(57)【要約】      （修正有）【課題】二成分現像剤を用いた現像装置において、長期にわたり良好な画像形成を行える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２３と、キャリアと、トナー２３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含む現像剤２４を用いた現像装置２ａにおいて、トナー２３又は逆極性粒子を分離するための分離手段２２を備え、逆極性粒子の分離率を画像面積率に応じて制御する制御手段を有する。【選択図】図１
2007322623.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収容する現像剤槽と、
該現像剤槽から供給された前記現像剤を表面に担持搬送する現像剤担持体と、
該現像剤担持体上の前記現像剤からトナー又は前記逆極性粒子を分離するための分離手段と、
前記分離手段により分離した前記逆極性粒子を前記現像剤槽に回収する回収手段と、を有する現像装置と、
該現像装置と現像領域を介して配置され、静電潜像を担持した像担持体とを含む画像形成装置において、
前記分離手段は、分離部材と、該分離部材と前記現像剤担持体との間に前記トナー又は逆極性粒子を分離するためのバイアス電圧を印加する分離電圧印加手段と、
印字領域における画像部の画像面積率を演算する演算手段と、
前記逆極性粒子の分離率を前記画像面積率により制御する制御手段と、を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記分離電圧印加手段は、前記分離部材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し、
前記制御手段は、該交流電圧の振幅値と振動数と平均電位差とＤｕｔｙ比の内、少なくとも１つのパラメータを制御することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記分離部材と前記現像剤担持体との距離を制御することを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記演算手段は、画像データから画像面積率を演算することを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記演算手段は、トナーの補給量から画像面積率を演算することを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記分離部材は、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、前記現像剤担持体上の現像剤が前記像担持体上の静電潜像を現像する前に、前記現像剤担持体上の現像剤から前記逆極性粒子を分離することを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記分離部材は、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前記トナーを分離するトナー担持体であり、該トナー担持体により前記像担持体の静電潜像を現像することを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記像担持体の背景部電位を前記画像面積率により制御する背景部電位制御手段を有することを特徴とする請求項１乃至７の何れか１項に記載の画像形成装置。
【請求項９】
前記現像領域における現像ギャップを前記画像面積率により制御する現像ギャップ制御手段を有することを特徴とする請求項１乃至８の何れか１項に記載の画像形成装置。
【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を用いた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、トナー担持体とトナー担持体側に押圧された規制板とを用い、トナー担持体上のトナーを規制板により押圧しながら膜厚規制することにより、所定の帯電量のトナー薄層を形成することができる。このトナー薄層により、像担持体上の静電潜像を現像する。この方式は、ドットの再現性に優れ、画像のムラの少ない均一な画像が得られやすい方式である。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、規制部において強いストレスをトナーに与えるため、トナー表面が変質したり、トナー規制部材やトナー担持体表面にトナーや外添剤が付着し、トナーの帯電量が低下して、帯電不良トナーによる画像上へのかぶりや飛散による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し、キャリアの入れ替えを行い、劣化キャリアの比率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、トナー帯電極性と逆極性の帯電性を有する逆極性粒子を外添したトナーとキャリア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。この現像方法における逆極性粒子は研磨剤およびスペーサ粒子として作用し、キャリア表面のスペント物を取り除く効果により、キャリア劣化を抑制する効果が示されている。
【０００８】
また、特許文献３には、二成分現像剤からトナーのみを担持するトナー担持体を用いて、像担持体上の潜像を現像する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刷毛ムラが発生せず、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）も起こらないなど、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できていない。また、特許文献２では、印字領域における画像の面積率によってトナーと逆極性粒子の消費量が異なり、特に画像の面積率が小さい場合においては、像担持体の背景部に付着する逆極性帯電粒子の量が多くなり、現像装置内の逆極性粒子の量が少なくなる。すなわち画像面積率によって現像装置内の逆極性粒子の量が変化し、キャリア劣化の抑制効果が不安定になるという問題がある。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残る。
【００１０】
本発明は、二成分現像剤を用いた、長期にわたり良好な画像形成の行える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収容する現像剤槽と、
該現像剤槽から供給された前記現像剤を表面に担持搬送する現像剤担持体と、
該現像剤担持体上の前記現像剤からトナー又は前記逆極性粒子を分離するための分離手段と、
前記分離手段により分離した前記逆極性粒子を前記現像剤槽に回収する回収手段と、を有する現像装置と、
該現像装置と現像領域を介して配置され、静電潜像を担持した像担持体とを含む画像形成装置において、
前記分離手段は、分離部材と、該分離部材と前記現像剤担持体との間に前記トナー又は逆極性粒子を分離するためのバイアス電圧を印加する分離電圧印加手段と、
印字領域における画像部の画像面積率を演算する演算手段と、
前記逆極性粒子の分離率を前記画像面積率により制御する制御手段と、を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【００１３】
２．
前記分離電圧印加手段は、前記分離部材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し、
前記制御手段は、該交流電圧の振幅値と振動数と平均電位差とＤｕｔｙ比の内、少なくとも１つのパラメータを制御することを特徴とする１に記載の画像形成装置。
【００１４】
３．
前記制御手段は、前記分離部材と前記現像剤担持体との距離を制御することを特徴とする１又は２に記載の画像形成装置。
