(57)【要約】【課題】小径トナーを使用したトリクル現像方式において、トナー消費量の多い条件にて画像形成を続けても、トナー帯電量の変動が小さく、画像カブリ、画像ムラのない画像を得ることが出来るトリクル現像方式の画像形成方法と、それに用いる現像剤とその作製方法、及びそれを用いた画像形成装置を提供する。【解決手段】トナーとキャリアの混合物を現像器中に補給し、着色粒子に第１の無機微粒子が付着してなる体積メディアン径が３〜８μｍのトナーであり、磁性粒子に第２の無機微粒子を付着してなる質量平均粒子径（Ｄ４）が２０〜４０μｍのキャリアであり、且つ、第１の無機微粒子を構成している元素のうち、第２の無機微粒子を構成している元素と共通の元素を元素（Ａ）とする時、元素（Ａ）のキャリア表面上でのＸ線分析装置により測定された面積比率が、０．５〜３．０面積％であるトリクル現像方式の画像形成方法。【選択図】図３
2007298977.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナーとキャリアの混合物を現像器中に補給するトリクル現像方式の画像形成方法において、前記トナーは、着色粒子に第１の無機微粒子が付着してなる体積メディアン径が３〜８μｍのトナーであり、前記キャリアは、磁性粒子に第２の無機微粒子を付着してなる質量平均粒子径（Ｄ４）が２０〜４０μｍのキャリアであり、且つ、トナーに付着されている第１の無機微粒子を構成している元素のうち、キャリアに付着されている第２の無機微粒子を構成している元素と共通の元素を元素（Ａ）とする時、元素（Ａ）のキャリア表面上でのＸ線分析装置により測定された面積比率が、０．５〜３．０面積％であることを特徴とするトリクル現像方式の画像形成方法。
【請求項２】
前記元素（Ａ）がＴｉ（チタン）であることを特徴とする請求項１に記載のトリクル現像方式の画像形成方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のトリクル現像方式の画像形成方法において、トナーのＸ線分析装置により測定された元素（Ａ）の面積比率：ＴＡ（面積％）と、キャリアのＸ線分析装置による元素（Ａ）の面積比率：ＣＡ（面積％）の関係が
１≦ＴＡ／ＣＡ≦８
であることを特徴とするトリクル現像方式の画像形成方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載のトリクル現像方式の画像形成方法において、トナーへの元素（Ａ）を含む無機微粒子の添加量：ｔＡ（着色粒子質量に対する質量％）と、キャリアへの元素（Ａ）を含む無機微粒子の添加量：ｃＡ（磁性粒子質量に対する質量％）の関係が
５≦ｔＡ／ｃＡ≦８０
であることを特徴とするトリクル現像方式の画像形成方法。
【請求項５】
請求項４に記載のトリクル現像方式の画像形成方法に使用される現像剤の作製方法において、キャリア粒子に元素（Ａ）を含む無機微粒子を磁性粒子の質量に対して０．００５〜０．０５質量％添加し、キャリア粒子表面に該無機微粒子を付着させた後、着色粒子に元素（Ａ）を含む無機微粒子を着色粒子の質量に対して０．１〜１．０質量％添加し付着させたトナーとを、混合することを特徴とする現像剤の作製方法。
【請求項６】
少なくともトナーとキャリアからなり、トナー濃度が６５〜９５質量％の補給用現像剤において、前記トナーは、着色粒子に第１の無機微粒子が付着してなる体積メディアン径が３〜８μｍのトナーであり、前記キャリアは、第２の無機微粒子を付着してなる質量平均粒子径（Ｄ４）が２０〜４０μｍのキャリアであり、且つ、トナーに付着されている第１の無機微粒子を構成している元素のうち、キャリアに付着されている第２の無機微粒子を構成している元素と共通の元素を元素（Ａ）とする時、元素（Ａ）のキャリア表面上でのＸ線分析装置により測定された面積比率が、０．５〜３．０面積％であることを特徴とする補給用現像剤。
【請求項７】
請求項１〜４のいずれか１項に記載のトリクル現像方式の画像形成方法により画像形成することを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はトリクル現像方式の画像形成方法とそれに用いる現像剤とその作製方法、及びそれを用いた画像形成装置に関するものであり、より詳しくはキャリアに無機微粒子による前処理を行ったトリクル現像方式用現像剤と、その作製方法、及びそれを用いた画像形成方法と画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の現像方法において、２成分現像法は優れた現像法として広く用いられているが、今日においても全く問題を抱えていないわけではない。中でも長期期間の使用に耐え、しかも全期間を通じて性能が一定で安定している２成分現像剤への要望は大きい。
【０００３】
トナーはキャリア表面の樹脂との摩擦により適度に帯電するが、中でも問題なのは、長期にわたり現像を繰り返すと、現像剤中のキャリア表面の樹脂コート層が摩耗剥離し、あるいはキャリア表面にトナー構成成分が付着凝集して、キャリアの帯電付与能力が低下してくる。しかしながら、実際の現像においては現像電極電位が一定な状況で現像を続けるため、徐々に現像剤のキャリア表面におけるトナー被覆率が減少してくる。そのため、特にフルカラー画像においては画像濃度が変動したり、現像スリーブと感光体間の相対速度差に起因するベタ画像後端部の抜けや、ハーフトーンとベタ画像が混在するときに、ベタ画像先端とハーフトーン境界部におけるハーフトーン画像後端抜けなどが発生してしまう。
【０００４】
そこで、現像により消費されるトナーに対応してトナーを補給すると共に、キャリアを追加し、現像器内のキャリアを少しずつ入れ替えることにより帯電量の変化を抑制して、現像濃度を安定化する現像方式（いわゆるトリクル現像方式、特許文献１参照）が提案されている。
【０００５】
一方、近年電子写真法において、高画質化を狙ってトナーの小粒径化の検討が盛んになっている。その場合、トナーの流動性低下、キャリアとの摩擦帯電安定性の不足等の課題があった。その対策として、トナーの流動性確保の目的で、添加する外添剤の量が多くなる傾向がある。そのために保管時や現像処理時におけるキャリアへの移行量も増加し、これによりキャリアの帯電附与能力が低下して、現像剤作製初期と経時後の現像剤特性に大きな差が生じてしまい、長期にわたって安定した画質を得るのが困難となるケースが多かった。
【０００６】
前記したようなトリクル現像においては、新しいキャリアに少しずつ入れ替えることで、トナーの帯電量の変動を抑制する目的を果たそうとしていたのであるが、小径トナーとの組み合わせにおいては、かえってトナーの帯電量の低下をきたすという現象が起ることがある。これは体積当たりの表面積が大きい小径トナーは、外添剤の添加量も多く、従って供給された新しいキャリアへの外添剤移行量も多くなり、結果としトナーの帯電量低下を招くのではないかと考えられる。
【０００７】
特に、トナー消費量の多い画像を多数枚プリントした場合、供給されるトナー及びキャリア量が多くなり、新供給キャリアへの外添剤の移行によるトナーの帯電量の低下が生じ易くなり、画像カブリ、画像濃度ムラを発生してしまうことが多かった。
【特許文献１】特公平２−２１５９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、小径トナーを使用したトリクル現像方式において、トナー消費量の多い条件にて画像形成を続けても、トナーの帯電量の変動が小さく、画像カブリ、画像ムラのない画像を得ることが出来るトリクル現像方式の画像形成方法と、それに用いる現像剤とその作製方法、及びそれを用いた画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明では、トナー外添剤のキャリアへの移行に着眼し、初期のキャリアを一定量の外添剤で処理することにより、初期のトナーの帯電レベルを調整し、長期使用後においても同等の帯電レベルを維持することにより、長期にわたりトナーの帯電性を安定させるものである。
【００１０】
１．
トナーとキャリアの混合物を現像器中に補給するトリクル現像方式の画像形成方法において、前記トナーは、着色粒子に第１の無機微粒子が付着してなる体積メディアン径が３〜８μｍのトナーであり、前記キャリアは、磁性粒子に第２の無機微粒子を付着してなる質量平均粒子径（Ｄ４）が２０〜４０μｍのキャリアであり、且つ、トナーに付着されている第１の無機微粒子を構成している元素のうち、キャリアに付着されている第２の無機微粒子を構成している元素と共通の元素を元素（Ａ）とする時、元素（Ａ）のキャリア表面上でのＸ線分析装置により測定された面積比率が、０．５〜３．０面積％であることを特徴とするトリクル現像方式の画像形成方法。
