア中の磁性体含有量を実質少なくすることにより達成されるため、所望の磁化を得ることができない。また、樹脂部が多くなることにより抵抗が高くなり、静電荷像担持体へのキャリア付着等が生じやすくなる。真比重が４．５より大きい場合には、トナーとキャリアの比重差が大きくなるため、キャリアの補給用現像剤中での均一分散性を向上させることができない。
【００５２】
さらには、本発明に用いられるキャリアは、真比重が小さいため、現像剤を現像剤層厚規制部材７で現像スリーブ６上に所定の層厚にする際に、或いは、現像器２〜５内での現像剤の撹拌の際に現像剤にかかる負荷が小さい。そのため、現像剤を長期にわたり使用した場合には、キャリア及びトナーが劣化しにくいため、カブリ、トナー飛散等の現像性の低下が生じにくく、現像スリーブ又はスリーブ内の磁石の回転数が大きいオートリフレッシュ現像方式を採用した高速複写機や高速レーザービームプリンタ等に最適である。
【００５３】
本発明に用いられるキャリアとしては、例えば表面酸化又は未酸化の鉄、ニッケル、銅、亜鉛、コバルト、マンガン、クロム、希土類の如き酸性金属、それらの合金、それらの酸化物及びフェライト、結着樹脂・金属酸化物・磁性金属酸化物等から構成される磁性微粒子分散型樹脂キャリアが使用できる。
【００５４】
本発明に用いられるキャリアとしては、下記の理由から、軽金属含有フェライトキャリア及び磁性微粒子分散型樹脂キャリアが好適に用いられる。従来のオートリフレッシュ現像方式に用いられているＣｕ−Ｚｎ、Ｎｉ−Ｚｎなどの組成からなる軽金属を含有しないフェライト粒子は真比重が４．９程度であるため、被覆構造を考慮してキャリア真比重を４．５以下にすることが必要である。軽金属含有フェライトキャリア及び磁性微粒子分散型樹脂キャリアは、軽金属を含まないフェライトキャリアなどに比べ任意に真比重を小さくすることが可能であり本発明のキャリアとしては好適に用いることができる。さらに非磁性金属酸化物及びマグネタイトを含有した重合法磁性微粒子分散型樹脂キャリアは、磁気特性や抵抗を任意にコントロールでき、粒子に形状的な歪みが少なく、シャープな粒度分布が達成でき、粒子強度が高い球状にすることが比較的容易であり、流動性に優れている。また、粒子サイズや抵抗も広範囲に制御できることから、現像スリーブ又はスリーブ内の磁石の回転数が大きいオートリフレッシュ現像方式を採用した高速複写機や高速レーザービームプリンタ等に適し特に好ましい。
【００５５】
（キャリアの平均粒径）
本発明のキャリアは、平均粒径として１５〜４５μｍ、さらに好ましくは２０〜４０μｍとすることにより、良好な画像形成を行うことができる。キャリアの平均粒径が４５μｍより大きい場合、トナーに均一かつ良好な帯電を与えることが不充分となり、潜像を忠実に再現させることが困難となるばかりか、カブリやトナー飛散の原因となる。逆にキャリアの平均粒径が１５μｍより小さい場合、静電潜像担持体１へのキャリア付着が激しくなる。
【００５６】
また、微粒子側の存在量が多い場合は、静電潜像担持体１へのキャリア付着が激しくなったり、現像剤の流動性が悪化してコートが不均一になりやすく、画像濃度ムラが生じやすくなるばかりでなく、キャリアを介して、静電潜像を乱しやすくなる。逆に、微粒子側の存在量が少ない場合は、現像剤の流動性は良好であるが、トナーに均一かつ良好な帯電を与えることが不充分となり、潜像を忠実に再現させることが困難となるばかりか、カブリやトナー飛散の原因となる。
【００５７】
粗粒子側の存在量が少ない場合は、トナーに均一かつ良好な帯電を与えることが容易になるが、特に低湿下で現像剤の流動性が悪化して現像スリーブ上のコートが不均一になりやすく、画像濃度ムラが生じやすくなる。粗粒子側の存在量が多い場合は、トナーに均一かつ良好な帯電を与えることが不充分となり、潜像を忠実に再現させることが困難となるばかりか、特に高湿下で現像剤の短寿命の原因となる。
【００５８】
なお、本発明におけるキャリアの真比重は、トルーデンサー（セイシン企業製）により測定した。また、キャリアの個数平均粒径の測定は、レーザー回折式粒度分布測定装置（へロス＜ＨＥＬＯＳ＞）を用いて、フィードエア圧力３ｂａｒ、吸引圧力０．１ｂａｒの条件で測定した。
【００５９】
補給用現像剤から上記キャリア物性を測定する場合には、コンタミノンＮ（界面活性剤）が１％含まれるイオン交換水にて現像剤を洗浄しトナーとキャリアを分離した後、上記測定を行う。
【００６０】
（キャリアの比抵抗）
本発明において、キャリアの比抵抗は、１×１０８から１×１０１６Ω・ｃｍであり、より好ましくは１×１０１１から１×１０１５Ω・ｃｍであることが良い。
【００６１】
キャリアの比抵抗が１×１０８Ω・ｃｍ未満であると、現像バイアスがキャリアを介して注入し感光体表面へのキャリア付着を起こし易くなる。これにより感光体に傷を生じさせたり、直接紙上に転写されたりして画像欠陥を起こし易くなる。さらに、現像バイアスが、キャリアを介してリークし、感光体ドラム上に描かれた静電潜像を乱してしまうことがある。
【００６２】
キャリアの比抵抗が１×１０１６Ω・ｃｍを超えると、エッジ強調のきつい画像が形成され易く、さらに、キャリア表面の電荷がリークしづらくなるため、チャージアップ現象による画像濃度の低下や、新たに補給されたトナーへの帯電付与ができなくなくなることによるカブリ及び飛散などを起こしてしまうことがある。さらに、現像器内壁等の物質と帯電してしまい、本来与えられるべきトナーの帯電量が不均一になってしまうこともある。その他、静電気的な外添剤付着など、画像欠陥を引き起こしやすい。
【００６３】
キャリアの比抵抗の測定は、真空理工（株）社製の粉体用絶縁抵抗測定器を用いて測定した。測定条件は、２３℃、６０％条件下に２４時間以上放置したキャリアを直径２０ｍｍ（０．２８３ｃｍ２）の測定セル中にいれ、１１．８ｋＰａ（１２０ｇ／ｃｍ２）の荷重電極で挟み、厚みを２ｍｍとし、印加電圧を５００Ｖで測定した。
【００６４】
本発明における好適に使用できる強磁性体は、前述した様に鉄粉、フェライト、マグネタイトが用いられるが、フェライトあるいはマグネタイトが好ましい。鉄粉キャリアは樹脂をコートしても、コアの比抵抗が低いために、特に本発明に好適な、現像スリーブ６に交流電界を印加した場合、静電荷像の電荷がキャリアを通してリークしてしまい、静電荷像を乱すことから画像欠陥を生じる場合が多々あり、あまり好ましくない。
【００６５】
本発明において、キャリアに好適に使用できる強磁性体としては、下記式（１）又は（２）で表される磁性を有するマグネタイト及びフェライト等の金属化合物粒子が挙げられる。
【００６６】
ＭＯ・Ｆｅ２Ｏ３　　　　　　・・・（１）
Ｍ・Ｆｅ２Ｏ４　　　　　　　・・・（２）
（式中、Ｍは３価、２価又は１価の金属イオンを示す。）
Ｍとしては、Ｂｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｒｂ、Ｓｒ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｙ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｃｄ、Ｐｂ及びＬｉが挙げられ、これらは、単独あるいは複数で用いることができる。
【００６７】
（軽金属含有フェライトキャリア）
本発明に好適に用いることができる軽金属含有フェライトキャリアについて述べる。本発明において特に好ましくはＬｉ、Ｂｅ、Ｍｇ、Ｋ、Ｃａ、Ｓｒ及びＲｂからなる軽金属を含有する軽金属含有フェライトキャリアが好ましい。これらは、単独あるいは複数で用いることが真比重を制御しやすく好ましいが、Ｍｎ、Ｋをはじめとするその他の金属と併用して用いて、後述のキャリアの表面被覆処理するための樹脂含有量で調整しても良い。
【００６８】
上記の磁性を有する金属化合物粒子の具体的化合物としては、例えば、Ｃａ−Ｍｇ−Ｆｅ系フェライト、Ｌｉ−Ｆｅ系フェライト、Ｍｎ−Ｍｇ−Ｆｅ系フェライト、Ｃａ−Ｂｅ−Ｆｅ系フェライト、Ｍｎ−Ｍｇ−Ｓｒ−Ｆｅ系フェライト、Ｌｉ−Ｍｇ−Ｆｅ系フェライト及びＬｉ−Ｒｂ−Ｆｅ系フェライトの如き鉄系酸化物が挙げられる。
【００６９】
軽金属含有フェライトに含有させる軽金属とＦｅ２Ｏ３との比率はモル％で５：９５〜５５：４５、好ましくは３５：６５〜５５：４５の範囲にあるのが適している。この比率よりもＦｅ２Ｏ３が少ない場合、所望の磁化を得ることができず、静電潜像担持体１へのキャリア付着が生じやすくなり、画増不良を招きやすくなる。また、この比率よりもＦｅ２Ｏ３が多い場合、所望の真比重を得ることは難しくなる。
【００７０】
また、一般に重金属含有フェライトキャリアは比重が大きく、さらに大きな飽和磁化を有しているために磁気ブラシが剛直になることから、キャリアスペントやトナーの外添剤劣化といった現像剤の劣化が大きくなり易くかつ、トナー像に磁気ブラシのはきめを生じる場合もあるので好ましくない。
【００７１】
フェライト粒子の製造方法は、公知の方法を採用することができる。例えば、粉砕されたフェライト組成物をバインダー、水、分散剤、有機溶剤等を混合し、スプレードライヤー法や流動造粒法を用いて粒子を形成した後、ロータリーキルンや回分式焼成炉で７００〜１４００℃、好ましくは８００〜１２００℃の範囲の温度で焼成し、次いで、篩分分級して粒度分布を制御してキャリア用の芯材粒子とする方法を挙げることができる。また、焼成段階における酸素分圧を制御したり、焼成後の粒子表面に酸化・還元処理を追加するなどして、芯材粒子の体積固有抵抗を制御することが好ましい。
【００７２】
芯材用のフェライト粒子は、粒子表面の結晶成長度や凹凸の制御又は粒子密度の制御のために他の金属酸化物を少量添加してもよい。他の金属酸化物とは、周期律表のＩＡ、ＩＩＡ、ＩＩＩＡ、ＩＶＡ、ＶＡ、ＩＩＩＢ及びＶＢ族に属する元素１種以上の酸化物、例えば、ＢａＯ、Ａｌ２Ｏ３、ＴｉＯ２、ＳｉＯ２、ＳｎＯ２及びＢｉ２Ｏ５などを挙げることができる。
【００７３】