【００１５】
４．
前記演算手段は、画像データから画像面積率を演算することを特徴とする１乃至３の何れか１項に記載の画像形成装置。
【００１６】
５．
前記演算手段は、トナーの補給量から画像面積率を演算することを特徴とする１乃至３の何れか１項に記載の画像形成装置。
【００１７】
６．
前記分離部材は、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、前記現像剤担持体上の現像剤が前記像担持体上の静電潜像を現像する前に、前記現像剤担持体上の現像剤から前記逆極性粒子を分離することを特徴とする１乃至４の何れか１項に記載の画像形成装置。
【００１８】
７．
前記分離部材は、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前記トナーを分離するトナー担持体であり、該トナー担持体により前記像担持体の静電潜像を現像することを特徴とする１乃至４の何れか１項に記載の画像形成装置。
【００１９】
８．
前記像担持体の背景部電位を前記画像面積率により制御する背景部電位制御手段を有することを特徴とする１乃至７の何れか１項に記載の画像形成装置。
【００２０】
９．
前記現像領域における現像ギャップを前記画像面積率により制御する現像ギャップ制御手段を有することを特徴とする１乃至８の何れか１項に記載の画像形成装置。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、分離手段により分離する分離率が印字領域に対する画像部の面積率に応じて制御する制御手段を有するので、耐刷枚数に従ってトナー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、逆極性粒子のトナーへの電荷付与が適切な程度で発揮されることになる。その結果、キャリアの劣化によるトナーの帯電量低下を補い、長期にわたり安定したトナーの帯電量を維持し、良質な画像を形成できる画像形成装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下に図面を参照して、この発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態による画像形成装置の一例を示した断面図である。図１に示すように、像担持体（感光体）１の周りに、帯電装置３、レーザ露光光学系４、現像装置２ａ、クリーニング器８、転写装置５が配置される。この画像形成装置を用いた画像形成工程は、次のように行われる。帯電装置３により、感光体１の表面が一様に帯電され、その後レーザ露光光学系４によりが画像露光され、潜像が形成される。この潜像を現像装置２ａによりトナーで顕像化し、この顕像化したトナー像を転写紙７上に転写装置５を用いて転写する。転写紙７上のトナー像は、定着装置６により転写紙上に定着される。転写後感光体１上に残された残トナーは、クリーニング器８によりクリーニングされる。クリーニングされた感光体１の表面は、再度、画像形成工程に供せられる。
【００２３】
感光体１はアルミニウム等の導電性材料を素材としたドラム状の基体を回転軸１１により回転自在に軸支し、基体の周面に、ＯＰＣ等からなる光導電層を形成したものである。基体は回転軸１１を介して接地されており、感光体１は矢印方向に回転する構成となっている。
【００２４】
帯電装置３は、放電ワイヤーによるコロナ帯電装置や導電性ローラや導電性ブラシ、導電性粒子などを用いた接触帯電装置、又は鋸歯状の電極を用いた針帯電装置などを用いることができる。
【００２５】
（現像装置２ａの構成）
現像装置２ａの構成について、詳細を説明する。
【００２６】
本実施形態において現像装置２ａは、トナーと、キャリアと、トナーと逆極性に帯電する逆極性粒子とを有する現像剤２４を収容する現像剤槽１６、現像剤槽１６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、および現像剤担持体１１上の現像剤から逆極性粒子を分離する分離手段を備えている。分離手段は、逆極性粒子を分離する分離部材としての逆極性粒子分離部材２２と、逆極性粒子分離部材２２に現像剤担持体１１から逆極性粒子を分離するためのバイアス電圧を印加する分離電圧印加手段としての電源Ｖｂ１とを有している。この逆極性粒子分離部材２２は、現像剤担持体１１における現像領域１００よりも現像剤移動方向上流側に設けられ、現像剤担持体１１上の現像剤が像担持体１上の静電潜像を現像する前に、前記現像剤担持体１１上の現像剤から逆極性粒子を分離するようにしている。電源Ｖｂ１の出力電圧は、印字領域における画像部の画像面積率で制御され、この制御された電圧により現像剤担持体１１上の現像剤からの逆極性粒子の分離率を制御している。現像剤担持体１１上から分離・捕集された逆極性粒子分離部材２２上の逆極性粒子は、プリント画像とプリント画像の像間に電源Ｖｂ１の出力電圧を切り替えることで現像剤担持体１１側に転移させ、現像剤槽１６に回収するようにしている。
【００２７】
このように逆極性粒子を現像する前に分離することで、像担持体１に転移する逆極性粒子を少なくするとともに、画像の面積率により分離率を制御するため、画像面積率の大小にかかわらず最適な量を現像剤槽１６に回収することができる。よって、耐刷によるキャリアの帯電性能劣化を逆極性粒子で補償し、トナーの帯電量の低下を防止することができるので、長期に安定した画像を形成できる画像形成装置を提供することができる。
【００２８】
（分離電圧制御）
次に、画像面積率により分離電圧を制御する制御方法について説明する。図２に分離電圧を制御する制御フローのフローチャートを示す。まず、あらかじめ画像面積率に対する適正な分離電圧条件を決めておく。この分離電圧条件は、対応する画像面積率の画像を連続で耐刷したときのトナー帯電量が最も安定する条件である。プリントする画像の画像面積率に対応した分離電圧条件を選択し、逆極性粒子の分離量を制御することで、現像剤槽１６に蓄積する逆極性粒子の量が最適な量に安定する。このような画像面積率と適正な分離電圧条件との対応テーブルを作成し、メモリ１に保存しておく。この時の画像面積率は、印字領域に対する画像の面積比率である。
【００２９】
次に、プリント命令により画像データから画像の面積率を演算する。この演算結果である画像面積率とメモリ１にある対応テーブルから適正な分離電圧条件を選択し、電源Ｖｂ１から逆極性粒子を分離するバイアスを逆極性粒子分離部材２２に出力し、現像剤担持体１１上から逆極性粒子を分離する分離率を制御するようにしている。また、逆極性粒子分離部材２２と現像剤担持体１１との距離を変えることにより逆極性粒子の分離率を制御する手段を合わせて用いても良い。逆極性粒子分離部材２２と現像剤担持体１１との距離を変えることにより、その間に作用する電界強度が変化すると共に現像剤の密度も変化し、より好ましく分離率を制御することができる。
【００３０】
また、画像面積率による分離率の制御は、上記のように１枚ごとに分離電圧条件を選択し、制御するようにしても良いが、一定枚数毎に制御するようにしても良い。
【００３１】
また、画像面積率は、上記のように画像データをもとに演算するようにしても良いが、トナー消費量に対応して補給されるトナー補給装置からのトナー補給量から演算するようにしても良い。この場合、過去のトナー補給量の積算値とプリント枚数から平均的な画像面積率を演算し、その演算結果から分離電圧条件を決定するようにしても良い。例えば１０枚毎のトナー補給量を検知し、その補給量を１０で割ることにより、平均的な画像面積率を演算する。この演算結果から現像剤槽１６の中の逆極性粒子の量を推定する。耐刷枚数に対応したキャリア劣化の程度に応じた逆極性粒子の適正量と、現像剤槽１６の中の逆極性粒子の推定量とを比較し、適正な量になるように逆極性粒子の分離率を制御する分離電圧条件を決めるようにする。
【００３２】
（現像剤）