【００１１】
２．
前記元素（Ａ）がＴｉ（チタン）であることを特徴とする１に記載のトリクル現像方式の画像形成方法。
【００１２】
３．
１又は２に記載のトリクル現像方式の画像形成方法において、トナーのＸ線分析装置により測定された元素（Ａ）の面積比率：ＴＡ（面積％）と、キャリアのＸ線分析装置による元素（Ａ）の面積比率：ＣＡ（面積％）の関係が
１≦ＴＡ／ＣＡ≦８
であることを特徴とするトリクル現像方式の画像形成方法。
【００１３】
４．
１〜３のいずれか１項に記載のトリクル現像方式の画像形成方法において、トナーへの元素（Ａ）を含む無機微粒子の添加量：ｔＡ（着色粒子質量に対する質量％）と、キャリアへの元素（Ａ）を含む無機微粒子の添加量：ｃＡ（磁性粒子質量に対する質量％）の関係が
５≦ｔＡ／ｃＡ≦８０
であることを特徴とするトリクル現像方式の画像形成方法。
【００１４】
５．
４に記載のトリクル現像方式の画像形成方法に使用される現像剤の作製方法において、キャリア粒子に元素（Ａ）を含む無機微粒子を磁性粒子の質量に対して０．００５〜０．０５質量％添加し、キャリア粒子表面に該無機微粒子を付着させた後、着色粒子に元素（Ａ）を含む無機微粒子を着色粒子の質量に対して０．１〜１．０質量％添加し付着させたトナーとを、混合することを特徴とする現像剤の作製方法。
【００１５】
６．
少なくともトナーとキャリアからなり、トナー濃度が６５〜９５質量％の補給用現像剤において、前記トナーは、着色粒子に第１の無機微粒子が付着してなる体積メディアン径が３〜８μｍのトナーであり、前記キャリアは、第２の無機微粒子を付着してなる質量平均粒子径（Ｄ４）が２０〜４０μｍのキャリアであり、且つ、トナーに付着されている第１の無機微粒子を構成している元素のうち、キャリアに付着されている第２の無機微粒子を構成している元素と共通の元素を元素（Ａ）とする時、元素（Ａ）のキャリア表面上でのＸ線分析装置により測定された面積比率が、０．５〜３．０面積％であることを特徴とする補給用現像剤。
【００１６】
７．
１〜４のいずれか１項に記載のトリクル現像方式の画像形成方法により画像形成することを特徴とする画像形成装置。
【００１７】
本発明は、現像器内にトナーとキャリアからなる２成分現像剤が収容され、現像器から断続的、又は連続的に２成分現像剤の一部を排出し、又、トナーとキャリア或いはその混合物からなる現像剤を現像器に補給するいわゆるトリクル現像方式を用い、特に、トナー消費量の高い条件での画像形成時においても、トナーの帯電量の変動が小さく、画像カブリ、画像ムラのない画像を得ることができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明により、小径トナーを使用したトリクル現像方式において、トナー消費量の多い条件にて画像形成を続けても、トナーの帯電量の変動が小さく、画像カブリ、画像ムラのない画像を得ることが出来るトリクル現像方式の画像形成方法と、それに用いる現像剤とその作製方法、及びそれを用いた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】
【００１９】
以下、本発明の構成要件、物性値の測定方法、使用するトナー・キャリアの製法、使用する画像形成装置等について、さらに説明する。
【００２０】
〔本発明で使用されるトナー及びキャリアの特性〕
本発明で使用されるトナーの体積メディアン径は、高画質を得るためには３〜８μｍが適正であり、４〜７μｍがより望ましい。３μｍ未満では流動性確保が困難で、８μｍを超えると高画質化が十分はたせない。
【００２１】
キャリアの質量平均粒子径（Ｄ４）は、小粒径トナーを使用する上で、また高画質を得るために２０〜４０μｍの範囲のものを使用する必要があり、２５〜３７μｍの範囲のものを使用することがより好ましい。２０μｍ未満ではトナーとの適正な混合が困難であり、４０μｍを超えると高画質が望めない。
【００２２】
キャリアの磁力は、４０〜７０Ａｍ2／ｇ、好ましくは４５〜６０Ａｍ2／ｇが望ましい。
【００２３】
〔キャリア表面における元素（Ａ）の面積比率〕
本発明の現像剤は、着色粒子に第１の無機微粒子が付着してなるトナー粒子と、第２の無機微粒子を付着してなるキャリア粒子からなる２成分現像剤であり、トナー付着されている第１の無機微粒子を構成している元素のうち、キャリアに付着されている第２の無機微粒子を構成している元素と共通の元素を元素（Ａ）とする時、元素（Ａ）のキャリア表面上でのＸ線分析装置により測定された面積比率をキャリア表面における元素（Ａ）の面積比率とする。キャリア表面における元素（Ａ）の面積比率は、トナー粒子とキャリア粒子が混合・撹拌された時にキャリア粒子表面へのトナー粒子表面に付着している無機微粒子（外添剤）の移行のしやすさを表す指標である。ここでキャリアとは、現像器内に充填されているスタート時の現像剤中のキャリア、及びトリクル現像の補給用現像剤中のキャリアを指し、実写後のキャリア粒子は含まないものとする。
【００２４】
又、第１の無機微粒子を構成している元素、第２の無機微粒子を構成している元素及び元素（Ａ）は共に１種類又は２種類以上の元素を表すものとする。
【００２５】
元素（Ａ）のキャリア表面での面積比率が０．５〜３．０面積％であれば、トナー粒子表面からキャリア粒子表面への外添剤移行が抑制でき、トナーの帯電量の変動を抑制する効果を発揮できるのである。０．５面積％より小さい場合には、外添剤の移行が助長されてしまい、その結果キャリアの帯電付与能力が徐々に低下していまう。一方、３．０面積％を超える場合にはキャリアがトナーに付与する帯電性能が始めから低下してしまって、初期のトナー帯電量の低下に繋がっていまうのである。即ち、長期に亘る実写においても、安定した画像をうるには、トナーの帯電量の変化を抑制することが重要である。
【００２６】
元素（Ａ）のキャリア表面の面積比率として、さらに好ましい範囲は１．０〜２．０面積％である。
【００２７】
Ｘ線分析装置による測定方法は下記の通りである。
【００２８】
測定に用いるキャリア粒子としては、未使用のスタート現像器内に存在する現像剤及び又は補給用の現像剤から、キャリア粒子のみを分取したものを用いる。分取方法としては、ビーカーに採取した現像剤に少量の中性洗剤を添加してよくなじませ、ビーカーの底に外から磁石を当てながら純水を添加し、上澄み液を捨てる操作を上澄み液の濁りが無くなるまで数回繰り返すことで、トナー及び中性洗剤を除去し、キャリアのみを分離する。その後、４０℃にて乾燥して得たキャリアを測定用のキャリア粒子とした。
【００２９】
元素（Ａ）の面積比率（ＥＳＣＡ）
Ｘ線分析装置による元素の面積比率を測定して求めた。
【００３０】
測定：
測定サンプルを、Ｘ線分析装置ＥＳＣＡ−１０００（島津製作所社製）を用いて、表面近傍の元素の面積比率を測定した。
【００３１】
測定条件：
Ｘ線強度；３０ｍＡ、１０ｋＶ
分析深度；Ｎｏｒｍａｌモード
定量元素；Ｓｉ、Ｔｉ、Ｏ、Ｃ、Ａｌ
の元素を同時に定量分析し、面積率トータル１００％に対する、外添剤に該当する元素の比率を求め、（面積％）とした。
【００３２】
尚、トナー粒子表面の元素（Ａ）の面積比率の測定は、Ｘ線分析装置の測定法はキャリア粒子と同法であるが、測定用に用いるトナー粒子は、未使用のスタート用現像剤又は補給用の現像剤を採取し、ビーカーに入れ、ビーカー底に外から磁石を当てながらキャリアを磁石に固定させて、トナー粒子のみを分取したものを用いた。
【００３３】
〔無機粒子〕
キャリアにおける元素（Ａ）の面積比率は、０．５〜３．０面積％であるが、より好ましい範囲は１．０〜２．０面積％である。
【００３４】
上記無機微粒子としては、２成分現像剤中にキャリアの外添剤として使用する微粒子を、トナーとは別に添加するのがよい。即ち、トナーと混合するのと同一又は異なる外添剤をキャリアに添加し撹拌混合する。上記のような外添剤を処理したキャリアは、スタート時の現像剤として使用すると共に、トリクル現像補給時のキャリアにも使用することで、本発明の効果が保持できる。
【００３５】
