(57)【要約】【課題】低印字率画像の出力を長期間行った際における、トナー表面に外添剤が埋没することによる、画像濃度低下やカブリといった画像不良を、外添剤供給のための複雑な機構を有することなく、解決することである。【解決手段】静電潜像担持体、トナーと磁性キャリアとを含有する二成分系現像剤と、該二成分系現像剤を用いて該静電潜像担持体上の静電潜像を現像するための現像装置と、該現像装置に補給用現像剤を補給するための補給装置とを有する画像形成装置であって、  該現像装置内に、外添剤供給キャリア１０１が存在しており、  該外添剤供給キャリアは空孔を有し、該空孔内に外添剤１０３が充填されていることを特徴とする。【選択図】図３
2013171265.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
静電潜像担持体、トナーと磁性キャリアとを有する二成分系現像剤と、該二成分系現像剤を用いて該静電潜像担持体上の静電潜像を現像するための現像装置と、該現像装置に補給用現像剤を補給するための補給装置とを有する画像形成装置であって、
該現像装置内に、外添剤供給キャリアが存在しており、
該外添剤供給キャリアは空孔を有し、該空孔内に外添剤が充填されていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
該補給用現像剤は、該外添剤供給キャリアを含有していることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】
該現像装置は、現像剤を排出する排出装置を有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】
外添剤供給キャリアに充填されている外添剤は、複数種であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか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、像担持体上に形成された静電像をトナーにより可視化して画像を得る複写機、プリンターなどの画像形成装置に関するものである。より詳細には、現像剤としてトナーとキャリアとを備える現像剤を用いる画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式を用いた複写機・プリンターなどの画像形成装置は、感光体上に形成された静電像を現像剤を用いてトナー像として可視化し、そのトナー像を転写材に転写し、転写材にトナー像を定着させて、画像形成を行っている。
【０００３】
通常トナーには、所望とするトナーの性能を得るために複数の外添剤が添加されている。しかしながら、長期間にわたって画像形成動作を行っていると、現像器内の様々な場所にてトナーは圧力や摩擦熱を繰り返し受け、トナー表面に添加された外添剤は次第にトナー表面に埋没してしまい、外添剤が目的とする機能を果たすことができなくなってしまう。
【０００４】
例えば、トナー帯電量を調整するために添加されている外添剤がトナー表面に埋没してしまうと、トナー帯電量が著しく低下してしまい、本来トナーが付着すべきでない非画像部にトナーが付着してしまうカブリという画像不良が生じることとなる。
【０００５】
またトナーとキャリアが混合されている二成分系現像剤では、両者の付着力を小さくして現像部にてトナーを感光体上に効率よく供給するためにスペーサー的役割を担う外添剤が添加されている。この外添剤がトナー表面に埋没してしまうとトナーとキャリアの付着力が増加してしまい、電界をかけても十分なトナー量を感光体へ供給することができず、画像濃度が低下するという問題が生じることとなる。
【０００６】
外添剤埋没という問題は現像器内で生じる圧力や摩擦熱を繰り返し受けることで起こるため、現像器内の現像剤量が少ないほど、またトナーの融点が低いほど顕著となるが、近年ユーザーからの強いニーズである画像形成装置の小型化を図る際には大きな障壁となっている。また、トナーの定着温度を低くして装置の省エネ化を図る際にも大きな障壁となっている。
【０００７】