本実施形態において現像剤２４はトナー、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、使用されるキャリアによってトナーの帯電極性に対して逆極性に帯電され得るものである。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されている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されている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、印刷枚数を重ねるのに伴い現像剤中に逆極性粒子を蓄積させ、トナーや後処理剤のキャリアへのスペント等によるキャリアの荷電性が低下しても、逆極性粒子がトナーを正規極性に荷電し得るため、キャリアの荷電性低下を補うことができ、結果としてキャリアの劣化を抑制できる。
【００３３】
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、ベンゾグァナミン樹脂、ナイロン樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂等の熱可塑性樹脂あるいは熱硬化性樹脂で構成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。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。
【００３４】
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。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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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、３〜１５μｍ程度が好ましい。
【００３８】
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。
【００３９】
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（スチレンまたはスチレン置換体を含む単重合体または共重合体）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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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、１５〜１００μｍが好ましい。
【００４５】
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、キャリア表面に正また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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。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。
【００４８】
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。
【００４９】
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なわれる。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。
【００５０】
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、キャリア表面に正また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。
【００５１】
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また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。
【００５２】
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、トナー量はトナーとキャリアとの合計量に対して３〜５０質量％、好ましくは６〜３０質量％が適している。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
（分離・回収動作）
次に現像装置２ａにおける逆極性粒子の分離・回収動作について説明する。
【００５６】
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また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分離部材２２を採用する。逆極性粒子分離部材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１００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分離部材２２表面に分離・捕集するようになっている。逆極性粒子分離部材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１００において像担持体１上の静電潜像を現像する。
【００５７】
逆極性粒子分離部材２２は電源Ｖｂ１に接続され、画像面積率により制御された逆極性粒子分離バイアスが印加され、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分離部材２２表面に分離・捕集される。
【００５８】
逆極性粒子分離部材２２に印加される逆極性粒子分離バイアスは画像面積率により制御されるが、以下に示す範囲内で制御されるのが好ましい。
【００５９】
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。逆極性粒子が正または負のいずれの極性に帯電されるときであっても、逆極性粒子分離部材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１００において本来の現像機能が損なわれる恐れがある。
【００６０】
現像装置２ａにおいては、さらに、逆極性粒子分離部材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。
【００６１】
本明細書中、逆極性粒子分離部材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、逆極性粒子分離部材２２または現像剤担持体１１の一方、また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。
【００６２】
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、逆極性粒子分離部材２２には直流電圧のみが印加されるとき、逆極性粒子分離部材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、逆極性粒子分離部材２２には直流電圧のみが印加されるとき、逆極性粒子分離部材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）と逆極性粒子分離部材２２に印加される電圧（直流）との電位差の最大値を、逆極性粒子分離部材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。
【００６３】