さらに、帯電促進剤として、ＣｕＯ、ＺｎＯ等の従来公知の重金属の酸化物を添加しても良い。他の金属酸化物添加量は、フェライト成分１００質量部に対し、総量で０．０１〜１０質量部、好ましくは０．０５〜５質量部の範囲にあることが好ましい。上記添加量が０．０１質量部を下回ると、結晶成長が低くなり易く、粒子強度が低下しやすくなる。他方、１０質量部を超えると、組成の均一性が失われ、フェライト組成物以外の酸化物の生成や、酸化物とヘマタイトとの反応による非磁性体又は弱磁性体の生成物が生じ易くなり、結果として、感光体へのキャリア付着が発生する。
【００７４】
（磁性微粒子分散型キャリア）
次に、本発明に最も好適に用いられる磁性微粒子分散型キャリアについて説明する。キャリアコアに用いる金属化合物粒子としては、上記の磁性を有する金属化合物粒子と下記の非磁性の金属化合物粒子とを混合して用いても良い。
【００７５】
非磁性の金属化合物粒子としては、例えば、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＣａＯ、ＴｉＯ２、Ｖ２Ｏ５、ＣｒＯ、ＭｎＯ２、α−Ｆｅ２Ｏ３、ＣｏＯ、ＮｉＯ、ＣｕＯ、ＺｎＯ、ＳｒＯ、Ｙ２Ｏ３及びＺｒＯ２が挙げられる。この場合、１種類の金属化合物粒子を用いることもできるが、とくに好ましくは少なくとも２種以上の金属化合物粒子を混合して用いるのが良い。その場合には、比重や形状が類似している粒子を用いるのが結着樹脂との密着性及びキャリアコア粒子の強度を高めるためにより好ましい。
【００７６】
組み合わせの具体例としては、例えば、マグネタイトとヘマタイト、マグネタイトとγ−Ｆｅ２Ｏ３、マグネタイトとＳｉＯ２、マグネタイトとＡｌ２Ｏ３、マグネタイトとＴｉＯ２、マグネタイトとＣａ−Ｍｎ−Ｆｅ系フェライト、マグネタイトとＣａ−ＭｇＦｅ系フェライトが好ましく用いることができる。中でもマグネタイトとヘマタイトの組み合わせが特に好ましく用いることができる。
【００７７】
上記の磁性を示す金属化合物粒子を単独で使用する場合、又は非磁性の金属化合物粒子と混合して使用する場合、磁性を示す金属化合物粒子の個数平均粒径は、キャリアコアの個数平均粒径によっても変わるが、好ましくは０．０２〜２μｍ、より好ましくは０．０５〜１μｍであることが良い。
【００７８】
磁性を示す金属化合物粒子の個数平均粒径が０．０２μｍ未満の場合には、好ましい磁気特性を得られがたくなる。磁性を示す金属化合物粒子の個数平均粒径が２μｍを超える場合には、造粒不均一により、強度の高い好ましい粒径のキャリアが得られがたくなる。
【００７９】
磁性を有する金属化合物粒子と非磁性の化合物粒子とを混合して用いる場合、非磁性の金属化合物粒子の個数平均粒径は、好ましくは０．０５〜５μｍ、より好ましくは０．１〜３μｍであることが良い。
【００８０】
上記金属酸化物粒子の個数平均粒径は、日立製作所（株）製の透過型電子顕微鏡Ｈ−８００により５０００〜２００００倍に拡大した写真画像を用い、ランダムに粒径０．０１μｍ以上の粒子を３００個以上抽出し、ニレコ社（株）製の画像処理解析装置Ｌｕｚｅｘ３により水平方向フェレ径をもって金属化合物粒径として測定し、平均化処理して個数平均粒径を算出した。
【００８１】
結着樹脂に分散されている金属化合物粒子の体積抵抗値は、磁性を有する金属化合物粒子の比抵抗が１×１０３Ω・ｃｍ以上の範囲のものが好ましく、特に、磁性を有する金属化合物粒子と非磁性の金属化合物粒子とを混合して用いる場合には、磁性を有する金属化合物粒子の体積抵抗値が１×１０３Ω・ｃｍ以上の範囲が好ましく、他方の非磁性の金属化合物粒子は磁性金属化合物粒子よりも高い比抵抗を有するものを用いることが好ましく、好ましくは、本発明に用いる非磁性の金属化合物粒子の体積抵抗値は１×１０８Ω・ｃｍ以上、より好ましくは１×１０１０Ω・ｃｍ以上のものが良い。
【００８２】
磁性を有する金属化合物粒子の体積抵抗値が１×１０３Ω・ｃｍ未満であると、含有量を減量しても所望の高比抵抗が得られ難く、電荷注入を招き、画質の劣化や、キャリア付着を招きやすい。また、磁性を有する金属化合物粒子と非磁性の金属化合物粒子とを混合して用いる場合には、非磁性の金属化合物粒子の体積抵抗値が１×１０８Ω・ｃｍ未満であると、磁性キャリアコアの比抵抗が低くなり、本発明の効果が得られにくくなる。
【００８３】
本発明において、磁性を有する金属化合物粒子及び非磁性の金属化合物粒子の体積抵抗値の測定方法は、前述したキャリアの体積抵抗値の測定方法に準じて行なう。
【００８４】
本発明のキャリアコアにおいて、金属化合物粒子の含有量は、磁性微粒子分散型キャリアコアに対して、好ましくは８０〜９９質量％であることが良い。
【００８５】
金属化合物粒子の含有量が８０質量％未満であると、帯電性が不安定になりやすく、特に低温低湿環境下においてキャリアが帯電し、その残留電荷が残存し易くなるために、微粉トナーや外添剤が磁性微粒子分散型キャリア粒子表面に付着し易くなる。金属化合物粒子の含有量が９９質量％を超えると、磁性微粒子分散型キャリア強度が低下して、耐久による磁性微粒子分散型キャリアの割れなどの問題を生じ易くなる。さらに、本発明を実施するための最大の目的である真比重が得られにくくなる。
【００８６】
さらに本発明の好ましい形態としては、磁性を有する金属化合物粒子と非磁性の金属化合物粒子との混合物を含有する磁性微粒子分散型キャリアコアにおいて、含有する金属化合物全体に占める磁性を有する金属化合物粒子の含有量が好ましくは５０〜９５質量％、より好ましくは５５〜９５質量％であることが良い。
【００８７】
含有する金属化合物全体に占める磁性を有する金属化合物粒子の含有量が５０質量％未満であると、コアの高抵抗化は良好になる反面、磁性微粒子分散型キャリアとしての磁気力が小さくなり、キャリア付着を招く場合がある。含有する金属化合物全体に占める磁性を有する金属化合物粒子の含有量が９５質量％を超えると、磁性を有する金属化合物粒子の比抵抗にもよるが、より好ましいコアの高抵抗化が図れない場合がある。
【００８８】
本発明に用いられる磁性微粒子分散型キャリアコア粒子の結着樹脂としては、熱硬化性樹脂であり、一部または全部が３次元的に架橋されている樹脂であることが好ましい。このことにより、分散する金属化合物粒子を強固に結着できるため、磁性微粒子分散型キャリアコアの強度を高めることができ、多数枚の複写においても金属化合物粒子の脱離が起こり難く、さらに、被覆樹脂を、より良好に被覆することができる。
【００８９】
キャリアコアを得る方法としては、特に以下に記載する方法に限定されるものではないが、本発明においては、モノマーと溶媒が均一に分散又は溶解されているような溶液中から、モノマーを重合させることにより粒子を生成する重合法の製造方法、特に、磁性微粒子分散型キャリアコア粒子中に分散する金属酸化物に、親油化処理を施すことにより、粒度分布のシャープな、微粉の少ない磁性体分散型樹脂キャリアコアを得る方法が、好適に用いられる。
【００９０】
本発明においては、高画質化を達成するために重量平均粒径が３．０〜１０μｍの小粒径トナーと組み合わせて用いられる磁性微粒子分散型キャリアの場合、キャリア粒径もトナーの粒径に応じて小粒径化することが好ましく、上述した製造方法ではキャリア粒径を小粒径化させても平均粒径に関係なく微粉の少ないキャリアを製造できることから特に好ましい。
【００９１】
キャリアコア粒子の結着樹脂に使用されるモノマーとしては、ラジカルの重合性モノマーを用いることができる。例えばスチレン；ｏ−メチルスチレン、ｍ−メチルスチレン、ｐ−メトキシスチレン、ｐ−エチルスチレン、ｐ−ターシャリーブチルスチレンの如きスチレン誘導体；アクリル酸、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ｎ−ブチル、アクリル酸ｎ−プロピル、アクリル酸イソブチル、アクリル酸オクチル、アクリル酸ドデシル、アクリル酸２−エチルヘキシル、アクリル酸ステアリル、アクリル酸２−クロルエチル、アクリル酸フェニルの如きアクリル酸エステル；メタクリル酸、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸ｎ−プロピル、メタクリル酸ｎ−ブチル、メタクリル酸イソブチル、メタクリル酸ｎ−オクチル、メタクリル酸ドデシル、メタクリル酸２−エチルヘキシル、メタクリル酸ステアリル、メタクリル酸フェニル、メタクリル酸ジメチルアミノメチル、メタクリル酸ジエチルアミノエチル、メタクリル酸ベンジルの如きメタクリル酸エステル類；２−ヒドロキシエチルアクリレート、２−ヒドロキシエチルメタクリレート；アクリロニトリル、メタクリロニトリル、アクリルアミド；メチルビニルエーテル、エチルビニルエーテル、プロピルビニルエーテル、ｎ−ブチルエーテル、イソブチルエーテル、β−クロルエチルビニルエーテル、フェニルビニルエーテル、ｐ−メチルフェニルエーテル、ｐ−クロルフェニルエーテル、ｐ−ブロムフェニルエーテル、ｐ−ニトロフェニルビニルエーテル、ｐ−メトキシフェニルビニルエーテルの如きビニルエーテル；ブタジエンの如きジエン化合物を挙げることができる。
【００９２】
これらのモノマーは単独または混合して使用することができ、好ましい特性が得られるような好適な重合体組成を選択することができる。
【００９３】