一方、上述したトナーの外添剤埋没によって生じる様々な問題を改善するため、これまでにいろいろな手法が提案されている。例えば、特許文献１のように、トナー供給ボトル内に収容されているトナーに添加する外添剤濃度を高く設定しておき、トナー供給と同時に現像器内に外添剤を補充する方法が提案されている。また、特許文献２のように、現像器近傍に外添剤を収容する容器があり、外添剤埋没が進行してきたら、外添剤を収容する容器から現像器内に外添剤を供給するという方法が提案されている。また特許文献３のように、クリーニング装置内に回収されたトナーに外添剤を再添加した後に現像器に戻すという方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００９−１５１１２０号公報
【特許文献２】特開２００７−３１０１９１号公報
【特許文献３】特開２００１−６６９６０号公報
【発明の概要】
【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のようなトナー供給ボトル内に収容されているトナーの外添剤濃度を高くする構成では、出力画像の印字率によって有効に機能しない場合がある。
【００１０】
具体的に説明すると、高印字率の画像出力の時には大量に現像器内のトナーが消費されるため、トナー供給ボトルから現像器へのトナー補給が頻繁に行われ外添剤は供給される。一方、印字比率の低い画像出力が長時間続く場合には現像器内のトナーがほとんど消費されないため、トナー供給ボトルから外添剤濃度の高いトナーが現像器内に供給されない。その結果、特許文献１のような構成にしたとしても外添剤が現像器内に供給されないため現像器内のトナーは外添剤の埋没が進行し、カブリや濃度低下など様々な画像不良が発生してしまうという課題がある。
【００１１】
一方、特許文献２のように画像形成装置内に外添剤を収容、供給するための容器を有する構成や、特許文献３のように画像形成装置内で外添剤を再添加して現像器に戻すような構成は、出力画像の印字率に影響されずに現像器内に外添剤を供給することはできるものの、外添剤を供給するための機構やそれを配置するためのスペースが必要となる。その結果、画像形成装置が複雑化・大型化することは避けられず、ユーザーが求めている小型化を図る上で大きな障壁になるという課題がある。
【００１２】
そこで本発明の目的は、上記のような問題を解決するため、装置を大型化を引き起こす外添剤を供給するための複雑な機構を有することなく、印字率の低い画像出力を長時間行っても外添剤埋没によって生じる画像不良の生じない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】
【００１３】
上記目的は、本発明に係る画像形成装置にて達成される。
【００１４】
要約すれば、静電潜像担持体、トナーと磁性キャリアとを含有する二成分系現像剤と、該二成分系現像剤を用いて該静電潜像担持体上の静電潜像を現像するための現像装置と、該現像装置に補給用現像剤を補給するための補給装置とを有する画像形成装置であって、
該現像装置内に、外添剤供給キャリアが存在しており、
該外添剤供給キャリアは空孔を有し、該空孔内に外添剤が充填されていることを特徴とする画像形成装置である。
【発明の効果】
【００１５】
上記のような画像形成装置にすることにより、印字率の低い画像出力が長時間続く場合でも、長期にわたって外添剤を現像器内のトナーへ安定的に供給でき、外添剤を供給するための特別な機構を設けることがなくても、外添剤埋没に伴う画像濃度の低下やカブリといった画像不良を解決することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施例に係る画像形成装置の概略断面構成図である。
【図２】実施例１における現像装置の断面構成図である。
【図３】実施例１における外添剤供給用キャリアの断面構成図である。
【図４】実施例１におけるトナー帯電量及び現像効率を表す図である。
【図５】実施例２における外添剤供給用キャリアの断面構成図である。
【図６】実施例２におけるトナー帯電量及び現像効率を表す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明に係る画像形成装置を図面に則して詳しく説明する。
【実施例１】
【００１８】
［画像形成装置の概略構成及び動作］
図１に本発明の実施例に係る画像形成装置の概略断面構成を示す。
【００１９】
本実施例の画像形成装置は４連タンデム式の画像形成装置であり、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の４色のトナーを用いて画像形成を行う装置である。