特開平１１−２４２３５１号、特開平５−３０３２３５号の公報には、トナー又はキャリアを無機微粒子で処理する例が開示されているが、その目的は、現像剤を作製するにあたり、キャリアとトナーを混合すると、トナーの外添剤が脱離して、或いはトナー中へ埋没し、トナーの流動性が著しく低下することにより生ずる画像欠陥を抑制することであった。要するに初期のトナー劣化を防止することがその目的であった。現像剤としての帯電量に着目しその安定性、耐久性向上を目的とするものではなかった。
【００３６】
本発明においては、そこに含有される元素（Ａ）のキャリア表面での面積比率に注目し、元素（Ａ）の表面面積比率を前記範囲内に調整することにより、トナーの帯電安定性を外部環境変化も含めて、維持することを可能にするものである。
【００３７】
無機微粒子としては、シリカ、チタニア、アルミナ等の無機微粒子が好ましい。
【００３８】
具体的には、シリカ微粒子として、例えば日本アエロジル社製の市販品Ｒ−８０５、Ｒ−９７６、Ｒ−９７４、Ｒ−９７２、Ｒ−８１２、Ｒ−８０９、ヘキスト社製のＨＶＫ−２１５０、Ｈ−２００、キャボット社製の市販品ＴＳ−７２０、ＴＳ−５３０、ＴＳ−６１０、Ｈ−５、ＭＳ−５等が挙げられる。
【００３９】
酸化チタン微粒子としては、例えば、日本アエロジル社製の市販品Ｔ−８０５、Ｔ−６０４、テイカ社製の市販品ＭＴ−１００Ｓ、ＭＴ−１００Ｂ、ＭＴ−５００ＢＳ、ＭＴ−６００、ＭＴ−６００ＳＳ、ＪＡ−１、富士チタン社製の市販品ＴＡ−３００ＳＩ、ＴＡ−５００、ＴＡＦ−１３０、ＴＡＦ−５１０、ＴＡＦ−５１０Ｔ、出光興産社製の市販品ＩＴ−Ｓ、ＩＴ−ＯＡ、ＩＴ−ＯＢ、ＩＴ−ＯＣ等が挙げられる。
【００４０】
アルミナ微粒子としては、例えば、日本アエロジル社製の市販品ＲＦＹ−Ｃ、Ｃ−６０４、石原産業社製の市販品ＴＴＯ−５５等が挙げられる。
【００４１】
無機微粒子の粒径は、１０〜３００ｎｍが望ましく、添加量は、トナーに対しては、０．１〜１．０質量％、好ましくは、０．２〜０．８質量％が望ましく、キャリアに対しては、０．００５〜０．０５質量％、好ましくは０．０１〜０．０４質量％が望ましい。
【００４２】
元素（Ａ）とは、具体的にはＴｉ、Ｓｉ、Ａｌといった元素であるが、特にはＴｉ（チタン）が好ましい。
【００４３】
又、トナーのＸ線分析装置により測定された元素（Ａ）の面積比率：ＴＡ（面積％）と、キャリアのＸ線分析装置による元素（Ａ）の面積比率：ＣＡ（面積％）の関係が、１≦ＴＡ／ＣＡ≦８であることが好ましく、更に２〜６の範囲がより好ましい。
【００４４】
さらに、トナーへの元素（Ａ）を含む無機微粒子の添加量：ｔＡ（質量％）と、キャリアへの元素（Ａ）を含む無機微粒子の添加量：ｃＡ（質量％）の関係が、５≦ｔＡ／ｃＡ≦８０であることが好ましく、更に２０〜６０の範囲が好ましい。トナーとキャリアで共通する無機微粒子の添加が複数種ある場合には、ＴＡ、ＣＡ、ｔＡ、ｃＡはいずれも該複数種の値の合計である。
【００４５】
キャリアの無機微粒子を用いた前処理方法としては、キャリアに前処理に用いる無機微粒子を適量添加した上で、タービュラーミキサー、Ｖ型混合機などの混合機で処理時間、３０分〜１時間撹拌し、処理するのが好ましい。
【００４６】
〔特性の測定方法〕
（トナーの体積基準メディアン径（体積Ｄ５０％径）の測定）
コールターマルチサイザーIII（ベックマン・コールター社製）に、データ処理用のコンピューターシステム（ベックマン・コールター社製）を接続した装置を用いて測定、算出する。
【００４７】
測定手順としては、トナー０．０２ｇを、界面活性剤溶液２０ｍｌ（トナーの分散を目的として、例えば界面活性剤成分を含む中性洗剤を純水で１０倍希釈した界面活性剤溶液）で馴染ませた後、超音波分散を１分間行い、トナー分散液を作製する。このトナー分散液を、サンプルスタンド内のＩＳＯＴＯＮII（ベックマン・コールター社製）の入ったビーカーに、測定濃度５〜１０％になるまでピペットにて注入し、測定機カウントを２５００個に設定して測定する。尚、アパチャ−径は５０μｍのものを使用した。
【００４８】
（帯電量）
本発明の現像剤サンプルにおけるトナーの帯電量を帯電量測定装置「ブローオフ式ＴＢ−２００」（東芝社製）により測定した。
【００４９】
ブローオフ式の帯電量測定装置を用いて帯電量を測定する。
【００５０】
４００メッシュのステンレス製スクリーンを装着したブローオフ帯電量測定装置（例えばＴＢ−２００：東芝ケミカル社製）でブロー圧５０ｋＰａの条件で１０秒間窒素ガスにてブローする。測定された電荷を飛翔したトナー質量でわることによって帯電量（μＣ／ｇ）を算出する。
【００５１】
（キャリアの粒径）
前準備：
ビーカーに、現像剤、少量の中性洗剤、純水を添加してよくなじませ、ビーカー底に磁石を当てながら上澄み液を捨てる。さらに、純水を添加し上澄み液を捨てることで、トナーおよび中性洗剤を除き、キャリアのみを分離する。これを４０℃にて乾燥し、キャリア単体を得る。
【００５２】
測定：
前準備により現像剤より分離したキャリアを、走査型電子顕微鏡により、１５０倍にて写真を撮影し、ランダムに１００個以上の粒子をスキャナーにより取り込んだ写真画像を、画像処理解析装置ＬＵＺＥＸ  ＡＰ（（株）ニレコ社製）を用いて測定した。この結果から質量平均粒子径（Ｄ４）を求めた。
【００５３】
〔本発明に係わるキャリア〕
本発明に用いることが出来るキャリアは特に限定はないが、樹脂被覆キャリアが望ましい。
【００５４】
樹脂被覆層の形成に用いるバインダー樹脂としては、被膜を形成できるものであれば特に限定されず用いることができるが、以下に述べる乾式法により樹脂被覆層を形成する場合には熱可塑性樹脂の粒子が好ましい。
【００５５】
熱可塑性樹脂としては、以下に詳述するアクリル酸エステル系重合体（共重合体を含む）が好ましい。
【００５６】
アクリル酸エステル系重合体を構成するモノマーとしては、例えば次のモノマー、アクリル酸およびメタクリル酸とアルキルアルコール、ハロゲン化アルキルアルコール、アルコキシアルキルアルコール、アラルキルアルコールもしくはアルケニルアルコール等とのエステル化物が挙げられる。その他に樹脂としてはスチレン及びその誘導体から得られる重合体（共重合体）があげられる。
【００５７】
またこれらのモノマーと共重合可能なモノマーとして付加重合性不飽和カルボン酸類及びそのエステル化物、脂肪族モノオレフィン、共役ジエン系脂肪族ジオレフィン、含窒素ビニル化合物、酢酸ビニル類、ビニルエーテル類、ビニルシラン化合物等のようなモノマーがあり、前記した共重合体の共重合成分として使用できる。
【００５８】
これらの中、帯電能力、被覆層の形成能力等から、アクリル酸、メタクリル酸とアルキルアルコールとのエステル化物の単独重合体、共重合体、及びそれらとスチレンとの共重合体が好ましく用いられる。アルキルアルコールとしては、メチルアルコール、エチルアルコール、プロピルアルコール、ブチルアルコール、ヘキシルアルコール、シクロヘキシルアルコール、ｔ−ブチルアルコール等が好ましい。
【００５９】
これらのアクリル酸エステル系重合体は重量平均分子量（Ｍｗ）で５万〜１００万のものであれば磁性体粒子への固着強度が高くなりキャリアの耐久性が向上させることができ好ましい。
【００６０】
次に、キャリアを構成する磁性芯材について説明する。
【００６１】
本発明で用いられる磁性芯材は、従来公知のものを使用することができるが、マグネタイト、フエライトのごとき真比重が３〜７ｇ／ｍｌの磁性粒子を用いた場合は、現像器内での混合撹拌時に現像剤が受けるストレスが小さくなり、被覆層の破壊やトナーのキャリア表面への融着等を生じ難くなるため好ましい。
【００６２】
磁性芯材の質量平均粒子径は、樹脂被覆層を設けて２０〜４０μｍになるものが好ましい。
【００６３】
次に、キャリアの製造方法について説明する。
【００６４】
本発明の摩擦帯電付与部材（キャリア）は、磁性芯材の上に樹脂被覆層を設けて製造することができる。
【００６５】
本発明に係る樹脂被覆層は、公知の乾式法、湿式法（溶媒コーティング法、溶媒浸漬法）等により磁性芯材上に設けることができるが、これらの中で乾式法が製造コスト、環境負荷低減の観点から好ましい。
【００６６】
乾式法とは、熱可塑性樹脂粒子（バインダー樹脂）、磁性芯材とを図１に記載の装置を用い、乾式で加熱混合して、磁性芯材の上に樹脂被覆層を設ける方法である。
【００６７】
図１は、磁性芯材の上に樹脂被覆層を乾式で形成する装置の一例を示す撹拌羽根付き高速撹拌混合機の側面図である。
【００６８】
図１において、０は本体容器、０ａは本体容器底部、１は本体上蓋、２は原料投入口、３は投入弁、４はフィルター、５は点検口、６は品温計、７はジャケット、８は水平方向回転体、８ａ、８ｂ、８ｃは水平方向回転体翼部、８ｄは水平方向回転体中心部、９は垂直方向回転体、２０は製品排出口、２１は排出弁、２２はモータ、２３はスリットエアー噴出機を示す。