前述したように、キャリアコア粒子の結着樹脂は３次元的に架橋されていることが好ましいが、結着樹脂を３次元的に架橋させるための架橋剤としては、重合性の２重結合を一分子当たり２個以上有する架橋剤を使用することが好ましい。このような架橋剤としては、例えば、ジビニルベンゼン、ジビニルナフタレンの如き芳香族ジビニル化合物；エチレングリコールジアクリレート、エチレングリコールジメタクリレート、トリエチレングリコールジメタクリレート、テトラエチレングリコールジメタクリレート、１、３−ブチレングリコールジメタクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、トリメチロールプロパントリメタクリレート、１、４−ブタンジオールジアクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、１、６−ヘキサンジオールジアクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、ペンタエリスリトールジメタクリレート、ペンタエリスリトールテトラメタクリレート、グリセロールアクロキシジメタクリレート、Ｎ、Ｎ−ジビニルアニリン、ジビニルエーテル、ジビニルスルフィド及びジビニルスルフォンが挙げられる。これらは、２種類以上を適宜混合して使用しても良い。架橋剤は、重合性混合物にあらかじめ混合しておくこともできるし、必要に応じて適宜重合の途中で添加することもできる。
【００９４】
その他のキャリアコア粒子の結着樹脂のモノマーとして、エポキシ樹脂の出発原料としてなるビスフェノール類とエピクロルヒドリン；フェノール樹脂のフェノール類とアルデヒド類；尿素樹脂の尿素とアルデヒド類；メラミンとアルデヒド類が挙げられる。
【００９５】
もっとも好ましい結着樹脂は、フェノール系樹脂である。その出発原料としては、フェノール、ｍ−クレゾール、３、５−キシレノール、ｐ−アルキルフェノール、レゾルシル、ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルフェノールの如きフェノール化合物、ホルマリン、パラホルムアルデヒド、フルフラールの如きアルデヒド化合物が挙げられる。特にフェノールとホルマリンの組み合わせが好ましい。
【００９６】
これらのフェノール樹脂又はメラミン樹脂を用いる場合には、硬化触媒として塩基性触媒を用いることができる。塩基性触媒として通常のレゾール樹脂製造に使用される種々のものを用いることができる。具体的にはアンモニア水、ヘキサメチレンテトラミン、ジエチルトリアミン、ポリエチレンイミンの如きアミン類を挙げることができる。
【００９７】
本発明において、キャリアコアに含有される金属化合物粒子は、親油化処理されていることがキャリア粒子の粒度分布をシャープにすること及び金属化合物粒子のキャリアからの脱離を防止する上で好ましい。親油化処理された金属化合物粒子を分散させたキャリアコア粒子を形成する場合、モノマーと溶媒が均一に分散又は溶解している液中から重合反応が進むと同時に溶液に不溶化した粒子が生成する。そのときに金属酸化物が粒子内部で均一に、かつ高密度に取り込まれる作用と粒子同士の凝集を防止し粒度分布をシャープ化する作用があると考えられる。更に、親油化処理を施した金属化合物粒子を用いた場合、フッ化カルシウムの如き懸濁安定剤を用いる必要がなく、懸濁安定剤がキャリア表面に残存することによる帯電性阻害、コート時におけるコート樹脂の不均一性、シリコーン樹脂の如き反応性樹脂をコートした場合における反応阻害を防止することができる。また、懸濁安定剤が表面に存在しないこと及び、それに付随する弊害を無くすことで、吸着水分量を本発明の範囲内に制御することを容易にしている。
【００９８】
親油化処理は、エポキシ基、アミノ基及びメルカプト基から選ばれた、１種又は２種以上の官能基を有する有機化合物や、それらの混合物である親油化処理剤で処理されていることが好ましい。特に、本発明の吸着水分量の範囲を容易に達成し、帯電付与能が安定したキャリアを得るためには、エポキシ基が好ましく用いられる。
【００９９】
金属化合物粒子は、金属化合物粒子１００質量部当り好ましくは０．１〜１００質量部、より好ましくは０．２〜６質量部の親油化処理剤で処理されているのが磁性金属酸化物粒子の親油性及び疎水性を高める上で好ましい。
【０１００】
エポキシ基を有する親油化処理剤としては、γ−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、β−（３、４−エポキシシクロヘキシル）トリメトキシシラン、エピクロルヒドリン、グリシドール及びスチレン−（メタ）アクリル酸グリシジル共重合体が挙げられる。
【０１０１】
アミノ基を持つ親油化処理剤としては、例えば、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルメトキシジエトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、Ｎ−β（アミノエチル）−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−β（アミノエチル）−γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、Ｎ−フェニル−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、エチレンジアミン、エチレントリアミン、スチレン−（メタ）アクリル酸ジメチルアミノエチル共重合体及びイソプロピルトリ（Ｎ−アミノエチル）チタネート等が用いられる。
【０１０２】
メルカプト基を有する親油化処理剤としては、例えば、メルカプトエタノール、メルカプトプロピオン酸及びγ−メルカプトプロピルトリメトキシシランが用いられる。
【０１０３】
本発明方法は連続法又はバツチ法のいずれでも行うことができるが、通常はバッチ法を採用する。
【０１０４】
本発明に用いられるキャリアは、樹脂、カップリング剤によって被覆されていることが、帯電安定性や環境安定性をもたせる上で好ましい。
【０１０５】
本発明におけるキャリアは、芯材表面に樹脂を被覆してなるが、該樹脂としては、マトリックス樹脂として使用できるものであれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン系樹脂；ポリスチレン、アクリル樹脂、ポリアクリロニトリル、ポリビニルアセテート、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール、ポリ塩化ビニル、ポリビニルカルバゾール、ポリビニルエーテル及びポリビニルケトン等のポリビニル系樹脂及びポリビニリデン系樹脂；塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体；スチレン−アクリル酸共重合体；オルガノシロキサン結合からなるストレートシリコーン樹脂またはその変性品；ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニル、ポリフッ化ビニリデン、ポリクロロトリフルオロエチレン等のフッ素系樹脂；シリコーン樹脂；ポリエステル；ポリウレタン；ポリカーボネート；フェノール樹脂；尿素−ホルムアルデヒド樹脂、メラミン樹脂、ベンゾグアナミン樹脂、ユリア樹脂、ポリアミド樹脂等のアミノ樹脂；エポキシ樹脂等の公知の樹脂があげられる。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
【０１０６】
本発明においては、これらの樹脂の中でも、フッ素系樹脂及び／またはシリコーン樹脂を少なくとも使用することが好ましい。前記樹脂として、フッ素系樹脂、シリコーン樹脂を使用すると、トナーや外添剤によるキャリア汚染（インパクション）を防止できる効果が高い点で有利である。
【０１０７】
中でもシリコーン樹脂は、コアとの密着性やスペント防止の観点から、好ましく用いられる。シリコーン樹脂は、単独で用いることもできるが、被覆層の強度を高め好ましい帯電に制御するために、カップリング剤と併用して用いることが好ましい。更に、前述のカップリング剤は、その一部が、樹脂をコートする前に、キャリアコア表面に処理される、いわゆるプライマー剤として用いられることが好ましく、その後の被覆層が共有結合を伴った、より密着性の高い状態で形成することができる。
【０１０８】
カップリング剤としては、アミノシランを用いると良い。その結果、ポジ帯電性を持ったアミノ基をキャリア表面に導入でき、良好にトナーに負帯電特性を付与できる。更に、アミノ基の存在は、磁性体分散型樹脂キャリアの場合、金属化合物に好ましく処理されている親油化処理剤と、シリコーン樹脂の両者を活性化させるため、シリコーン樹脂のキャリアコアとの密着性を更に高め、同時に樹脂の硬化を促進することで、より強固な被覆層を形成することができる。
【０１０９】
被覆層の被覆処理時は、３０〜８０℃の温度下において、減圧状態で被覆することが好ましい。
【０１１０】
本発明に用いられるキャリアにおいて、先に述べた好ましい真比重、比抵抗、電気的物性の観点からは、フェライトキャリアの前記樹脂による被覆量としては０．１〜２５質量％、好ましくは０．５％〜１０％であることが好ましい。また、磁性体分散型樹脂キャリアの場合は、前記樹脂による被覆量としては０．０１〜５質量％、好ましくは０．１〜２質量％であることが好ましい。それぞれ下限未満であると、表面凹凸の芯材を使用した場合に樹脂被覆層から芯材が露出しやすくなり、現像性に悪影響を及ぼす場合があり、また、それぞれ上限を超えると現像剤としての電気抵抗が高くなる傾向があり、階調性悪化やエッジ効果の発生等の画質悪化が誘発される。
【０１１１】
樹脂被覆層には樹脂粒子、導電性粒子を分散することができる。前記樹脂粒子としては、例えば、熱可塑性樹脂粒子、熱硬化性樹脂粒子等が挙げられる。その中でも、硬度を上げることが比較的容易な熱硬化性樹脂が好適であり、また、トナーに負帯電性を付与するためには、窒素原子を含有する樹脂粒子を用いることが好ましい。なお、これらの樹脂粒子は１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
【０１１２】
樹脂粒子の平均粒径は、例えば０．１〜２μｍの範囲が好ましく、０．２〜１μｍの範囲がより好ましい。平均粒径が０．１μｍ未満であると、樹脂被覆層における樹脂粒子の分散性が非常に悪く、２μｍを超えると、樹脂被覆層から樹脂粒子が脱落し易く、本来の効果を発揮しなくなることがある。