【００２０】
画像形成装置は、それぞれイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの画像を形成する画像形成部Ｐ（ＰＹ、ＰＭ，ＰＣ，ＰＫ）を有しており、各画像形成部で作成されたトナー像は中間転写体Ｔが通過する際に中間転写体上に重ねられていく。中間転写体上Ｔに重ねられた多重トナー像は、二次転写部８において記録材（紙、プラスチックシートなど）に転写され、中間転写体から分離された記録材は定着装置９へと搬送される。記録材上の多重トナー像は、定着装置によって加熱加圧されることで、記録材表面にトナーが固定される。その後、記録材は出力画像として、機外へ排出される。
【００２１】
本実施例では、各画像形成部Ｐはトナーの色が異なる以外は同じ構成であるため、以下特に区別を要さない場合は色を表す添え字Ｙ、Ｍ，Ｃ，Ｋは省略し総括的に説明する。
【００２２】
画像形成部Ｐは、静電潜像担持体としての円筒型の感光体１を有する。感光体１の周囲には、帯電手段としての帯電装置２、露光手段としての露光装置３、現像手段としての現像装置４、転写手段としての一次転写装置５、クリーニング手段としてのクリーナー装置６、除電手段としての除電装置７などが配置されている。
【００２３】
感光体１は、図示矢印方向に所定の周速度で回転駆動され、帯電装置２によって表面は略一様に帯電される。次いで、露光装置３に対向する位置に到達すると、露光装置３から画像信号に対応して発光されるレーザーが照射され、感光体１上に原稿画像に対応した静電像が形成される。
【００２４】
感光体１に形成された静電潜像は、感光体１の回転により現像装置４に対向する位置まで到達すると、現像装置４内の非磁性トナー粒子（トナー）と磁性キャリア粒子（キャリア）から成る現像剤によりトナー像として現像される。静電潜像は、現像剤のうち実質的にトナーのみで現像される。
【００２５】
次いで、感光体１上に形成されたトナー像は、中間転写体Ｔと感光体１が当接する一次転写部５において、転写部材に印加されるバイアスの作用によって中間転写体Ｔ上にトナーが転写される。例えば、４色フルカラー画像形成時は、第一の画像形成部ＰＹから順次に、感光体１から中間転写体Ｔ上にトナーが転写され、中間転写体Ｔ上には４色のトナー像が重ねあわされた多重トナー像が形成される。
【００２６】
一方、転写工程後に感光体１上に残留したトナーは、クリーナー６によって除去される。その後、クリーナー６によって清掃された感光体は、除電装置器７からの光照射により電気的に初期化され、上記の画像形成動作が繰り返される。
【００２７】
本発明では、キャリア内部に外添剤を保有する外添剤補給用キャリアを現像器内に保有することで、長期間にわたって安定した画像形成を行なうことを特徴としているため、本発明にかかわりの深い現像器構成、現像剤（キャリア、トナー、外添剤）について詳しく説明する。
【００２８】
［現像装置の構成］
図２に現像装置の断面構成を示す。現像装置４は、非磁性トナーと磁性キャリアから成る現像剤を収容する現像容器４０１を有する。現像容器内は隔壁４０２によって現像室４０３と撹拌室４０４に区画されており、現像室には第１スクリュー４０５、撹拌室には第２スクリュー４０６が配置されている。隔壁４０２の長手方向両端部は隔壁がなく、現像室４０３と撹拌室４０４の間で現像剤が循環できるようになっている。
【００２９】
現像室４０３には感光体１に対面した現像領域に相当する位置が開口しており、この開口部に一部露出するようにして現像スリーブ４０８が回転可能に設置されている。また現像スリーブ４０８の内部には磁界発生手段として周方向に沿って複数の磁極を有するマグネットロール４０９が固定されている。また現像スリーブ表面には現像剤の量を規制する規制ブレードが近接配置されている。
【００３０】
現像室の現像剤は第１スクリュー４０５により現像スリーブ４０８に供給され、現像スリーブ４０８の回転と規制ブレード４０７によって所定層厚の現像剤が感光体と対向する現像領域へと搬送される。現像領域において現像剤はマグネットロール４０９の発生する磁界により穂立ちし、磁気ブラシを形成する。本実施例では、この磁気ブラシを感光体１の表面に接触させ、また不図示の電源から現像スリーブ４０８に現像バイアスを印加することにより、感光体上の静電潜像をトナー像として可視化する。一般的には、直流電圧と交流電圧を重畳した現像バイアス電圧が印加される。