【００６９】
溶媒コーティング法とは、樹脂被覆層を形成するバインダー樹脂の溶媒溶解液からなるコーティング液を、磁性芯材の上にコートして樹脂被覆層を設けて作製する方法である。
【００７０】
〔２成分現像剤〕
次に、２成分系現像剤について説明する。
【００７１】
本発明に係る２成分系現像剤は、本発明に係るキャリアとトナーを混合することにより調製することができる。
【００７２】
キャリアとトナーの混合割合は、トナー濃度が１〜１５質量％となることが好ましい。又、トリクル現像の補給に使用する現像剤としては、トナー濃度６５〜９５質量％であることが好ましい。
【００７３】
キャリアとトナーを混合する混合装置としては、ヘンシェルミキサー、ナウターミキサー、Ｖ型混合機、タービュラーミキサー等の公知の装置を用いることができるが、これらの中ではヘンシェルミキサーが好ましい。
【００７４】
〔本発明で用いられるトナー〕
次に、本発明で用いられるトナーについて説明する。
【００７５】
トナー粒子の作製方法は、特に限定はないが、液中からトナー粒子を固液分離して作製されたものが好ましい。懸濁重合法、乳化会合法、溶解懸濁法等のいずれの方法で作製したトナー粒子分散液からでも製造できるが、粒度分布がシャープで、画像が優れ、高い現像剤寿命が得られる乳化重合会合法で製造したものが好ましい。
【００７６】
以下、乳化重合会合法によるトナー粒子分散液の製造方法について説明する。
【００７７】
乳化重合によるトナー粒子分散液の製造方法は、水系媒体中でトナー粒子を形成させる方法で、例えば特開２００２−３５１１４２号公報等に開示されている。
【００７８】
また、特開平５−２６５２５２号公報、特開平６−３２９９４７号公報、特開平９−１５９０４号公報に開示される樹脂粒子を水系媒体中で塩析／融着させてトナー粒子分散液を製造する方法を挙げることができる。
【００７９】
具体的には、水中で樹脂粒子を乳化剤を用いて分散させた後、臨界凝集濃度以上の凝集剤を加えて塩析させると同時に、形成された重合体自体のガラス転移温度以上で加熱融着させて融着粒子を形成しつつ徐々に粒子径を成長させ、目的の粒子径となったところで水を多量に加えて粒子径成長を停止し、さらに加熱、撹拌しながら粒子表面を平滑にして形状を制御し、トナー粒子分散液調製するものである。なお、ここにおいて凝集剤と同時にアルコールなど水に対して無限溶解する溶媒を加えてもよい。
【００８０】
水系媒体としては、例えば、水、メタノール、エタノール、イソプロパノール、ブタノール、２−メチル−２−ブタノール、アセトン、メチルエチルケトン、テトラヒドロフラン、またはこれらを混合したものを挙げることができるが特に限定されるものではない。トナーの製造にはこれらの中から適したものを選ぶことができる。
【００８１】
有機溶媒としては、トルエン、キシレン、またはこれらを混合したものを挙げることができるが特に限定されるものではない。
【００８２】
本発明に係るトナーは、流動性の改良やクリーニング性の向上等の目的で、いわゆる外添剤をトナー粒子に添加して使用する。これら外添剤としては特に限定されるものでは無く、種々の無機微粒子、有機微粒子及び滑剤を使用することができる。
【００８３】
外添剤として使用できる無機微粒子としては、従来公知のものを挙げることができる。具体的には、シリカ微粒子、チタン微粒子、アルミナ微粒子等を好ましく用いることができる。これら無機微粒子は疎水性であることが好ましい。
【００８４】
シリカ微粒子の具体例としては、日本アエロジル株式会社製の市販品Ｒ−８０５、Ｒ−９７６、Ｒ−９７４、Ｒ−９７２、Ｒ−８１２、Ｒ−８０９、ヘキスト株式会社製のＨＶＫ−２１５０、Ｈ−２００、キャボット株式会社製の市販品ＴＳ−７２０、ＴＳ−５３０、ＴＳ−６１０、Ｈ−５、ＭＳ−５等が挙げられる。
【００８５】
チタン微粒子の具体例としては、例えば、日本アエロジル株式会社製の市販品Ｔ−８０５、Ｔ−６０４、テイカ株式会社製の市販品ＭＴ−１００Ｓ、ＭＴ−１００Ｂ、ＭＴ−５００ＢＳ、ＭＴ−６００、ＭＴ−６００ＳＳ、ＪＡ−１、富士チタン株式会社製の市販品ＴＡ−３００ＳＩ、ＴＡ−５００、ＴＡＦ−１３０、ＴＡＦ−５１０、ＴＡＦ−５１０Ｔ、出光興産株式会社製の市販品ＩＴ−Ｓ、ＩＴ−ＯＡ、ＩＴ−ＯＢ、ＩＴ−ＯＣ等が挙げられる。
【００８６】
アルミナ微粒子の具体例としては、例えば、日本アエロジル株式会社製の市販品ＲＦＹ−Ｃ、Ｃ−６０４、石原産業株式会社製の市販品ＴＴＯ−５５等が挙げられる。
【００８７】
外添剤として使用できる有機微粒子としては、数平均一次粒子径が１０〜２０００ｎｍ程度の球形の微粒子を挙げることができる。かかる有機微粒子の構成材料としては、ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、スチレン−メチルメタクリレート共重合体等のを挙げることができる。
【００８８】
外添剤として使用できる滑剤としては、高級脂肪酸の金属塩を挙げることができる。かかる高級脂肪酸の金属塩の具体例としては、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸アルミニウム、ステアリン酸銅、ステアリン酸マグネシウム、ステアリン酸カルシウム等のステアリン酸金属塩；オレイン酸亜鉛、オレイン酸マンガン、オレイン酸鉄、オレイン酸銅、オレイン酸マグネシウム等のオレイン酸金属塩；パルミチン酸亜鉛、パルミチン酸銅、パルミチン酸マグネシウム、パルミチン酸カルシウム等のパルミチン酸金属塩；リノール酸亜鉛、リノール酸カルシウム等のリノール酸金属塩；リシノール酸亜鉛、リシノール酸カルシウム等のリシノール酸金属塩等が挙げられる。
【００８９】
外添剤の添加量としては、トナー粒子に対して０．１〜５質量％程度であることが好ましい。
【００９０】
外添剤をトナー粒子中に添加混合する装置としては、タービュラーミキサー、ヘンシェルミキサー、ナウターミキサー、Ｖ型混合機等の種々の公知の混合装置を挙げることができる。
【００９１】
〔本発明で用いられる感光体〕
次に、本発明で用いられる感光体について説明する。
【００９２】
本発明で用いられる感光体は、特に限定されるものではないが、特開２００３−２０２７８５号公報や、特開２００３−２０８０３６号公報に記載される導電性支持体上に有機感光層を有し、当該有機感光層の上に有機珪素化合物を縮合させて形成した表面保護層を有する、いわゆるシリコンハードコート層と呼ばれる表面保護層を有する感光体も使用することができる。
【００９３】
〔本発明に用いられる現像方法〕
次に本発明の現像器の一実施形態について、図２を用いて説明する。図２は、本発明の現像器の拡大断面図である。なお、図２における図示の矢印は各ローラの回転方向を示し、二重矢印は現像剤の搬送方向を示す。
【００９４】
図２によれば、Ｙ、Ｍ、Ｃ及びＫの各色毎の現像器１４は、それぞれの有する現像スリーブ１４１を、例えば外径１００ｍｍの感光体ドラム１０の感光面に対向して、Ｙ、Ｍ、Ｃ及びＫの順で時計方向に配置される。
【００９５】
各色毎の現像器である現像器１４は、イエロー（Ｙ），マゼンタ（Ｍ），シアン（Ｃ）および黒色（Ｋ）の前述した２成分の現像剤をそれぞれ収容し、それぞれ感光体ドラム１０の周面に対し所定の間隙を保って、現像位置において感光体ドラム１０の回転方向（図２の時計方向）と逆方向（図２の時計方向）に回転する現像スリーブ１４１を備えている。
【００９６】
各色毎の現像器である現像器１４は、以下の如く構成される。
【００９７】
現像器１４において、１４０はトナーとキャリアとから成る２成分現像剤を収容する現像剤収容部である現像器ハウジング、１４２は固定の磁極を有する磁界発生手段であるマグネットロール、１４１は内部にマグネットロール１４２を有する現像剤搬送体である現像スリーブ、１４３は現像スリーブ１４１上の現像剤層厚を所定量に規制する磁性材から成る層厚規制手段である層厚規制部材、１４４は非磁性材から成る現像剤の受け部材、１４８は背面に磁石板１４８ａを有する現像剤の除去板、１４５は搬送供給ローラ、１４６，１４７は一対の撹拌スクリューである。
【００９８】