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、逆極性粒子分離部材２２には交流電圧と直流電圧が印加されるとき、逆極性粒子分離部材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、逆極性粒子分離部材２２には交流電圧と直流電圧が印加されるとき、逆極性粒子分離部材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）と逆極性粒子分離部材２２に印加される電圧（直流＋交流）との電位差の最大値を、逆極性粒子分離部材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。
【００６４】
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および逆極性粒子分離部材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、逆極性粒子分離部材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および逆極性粒子分離部材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、逆極性粒子分離部材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）と逆極性粒子分離部材２２に印加される電圧（直流＋交流）との電位差の最大値を、逆極性粒子分離部材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。
【００６５】
逆極性粒子分離部材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。逆極性粒子分離部材２２から現像剤槽へ逆極性粒子を回収する際は、逆極性粒子分離部材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。
【００６６】
（現像装置２ａ構成部材）
逆極性粒子分離部材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。
【００６７】
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、Ｓ２、Ｎ３、Ｎ２、Ｓ１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１００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。
【００６８】
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。
【００６９】
現像装置２ａは通常、現像領域１００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２７、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１５を有している。補給部２７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。
【００７０】
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。
【００７１】
（現像剤の動き）
現像装置２ａにおける現像剤の動きを説明する。
【００７２】
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、現像剤担持体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、逆極性粒子分離部材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分離部材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１００へと搬送される。現像領域１００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剤担持体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、または正規現像方式であってもよい。現像領域１００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２７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、逆極性粒子分離部材２２により捕集された逆極性粒子は非画像形成時に現像剤担持体１１と逆極性粒子分離部材２２に印加される電界の向きを反転させることで、現像剤担持体１１上へ戻され、現像剤担持体１１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。
【００７３】
図１では、逆極性粒子分離部材２２を、規制部材１５やケーシング２６とは別に設けているが、逆極性粒子分離部材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／またはケーシング２６を逆極性粒子分離部材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。
【００７４】
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分離部材２２によって回収されるわけではなく、一部の逆極性粒子が回収されずにトナーとともに現像部に供される。現像部において現像電界の作用により、トナーと逆極性粒子は更に分離されるが、一部は分離されずにトナーに付着した状態で残る。トナーと分離されなかった逆極性粒子は画像部にトナーとともに消費され、また分離された逆極性粒子は非画像部（背景部）に消費されることになる。よって、背景部電位によって逆極性粒子の分離率が左右され、消費量が変化する。また、現像領域のギャップの変化により現像電界が変わることからも逆極性粒子の分離率が左右され、消費量が変化する。このことから、背景部電位制御手段又は現像ギャップ制御手段を併用して、逆極性粒子の分離率を画像面積率により制御するようにしても良い。例えば、背景部電位制御手段として、帯電装置３により帯電する感光体１の表面電位を画像面積率により制御するようにしてもよい。さらに、現像ギャップ制御手段として、感光体１と現像剤担持体１１の距離を制御する手段を設けても良い。
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態による画像形成装置の一例を図３に示す。図３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。
【００７５】
（現像装置２ｂの構成）
図３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また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分離部材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３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、画像面積率により制御されたトナー分離バイアスが電源Ｖｂ４により印加されることにより、現像剤担持体１１上の現像剤から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。
【００７６】
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１００において像担持体１上の静電潜像を現像する。
【００７７】