【０１１３】
前記導電性粒子としては、金、銀、銅等の金属粒子、カーボンブラック粒子、酸化チタン、酸化亜鉛等の半導電性酸化物粒子、酸化チタン、酸化亜鉛、硫酸バリウム、ホウ酸アルミニウム、チタン酸カリウム粉末等の表面を酸化スズ、カーボンブラック、金属等で覆った粒子などを使用できる。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。これらの中でも、製造安定性、コスト、導電性などの点からカーボンブラック粒子が好適である。カーボンブラックの種類には特に制限はないが、ＤＢＰ吸油量が５０〜２５０ｍｌ／１００ｇの範囲のカーボンブラックが製造安定性の上から特に優れている。
【０１１４】
樹脂被覆層の形成方法には特に制限はない。例えば、架橋性樹脂粒子等の前記樹脂粒子、前記導電性粒子、並びにマトリックス樹脂としてのスチレンアクリル樹脂、フッ素系樹脂、シリコーン樹脂等を溶剤中に含む樹脂被覆層形成用液を用いる方法などが挙げられる。具体的には、キャリア芯材を樹脂被覆層形成用液に浸漬する浸漬法、樹脂被覆層形成用液をキャリア芯材の表面に噴霧するスプレー法、キャリア芯材を流動エアーにより浮遊させた状態で樹脂被覆層形成用液と混合し、溶剤を除去するニーダーコーター法等が挙げられる。
【０１１５】
（トナー）
次に本発明の補給用現像剤、二成分系現像剤に用いられるトナーについて説明する。
【０１１６】
本発明に係るトナーは、少なくとも結着樹脂及び着色剤を含有するトナー粒子と外添剤とからなる。本発明に係るトナーは重量平均粒径が３．０〜１０．０μｍであり、４．５〜８．５μｍであることが好ましい。
【０１１７】
トナーの重量平均粒径（Ｄ４）が１０．０μｍを超えると、静電荷像を現像するトナーが大きくなるために、静電荷像に忠実な現像が行われにくく、また、静電的な転写を行うとトナーが飛び散りやすくなる。また、トナーの重量平均粒径を３．０μｍ未満とした場合には、補給用現像剤の螺旋容器からの排出性が低下する傾向がある。
【０１１８】
トナーの粒径の測定には、例えばコールターカウンターを使用する方法を挙げることができる。
【０１１９】
トナー粒子に使用される結着樹脂としては、下記に例示される樹脂の使用が可能である。例えば、ポリスチレン、ポリ−ｐ−クロルスチレン、ポリビニルトルエン等のスチレン及びその置換体の単重合体；スチレン−ｐ−クロルスチレン共重合体、スチレン−ビニルトルエン共重合体、スチレン−ビニルナフタリン共重合体、スチレン−アクリル酸エステル共重合体、スチレン−メタクリル酸エステル共重合体、スチレン−α−クロルメタクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−ビニルメチルエーテル共重合体、スチレン−ビニルエチルエーテル共重合体、スチレン−ビニルメチルケトン共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−イソプレン共重合体、スチレン−アクリロニトリル−インデン共重合体等のスチレン系共重合体；ポリ塩化ビニル；フェノール樹脂；天然変性フェノール樹脂；天然樹脂変性マレイン酸樹脂；アクリル樹脂；メタクリル樹脂；ポリ酢酸ビニール；シリコーン樹脂；ポリエステル樹脂；ポリウレタン；ポリアミド樹脂；フラン樹脂；エポキシ樹脂；キシレン樹脂；ポリビニルブチラール；テルペン樹脂；クマロンインデン樹脂；石油系樹脂等が使用できる。好ましい結着樹脂としては、スチレン系共重合体もしくはポリエステル樹脂が挙げられる。
【０１２０】
また、架橋されたスチレン系樹脂も好ましい結着樹脂である。
【０１２１】
スチレン系重合体またはスチレン系共重合体は架橋されていても良く、さらに架橋されている樹脂と架橋されていない樹脂との混合樹脂でも良い。
【０１２２】
結着樹脂の架橋剤としては、主として２個以上の重合可能な二重結合を有する化合物を用いてもよい。例えば、ジビニルベンゼン、ジビニルナフタレンのような芳香族ジビニル化合物；エチレングリコールジアクリレート、エチレングリコールジメタクリレート、１、３−ブタンジオールジメタクリレートのような二重結合を２個有するカルボン酸エステル；ジビニルアニリン、ジビニルエーテル、ジビニルスルフィド、ジビニルスルホン等のジビニル化合物；および３個以上のビニル基を有する化合物が挙げられる。これらは単独もしくは混合物として用いられる。
【０１２３】
架橋剤の添加量としては、上述した結着樹脂の製造に用いられる重合性単量体１００質量部に対して０．００１〜１０質量部が好ましい。
【０１２４】
トナー粒子は荷電制御剤を含有しても良い。
【０１２５】
トナー粒子を負荷電性に制御するものとしては下記物質が挙げられる。例えば、有機金属化合物、キレート化合物が有効であり、さらにモノアゾ金属化合物、アセチルアセトン金属化合物、芳香族ハイドロキシカルボン酸、芳香族ダイカルボン酸系の金属化合物が好ましく用いられる。さらに、芳香族ハイドロキシカルボン酸、芳香族モノ及びポリカルボン酸及びそれらの金属塩、それらの無水物、それらのエステル類、ビスフェノール等のそれらのフェノール誘導体類；尿素誘導体；含金属サリチル酸系化合物；含金属ナフトエ酸化合物；ホウ素化合物；４級アンモニウム塩；カリックスアレーン；ケイ素化合物；スチレン−アクリル酸共重合体；スチレン−メタクリル酸共重合体；スチレン−アクリル−スルホン酸共重合体；及びノンメタルカルボン酸系化合物が挙げられる。
【０１２６】
トナー粒子を正荷電性に制御するものとしては下記物質が上げられる。例えば、アミノ化合物、第４級アンモニウム化合物および有機染料特に塩基性染料とその塩が知られており、ベンジルジメチル−ヘキサデシルアンモニウムクロライド、デシル−トリメチルアンモニウムクロライド、ニグロシン塩基、ニグロシンヒドロクロライド、サフラニンγ及びクリスタルバイオレット等が挙げられる。なおこれら染料は、着色剤としても用いることができる。
【０１２７】
これら荷電制御剤は、単独あるいは２種類以上組み合わせて用いることができ、荷電制御剤の添加量は、トナーの結着樹脂１００質量部に対して、０．０１〜２０質量部、好ましくは０．１〜１０質量部、より好ましくは０．２〜４質量部使用するのが良い。
【０１２８】
トナー粒子は、磁性体を含有しても良い。磁性体としては、マグネタイト、ヘマタイト、フェライト等の酸化鉄；鉄、コバルト、ニッケルのような金属、或いはこれらの金属とアルミニウム、コバルト、銅、鉛、マグネシウム、スズ、亜鉛、アンチモン、ベリリウム、ビスマス、カドミウム、カルシウム、マンガン、セレン、チタン、タングステン、バナジウムのような金属との合金及びその混合物が挙げられる。これら磁性体は、着色剤としてもよい。
【０１２９】
本発明に用いられるトナー粒子の着色剤は、黒色着色剤としてカーボンブラック、磁性体、以下に示すイエロー／マゼンタ／シアン着色剤を用い黒色に調色されたものが利用され得る。
【０１３０】
イエロー着色剤としては、縮合アゾ化合物、イソインドリノン化合物、アンスラキノン化合物、アゾ金属錯体、メチン化合物、アリルアミド化合物等に代表される化合物が用いられる。具体的には、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー１２、１３、１４、１５、１７、６２、７４、８３、９３、９４、９５、１０９、１１０、１１１、１２８、１２９、１４７、１６８又は１８０が好適に用いられる。さらにＣ．Ｉ．ソルベントイエロー９３、１６２、１６３等の染料を併用しても良い。
【０１３１】
マゼンタ着色剤としては、縮合アゾ化合物、ジケトピロロピロール化合物、アンスラキノン、キナクリドン化合物、塩基染料レーキ化合物、ナフトール化合物、ベンズイミダゾロン化合物、チオインジゴ化合物、ペリレン化合物等が用いられる。具体的には、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド２、３、５、６、７、２３、４８：２、４８：３、４８：４、５７：１、８１：１、１４４、１４６、１６６、１６９、１７７、１８４、１８５、２０２、２０６、２２０、２２１又は２５４等が好適に用いられる。
【０１３２】
シアン着色剤としては、銅フタロシアニン化合物及びその誘導体、アンスラキノン化合物、塩基染料レーキ化合物等が利用できる。具体的には、Ｃ．Ｉ．ピグメントブルー１、７、１５、１５：１、１５：２、１５：３、１５：４、６０、６２、６６等が特に好適に利用できる。
【０１３３】
これらの着色剤は、単独又は混合して、更には固溶体の状態で用いることができる。本発明の着色剤は、色相角、彩度、明度、耐候性、ＯＨＰ透明性、トナー粒子中への分散性の点から選択される。該着色剤の添加量は、結着樹脂１００質量部に対し１〜２０質量部添加して用いられる。
【０１３４】
また、本発明に係るトナー粒子はワックスを含有することも好ましい形態であり、その含有量は、結着樹脂１００質量部に対して０．１〜２０質量部が好ましく、さらには０．２〜１５質量部が好ましい。
【０１３５】
結着樹脂、着色剤およびワックスを有する混合物を溶融混練後、冷却し粉砕、分級してトナー粒子を得る粉砕法によってトナーを製造する場合においては、ワックスの添加量は、結着樹脂１００質量部に対し１〜１０質量部、より好ましくは２〜７質量部使用するのが好ましい。
【０１３６】
重合性単量体と着色剤及びワックスを有する混合物を重合させることにより、直接的にトナー粒子を得る重合法によってトナーを製造する場合、ワックスの添加量は、重合性単量体又は、重合性単量体の重合によって合成された樹脂１００質量部に対し２〜２０質量部、より好ましくは５〜１５質量部使用するのが好ましい。
【０１３７】
通常、ワックスは、結着樹脂より極性が低いため、水系媒体中での重合方法を行う重合法ではトナー粒子内部に多量のワックスを内包化させ易いため、粉砕法と比較し、多量のワックスを用いることが可能となる。よって重合法でトナーを製造した場合には、より良好なオフセット防止効果が得られる。