現像剤搬送体である現像スリーブ１４１は、例えばステンレス材を用いた外形８ｍｍ〜６０ｍｍの非磁性の円筒状の部材からなり、感光体ドラム１０の周面に対し、現像スリーブ１４１の両端に設けられた不図示の突当コロにより所定の間隙を保って感光体ドラム１０の回転（図２の時計方向回転）に対し逆方向に回転される（図２の時計方向回転）。外径が８ｍｍ以下であると、画像形成に必要な磁極Ｎ１，Ｓ１，Ｎ２，Ｓ２，Ｎ３から成る少なくとも５極の磁極を有するマグネットロール１４２を形成することが不可能であり、また現像スリーブ１４１の外径が６０ｍｍを越えると、現像器１４が大型化する。特に、複数組の現像器１４を有するカラープリンタ（図３参照）においては、現像器の占める容積が大きくなり、感光体ドラム１０の外径が増大化したり、感光体ドラム１０の大型化により画像形成装置が大型化になってしまう。
【００９９】
マグネットロール１４２は、現像スリーブ１４１に内包され、複数個の磁極Ｎ１，Ｎ２，Ｎ３，Ｓ１，Ｓ２を交互に配し、現像スリーブ１４１と同心に固定されていて、非磁性のスリーブ周面に磁力を作用させる。
【０１００】
層厚規制手段である層厚規制部材１４３は、マグネットロール１４２の磁極Ｎ３と対向し、現像スリーブ１４１と所定の間隙で配置される例えば棒状或いは板状の磁性ステンレス材よりなり、現像スリーブ１４１の周面上の２成分現像剤の層厚を規制する。
【０１０１】
受け部材１４４は、例えばＡＢＳ樹脂等の樹脂部材を用いた非磁性部材から成り、現像スリーブ１４１の回転方向下流側に現像スリーブ１４１と所定の間隙で配置され、層厚規制部材１４３の端面に隣接し、例えば層厚規制部材１４３に接着剤により固着されて一体となって形成されており、層厚規制部材１４３により規制される現像剤層よりのトナーがこぼれるのを防止し、２成分現像剤の現像剤層を安定して現像スリーブ１４１の周面上に保つ。受け部材１４４は現像器ハウジング１４０により形成され、層厚規制部材１４３の端面に隣接して設けられてもよい。
【０１０２】
現像剤の除去板１４８は、マグネットロール１４２の磁極Ｎ２と対向して設けられ、磁極Ｎ２、Ｎ３の反撥磁界と除去板１４８の背面に設けられる磁石板１４８ａとの作用により現像スリーブ１４１上の現像剤を剥ぎ取る。
【０１０３】
搬送供給ローラ１４５は、除去板１４８により剥ぎ取られた現像剤を撹拌スクリュー１４６に搬送すると共に、撹拌スクリュー１４６によりの撹拌された現像剤を層厚規制部材１４３へと供給する。１４５Ａは搬送供給ローラ１４５に設けられ、現像剤を搬送するための羽根部である。
【０１０４】
撹拌スクリュー１４６及び１４７は、互いに相反する方向に等速で回転し、現像器１４内のトナーと磁性キャリアとを撹拌、混合し、所定のトナー成分を均等に含有する２成分現像剤とする。
【０１０５】
撹拌スクリュー１４７の上部で現像器ハウジング１４０の上部の天板１４０Ａに開口する後述のトナー補給口から現像器ハウジング１４０内に補給された現像剤は、互いに相反する方向に等速で回転する撹拌スクリュー１４６，１４７により現像器ハウジング１４０内に収容された現像剤と撹拌、混合されて均一なトナー濃度の現像剤となり、該現像剤が回転する搬送供給ローラ１４５により層厚規制部材１４３に搬送され、層厚規制部材１４３により所定の層厚とされ、受け部材１４４により２成分現像剤の現像剤層が安定して現像スリーブ１４１の外周面上に供給される。感光体ドラム１０上の潜像を現像した現像剤は磁極Ｎ２、Ｎ３の反撥磁界と除去板１４８の背面に設けられる磁石板１４８ａとの作用により剥ぎ取られ、搬送供給ローラ１４５により再度撹拌スクリュー１４６へと搬送される。感光体ドラム１０上の静電潜像が直流（ＤＣ）バイアスＥ１に必要により交流（ＡＣ）バイアスＡＣ１が重畳される現像バイアス電圧の印加による非接触現像法により非接触の状態で反転現像される。
【０１０６】
本実施形態の画像形成装置に用いられる現像器は、非接触現像法によってカブリがなく画像濃度の高い現像を容易に行うことができる優れた特長を有しているが、カブリがなく鮮明な画像の現像を行うには次のような粒径の２成分現像剤を用いることが望ましい。
【０１０７】
現像器には、従来平均粒径が十数μｍの非磁性トナーと平均粒径が数十〜数百μｍの磁性キャリアとから成る２成分現像剤が用いられている。しかし本発明に用いる現像剤としては、振動電界によってトナーの移行制御を効果的に行うことができるから、体積メディアン径が３〜８μｍ、好ましくは４〜７μｍのトナーと質量平均粒径２０〜４０μｍ、さらに好ましくは２５〜３７μｍのキャリアとから成る２成分現像剤が用いられる。
【０１０８】
現像器１４に対しては、現像剤Ｄが供給がなされる。トナー濃度検知センサ１４９によって現像器ハウジング１４０内のトナー濃度が所定のトナー濃度より低下したと検知されると現像剤Ｄの供給が行われる。供給される現像剤Ｄは、供給手段であるホッパ２００Ｄから現像剤搬送路３００内を通って現像器１４内に補給される。現像剤搬送路３００の内部には搬送スクリュー３００Ａが設けられ、現像剤の搬送が行われる。
【０１０９】
前記の天板１４０Ａには、撹拌スクリュー１４７の搬送上流側の端部に位置する面に現像剤Ｄを搬送する現像剤搬送路Ｈ（Ｄ）が開口している。かかる配置関係とすることによって、新たに補給される現像剤Ｄは撹拌スクリュー１４６，１４７による循環搬送過程において、十分に撹拌され、トナーも撹拌によって帯電し、現像スリーブ１４１へと搬送され供給が行われる。
【０１１０】
ホッパ２００Ｄから補給される現像剤Ｄ中のトナーは現像によって消費されるトナーと近似した量であるが、キャリアについては消費されないので、現像剤Ｄの補給によって現像器ハウジング１４０内の現像剤の量は増量することとなる。これに対応して、現像器ハウジング１４０内の２成分現像剤Ｄの規定量に相当する界面近傍に過剰となって界面レベルが上昇した２成分現像剤Ｄを排出する次に説明する排出手段が設けられている。
【０１１１】
現像器ハウジング１４０内の２成分現像剤が増量し界面レベルが上昇すると、界面レベルを検知する図示しない界面レベル検知手段によって２成分現像剤が増量状態にあることを検知し、撹拌スクリュー１４６、１４７が通常現像時とは逆転するよう搬送駆動のモータの切り換えが行われる。このことにより現像剤は排出される。排出された現像剤は撹拌スクリュー１４７の逆転と同時に回転を開始した搬送スクリュー３００Ｂによって画像形成装置の下部に設けた現像剤回収ボックス４００に搬送されて回収が成される。かかる動作によって現像器ハウジング１４０内の現像剤の排出が行われ、界面レベル検知手段が現像剤が標準レベルまで減量したことを検知すると、撹拌スクリュー１４６，１４７は逆転動作を停止し、停止後正転に復帰する。
【０１１２】
本実施形態の画像形成装置は、上記に説明したプリント動作時に現像器１４へ画像形成状況に応じて現像剤供給を行う現像剤供給モードと、現像器動作前に現像器１４へ現像剤の供給を行う現像剤供給モードと、現像器動作後に現像器１４から現像剤の排出を行う現像剤排出モードとを有している。
【０１１３】
新たに画像形成装置を設置する等画像形成を行う以前、即ち現像器動作前においては現像器１４の現像器ハウジング１４０内には２成分現像剤は全く存在しない状態となっていて、画像形成に先立っては現像剤供給モードに設定し、現像器ハウジング１４０内には適正なトナー比率をもった適量の２成分現像剤が供給され充填されていることが必要となる。ユーザは現像剤収納部であるホッパ２００Ｄに現像剤Ｄを装填した状態で、モード選択部（図示せず）によって現像剤供給モードの選択・設定を行い現像器ハウジング１４０内への適正で適量の２成分現像剤の供給が行われる。供給ローラＳＲＤの１回転毎に供給される現像剤Ｄの量はそれぞれ略一定となっているので、所定回転が行われることによって、現像器ハウジング１４０内には適正なトナー比率をもった適量の２成分現像剤が搬送路３００を通って現像器１４に供給され、良好な現像がなされる状態に設定される。
【０１１４】
また、定量の２成分現像剤を供給するのではなく、２成分現像剤を供給し界面レベル検知手段によって所定量の２成分現像剤が供給されたと検知したとき停止するようプログラムを組むことも可能である。
【０１１５】
数万枚のプリントがなされ画像動作がなされた後等において、現像器ハウジング１４０内に２成分現像剤を交換等の目的をもって全面的に排出したいときは、ユーザは現像剤排出モードの選択・設定を行い、現像器ハウジング１４０に収納された２成分現像剤の排出が行われる。本実施例においては撹拌スクリュー１４６，１４７を駆動する搬送駆動モータの逆転を行い、併せて搬送スクリュー３００Ｂの回転を開始する。撹拌スクリュー１４７の逆転によって現像器ハウジング１４０内の２成分現像剤は排出される。排出された現像剤は搬送スクリュー３００Ｂによって搬送され、現像剤回収ボックス４００内に回収される。現像器１４は図２の断面図に示すように、撹拌スクリュー１４７は現像器ハウジング内の最も低い位置に位置する形状となっていて、しかも側端部にあるので、撹拌スクリュー１４７の逆転駆動を継続することによって内部の２成分現像剤は全て排出されることとなる。