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、トナー担持体２５が、現像剤担持体１１上の現像剤からトナーを分離して担持し、像担持体１上の静電潜像を現像している。逆極性粒子はトナー分離バイアスによりトナーと分離し、現像剤担持体１１側に残り、現像剤槽１６に回収される。この回収された逆極性粒子が現像剤槽１６に蓄積することにより、耐刷により劣化していくキャリアの帯電性能を補償することができる。また、分離したトナー担持体上２５上のトナー表面には、逆極性粒子がまだ付着しており、現像領域１００において、このトナーに付着している逆極性粒子が像担持体１の背景部に消費される。この背景部に消費される逆極性粒子の量を制御することで、現像領域１００を通過後のトナー担持体２５上に存在する逆極性粒子の量を制御することができる。現像領域１００を通過後のトナー担持体２５上の逆極性粒子は、現像剤担持体１１に転移して現像剤槽１６中に回収される。このように像担持体１の背景部に消費される逆極性粒子の量を画像面積率に応じて制御することで現像剤槽１６中の逆極性粒子の量を制御することができ、劣化キャリアの帯電性能の補償に寄与することができる。
【００７８】
（分離電圧制御）
図４に画像面積率により分離電圧を制御するフローチャートを示す。制御方法は第１の実施形態と同様で、あらかじめ画像面積率と適正な分離電圧の条件テーブルを作成しておき、プリントする画像の面積率を演算手段により演算し、比較することで適正な分離電圧を電源Ｖｂ４から出力するように制御している。画像面積率は、画像データから演算するようにしているが、トナー補給装置からのトナー補給量から演算するようにいても良いのは第１の実施形態と同様である。また、トナー担持体２５と現像剤担持体１１との距離を変えることにより逆極性粒子の分離率を制御する手段を合わせて用いても良い。トナー担持体２５と現像剤担持体１１との距離を変えることにより、その間に作用する電界強度が変化すると共に現像剤の密度も変化し、より好ましく分離率を制御することができる。プリントする画像の面積率が、極端に少ないものや、または、多いものを連続してプリントした場合においても、プリントする画像の画像面積率を演算し、その結果を基に逆極性粒子の分離率を制御する制御手段を用いることで現像剤槽１６中の逆極性粒子の量を適正にできる。この結果、耐刷枚数を重ねる毎に劣化していくキャリアの帯電性能を長期にわたって補償することができる画像形成装置を提供できる。
【００７９】
（分離・回収動作）
次に現像装置２ｂにおける分離回収動作について図３を用いて説明する。
【００８０】
トナー担持体２５は電源Ｖｂ４に接続され、現像剤担持体１１は電源Ｖｂ３に接続されている。画像面積率により制御されたトナー分離バイアスがＶｂ４に印加され、これによって、現像剤担持体１１上の現像剤から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。この時のトナー分離バイアスは、以下に示す範囲内で行われる。
【００８１】
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。トナーが正または負のいずれの極性に帯電されるときであっても、トナー担持体２５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。
【００８２】
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、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、トナーの分離性を向上させることが可能となる。
【００８３】
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または現像剤担持体１１の一方、また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。
【００８４】
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。
【００８５】
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。
【００８６】
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。
【００８７】
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、逆極性粒子分離部材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。
【００８８】
（現像装置２ｂ構成部材）
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。
【００８９】
現像装置２ｂの他の構成部材については、第１の実施形態と同様の物を用いることができる。
【００９０】
（現像剤の動き）
現像装置２ｂにおける現像剤の動きを説明する。
【００９１】
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、現像剤担持体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１００へと搬送される。現像領域１００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、または正規現像方式であってもよい。現像領域１００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１００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２７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。
【００９２】
現像装置２ｂにおいては、必ずしも全ての逆極性粒子が現像剤担持体１１によって回収されるというわけではなく、一部の逆極性粒子がトナーとともにトナー担持体２５に移行し、現像領域１００に供される。現像領域１００においては、現像電界の作用により、大部分のトナーと逆極性粒子は更に分離されるが、一部はトナーと分離されずにトナーに付着したままとなる。このトナーに付着したままの逆極性粒子は画像部にトナーとともに消費され、また分離された逆極性粒子の多くは非画像部（背景部）に消費される。また、画像部にも非画像部にも消費されなかった逆極性粒子は、現像剤担持体１１を介して、現像剤槽１６に戻される。
【００９３】
このことから、現像領域１００における背景部電位によっても逆極性粒子の消費量が変化する。また、現像領域１００では像担持体１とトナー担持体２５とのギャップの変化によっても現像電界が変化し、逆極性粒子の分離率が左右される。それで背景部電位制御手段又は現像ギャップ制御手段を併用して、分離率を画像面積率に応じて制御するようにしても良い。例えば、背景部電位制御手段として、帯電装置３により帯電する感光体１の表面電位を画像面積率により制御するようにしてもよい。さらに、現像ギャップ制御手段として、感光体１とトナー担持体２５の距離を制御する手段を用いて、画像面積率により分離率を制御するようにしても良い。
【００９４】
さらに、現像装置２ｂに図１の実施形態で示した現像装置２ａに設けられた逆極性粒子分離部材２２を設けることで、より一層、逆極性粒子回収性を向上させることも可能である。
（逆極性粒子の効果）