【０１３８】
さらには、螺旋容器でトナー同士あるいはトナーとキャリアの凝集塊が生成しにくく、容器からの排出性がすぐれているため、本発明に重合法で製造したワックス含有トナーが好ましい。
【０１３９】
ワックスの配合量が下限より少ないとオフセット防止効果が低下しやすく、上限を超える場合、耐ブロッキング効果が低下し耐オフセット効果にも悪影響を与えやすく、ドラム融着やスリーブ融着を起こしやすく、特に重合法によってトナーを製造した場合には粒度分布の広いトナー粒子が生成する傾向にある。
【０１４０】
次に本発明に用いられるトナー粒子を製造するための方法について説明する。本発明に用いられるトナー粒子は、公知の粉砕法及び重合法を用いて製造することが可能である。
【０１４１】
本発明のトナー粒子の平均円形度は、０．９６０以上であることが好ましく、より好ましくは０．９７０以上である。具体的には、本発明に用いられるトナー粒子としては、円形度が大きく（形状が均一）、粒度分布がシャープとなる重合法を用いて製造された重合トナー粒子が、本発明の補給用現像剤の排出性をさらに向上させるのに好ましい。粉砕トナーを用いた補給用現像剤は、トナーの形状及び粒度分布より空隙率が大きくなるため、流動性不良を生じやすい。また、螺旋容器の容量を大きくする必要があり、画造形性装置を小型化しにくくなる。
【０１４２】
粉砕トナー粒子の製造方法においては、結着樹脂、ワックス、着色剤としての顔料、染料又は磁性体、必要に応じて荷電制御剤、その他の添加剤を、ヘンシェルミキサー、ボールミルの如き混合機により充分混合し、得られた混合物を加熱ロール、ニーダー、エクストルーダーの如き熱混練機を用いて溶融混練することにより、樹脂成分を互いに相溶させた中に金属化合物、顔料、染料、磁性体を分散又は溶解させ；得られた混練物を冷却固化後粉砕及び分級を行ってトナー粒子を得ることができる。
【０１４３】
さらに必要に応じてトナー粒子と所望の添加剤をヘンシェルミキサー等の混合機により充分混合し、本発明に用いられるトナーを得ることができる。
【０１４４】
重合トナー粒子の製造方法は、特公昭５６−１３９４５号公報等に記載のディスク又は多流体ノズルを用い溶融混合物を空気中に霧化し球状トナー粒子を得る方法や、特公昭３６−１０２３１号公報、特開昭５９−５３８５６号公報、特開昭５９−６１８４２号公報に述べられている懸濁重合法を用いて直接トナー粒子を生成する方法や、単量体には可溶で得られる重合体が不溶な水系有機溶剤を用い直接トナー粒子を生成する分散重合法又は水溶性極性重合開始剤存在下で直接重合しトナー粒子を生成するソープフリー重合法に代表される乳化重合法や、予め一次極性乳化重合粒子を作った後、反対電荷を有する極性粒子を加え会合させるヘテロ凝集法等を用いトナー粒子を製造することが可能である。
【０１４５】
この中でも、重合性モノマー、着色剤及びワックスを少なくとも含むモノマー組成物を直接重合してトナー粒子を生成する懸濁重合方法が好ましい。
【０１４６】
また、一旦得られた重合トナー粒子に更に単量体を吸着させた後、重合開始剤を用い重合させる所謂シード重合方法も本発明に好適に利用することができる。
【０１４７】
次に、トナー粒子に外添される外添剤について説明する。
【０１４８】
本発明に使用されるトナーにはシリカ、アルミナ、酸化チタン等の無機微粉体；ポリテトラフロロエチレン、ポリビニリデンフロライド、ポリメチルメタクリレート、ポリスチレン、シリコーン等の有機微粉体の微粉体が外添されていることが好適である。トナーに対して上述した微粉体を外添することによって、トナーとキャリア、あるいはトナー粒子相互の間に微粉体が存在することになり、現像剤の流動性、転写性が向上され、さらに現像剤の寿命も向上する。
【０１４９】
上述した微粉体の個数平均粒径は３〜１００ｎｍであることが好ましい。平均粒径が１００ｎｍを超えると流動性向上の効果が少なくなり、現像時、転写時の不良等により画質を低下させてしまう場合がある。また３ｎｍより小さいと、耐久時の流動性維持が困難となる。これら微粉体の平均粒径の測定は後述する。
【０１５０】
これらの微粉体の表面積としては、ＢＥＴ法による窒素吸着によった比表面積が３０ｍ２／ｇ以上、特に５０〜４００ｍ２／ｇの範囲のものが良好である。微粉体の添加量は、トナー粒子１００質量部に対して０．１〜２０質量部で使用することが好適である。
【０１５１】
トナーが負帯電性トナーである場合には、外添剤として少なくとも１種類はシリカを用いることが、帯電性の点から好ましい。つまり、シリカの方がアルミナや酸化チタン等の流動化剤より負帯電性が高いため、トナー母体との密着性が高く、遊離する外添剤がすくなくなる。そのため、静電荷像担持体上のフィルミングや、帯電部材の汚染を抑制することができる。
【０１５２】
また、該シリカは高湿下での帯電性を維持するために、疎水化処理されることが好ましい。その疎水化処理の例を下記に示す。
【０１５３】
疎水化処理剤の一つとしてシランカップリング剤が挙げられ、その量は、シリカ１００質量部に対して、１〜４０質量部、好ましくは２〜３５質量部を用いるのが良い。処理量が１〜４０質量部であると耐湿性が向上し凝集体が発生しにくい。
【０１５４】
また、別の疎水化処理剤の一つとしてシリコーンオイルが挙げられる。
【０１５５】
各種トナー特性付与を目的として、他の添加剤を加えることができる。添加剤は、トナー粒子に添加した時の耐久性の点から、トナーの重量平均粒径の１／５以下の粒径であることが好ましい。この添加剤の粒径とは、電子顕微鏡におけるトナー粒子の表面観察により求めたその平均粒径を意味する。これら特性付与を目的とした添加剤としては、例えば、研磨剤、滑剤、荷電制御粒子等が用いられる。
【０１５６】
研磨剤としては、例えば、チタン酸ストロンチウム、酸化セリウム、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム及び酸化クロム等の金属酸化物；窒化ケイ素等の窒化物；炭化ケイ素の炭化物；及び硫酸カルシウム、硫酸バリウム及び炭酸カルシウム等の金属塩が挙げられる。
【０１５７】
滑剤としては、例えばフッ化ビニリデン及びポリテトラフルオロエチレン等のフッ素系樹脂粉末；及びステアリン酸亜鉛及びステアリン酸カルシウム等の脂肪酸金属塩が挙げられる。
【０１５８】
荷電制御性粒子としては、例えば酸化錫、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化ケイ素及び酸化アルミニウム等の金属酸化物；及びカーボンブラックが挙げられる。
【０１５９】
これら添加剤は、トナー粒子１００質量部に対し、好ましくは０．１〜１０質量部、より好ましくは０．１〜５質量部が用いられる。これら添加剤は、単独で用いても、また、複数併用しても良い。
【０１６０】
本発明の二成分系現像剤は、上記のキャリア及びトナーを有するものである。
【０１６１】
本発明において、トナーとキャリアとを混合して現像槽内の二成分系現像剤を調製する場合、その混合比率は現像剤中のトナー濃度として、２〜１５質量％、好ましくは４〜１３質量％にすると良好な結果が得られる。トナー濃度が２質量％未満の場合には、画像濃度が低くなりやすく、１５質量％を超える場合には、カブリや機内飛散を生じやすく、現像剤の耐用寿命も低下しやすい。
【０１６２】
トナーの重量平均粒径ａとキャリアの体積平均粒径ｂとの比ａ／ｂは、０．１〜０．３であることが好ましい。０．１未満であるとトナーを良好に帯電付与することができづらくなり、カブリや高湿環境下でのトナー飛散が起こりやすくなる。また０．３を超えると、特に低湿下でのトナーの帯電量が高くなりすぎ、画像濃度の低下やカブリを引き起こしやすくなる。
【０１６３】
［実施例］
以下、本発明の実施例について具体的に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【０１６４】
＜磁性キャリア１の製造＞
フェノール（ヒドロキシベンゼン）：５０質量部、３７質量％のホルマリン水溶液：８０質量部、水：５０質量部、シラン系カップリング剤で表面処理されたマグネタイト微粒子：３２０質量部（５０％粒径０．２５μｍ、体積抵抗値３×１０５Ωｃｍ）、シラン系カップリング剤で表面処理されたα−Ｆｅ２Ｏ３微粒子：８０質量部（５０％粒径０．３５μｍ、体積抵抗値６×１０９Ωｃｍ）、２５質量％のアンモニア水：１５質量部を四ツ口フラスコに入れ、撹拌混合しながら５０分間で８５℃まで昇温保持し、１２０分間反応・硬化させた。その後３０℃まで冷却し５００質量部の水を添加した後、上澄み液を除去し、沈殿物を水洗し、風乾した。次いでこれを減圧下（６６５Ｐａ＝５ｍｍＨｇ）１６０℃で２４時間乾燥して、フェノール樹脂をバインダ樹脂とする磁性キャリアコア（Ａ）を得た。
【０１６５】
得られた磁性キャリアコア（Ａ）の表面に、下記一般式（６）で表されるγ−アミノプロピルトリメトキシシランの３質量％メタノール溶液を塗布した。
【０１６６】
【化１】
2004029306.tif 000003
【０１６７】
磁性キャリアコア（Ａ）の表面は、０．１２質量％γ−アミノプロピルトリメトキシシランで処理されていた。塗布中は、磁性キャリアコア（Ａ）に剪断応力を連続して印加しながら、塗布しつつメタノールを揮発させた。
【０１６８】
磁性キャリアコア（Ａ）の表面に
【化２】
2004029306.tif 000004
が存在しているのが確認された。
【０１６９】
上記処理機内のシランカップリング剤で処理された磁性キャリアコア（Ａ）を５０℃で撹拌しながら、シリコーン樹脂ＳＲ２４１０（東レダウコーニング（株）製）を、シリコーン樹脂固形分として２０％になるようトルエンで希釈した後、減圧下で添加して、０．５質量％の樹脂被覆を行った。
【０１７０】
以後、窒素ガスの雰囲気下で２時間撹拌しつつ、トルエンを揮発させた後、窒素ガスによる雰囲気下で１４０℃、２時間熱処理を行い、凝集をほぐした後、２００メッシュ（７５μｍの目開き）以上の粗粒を除去し、キャリア１を得た。