【０１１６】
以上説明した現像器１４の制御は、カラープリンタにあってはＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋの現像器１４の各々に対して独立に制御が行われる。
【０１１７】
本発明においては、２成分現像剤の現像器への供給や排出は現像器を画像形成装置内にセットした状態のまま行われるので、従来現像器をユニット化して、画像形成装置から容易に取り出すよう構成することを必要としていたが、本発明によって必ずしも現像器の容易な装脱着は必要としないこととなった。
【０１１８】
実施の形態で説明した現像剤供給及び排出の制御はカラープリンタ等の現像器に適用することによって優れた効果が生じる。図３に示すタンデム方式のカラー画像形成装置の現像器１４に適用しても同様の効果が生じるので、かかるタンデム方式のカラー画像形成装置について説明する。
【０１１９】
〔画像形成方法及び画像形成装置〕
図３に示すカラー画像形成装置は、タンデム方式のカラー画像形成装置であって、複数の像形成体を並列配置し、その構成と機能は次に記す通りである。中間転写体である転写ベルト１４ａの周縁部にはイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）から成る４組のプロセスユニット１００が設けられていて、各プロセスユニット１００によって形成された単色のＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋのトナー像が転写ベルト１４ａ上で重ね合わせて転写され、転写されたカラートナー像は、転写材である記録紙上に一括転写され、定着されて機外に排出される構成となっている。
【０１２０】
１０は各色毎の像形成体である感光体ドラム、１１は各色毎の帯電手段であるスコロトロン帯電器、１２は各色毎の画像書込手段である露光光学系、１４は各色毎の現像器、１９０は各色毎の感光体ドラム１０のクリーニング手段であるクリーニング装置である。
【０１２１】
各色毎の像形成体である感光体ドラム１０は、例えばアルミ材によって形成される円筒状の金属基体の外周に、表面にオーバーコート層（保護層）を設けた有機感光体層（ＯＰＣ）を該金属基体の外周に形成したものであり、後述するように、当接状態とされる転写ベルト１４ａの移動により転写ベルト１４ａからの駆動力を受けて従動回転され、接地した状態で図の矢印で示す方向に各色毎の感光体ドラム１０が回転される。
【０１２２】
有機感光体層は、電荷発生物質（ＣＧＭ）を主成分とする電荷発生層（ＣＧＬ）と電荷輸送物質（ＣＴＭ）を主成分とする電荷輸送層（ＣＴＬ）とに機能分離された二層構成の感光体層とされる。なお有機感光体層は、電荷発生物質（ＣＧＭ）と電荷輸送物質（ＣＴＭ）を１つの層中に含有する単層構成とされてもよく、該単層構成又は前記二層構成の感光体層には、通常バインダ樹脂が含有されている。
【０１２３】
各色毎の帯電手段であるスコロトロン帯電器１１は、それぞれ所定の電位に保持された制御グリッドとコロナ放電電極による使用されるトナー（現像時のトナー）と同極性（本実施形態においてはマイナス極性）のコロナ放電とによって帯電作用（本実施形態においてはマイナス帯電）を行い、感光体ドラム１０に対し一様な電位を与える。スコロトロン帯電器１１のコロナ放電電極としては、その他鋸歯状電極や針状電極を用いることも可能である。
【０１２４】
各色毎の画像書込手段である露光光学系１２は、感光体ドラム１０上での露光位置が、前述した各色毎のスコロトロン帯電器１１に対して感光体ドラム１０の回転方向下流側に位置するようにして感光体ドラム１０の周辺に配置される。露光光学系１２は、別体の画像読み取り装置によって読み取られメモリに記憶された各色の画像データに従って感光体ドラム１０の感光体層を像露光し、各色毎の感光体ドラム１０上に静電潜像を形成する。
【０１２５】
各色毎の現像手段である現像器１４は、既に図２を用いて説明したように感光体ドラム１０の周面に対し所定の間隙を保ち、感光体ドラム１０の回転方向と順方向に回転する例えば厚み０．５〜１ｍｍ、外径１５〜２５ｍｍの円筒状の非磁性のステンレスあるいはアルミ材で形成された現像スリーブ１４１を有し、内部に各色毎の現像色に従いイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）および黒色（Ｋ）の２成分現像剤を収容している。現像器１４は不図示の突き当てコロにより感光体ドラム１０と所定の間隙、例えば１００〜５００μｍに保たれており、現像スリーブ１４１に対して直流電圧又は直流電圧と交流電圧を重畳した現像バイアスを印加することにより、周面に担持した現像剤を穂立状態として接触の反転現像を行い、感光体ドラム１０上にトナー像を形成する。
【０１２６】
スコロトロン帯電器１１によって一様帯電した感光体ドラム１０上には、露光光学系１２によって像露光が行われて静電潜像を形成し、現像器１４によって現像がなされてトナー像が形成される。このトナー像は転写位置において後に説明する転写ベルト１４ａ上に転写がなされる。転写を終えてドラム上に残留した転写残トナーは、静電的に回収を行うクリーニング装置１９０によって清掃が行われる。
【０１２７】
Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ４色のプロセスユニット１００が並列して対向する転写ベルト１４ａは体積抵抗率１０12〜１０15Ω・ｃｍの無端ベルトであり、例えば変性ポリイミド、熱硬化ポリイミド、エチレンテトラフルオロエチレン共重合体、ポリフッ化ビニリデン、ナイロンアロイ等のエンジニアリングプラスチックに導電材料を分散した、厚さ０．１〜１．０ｍｍの半導電性フィルム基体の外側に、好ましくはトナーフィルミング防止層として厚さ５〜５０μｍのフッ素コーティングを行った、２層構成のシームレスベルトである。転写ベルト１４ａの基体としては、この他に、シリコンゴム或いはウレタンゴム等に導電材料を分散した厚さ０．５〜２．０ｍｍの半導電性ゴムベルトを使用することもできる。転写ベルト１４ａは、駆動ローラ１４ｄ、従動ローラ１４ｅ、テンションローラ１４ｋ及びバックアップローラ１４ｊに外接して張架され、画像形成時には、不図示の駆動モータよりの駆動をうけて駆動ローラ１４ｄが回転され、各色毎の転写位置の上流側に配設される押圧弾性板１４ｂにより感光体ドラム１０に転写ベルト１４ａが押圧され、転写ベルト１４ａが図の矢印で示す方向に回転される。この際、転写ベルト１４ａの移動に従動して転写ベルト１４ａの駆動力を受けて感光体ドラム１０が従動回転される。
【０１２８】
各色毎の転写手段である１次転写器１４ｃは、好ましくはコロナ放電器により構成され、転写ベルト１４ａを挟んで各色毎の感光体ドラム１０に対向して設けられ、転写ベルト１４ａと各色毎の感光体ドラム１０との間に各色毎の転写域（符号なし）を形成する。各色毎の１次転写器１４ｃにはトナーと反対極性（本実施形態においてはプラス極性）の直流電圧を印加し、転写域に転写電界を形成することにより、各色毎の感光体ドラム１０上のトナー像を転写ベルト１４ａ上に転写する。
【０１２９】
各色毎の除電手段である除電器１４ｍは、好ましくはコロナ放電器により構成され、１次転写器１４ｃにより帯電された転写ベルト１４ａを除電する。
【０１３０】
転写ベルトの押圧手段である押圧弾性板１４ｂは、ウレタン等のゴムブレードにより形成され、各色毎の転写位置の上流側に配設され、画像形成時に転写ベルト１４ａを感光体ドラム１０に押圧し、転写ベルト１４ａの移動に従動して感光体ドラム１０を回転させる。
【０１３１】
画像記録のスタートにより不図示の感光体駆動モータの始動により黒（Ｋ）の画像形成ユニット１００の感光体ドラム１０が図の矢印で示す方向へ回転され、同時にＫのスコロトロン帯電器１１の帯電作用によりＫの感光体ドラム１０に電位の付与が開始される。
【０１３２】
Ｋの感光体ドラム１０は電位を付与されたあと、Ｋの露光光学系１２によって第１の色信号すなわちＫの画像データに対応する電気信号による画像書込が開始され、Ｋの感光体ドラム１０の表面に原稿画像のＫの画像に対応する静電潜像が形成される。
【０１３３】