次に、逆極性粒子によるキャリア荷電性補助効果、および有効な添加量の範囲とその影響について考察する。図５はキャリアヘの逆極性粒子添加量に対するトナー帯電量変化の一例を示している。評価にはコニカミノルタ社製ｂｉｚｈｕｂ  Ｃ３５０用キャリアを用い、キャリアにあらかじめ逆極性粒子であるチタン酸ストロンチウム添加量を変えて前処理を施した。逆極性粒子添加量の異なるキャリアに対して、前記ｂｉｚｈｕｂ  Ｃ３５０用トナーをトナー質量比が８％となるよう混合し現像剤とした。逆極性粒子の処理量の異なる各キャリアについて、図６に示す装置を用いてトナー帯電量の測定をおこない、逆極性粒子による処理をしていないキャリアを用いた現像剤のトナー帯電量との差（変化量）を求めた。トナー帯電量の測定は計量した現像剤を導電性スリーブ３１の表面全体に均一になる様に載せると共に、この導電性スリーブ３１内に設けられたマグネットロール３２の回転数を１０００ｒｐｍにセットした。そして、バイアス電源３３よりバイアス電圧をトナーの帯電電位と逆の極性に２ｋＶ印加し、１５秒間上記導電性スリーブ３１を回転させ、この導電性スリーブ３１を停止させた時点での円筒電極３４における電位Ｖｍを読み取ると共に、円筒電極３４に付着したトナーの質量を精密天秤で計量して、トナーの帯電量を求めた。図５より、キャリアヘ逆極性粒子を付着させることによって、トナー帯電量が増大していることがわかる。逆極性粒子によるキャリアの荷電性補助効果は極少量の添加で得られ、添加量の増加に伴いその効果が増大している。さらに添加量を増やすと逆極性粒子の効果が減少に転じ、添加量が約５質量％を超えると効果がなくなっている。この添加量が多いときの効果の減少は、逆極性粒子量が多いためキャリア表面への保持が困難となり、過剰な逆極性粒子がトナーと共に移動することで、トナーの電荷を打ち消されることに起因していると考えられる。以上のことから、チタン酸ストロンチウムを逆極性粒子として用いた場合、キャリア荷電性補助効果を得るためには、キャリア表面への逆極性粒子付着量はおよそ０．０１質量％から２質量％の範囲が適切であることがわかる。さらに適正な範囲内であっても、逆極性粒子によるキャリア荷電性補助効果の大きさは逆極性粒子量に対して変動するため、逆極性粒子量の変動幅を極力小さくすることが、安定なトナー帯電量を得るために有効であることがわかる。ここで、逆極性粒子添加量はキャリアに対する割合で示すものとする。
（逆極性粒子分離挙動の説明）
ここで、逆極性粒子回収部および現像部における逆極性粒子分離挙動を説明する。
【００９５】
現像剤中に含まれる逆極性粒子とトナーは帯電極性が異なるため、電界による静電気力の作用する向きが反対方向になり一部は分離されるものの、トナーと逆極性粒子の全部を完全に分離することは困難である。
【００９６】
現像装置２ａの逆極性粒子分離部において、逆極性粒子分離部材２２と現像剤担持体１１間に形成された電界によって、トナーと逆極性粒子の一部が分離され、現像剤担持体１１上の二成分現像剤から逆極性粒子のみが分離され、次いで現像部において、逆極性粒子分離部材２２で分離されなかった一部の逆極性粒子が現像電界の作用によりさらにトナーと分離され、背景部で消費される。さらに、現像電界によってもトナーと分離されない逆極性粒子はトナーと供に画像部でトナー像として消費される。
【００９７】
同様に、現像装置２ｂの逆極性粒子分離部において、トナー担持体２５と現像剤担持体１１間に形成された電界によってトナーと逆極性粒子が一部分離され、逆極性粒子の一部は現像剤担持体１１によって現像剤槽１６に回収されるものの、残りはトナーとともにトナー担持体２５に供給され、現像部における現像電界によりトナーと逆極性粒子が更に分離され、背景部で消費される。現像電界によっても分離されない逆極性粒子はトナーとともに画像部にトナー像として消費される。
【００９８】
現像装置２ａ、２ｂのいずれの構成においても、逆極性粒子の一部は画像部または背景部で消費されるため、画像面積率によって逆極性粒子の消費量が変化し、結果として現像剤槽１６中の現像剤に含まれる逆極性粒子の量が画像面積率の影響を受け、画像面積率が小さいほど現像剤中の逆極性粒子の量は少なく、画像面積率が大きいほど現像剤中の逆極性粒子は多くなる。
【００９９】
以上のことから、画像面積率が小さいときには、逆極性粒子分離部においては逆極性粒子の分離・回収を促進し、現像領域１００においては画像部における分離を促進、背景部における分離を抑制することで、逆極性粒子の消費を抑えることができる。また、逆に画像面積率が大きいときには、逆極性粒子分離部においては逆極性粒子の分離・回収を抑制し、現像領域においては画像部では逆極性粒子の分離を抑制し、背景部では分離を促進することで、逆極性粒子を消費させ、現像剤中の逆極性粒子の量を安定化することができる。
（分離率制御因子）
次に、逆極性粒子分離部および現像領域における逆極性粒子の分離率を制御することのできる因子を以下に示す。逆極性粒子の分離は逆極性粒子、トナー、およびキャリアを含む二成分現像剤層からの逆極性粒子またはトナーの分離、もしくは逆極性粒子を含むトナー層からの逆極性粒子またはトナーの分離により行われる。そこで二成分現像剤層からの逆極性粒子の分離と、トナー層からの逆極性粒子の分離をそれぞれ評価した。評価には図７に示した装置を用いた。図７の評価装置は図３の現像装置の構成を用いている。
【０１００】
図７において現像剤担持体１１とトナー担持体２５とで形成されるギャップＡ１の箇所で二成分現像剤層からの逆極性粒子の分離率を評価し、トナー担持体２５と像担持体１とで形成されるギャップＢ１の箇所でトナー層からの逆極性粒子の分離率を評価した。分離率は図７におけるａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅの各領域における現像剤またはトナーに含まれる逆極性粒子の量を計測し、それぞれの量をＧａ、Ｇｂ、Ｇｃ、Ｇｄ、Ｇｅとした。逆極性粒子の量は、ＩＣＰ分析により測定した。
【０１０１】
二成分現像剤層から逆極性粒子を分離する方向の電界を印加した際（現像装置２ａにおける逆極性粒子分離部と現像領域の背景部に相当）の分離率は（Ｇａ−Ｇｂ）／Ｇａ、二成分現像剤層からトナーを分離する方向の電界を印加した際（現像装置２ａの現像領域の画像部、現像装置２ｂのトナー担持体２５と現像剤担持体１１の対向部に相当）の分離率は（Ｇａ−Ｇｃ）／Ｇａ、トナー層から逆極性粒子を分離する方向の電界を印加した際（現像装置２ｂの現像領域の背景部に相当）の分離率は（Ｇｃ−Ｇｄ）／Ｇｃ、トナー層からトナーを分離する方向の電界を印加した際（現像装置２ｂの現像領域の画像部に相当）の分離率は（Ｇｃ−Ｇｅ）／Ｇｃとして表す。
【０１０２】
評価にはコニカミノルタ社製ｂｉｚｈｕｂ  Ｃ３５０用キャリア、逆極性粒子であるチタン酸ストロンチウムが外添処理されているｂｉｚｈｕｂ  Ｃ３５０用負帯電性トナーを用い、現像剤中のトナー比率が８％となるよう調製した。
【０１０３】
二成分現像剤層からの分離率を変化させる因子の評価は、ギャップＡ１の間隔を０．３５ｍｍ、トナー担持体２５を接地し、現像剤担持体１１に周波数４ｋＨｚ、Ｄｕｔｙ比５０％、振幅１．５ｋＶの矩形波のＡＣバイアスに、現像剤層から逆極性粒子を分離する際には２００Ｖ、トナーを分離する場合には−２００ＶのＤＣバイアス重畳した電圧を印加する条件を基準とし、この基準条件から各因子を変化させた際の分離率を測定することで行った。
【０１０４】
表１から表５にＡＣバイアス振幅、Ｄｕｔｙ比、周波数、ＤＣバイアス、ギャップＡ１をそれぞれ変化させたときの分離率を示す。いずれも、ＤＣバイアスを逆極性分離方向（基準：２００Ｖ）、トナー分離方向（基準：−２００Ｖ）の両方の電界の向きについて分離率を示している。
【０１０５】
【表１】
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【０１０６】
【表２】
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【０１０７】
【表３】
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【０１０８】
【表４】
2007322623.tif 000006
【０１０９】
【表５】
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【０１１０】
トナー層からの分離率を変化させる因子の評価も同様にして、ギャップＢ１の間隔を０．１５ｍｍ、像担持体１を接地し、トナー担持体２５に周波数４ｋＨｚ、Ｄｕｔｙ比５０％、振幅１．４ｋＶの矩形波のＡＣバイアスに、トナー層から逆極性粒子を分離する際には２００Ｖ、トナーを分離する場合には−２００ＶのＤＣバイアス重畳した電圧を印加する条件を基準とし、この基準条件から各因子を変化させた際の分離率を測定することで行った。
【０１１１】