【０１７１】
得られたキャリア１の個数平均粒径は３５μｍ、体積抵抗値は８×１０１３Ωｃｍ、真比重は３．７０であった。
【０１７２】
＜キャリア２の製造＞
テレフタル酸無水トリメリット酸／プロピレンオキサイド、付加ビスフェノールＡの誘導体からなるポリエステル樹脂：１５０質量部、製造例１使用のマグネタイト：５００質量部、４級アンモニウム塩化合物：５質量部をヘンシェルミキサーにより十分予備混合を行い、二軸押出式混練機により溶融混練し、冷却後ハンマーミルを用いて約１〜２ｍｍ程度に粗粉砕し、次いでエアージェット方式による微粉砕機で微粉砕した。さらに得られた微粉砕物を分級した後、０．０２μｍのスチレン／メチルメタクリレート共重合樹脂粒子を、ハイブリタイザー（奈良機械社製）で乾式コートしてキャリア２を得た。キャリア２の物性値を図１１に示す。
【０１７３】
＜キャリア３〜６の製造＞
磁性キャリア２の製造において、真比重を調整する目的で、樹脂とマグネタイトの比率を調整した以外は同様にして、キャリア３〜６を得た。得られたキャリア３〜６の物性値を図１１に示す。
【０１７４】
＜キャリア７の製造＞
Ｍｎ−Ｍｇ−Ｓｒフェライト粒子：１００部（体積平均粒径＝３５μｍ、真比重＝４．５）、トルエン：１０部、ポリメチルメタクリレート樹脂（ＰＭＭＡ）：２部を用い、ＰＭＭＡ樹脂をトルエンで希釈してＭｎ−Ｍｇ−Ｓｒフェライト粒子とともに真空脱気型ニーダーに入れ、１２０℃で３０分間攪拌した後、減圧してトルエンを除去して、フェライト粒子表面上に被膜を形成してキャリアＡを得た。得られたキャリア７の物性値を図１１に示す。
【０１７５】
＜キャリア８の製造＞
キャリア６の製造において、キャリアの真比重を調整する目的で、フェライト粒子中の軽金属の比率を調整した以外は同様にして、キャリア７を得た。得られたキャリア８の物性値を図１１に示す。
【０１７６】
＜キャリア９の製造＞
キャリア７の製造において、フェライト粒子をＭｎ−Ｍｇ−Ｆｅ組成のフェライトコア（個数平均粒径＝３５μｍ、真比重４．９）を使用する以外は同様にして、個数平均粒径３６μｍ、体積抵抗値３×１０１１Ωｃｍ、真比重４．８５のキャリア９を得た。えられたキャリア９の物性値を図１１に示す。
【０１７７】
＜トナーの製造例１（重合シアントナー）＞
イオン交換水７１０質量部に、０．１Ｍ−Ｎａ３ＰＯ４水溶液４５０質量部を投入し、６０℃に加温した後、ＴＫ式ホモミキサー（特殊機化工業製）を用いて、１２０００ｒｐｍにて撹拌した。これに１．０Ｍ−ＣａＣｌ２水溶液６８質量部を徐々に添加し、Ｃａ３（ＰＯ４）２を含む水系媒体を得た。
【０１７８】
一方、スチレン：１６５質量部、ｎ−ブチルアクリレート：３５質量部、Ｃ．Ｉ．ピグメントブルー１５：３（着色剤）：１５質量部、ジアルキルサリチル酸金属化合物（荷電制御剤）：５質量部、飽和ポリエステル（極性樹脂）：１０質量部、エステルワックス（融点７０℃）：５０質量部を６０℃に加温し、ＴＫ式ホモミキサー（特殊機化工業製）を用いて、１１０００ｒｐｍにて均一に溶解、分散した。これに、重合開始剤２、２’−アゾビス（２、４−ジメチルバレロニトリル）１０質量部を溶解し、重合性単量体組成物を調製した。
【０１７９】
水系媒体中に上記重合性単量体組成物を投入し、６０℃、Ｎ２雰囲気下において、ＴＫ式ホモミキサーにて１１０００ｒｐｍで１０分間撹拌し、重合性単量体組成物を造粒した。その後、パドル撹拌翼で撹拌しつつ、８０℃に昇温し、１０時間反応させた。重合反応終了後、減圧下で残存モノマーを留去し、冷却後、塩酸を加えてリン酸カルシウムを溶解した後、ろ過、水洗、乾燥をして、シアントナー粒子を得た。
【０１８０】
得られたシアントナー粒子１００質量部に対して、疎水化処理シリカ微粉体（一次粒子の個数平均粒径：０．０３μｍ）を１．６質量部外添し、重量平均粒径６．８μｍの重合シアントナーを得た。
【０１８１】
以下に、トナー粒径の測定の具体例を示す。
【０１８２】
電解質溶液１００〜１５０ｍｌに界面活性剤（アルキルベンゼンスルホン酸塩）を０．１〜５ｍｌ添加し、これに測定試料を２〜２０ｍｇ添加する。試料を懸濁した電解液を超音波分散器で１〜３分間分散処理して、前述したコールターカウンターマルチサイザーにより１７μｍまたは１００μｍ等の適宜トナーサイズに合わせたアパチャーを用いて体積を基準として０．３〜４０μｍの粒度分布等を測定するものとする。この条件で測定した個数平均粒径、重量平均粒径をコンピュータ処理により求めた。
【０１８３】
＜トナーの製造例２（重合マゼンタトナー）＞
トナーの製造例１で用いたピグメントブルーに代えてキナクリドンを８質量部用いたことを除いては、トナーの製造例１と同様にして、重量平均粒径６．８μｍの重合マゼンタトナーを得た。
【０１８４】
＜トナーの製造例３（重合イエロートナー）＞
トナーの製造例１で用いたピグメントブルーに代えてピグメントイエロー９３を６．５質量部用いたことを除いては、トナーの製造例１と同様にして、重量平均粒径６．８μｍの重合イエロートナーを得た。
【０１８５】
＜トナーの製造例４（重合ブラックトナー）＞
トナーの製造例１で用いたピグメントブルーに代えて、平均一次粒径３０ｎｍ、比表面積１５０ｍ２／ｇ、ＤＢＰ吸油量４８ｍｇ／１００ｇのカーボンブラックを１０質量部用いたことを除いては、トナーの製造例１と同様にして、重量平均粒径６．９μｍの重合ブラックトナーを得た。
【０１８６】
＜トナーの製造例５（粉砕シアントナー）＞
ポリエステル樹脂（プロポキシ化ビスフェノールＡとフマール酸との縮合ポリマー；酸価１０．８ｍｇＫＯＨ／ｇ）：１００質量部、Ｃ．Ｉ．ピグメントブルー１５：３：５質量部、ジアルキルサリチル酸のアルミニウム化合物：５質量部、低分子量ポリプロピレン：５質量部をヘンシェルミキサーにより混合し、ペントロを吸引ポンプに接続し吸引しつつ、二軸押し出し機にて溶融混練を行った。この溶融混練物を、ハンマーミルにて粗砕して１ｍｍのメッシュパスの粗砕物を得た。さらに、ジェットミルにて微粉砕を行った後、多分割分級機（エルボウジェット）により、分級を行ないシアントナー粒子を得た。
【０１８７】
このシアントナー粒子１００質量部に対して、疎水化処理酸化チタン微粉体（一次粒子の個数平均粒径：０．０２μｍ）を１．２質量部ヘンシェルミキサーにより混合し、重量平均粒径６．５μｍの粉砕シアントナーを得た。
【０１８８】
＜トナーの製造例６（粉砕マゼンタトナー）＞
トナーの製造例５で用いたピグメントブルーに代えてキナクリドンを用いたことを除いては、トナーの製造例５と同様にして、重量平均粒径６．８μｍの粉砕マゼンタトナーを得た。
【０１８９】
＜トナーの製造例７（粉砕イエロートナー）＞
トナーの製造例５で用いたピグメントブルーに代えてピグメントイエロー９３を用いたことを除いては、トナーの製造例５と同様にして、重量平均粒径６．７μｍの粉砕イエロートナーを得た。
【０１９０】
＜トナーの製造例８（粉砕ブラックトナー）＞
トナーの製造例５で用いたピグメントブルーに代えて、トナーの製造例４で用いたカーボンブラックを用いたことを除いては、トナーの製造例５と同様にして、重量平均粒径７．０μｍの粉砕ブラックトナーを得た。
【０１９１】
＜実施例１＞
キャリア１と重合イエロートナー、重合マゼンタトナー、重合シアントナー、重合ブラックトナーを全質量に対するトナーの割合が８質量％となるようにそれぞれ混合し、それぞれ４色の二成分系現像剤、及び全質量に対するトナーの割合が８５質量％となるよう均一にそれぞれ混合してそれぞれ４色の補給用現像剤を製造した。
【０１９２】
得られた４色の二成分系現像剤及び補給用現像剤を市販の複写機ＣＰ２１２０（キヤノン社製）を図５の現像器及び図２の螺旋容器を備えたオートリフレッシュ現像方式の現像器交換体及び中間転写体を備えた画像形成装置に改造し、画像ＤＵＴＹ５％のオリジナル画像を５万枚画出しし、帯電安定性、トナー飛散、カブリ、画像均一性に関して評価を行なった。また、現像剤補給容器の補給口からの補給用現像剤のキャリア濃度安定性の評価を行った。評価環境は、２５．０℃／６０％ＲＨ）にて行なった。結果を図９及び図１２に示す。それぞれの測定条件及び評価基準を以下に示す。
【０１９３】
〔キャリア濃度の安定性〕
５百枚ごとに現像剤補給容器の補給口から、５ｇの補給用現像剤を採取し、これをコンタミノンＮ（界面活性剤）が１％含まれるイオン交換水にて洗浄し、トナーとキャリアを分離、乾燥、調湿（２５．０℃／６０％ＲＨ）することにより、補給用現像剤中のキャリア濃度を測定した。
【０１９４】
（評価基準）
Ａ：キャリア濃度変化推移の標準偏差が１未満
Ｂ：キャリア濃度変化推移の１〜２未満
Ｃ：キャリア濃度変化推移の２〜３未満
Ｄ：キャリア濃度変化推移の３以上
〔帯電安定性〕
帯電安定性は、各環境下で４万枚の複写テストを行ない、各色現像槽の２成分現像剤の摩擦帯電量変化から帯電安定性を評価した。評価は、１０００枚複写時の帯電量と終了時の帯電量の変化幅を％で表わし、以下の評価基準で行なった。
【０１９５】
摩擦帯電量は以下のように測定した。トナー１．６ｇと磁性キャリア１８．４ｇを５０ｃｃのポリエチレン製の容器に入れ、各環境下に開放状態で一日放置する。高温高湿環境下では、試料が結露しないように、放置後に密封し２時間さらに放置した後に装置する。ターブラミキサーで６０秒混合し、この混合粉体（現像剤）を、底部に６２５メッシュの導電性スクリーンを装着した金属製の容器に入れ、吸引機で吸引し、吸引前後の質量差と容器に接続されたコンデンサーに蓄積された電位から摩擦帯電量を求める。この際、吸引圧を２５０ｍｍＨｇとする。この方法によって、摩擦帯電量を下記式を用いて算出する。
【０１９６】
Ｑ（ｍＣ／ｋｇ）＝（Ｃ×Ｖ）×（Ｗ１−Ｗ２）−１
（式中、Ｗ１は吸引前の質量であり、Ｗ２は吸引後の質量であり、Ｃはコンデンサーの容量、及びＶはコンデンサーに蓄積された電位である。）
【０１９７】