前記の潜像はＫの現像器１４により接触状態で反転現像がなされＫの感光体ドラム１０の回転に応じ黒（Ｋ）のトナー像が形成される。
【０１３４】
上記の画像形成プロセスによって像形成体であるＫの感光体ドラム１０上に形成されたＫのトナー像が、Ｋの転写域（符号なし）において、第１の転写手段であるＫの１次転写器１４ｃによって、転写ベルト１４ａ上に転写される。
【０１３５】
次いで転写ベルト１４ａは、Ｃのトナー像と同期が取られ、シアン（Ｃ）の画像形成ユニット１００によりＣのスコロトロン帯電器１１の帯電作用により電位が付与され、Ｃの露光光学系１２によって第２の色信号すなわちＣの画像データに対応する電気信号による画像書込が行われ、Ｃの現像器１４による接触の反転現像によってＣの感光体ドラム１０上にＣのトナー像が、Ｃの転写域（符号なし）において、第１の転写手段であるＣの１次転写器１４ｃによって、前記のＫのトナー像の上からＣのトナー像が重ね合わせて形成される。
【０１３６】
同様のプロセスにより、Ｋ、Ｃの重ね合わせトナー像と同期が取られ、マゼンタ（Ｍ）の画像形成ユニット１００によりＭの感光体ドラム１０上に形成された、第３の色信号によるＭの画像データに対応するＭのトナー像が、Ｍの転写域（符号なし）において、第１の転写手段であるＭの１次転写器１４ｃによって、前記のＫ、Ｃのトナー像の上からＭのトナー像が重ね合わせて形成され、更にＫ、Ｃ、Ｍの重ね合わせトナー像と同期が取られ、イエロー（Ｙ）の画像形成ユニット１００によりＹの感光体ドラム１０上に形成された、第４の色信号によるＹの画像データに対応するＹのトナー像が、Ｙの転写域（符号なし）において、第１の転写手段であるＹの１次転写器１４ｃによって、前記のＫ、Ｃ、Ｍのトナー像の上からＹのトナー像が重ね合わせて形成され、転写ベルト１４ａ上にＫ、Ｃ、Ｍ及びＹの重ね合わせカラートナー像が形成される。
【０１３７】
転写後の各色毎の感光体ドラム１０の周面上に残った転写残トナーは、各色毎の像形成体のクリーニング手段であるクリーニング装置１９０によりクリーニングされる。
【０１３８】
転写ベルト１４ａ上の重ね合わせカラートナー像形成と同期して転写材収納手段である給紙カセット１５から、転写材給送手段としてのタイミングローラ１６を経て記録紙Ｐが第２の転写手段である２次転写器１４ｇの転写域（符号なし）へと搬送され、トナーと反対極性（本実施形態においてはプラス極性）の直流電圧が印加される２次転写器１４ｇにより、転写ベルト１４ａ上の重ね合わせカラートナー像が記録紙Ｐ上に一括して転写される。
【０１３９】
カラートナー像が転写された記録紙Ｐは、鋸歯状電極板から成る分離手段である除電電極１６ｂにより除電され、定着装置１７へと搬送され、定着ローラ１７ａと圧着ローラ１７ｂとの間で熱と圧力とを加えられることにより記録紙Ｐ上のトナー像が定着された後、装置外部のトレイへ排出される。
【０１４０】
転写後の転写ベルト１４ａの周面上に残った転写残トナーは、転写ベルト１４ａを挟んで従動ローラ１４ｅに対向して設けられる転写ベルトのクリーニング手段であるクリーニング装置１９０ａによりクリーニングされる。
【０１４１】
各色毎の現像手段である現像器１４で、イエロー（Ｙ），マゼンタ（Ｍ），シアン（Ｃ）および黒色（Ｋ）の前述した２成分の現像剤をそれぞれ収容し、それぞれ感光体ドラム１０の周面に対し所定の間隙を保って、現像位置において感光体ドラム１０の回転方向に回転する現像スリーブ１４１を備えている。
【０１４２】
各色毎の現像手段である現像器１４は、図２によって説明したと同様の構成となっていて、ホッパ２００Ｄの現像剤Ｄはホッパ２００Ｄの下端に設けた供給ローラＳＲＤの回転により現像器１４への供給が行われる。また現像器１４から排出した２成分現像剤は搬送スクリュー３００Ｂによって搬送され現像剤回収ボックス４００内に回収される。かかる構成の画像形成装置で、プリント動作時に現像器１４にキャリア供給を行うキャリア供給モードと、現像器動作前に現像器１４への現像剤の供給を行う現像剤供給モード及び／又は現像器動作後に現像器１４から現像剤の排出を行う現像剤排出モードとを設けて制御を行うことによって、現像器１４は画像形成装置に取り付けたままで、２成分現像剤の全面的な交換が行われることとなり、サービスマンによる現像剤交換をはじめとするサービスは不要となった。
【０１４３】
〔記録材〕
本発明に用いる記録材は、トナー画像を保持する支持体で、通常画像支持体、転写材或いは転写紙と通常よばれるものである。具体的には薄紙から厚紙までの普通紙、アート紙やコート紙等の塗工された印刷用紙、市販されている和紙やはがき用紙、ＯＨＰ用のプラスチックフィルム、布等の各種転写材を挙げることができるが、これらに限定されるものではない。
【実施例】
【０１４４】
次に、本発明を実施態様を示し具体的に説明するが、無論、本発明の態様はこれらに限定されるものではない。
【０１４５】
〔トナーの作製〕
（樹脂粒子Ａの製造）
第一段重合
撹拌装置、温度センサー、冷却管、窒素導入装置を取り付けた５Ｌ（リットル）の反応容器に、ドデシル硫酸ナトリウム８ｇとイオン交換水３Ｌを仕込み、窒素気流下２３０ｒｐｍの撹拌速度で撹拌しながら、内温を８０℃に昇温させた。昇温後、過硫酸カリウム１０ｇをイオン交換水２００ｇに溶解させたものを添加し、再度液温８０℃とし、下記単量体混合液を１時間かけて滴下した後、８０℃にて２時間加熱、撹拌することにより重合を行い、樹脂粒子を調製した。これを「樹脂粒子（１Ｈ）」とする。
【０１４６】
スチレン                                                      ４８０ｇ
ｎ−ブチルアクリレート                                        ２５０ｇ
メタクリル酸                                                ６８．０ｇ
ｎ−オクチル−３−メルカプトプロピオネート                  １６．０ｇ
第二段重合
撹拌装置、温度センサー、冷却管、窒素導入装置を取り付けた５Ｌの反応容器に、ポリオキシエチレン（２）ドデシルエーテル硫酸ナトリウム７ｇをイオン交換水８００ｍｌに溶解させた溶液を仕込み、９８℃に加熱後、前記樹脂粒子（１Ｈ）を２６０ｇと、下記単量体溶液を９０℃にて溶解させた溶液を添加し、循環経路を有する機械式分散機ＣＬＥＡＲＭＩＸ（エム・テクニック社製）により、１時間混合分散させ、乳化粒子（油滴）を含む分散液を調製した。
【０１４７】
スチレン                                                      ２４５ｇ
ｎ−ブチルアクリレート                                        １２０ｇ
ｎ−オクチル−３−メルカプトプロピオネート                    １．５ｇ
ポリエチレンワックス（融点  ℃）                              １９０ｇ
次いで、この分散液に、過硫酸カリウム６ｇをイオン交換水２００ｍｌに溶解させた開始剤溶液を添加し、この系を８２℃にて１時間にわたり加熱撹拌することにより重合を行い、樹脂粒子を得た。これを「樹脂粒子（１ＨＭ）」とする。
【０１４８】
第三段重合
さらに、過硫酸カリウム１１ｇをイオン交換水４００ｍｌに溶解させた溶液を添加し、８２℃の温度条件下に、
スチレン                                                      ４３５ｇ
ｎ−ブチルアクリレート                                        １３０ｇ
メタクリル酸                                                    ３３ｇ
ｎ−オクチル−３−メルカプトプロピオネート                        ８ｇ
からなる単量体混合液を１時間かけて滴下した。滴下終了後、２時間にわたり加熱撹拌することにより重合を行った後、２８℃まで冷却し樹脂粒子を得た。これを「樹脂粒子Ａ」とする。
【０１４９】
（樹脂粒子Ｂの製造）
撹拌装置、温度センサー、冷却管、窒素導入装置を取り付けた５Ｌの反応容器に、ドデシル硫酸ナトリウム２．３ｇをイオン交換水３Ｌを仕込み、窒素気流下２３０ｒｐｍの撹拌速度で撹拌しながら、内温を８０℃に昇温させた。昇温後、過硫酸カリウム１０ｇをイオン交換水２００ｇに溶解させたものを添加し、再度液温８０℃とし、下記単量体混合液を１時間かけて滴下後、８０℃にて２時間加熱、撹拌することにより重合を行い、樹脂粒子を調製した。これを「樹脂粒子Ｂ」とする。