なお、トナー担持体２５上へのトナー層形成は上述の二成分現像剤層からトナー分離（すなわち、トナー担持体２５へのトナー供給）の基準条件と同一とし、現像剤担持体１１への印加バイアスをトナー担持体２５への印加バイアスに重畳することで、トナー担持体２５に対して、周波数４ｋＨｚ、Ｄｕｔｙ比５０％、振幅１．５ｋＶの矩形波のＡＣバイアスに−２００ＶのＤＣバイアスが重畳された電圧が印加されるようにした。
【０１１２】
表６から表１０にＡＣバイアス振幅、Ｄｕｔｙ比、周波数、ＤＣバイアス、ギャップＢ１をそれぞれ変化させたときの分離率を示す。いずれも、ＤＣバイアスを逆極性分離方向（基準：２００Ｖ）、トナー分離方向（基準：−２００Ｖ）の両方の電界の向きについて分離率を示している。
【０１１３】
【表６】
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【０１１４】
【表７】
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【０１１５】
【表８】
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【０１１６】
【表９】
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【０１１７】
【表１０】
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【０１１８】
以上のように、逆極性粒子分離部や現像領域の画像部および背景部での各因子を変更することで、トナーと逆極性粒子の分離率を変えることが可能であることがわかる。
【０１１９】
ここで、逆極性粒子の分離率を変化させ得る因子を変える際、画像形成に支障のない範囲内で行わなければならない。これらの因子は単独で変更しても良いし、複合させて変化させても良い。複合させて変化させることで分離率の変化幅を拡大することが可能となる。さらに逆極性粒子分離部、画像部および背景部における分離率の変化を組み合わせて行うことで、より極端な画像面積率の画像を連続印刷した場合においても現像剤槽中の現像剤に含まれる逆極性粒子の量を安定化することが可能となり、長期に渡って安定なトナー帯電量を維持することが可能となる。
【０１２０】
逆極性粒子の分離率を変えるタイミングとしては特に制限されるものではなく、１０枚から１０００枚の印刷毎の間隔で行えばよい。間隔が短いほど現像剤中の逆極性粒子量の安定性は向上するものの、逆極性粒子量の変化速度に対して極端に短い間隔で行っても安定性の向上度合いは小さい。逆に、間隔が長すぎると逆極性粒子量の変動振幅が大きくなってしまい、不安定となる。所定の枚数毎の平均画像面積率に応じて、上記因子を変更させればよい。また、電源投入時や待機状態からの復帰時、所定枚数間隔毎などのタイミングで画像調整を行うような機種であれば、同じタイミングで逆極性粒子分離率を変えることができる。これにより、現像特性に影響を及ぼす因子を変更する場合においても安定な印刷品質が得られる。
【０１２１】
画像面積率は、画像データの露光信号から演算しても良いし、トナーの供給量から演算するようにしても良い。トナー量から演算する場合は、トナー補給モーターの回転時間から演算するようにしても良い。
【実施例】
【０１２２】
極端な画像面積率で連続印刷が行われるような場合における、逆極性粒子の分離率を変えることによるトナー帯電量の安定化の効果を確認するため、以下の種々の条件で耐久テストを行った。
【０１２３】
現像剤としてはコニカミノルタ製ｂｉｚｈｕｂ  Ｃ３５０用のキャリアおよびトナーを用いた。前記トナーは逆極性粒子としてチタン酸ストロンチウムが外添処理されている負帯電性トナーである。現像剤中のトナー比率は８質量％とした。
【０１２４】
コニカミノルタ社製複写機ｂｉｚｈｕｂ  Ｃ３５０を改造し、画像面積率を１万枚印刷までを１０％、１万枚から３万枚印刷までを５０％、３万枚から５万枚印刷までを２％と切り替えて、５万枚までの耐久テストを行った。
＜条件１＞
図１に示した現像装置を用い、現像剤担持体１１には振幅１．５ｋＶ、Ｄｕｔｙ比５０％、周波数４ｋＨｚ、ＤＣ成分−４００Ｖの矩形波の現像バイアスを印加し、逆極性粒子分離部材２２には−５５０Ｖの直流バイアスを印加した。逆極性粒子分離部材２２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１１と逆極性粒子分離部材２２との最近接部のギャップは０．３ｍｍとした。感光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。感光体１と現像剤担持体１１との最近接部のギャップは０．３５ｍｍとした。
＜条件２＞
図１に示した現像装置を用い、現像剤担持体１１には振幅１．２ｋＶ、Ｄｕｔｙ比５０％、周波数４ｋＨｚ、ＤＣ成分−４００Ｖの矩形波の現像バイアスを印加し、逆極性粒子分離部材２２には−５００Ｖの直流バイアスを印加した。逆極性粒子分離部材２２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１１と逆極性粒子分離部材２２との最近接部のギャップは０．３ｍｍとした。感光体１上に形成された静電潜像の背景部電位は−６００Ｖ、画像部電位は−６０Ｖであった。感光体１と現像剤担持体１１との最近接部のギャップは０．３５ｍｍとした。
＜条件３＞
図１に示した現像装置を用い、現像剤担持体１１には振幅１．８ｋＶ、Ｄｕｔｙ比５０％、周波数４ｋＨｚ、ＤＣ成分−４００Ｖの矩形波の現像バイアスを印加し、逆極性粒子分離部材２２には−６００Ｖの直流バイアスを印加した。逆極性粒子分離部材２２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１１と逆極性粒子分離部材２２との最近接部のギャップは０．３ｍｍとした。感光体１上に形成された静電潜像の背景部電位は−５００Ｖ、画像部電位は−６０Ｖであった。感光体１と現像剤担持体１１との最近接部のギャップは０．３５ｍｍとした。
＜条件４＞
図１に示した現像装置を用い、現像剤担持体１１には振幅１．５ｋＶ、Ｄｕｔｙ比５０％、周波数４ｋＨｚ、ＤＣ成分−４００Ｖの矩形波の現像バイアスを印加し、逆極性粒子分離部材２２には振幅５００Ｖ、Ｄｕｔｙ比５０％、周波数４ｋＨｚ、ＤＣ成分−５００Ｖの矩形波バイアスを印加した。このとき、現像剤担持体１１と逆極性粒子分離部材２２に印加するバイアスの位相は同位相、すなわち現像剤担持体１１と逆極性粒子分離部材２２間の振動電界を弱める（打ち消す）ようにした。逆極性粒子分離部材２２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１１と逆極性粒子分離部材２２との最近接部のギャップは０．３５ｍｍとした。感光体１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。感光体１と現像剤担持体１１との最近接部のギャップは０．３５ｍｍとした。
＜条件５＞
図１に示した現像装置を用い、現像剤担持体１１には振幅１．５ｋＶ、Ｄｕｔｙ比５０％、周波数４ｋＨｚ、ＤＣ成分−４００Ｖの矩形波の現像バイアスを印加し、逆極性粒子分離部材２２には振幅５００Ｖ、Ｄｕｔｙ比５０％、周波数４ｋＨｚ、ＤＣ成分−５００Ｖの矩形波バイアスを印加した。このとき、現像剤担持体１１と逆極性粒子分離部材２２に印加するバイアスの位相を逆位相、すなわち現像剤担持体１１と逆極性粒子分離部材２２間の振動電界を強めるようにした。逆極性粒子分離部材２２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１１と逆極性粒子分離部材２２との最近接部のギャップは０．２５ｍｍとした。感光体１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。感光体１と現像剤担持体１１との最近接部のギャップは０．３５ｍｍとした。
＜条件６＞