また、耐久時の現像剤のトナーの摩擦帯電量は、現像スリーブ上の現像剤を１ｇサンプリングし、混合撹拌することなく上記測定装置を使用して測定を行った。
【０１９８】
（評価基準）
Ａ：帯電量の変化幅が０％〜１１％未満
Ｂ：帯電量の変化幅が１１％〜２０％未満
Ｃ：帯電量の変化幅が２１％〜３０％未満
Ｄ：帯電量の変化幅が３１％以上
【０１９９】
〔トナー飛散〕
トナー飛散は、各環境下において５万枚画出しの後現像器を取り出し、空回転機にセットする。現像器のスリーブ真下を中心にＡ４の紙を置き、１０分間の空回転を行ない、紙上に落ちたトナーの質量を測定し、以下の基準により評価した。
【０２００】
（評価基準）
Ａ：４ｍｇ未満
Ｂ：４ｍｇ〜７ｍｇ未満
Ｃ：７ｍｇ〜１０ｍｇ未満
Ｄ：１０ｍｇ以上
【０２０１】
〔カブリ〕
カブリに関しては、反射濃度計（ｄｅｎｓｉｔｏｍｅｔｅｒ　ＴＣ６ＭＣ：（有）東京電色技術センター）を用いて、白紙の反射濃度、及び複写機で画出ししたの紙の非画像部の反射濃度を測定し、両者の反射濃度の差を白紙の反射濃度を基準とし、４色の中でカブリが最も悪いものを下記評価基準に基づいて示した。
【０２０２】
（評価基準）
Ａ：０．６％未満
Ｂ：０．６〜１．１％未満
Ｃ：１．１〜１．６％未満
Ｄ：１．６〜２．１％未満
Ｅ：２．１〜４．１％未満
Ｆ：４．１％以上
【０２０３】
〔画像均一性・画質〕
単色ベタ画像及び４色ハーフトーン画像重ね合わせ画像をプリントアウトし、その画像均一性を目視で評価した。
【０２０４】
◎：非常に良好（均一画像で画像ムラが確認できないレベル）
○：良好　　　（若干の画像ムラが確認できるが、実用上全く問題ないレベル）
△：実用可　　（画像ムラが確認できるが、実用上可能なレベル）
×：実用不可　（画像ムラが著しく、実用的に困難なレベル）
【０２０５】
＜実施例２〜７、比較例１〜３＞
図１１のキャリア１〜９とトナーの組み合わせで、実施例１と同様に評価を行った。結果を図１２示す。また比較例３のキャリアの濃度推移を図９に示す。
【０２０６】
＜実施例８＞
螺旋容器を図３のものを用いて行った以外は、実施例１と同様に評価を行った。結果を図１２示す。
【０２０７】
＜実施例９＞
螺旋容器を図１のものを用いて行った以外は、実施例１と同様に評価を行った。結果を図１２示す。
【０２０８】
＜実施例１０＞
粉砕トナーを用いて行った以外は、実施例１と同様に評価を行った。結果を図１２示す。
【０２０９】
＜実施例１１＞
螺旋容器の補給口部と反対側からキャリアを先に充填し、その後トナーを充填し、またキャリアはキャリア２を使用した以外は、実施例１と同様に評価を行った。結果を図１２示す。またキャリア濃度推移を図１０に示す。
【０２１０】
＜比較例４＞
螺旋容器の補給口部と反対側からキャリアを先に充填し、その後トナーを充填し、またキャリアはキャリア６を使用した以外は、実施例１と同様に評価を行った。結果を図１２示す。キャリア濃度推移を図１０に示す。
【０２１１】
＜実施例１２＞
螺旋容器の補給口部と反対側からトナーを先に充填し、その後キャリアを充填し、またキャリアはキャリア２を使用した以外は、実施例１と同様に評価を行った。結果を図１２示す。またキャリア濃度推移を図１０に示す。
【０２１２】
＜比較例５＞
螺旋容器の補給口部と反対側からトナーを先に充填し、その後キャリアを充填し、またキャリアはキャリア６を使用した以外は、実施例１と同様に評価を行った。結果を図１２示す。またキャリア濃度推移を図１０に示す。
【０２１３】
［第二実施形態］
次に本発明に係る画像形成装置の第二実施形態について図を用いて説明する。上記第一実施形態と説明の重複する部分については、同一の符号を付して説明を省略する。
【０２１４】
図８は、本発明の補給用現像剤及び二成分系現像剤を用いる画像形成方法をフルカラー画像形成装置に適用した概略図を示す。図８に於けるフルカラー画像形成装置は、各色の画像形成を各色毎の静電潜像担持体を用いて行うタンデム方式を用いている。
【０２１５】
図８におけるフルカラー画像形成装置は、静電荷像担持体上に残存した転写残トナーを回収し貯蔵するための独立したクリーニング手段を有さず、現像手段がトナー像を転写材上に転写した後に静電潜像担持体に残留したトナーを回収する現像同時クリーニング方法を行っているものである。
【０２１６】
フルカラー画像形成装置本体には、第１画像形成ユニットＰａ、第２画像形成ユニットＰｂ、第３画像形成ユニットＰｃ及び第４画像形成ユニットＰｄが併設され、各々異なった色の画像が潜像形成、現像、転写のプロセスを経て転写材上に形成される。
【０２１７】
画像形成装置に併設される各画像形成ユニットの構成について第１の画像形成ユニットＰａを例に挙げて説明する。
【０２１８】
第１の画像形成ユニットＰａは、静電潜像担持体としての直径３０ｍｍの静電潜像担持体６１ａを具備し、この静電潜像担持体６１ａは矢印ａ方向へ回転移動される。帯電手段としての一次帯電装置６２ａは、直径１６ｍｍのスリーブの表面に形成された帯電用磁気ブラシが静電潜像担持体６１ａの表面に接触するように配置されている。レーザ光６７ａは、一次帯電器６２ａにより表面が均一に帯電されている静電潜像担持体６１ａに静電潜像を形成するために、図示されていない露光装置により照射される。静電潜像担持体６１ａ上に担持されている静電潜像を現像してカラートナー像を形成するための現像手段としての現像器６３ａは、カラートナーを保持している。
【０２１９】
転写手段としての転写ブレード６４ａは、静電潜像担持体６１ａの表面に形成されたカラートナー像をベルト状の転写材担持体６８によって搬送されて来る転写材（記録材）の面に転写する。この転写ブレード６４ａは、転写材担持体６８の裏面に当接して転写バイアスを印加し得るものである。
【０２２０】
第１の画像形成ユニットＰａは、一次帯電装置６２ａによって静電潜像担持体６１ａを均一に一次帯電した後、露光装置６７ａにより静電潜像担持体に静電潜像を形成し、現像器６３ａで静電潜像をカラートナーを用いて現像し、この現像されたトナー像を第１の転写部（静電潜像担持体と転写材の当接位置）で転写材を担持搬送するベルト状の転写材担持体６８の裏面側に当接する転写ブレード６４ａから転写バイアスを印加することによって転写材の表面に転写する。
【０２２１】
現像によりトナーが消費され、Ｔ／Ｃ比が低下すると、その低下をコイルのインダクタンスを利用して現像剤の透磁率の変化を測定する図示されていないトナー濃度検知センサで検知し、消費されたトナー量に応じて、現像剤補給容器（螺旋容器９９ａ、９９ｂ、９９ｃ、９９ｄ）が中心軸の周りを回転（自転）するような図示されていない回転駆動する駆動手段により、本発明の補給用現像剤が補給用現像剤収容装置６６ａに排出され、ついで、補給用現像剤装置６６ａのスクリューの推進力によって補給口から、補給用現像剤が現像器内の現像槽に供給される。なお、図示されていないトナー濃度検知センサはコイルを内部に有している。
【０２２２】
一方、現像槽内の現像剤中のキャリアは、現像により消費されることはなく、現像槽内でのトナーと一緒に撹拌されたり、マグネットローラの磁力および静電潜像担持体１との接触等の影響により徐々に表面等が汚染されて、劣化していく。このようにキャリアが劣化していくと、トナーに所定の帯電量を付与し得なくなり画質の低下を生じることになる。そこで、現像器内の消費されない劣化したキャリアを新しいキャリアと置換する必要がある。そこで、現像器内の消費されない劣化したキャリアを新しいキャリアと置換する必要がある。新しいキャリアを現像器内に補給する手段として、現像により消費されたトナーを補給するための現像剤補給容器（螺旋容器９９ａ、９９ｂ、９９ｃ、９９ｄ）の中に本発明のトナーとキャリアを混合した補給用現像剤を入れ、補給用現像剤収容装置９の補給口をえて、各々の現像器に補給する。過剰になった現像剤は、現像器回収部８５より排出される。
【０２２３】
本画像形成装置は、第１の画像形成ユニットＰａと同様の構成で、現像器に保有されるカラートナーの色の異なる第２の画像形成ユニットＰｂ、第３の画像形成ユニットＰｃ、第４の画像形成ユニットＰｄの４つの画像形成ユニットを併設するものである。例えば、第１の画像形成ユニットＰａにイエロートナー、第２の画像形成ユニットＰｂにマゼンタトナー、第３の画像形成ユニットＰｃにシアントナー、及び第４の画像形成ユニットＰｄにブラックトナーをそれぞれ用い、各画像形成ユニットの転写部で各カラートナーの転写材上への転写が順次行われる。
【０２２４】
この工程で、レジストレーションを合わせつつ、同一転写材上に一回の転写材の移動で各カラートナーは重ね合わせられ、終了すると分離帯電器６９によって転写材担持体６８上から転写材が分離され、搬送ベルトの如き搬送手段によって定着装置７０に送られ、ただ一回の定着によって最終のフルカラー画像が得られる。
【０２２５】
定着装置７０は、例えば、一対の直径４０ｍｍの定着ローラ７１と直径３０ｍｍの加圧ローラ７２を有し、定着ローラ７１は、内部に加熱手段７５、７６を有している。
【０２２６】
転写材上に転写された未定着のカラートナー像は、この定着装置７０の定着ローラ７１と加圧ローラ７２との圧接部を通過することにより、熱及び圧力の作用により転写材上に定着される。
【０２２７】
図６において、転写材担持体６８は、無端のベルト状部材であり、このベルト状部材は、駆動ローラ８０によって矢印ｅ方向に移動するものである。他に、転写ベルトクリーニング装置７９、ベルト従動ローラ８１、ベルト除電器８２を有し、一対のレジストローラ８３は転写材ホルダー内の転写材を転写材担持体６８に搬送するためものである。
【０２２８】
転写手段としては、転写材担持体の裏面側に当接する転写ブレードに代えて、ローラ状の転写ローラの如き転写材担持体の裏面側に当接して転写バイアスを直接印加可能な接触転写手段を用いることが可能である。
【０２２９】