【０１５０】
スチレン                                                      ５２０ｇ
ｎ−ブチルアクリレート                                        ２１０ｇ
メタクリル酸                                                ６８．０ｇ
ｎ−オクチル−３−メルカプトプロピオネート                  １６．０ｇ
（着色剤分散液の作製）
ドデシル硫酸ナトリウム９０ｇをイオン交換水１６００ｍｌに撹拌溶解した。この溶液を撹拌しながら、カーボンブラック（リーガル３３０Ｒ：キャボット社製）４２０ｇを徐々に添加し、次いで、撹拌装置「クレアミックス」（エム・テクニック社製）を用いて分散処理することにより、着色剤粒子の分散液を調製した。これを、「着色剤分散液１」とする。この着色剤分散液１における着色剤粒子の粒子径を、電気泳動光散乱光度計「ＥＬＳ−８００」（大塚電子社製）を用いて測定したところ、１１０ｎｍであった。
【０１５１】
（凝集・融着工程）
撹拌装置、温度センサー、冷却管、窒素導入装置を取り付けた５Ｌの反応容器に、樹脂粒子Ａを固形分換算で３００ｇと、イオン交換水１４００ｇと、「着色剤分散液１」１２０ｇと、ポリオキシエチレン（２）ドデシルエーテル硫酸ナトリウム３ｇをイオン交換水１２０ｍｌに溶解させた溶液を仕込み、液温を３０℃に調整した後、５モル／Ｌの水酸化ナトリウム水溶液を加えてｐＨを１０に調整した。次いで、塩化マグネシウム３５ｇをイオン交換水３５ｍｌに溶解した水溶液を、撹拌下、３０℃にて１０分間かけて添加した。３分間保持した後に昇温を開始し、この系を６０分間かけて９０℃まで昇温し、９０℃を保持したまま粒子成長反応を継続した。
【０１５２】
この状態で、「コールターマルチサイザーIII」にて会合粒子の粒径を測定し、体積基準におけるメディアン径が３．１μｍになった時点で、樹脂粒子Ｂを２６０ｇ添加し、さらに粒子成長反応を継続させた。所望の粒子径になった時点で、塩化ナトリウム１５０ｇをイオン交換水６００ｍｌに溶解した水溶液を添加して粒子成長を停止させ、さらに、融着工程として液温度９８℃にて加熱撹拌することにより、ＦＰＩＡ−２１００による測定で円形度０．９６５になるまで、粒子間の融着を進行させた。その後、液温３０℃まで冷却し、塩酸を添加してｐＨを４．０に調整し、撹拌を停止した。
【０１５３】
（洗浄・乾燥工程）
凝集・融着工程にて生成した粒子をバスケット型遠心分離機「ＭＡＲＫIII型式番号６０×４０」（松本機械社製）で固液分離し、トナー母体粒子のウェットケーキを形成した。該ウェットケーキを、前記バスケット型遠心分離機で濾液の電気伝導度が５μＳ／ｃｍになるまで４５℃のイオン交換水で洗浄し、その後「フラッシュジェットドライヤー」（セイシン企業社製）に移し、水分量が０．５質量％となるまで乾燥してトナー用母体粒子を作製した。
【０１５４】
（トナー粒子の作製）
上記で得られたトナー母体粒子に、疎水性シリカ（数平均一次粒子径＝１２ｎｍ）を１．０質量％、および疎水性チタニア（数平均一次粒子径＝２０ｎｍ）を０．６質量％添加し、ヘンシェルミキサーにより混合して、本発明のトナーＡを作製した。
【０１５５】
又、トナー母体粒子に、疎水性シリカ（数平均一次粒子径＝１２ｎｍ）を１．０質量％、および疎水性チタニア（数平均一次粒子径＝３０ｎｍ）を０．８質量％添加し、ヘンシェルミキサーにより混合して、本発明のトナーＢを作製した。
【０１５６】
更に、トナー母体粒子に疎水性シリカ（１２ｎｍ）を１．０質量％、アルミナ（３０ｎｍ）を０．５質量％添加し、ヘンシェルミキサーで混合して、本発明のトナーＣを作製した。
〔キャリアの作製〕
（キャリアコアの作製）
配合割合がＦｅ2Ｏ3＝６０モル％、ＭｇＯ＝４０モル％となるように、これらのフェライト原材料の酸化物を準備した。それに１質量％の結合剤と水を加えて固形分濃度６０質量％のスラリーとした後、湿式ボールミルで粉砕し、スプレードライヤーで処理することにより平均粒径３５μｍの乾燥粒子を得た。ついで焼成炉において大気雰囲気のもと１１５０℃で焼成を行い、解粒篩分けしてフェライトコア粒子を得た。
【０１５７】
同様に粉砕条件を調整し、表１中の各粒径のコア粒子を得た。
【０１５８】
（樹脂コートキャリアの作製）
前記フェライトコア粒子１００質量部とシクロヘキシルメタクリレート／メチルメタクリレート（共重合比５／５）の共重合体樹脂微粒子を５質量部とを、撹拌羽根付き高速混合機に投入し、１２０℃で３０分間撹拌混合して機械的衝撃力の作用でフェライトコア粒子の表面に樹脂コート層を形成し、キャリアを得た。
【０１５９】
（現像剤の作製）
スタート用の現像剤は、表１に記載の各キャリアに同じく表１記載の微粒子を添加し、ミクロ型Ｖ型混合機（筒井理化学器株式会社）に投入し、回転速度４５ｒｐｍで３０分間混合した後、トナーをトナー濃度が８質量％になるように添加し、更に３０分間混合し現像剤を作製した。
【０１６０】
補給用の現像剤は、上記した微粒子を添加混合したキャリアを用いて、トナー濃度が７５質量％になる様にトナーとキャリアを供給し、混合添加した。
【０１６１】
なお、各キャリアの元素（Ａ）の表面比率測定は、上記キャリアを用いて作製された現像剤のトナーを分離し、キャリア表面の元素量を測定して求めた。
【０１６２】
【表１】
2007298977.tif 000003
【０１６３】
（帯電量）
本発明の現像剤サンプルにおけるトナーの帯電量を帯電量測定装置「ブローオフ式ＴＢ−２００」（東芝社製）により測定した。
【０１６４】
４００メッシュのステンレス製スクリーンを装着したブローオフ帯電量測定装置（例えばＴＢ−２００：東芝ケミカル社製）でブロー圧５０ｋＰａの条件で１０秒間窒素ガスにてブローする。測定された電荷を飛翔したトナー質量でわることによって帯電量（μＣ／ｇ）を算出する。
【０１６５】
〔実写評価〕
（カブリ評価）
上記で得られた現像剤を、基本的に図２にて示した現像器を装備した図３で示す構成を有する画像形成装置に投入し、温度＝２５℃、相対湿度＝５０％ＲＨの環境において、Ａ４ペーパーにベタ画像が１／２あるトナー消費量の多い画像を、１枚間欠モードにて１０万枚にわたる画像形成を行った。
【０１６６】
カブリ濃度の測定は、まず印字されていない白紙について、マクベス反射濃度計「ＲＤ−９１８」を用いて２０ヶ所の絶対画像濃度を測定して平均し、白紙濃度とする。
【０１６７】
次に評価形成画像５０，０００枚目及び６０，０００枚目の白地部分について、同様に２０ヶ所の絶対画像濃度を測定して平均し、この平均濃度から白紙濃度を引いた値をカブリ濃度として評価した。カブリ濃度が０．０１０以下であれば、カブリは実用的に使用可能であるといえる。
【０１６８】
◎：０．００３未満
○：０．００３〜０．００６未満
△：０．００６〜０．０１０以下
×：０．０１０より大きい値
（画像濃度）
出力したベタ黒画像を、マクベス社製反射濃度計ＲＤ−９１８にて測定した。
【０１６９】
画像濃度は絶対濃度であり、評価基準としては下記に示すとおりである。
【０１７０】
◎：ベタ黒画像の画像濃度が１．２以上
○：ベタ黒画像の画像濃度が１．１以上１．２未満
△：ベタ黒画像の画像濃度が１．０以上１．１未満
×：ベタ黒画像の画像濃度が１．０未満
【０１７１】
【表２】
2007298977.tif 000004
【０１７２】
本発明内のものは、使用初期から長期使用後に亘って良好な特性を示すことがわかる。
【図面の簡単な説明】
【０１７３】
【図１】磁性芯材の上に樹脂被覆層を乾式で形成する装置の一例を示す撹拌羽根付き高速撹拌混合機の側面図。
【図２】現像器の拡大断面図。
【図３】本発明の現像器を備えるカラー画像形成装置の断面構成図。
【符号の説明】
【０１７４】
１０  感光体ドラム
１１  スコロトロン帯電器
１２  露光光学系
１４  現像器
１５  給紙カセット
１７  定着装置
１４０  現像器ハウジング
１４１  現像スリーブ
１４２  マグネットロール
１４５  搬送供給ローラ
１４６，１４７  撹拌スクリュー
１４９  トナー濃度検知センサ
２００Ｄ  現像剤ホッパ
３００  （補給）現像剤搬送路
３００Ｂ  搬送スクリュー
【図１】
2007298977.tif 000005
【図２】
2007298977.tif 000006
【図３】
2007298977.tif 000007