図３に示した現像装置を用い、現像剤担持体１１には−４００Ｖの直流電圧を印加し、トナー担持体２５には振幅１．４ｋＶ、Ｄｕｔｙ比６０％、周波数４ｋＨｚ、ＤＣ成分−３４０Ｖの矩形波の現像バイアスを印加した。トナー担持体２５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１１とトナー担持体２５との最近接部のギャップは０．３ｍｍとした。感光体１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、感光体１とトナー担持体２５との最近接部のギャップは０．１５ｍｍとした。
＜条件７＞
図３に示した現像装置を用い、現像剤担持体１１には−４００Ｖの直流電圧を印加し、トナー担持体２５には振幅１．４ｋＶ、Ｄｕｔｙ比６５％、周波数６ｋＨｚ、ＤＣ成分−４１０Ｖの矩形波の現像バイアスを印加した。トナー担持体２５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１１とトナー担持体２５との最近接部のギャップは０．３ｍｍとした。感光体１上に形成された静電潜像の背景部電位は−６００Ｖ、画像部電位は−６０Ｖであり、感光体１とトナー担持体２５との最近接部のギャップは０．１５ｍｍとした。
＜条件８＞
図３に示した現像装置を用い、現像剤担持体１１には−４００Ｖの直流電圧を印加し、トナー担持体２５には振幅１．４ｋＶ、Ｄｕｔｙ比５５％、周波数２ｋＨｚ、ＤＣ成分−２７０Ｖの矩形波の現像バイアスを印加した。トナー担持体２５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１１とトナー担持体２５との最近接部のギャップは０．３ｍｍとした。感光体１上に形成された静電潜像の背景部電位は−５００Ｖ、画像部電位は−６０Ｖであり、感光体１とトナー担持体２５との最近接部のギャップは０．１５ｍｍとした。
＜条件９＞
図３に示した現像装置を用い、現像剤担持体１１には振幅５００Ｖ、Ｄｕｔｙ比６５％、周波数４ｋＨｚ、ＤＣ成分−４７５Ｖの矩形波バイアスを印加し、トナー担持体２５には振幅１．４ｋＶ、Ｄｕｔｙ比６５％、周波数４ｋＨｚ、ＤＣ成分−４１０Ｖの矩形波の現像バイアスを印加した。現像剤担持体１１とトナー担持体２５に印加する矩形波は同位相、すなわち現像剤担持体１１とトナー担持体２５間の電界を弱める（打ち消す）ようにした。トナー担持体２５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１１とトナー担持体２５との最近接部のギャップは０．３ｍｍとした。感光体１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、感光体１とトナー担持体２５との最近接部のギャップは０．１５ｍｍとした。
＜条件１０＞
図３に示した現像装置を用い、現像剤担持体１１には振幅５００Ｖ、Ｄｕｔｙ比４５％、周波数４ｋＨｚ、ＤＣ成分−３７５Ｖの矩形波バイアスを印加し、トナー担持体２５には振幅１．４ｋＶ、Ｄｕｔｙ比５５％、周波数４ｋＨｚ、ＤＣ成分−２７０Ｖの矩形波の現像バイアスを印加した。現像剤担持体１１とトナー担持体２５に印加する矩形波は現像剤担持体１１とトナー担持体２５間の電界を強めるように位相をずらした。トナー担持体２５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１１とトナー担持体２５との最近接部のギャップは０．３ｍｍとした。感光体１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、感光体１とトナー担持体２５との最近接部のギャップは０．１５ｍｍとした。
【０１２５】
また、条件１と６は、画像面積率１０％の時に適正な分離率となる設定条件であり、条件２、４、７、９は、画像面積率５０％における適正な分離率となる設定条件であり、条件３、５、８、１０は、画像面積率２％における適正な分離率となる設定条件であることがそれぞれあらかじめ実験で分かっている。
＜実施例１＞
画像面積率１０％を条件１、５０％を条件２、２％を条件３と切り替えて耐久テストを行った。
＜実施例２＞
画像面積率１０％を条件１、５０％を条件４、２％を条件５と切り替えて耐久テストを行った。
＜実施例３＞
画像面積率１０％を条件６、５０％を条件７、２％を条件８と切り替えて耐久テストを行った。
＜実施例４＞
画像面積率１０％を条件６、５０％を条件９、２％を条件１０と切り替えて耐久テストを行った。
＜比較例１＞
画像面積率によらず条件１で耐久テストを行った。
＜比較例２＞
画像面積率によらず条件２で耐久テストを行った。
＜比較例３＞
画像面積率によらず条件３で耐久テストを行った。
＜比較例４＞
画像面積率によらず条件４で耐久テストを行った。
＜比較例５＞
画像面積率によらず条件５で耐久テストを行った。
＜比較例６＞
画像面積率によらず条件６で耐久テストを行った。
＜比較例７＞
画像面積率によらず条件７で耐久テストを行った。
＜比較例８＞
画像面積率によらず条件８で耐久テストを行った。
＜比較例９＞
画像面積率によらず条件９で耐久テストを行った。
＜比較例１０＞
画像面積率によらず条件１０で耐久テストを行った。
【０１２６】
印刷枚数５千枚毎にサンプリングした現像剤のトナー帯電量を図３の装置を用いて評価した結果を表１１にまとめた。
【０１２７】
【表１１】
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【０１２８】
表１１より、本発明の実施例においては初期から５万枚印刷までの過程において、２％や５０％の極端な画像面積率での連続印刷がなされているにも関わらず、トナー帯電量の変化幅は４μＣ／ｇ以下に抑えられているのに対して、比較例では何れもトナー帯電量変化幅が５μＣ／ｇを超えるレベルに達しており、本発明の効果が確認された。
【０１２９】
以上のように画像面積率に応じて逆極性粒子分離率を変化させるように分離電圧を制御することで、広範な画像面積率にわたって逆極性粒子の消費と現像剤槽１６への蓄積のバランスがとれ、逆極性粒子によるキャリア荷電性補助効果を有効に作用させることができ、長期にわたって安定したトナー帯電特性を維持することが可能となる。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、また、良好な画像を長期に形成できる画像形成装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０１３０】
【図１】本発明に係る第１の実施形態による画像形成装置を示す概略構成図である。
【図２】本発明の第１の実施形態にかかる画像面積率により分離電圧を制御するフローチャートを示す図である。
【図３】本発明に係る第２の実施形態である画像形成装置を示す概略構成図である。
【図４】本発明の第２の実施形態にかかる画像面積率により分離電圧を制御するフローチャートを示す図である。
【図５】キャリアヘの逆極性粒子添加量に対するトナー帯電量変化の一例を示す図である。
【図６】帯電量の測定装置を示す概略構成図である。
【図７】評価に用いた現像装置の一部を示す概略構成図である。
【符号の説明】
【０１３１】
１  像担持体（感光体）
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１００
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
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
Ａ  像担持体の回転方向
Ｂ  スリーブローラの回転方向
Ｃ、Ｄ  ギャップ
ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ  分離率評価のための測定領域
Ｇａ、Ｇｂ、Ｇｃ、Ｇｄ、Ｇｅ  各領域における逆極性粒子の量
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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