さらに、上記の接触転写手段に代えて一般的に用いられている転写材担持体の裏面側に非接触で配置されているコロナ帯電器から転写バイアスを印加して転写を行う非接触の転写手段を用いることも可能である。しかしながら、転写バイアス印加時のオゾンの発生量を制御できる点で接触転写手段を用いることが、より好ましい。
【０２３０】
［第三実施形態］
次に本発明に係る画像形成装置の第三実施形態について図を用いて説明する。上記第一実施形態と説明の重複する部分については、同一の符号を付して説明を省略する。本発明の補給用現像剤及び二成分系現像剤を用いる画像形成方法として、クリーナーレスシステムの一例について図７を用いて説明する。
【０２３１】
帯電装置１５の帯電ローラ１５ａを静電潜像担持体１の表面に接触させ、静電潜像担持体１を帯電する。帯電ローラ１５ａには、図示されないバイアス印加手段により帯電バイアスが印加されている。帯電された静電潜像担持体１に、露光装置１４によりレーザ光Ｌを照射することにより、デジタルな静電潜像を形成する。静電潜像担持体１上に形成された静電潜像は、マグネットローラ８を内包し、図示されないバイアス印加装置によって現像バイアスを印加されている現像スリーブ６に担持された二成分系現像剤Ｔ中のトナーＴａによって、現像される。
【０２３２】
現像器４は、隔壁１１７により現像剤室Ｒ１、撹拌室Ｒ２に区画され、それぞれ現像剤搬送スクリュー１０、１１が設置されている。撹拌室Ｒ２の上方には、補給用現像剤１１８を収容した補給用現像剤収容室Ｒ３が設置され、補給用現像剤収容室Ｒ３の下部には補給用現像剤補給口１２０が設けられている。
【０２３３】
現像剤搬送スクリュー１１は回転することによって、現像剤室Ｒ１内の現像剤を撹拌しながら現像スリーブ６の長手方向に沿って一方向に搬送する。隔壁１１７には図の手前側と奥側に図示しない開口が設けられており、スクリュー１１によって現像剤室Ｒ１の一方に搬送された現像剤は、その一方側の隔壁１１７の開口を通って撹拌室Ｒ２に送り込まれ、現像剤搬送スクリュー１０に受け渡される。スクリュー１０の回転方向はスクリュー１１と逆で、撹拌室Ｒ２内の現像剤、現像剤室Ｒ１から受け渡された現像剤及び補給用現像剤収容室Ｒ３から補給された補給用現像剤を撹拌、混合しながら、スクリュー１１とは逆方向に撹拌室Ｒ２内を搬送し、隔壁１１７の他方の開口を通って現像剤室Ｒ１に送り込む。
【０２３４】
静電潜像担持体１上に形成された静電潜像を現像するには、現像剤室Ｒ１内の現像剤Ｔがマグネットローラ８の磁力により汲み上げられ、現像スリーブ６の表面に担持される。
【０２３５】
現像スリーブ６上に担持された現像剤は、現像スリーブ６の回転にともない規制部材７に搬送され、そこで適正な層厚の現像剤薄層に規制された後、現像スリーブ６と静電潜像担持体１とが対向した現像領域に至る。マグネットローラ８の現像領域に対応した部位には、磁極（現像極）Ｎ１が位置されており、現像極Ｎ１が現像領域に現像磁界を形成し、この現像磁界により現像剤が穂立ちして、現像領域に現像剤の磁気ブラシが形成される。そして磁気ブラシが静電潜像担持体１に接触し、反転現像法により、磁気ブラシに付着しているトナーおよび現像スリーブ６の表面に付着しているトナーが、静電潜像担持体１上の静電潜像の領域に転移して付着し、静電潜像が現像されトナー像が形成される。
【０２３６】
現像領域を通過した現像剤は、現像スリーブ６の回転にともない現像器４内に戻され、スクリュー１１により現像スリーブ６から剥ぎ取られ、現像剤室Ｒ１および撹拌室Ｒ２内に落下して回収される。
【０２３７】
上記の現像により現像器４内の現像剤ＴのＴ／Ｃ比（トナーＴａとキャリアＴｂの混合比、すなわち現像剤中のトナー濃度）が減ったら、補給用現像剤収容室Ｒ３から補給用現像剤１８を現像で消費された量にみあった量で撹拌室Ｒ２に補給し、現像剤ＴのＴ／Ｃが所定量に保たれる。現像器４内の現像剤ＴのＴ／Ｃ比の検知には、コイルのインダクタンスを利用して現像剤の透磁率の変化を測定するトナー濃度検知センサを使用する。該トナー濃度検知センサは、図示されないコイルを内部に有している。
【０２３８】
現像スリーブ６上の現像剤Ｔの層厚を規制する規制部材７は、アルミニウム又はＳＵＳ３１６の如き非磁性材料で作製される非磁性ブレードが挙げられる。ブレード７の端部と現像スリーブ６面との距離は１１５０〜８００μｍが好ましく、特に好ましくは２５０〜７００μｍである。この距離が１５０μｍより小さいと、キャリアが凝集してこの間に詰まり現像剤層にムラを生じやすいと共に、良好な現像を行うのに必要な現像剤を塗布しにくく、濃度の薄いムラの多い現像画像が形成されやすい。現像剤中に混在している不用粒子による不均一塗布（いわゆるブレードづまり）を防止するためにはこの距離は１５０μｍ以上が好ましい。８００μｍより大きいと現像スリーブ６上へ塗布される現像剤量が増加し所定の現像剤層厚の規制が行いにくく、静電潜像担持体１へのキャリアの付着が多くなると共に現像剤の循環、規制部材７による現像規制が弱まりトナーのトリボが低下しカブリやすくなる。
【０２３９】
この磁性キャリア層は、現像スリーブ６が矢印方向に回転駆動されても磁気力・重力に基づく拘束力と現像スリーブ６の移動方向への搬送力との釣合いによってスリーブ表面から離れるに従って動きが遅くなる。重力の影響により落下するものである。
【０２４０】
また、現像されたトナー像は、搬送されてくる転写材（記録材）１２上へ、バイアス印加手段１２６により転写バイアス印加されている転写手段である転写ブレード１２７により転写され、転写材上に転写されたトナー像は、定着装置２１により転写材１２に定着される。転写工程において、転写材１２に転写されずに静電潜像担持体１上に残った転写残トナーは、帯電工程において、帯電を調整され、現像時に回収される。
【０２４１】
【発明の効果】
上記説明したように、本発明によれば、補給用現像剤中のキャリアの分散性に優れ、容器内でキャリアが偏析しにくく、安定したキャリア濃度の補給用現像剤を容器から排出することができる。
【０２４２】
そのため、安定したキャリア濃度の補給用現像剤の排出性が優れ、現像槽内における現像剤量の増減によって現像槽内のキャリア濃度が基準値から大きく変化することを防止しでき、現像槽内のキャリア交換がスムーズに行え、トナー濃度を高い精度で安定して制御することができる。その結果、長期使用においても、トナー飛散が無く、現像器内でのトナーの帯電量が安定であり、画増均一性、階調性に優れ、カブリのない高画質の画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第一実施形態にかかる螺旋容器の構成図である。
【図２】螺旋容器の構成図である。
【図３】螺旋容器の構成図である。
【図４】補給用現像剤が使用されるロータリー回転方式の現像装置を備えた画像形成装置の構成図である。
【図５】現像装置の現像器の断面図である。
【図６】現像装置の拡大構成図である。
【図７】第二実施形態にかかるクリーナーレスシステムに使用される現像装置の構成図である。
【図８】第三実施形態にかかるタンデム方式の画像形成装置の構成図である。
【図９】実施例１及び比較例３のキャリアの濃度推移を示す図である。
【図１０】実施例１１、１２及び比較例４、５のキャリアの濃度推移を示す図である。
【図１１】キャリア１〜１１の物性値を示す図である。
【図１２】実施例及び比較例における検査結果を示す図である。
【符号の説明】
Ｌ　　　　…レーザ光
Ｐａ〜Ｐｄ　　…画像形成ユニット
Ｒ１　　…現像剤室
Ｒ２　　…撹拌室
Ｒ３　　…補給用現像剤収容室
Ｔ　　　　…二成分系現像剤
Ｔａ　　…トナー
１　　　　…静電潜像担持体
２、３、４、５　　　　…現像器
２ａ、３ａ、４ａ、５ａ、９９ａ、９９ｄ　　…螺旋容器
６　　　　…現像スリーブ
７　　　　…規制部材
８　　　　…マグネットローラ
９、６６ａ　　…補給用現像剤収容装置
１０　　　　…現像剤搬送スクリュー
１１　　　　…現像剤搬送スクリュー
１２　　　　…転写材
１３　　　　…現像器交換体
１４　　　　…露光装置
１５　　　　…帯電装置
１５ａ　　…帯電ローラ
１６　　　　…除電装置
１７　　　　…現像槽
１８　　　　…クリーニング装置
１９　　　　…除電装置
２０　　　　…搬送ガイド部材
２１、７０　　　　…定着装置
２２、３３　　　　…除電装置
２３　　　　…クリーニング装置
２４　　　　…転写ドラム
２５　　　　…一度レジストレーションローラ
２６、２７　　　　…給送トレイ
２８、２９　　　　…送出ローラ
３０　　　　…対向ローラ
３１　　　　…転写装置
３２　　　　…吸着装置
３４　　　　…現像器側現像剤排出口
３６　　　　…現像剤回収オーガ
３９　　　　…現像剤回収容器
５１　　　　…突条部
５２　　　　…開口部
６１ａ　　…静電潜像担持体
６２ａ　　…一次帯電器
６３ａ　　…現像器
６４ａ、１２７　　　…転写ブレード
６７ａ　　…レーザ光
６８　　　　…転写材担持体
７１　　　　…定着ローラ
７２　　　　…加圧ローラ
７５　　　　…加熱手段
７６　　　　…加熱手段
７９　　　　…転写ベルトクリーニング装置
８１　　　　…ベルト従動ローラ
８２　　　　…ベルト除電器
８３　　　　…レジストローラ
８５　　　　…現像器回収部
１１７　　　…隔壁
１１８　　　…補給用現像剤
１２０　　　…補給用現像剤補給口
１２６　　　…バイアス印加手段
【図１】
2004029306.tif 000005
【図２】
2004029306.tif 000006
【図３】
2004029306.tif 000007
【図４】
2004029306.tif 000008
【図５】
2004029306.tif 000009
【図６】
2004029306.tif 000010
【図７】
2004029306.tif 000011
【図８】
2004029306.tif 000012
【図９】
2004029306.tif 000013
【図１０】
2004029306.tif 000014
【図１１】
2004029306.tif 000015
【図１２】
2004029306.tif 000016