【００３１】
また現像装置は、トナーを含む補給用現像剤を現像器内へ供給するための現像剤補給装置４２０（以下、ホッパーという）と、現像器内の過剰の現像剤を排出するための排出装置４３０を有している。
【００３２】
現像容器内には出荷時には所定比率のトナーとキャリアが所定量入っているが、画像形成に伴いトナーが消費され現像器内のトナー濃度が低下してしまうため、現像器内のトナー濃度に応じて、トナーを含む補給用現像剤が補給用現像剤収容容器４２１（以下、ホッパーという）から排出され、搬送経路４２２を通って現像器内へ供給される。一方、排出装置４３０は排出口４３１、搬送部材４３２、格納部（不図示）から構成されており、現像容器内の現像剤剤面が所定の高さ以上になると、現像剤が排出口４３１を乗り越えて排出され、搬送部材４３２によって格納部へ送られる。
【００３３】
このように補給しながら少しずつ現像器外に現像剤が排出され、現像器内の現像剤は少しずつ入れ替わっていく。
【００３４】
次に現像器内およびホッパー内の現像剤について詳しく説明する。
【００３５】
［現像剤］
現像装置内及びホッパー内の現像剤は、トナー、磁性キャリアから構成されており、磁性キャリアは２種類のキャリアから構成されているのが本発明の大きな特徴である。
【００３６】
２種類の磁性キャリアのうち、１つは従来の二成分系現像剤において使用される一般的なキャリアであり、もう１つは本発明の特徴である、現像器内に外添剤を供給するための外添剤供給キャリアである。
【００３７】
図３に本発明の特徴である外添剤供給キャリアの断面構成を示す。
【００３８】
外添剤供給キャリア１０５は、空孔を有したフェライトキャリア（ポーラスフェライトコア）１０１の空孔部に、外添剤１０３が充填・含有されているものである。一方、本実施例における一般的なキャリアは、内部に空孔を有さないシリコーンコート処理を施したバルク状のフェライトキャリアである。
【００３９】
トナーに対して適切な帯電を行うために、外添剤供給用キャリアのポーラスフェライトコア１０１の表面には、帯電調整樹脂等などの表面コート１０２が施されている。この表面処理はバルク状のフェライトキャリアと同様であることが好ましく、本実施例ではシリコーンコート処理を施している。
【００４０】
外添剤供給用キャリアに充填されている外添剤は、トナーに添加されている外添剤に含まれるものが好ましく、例えば本実施例では約１００ｎｍの疎水性シリカを充填したものを使用している。
【００４１】
現像器内において外添剤供給用キャリアから少しずつ充填外添剤を供給するためには、外添剤供給用キャリアコアの平均空孔径は、充填外添剤の平均粒径の０．８乃至１．５倍程度が好ましく、より好ましくは同じ程度が好ましい。本実施例の平均空孔径では、外添剤と同程度の平均粒径である１００ｎｍとした。
【００４２】
外添剤供給用キャリアから現像器内に十分な外添剤を供給するためには、外添剤供給用キャリアコアの空孔容積比は２５乃至５０％程度が好ましく、本実施例では空孔容積比４０％のものを使用した。
【００４３】
またトナーに対して適切な帯電を行うためには、外添剤供給用キャリアのポーラスフェライトコアの表面に、コート剤などの表面処理が施されていることが好ましく、本実施例ではバルク状のフェライトキャリアと同様にシリコーンコート処理を施している。
【００４４】
低印字画像を長期間にわたっても安定した画像出力を行うためには、現像器内に常に外添剤供給用キャリアが存在し、現像器内のトナーに安定的に外添剤を供給できるようにすることが必要である。そのため、ホッパー内の現像剤に外添剤供給用キャリアを一定量混合しておき、現像器内へのトナー補給と同時に外添剤供給用キャリアも現像器内に供給される構成としている。ホッパー内の外添剤供給キャリアの混合比は、現像器内の適正トナー量や、トナーの溶融特性などの諸条件によって外添剤埋没の進行速度は異なるため適正範囲は異なるが、本実施例ではトナー：一般的キャリア：外添剤供給用キャリア＝９０：９．３５：０．６５（質量比）とした。
【００４５】
また出荷直後（つまり現像器が新品な状態）に低印字画像が長期間にわたって行われても（つまりホッパーからの現像剤供給がほとんど行われない状況下でも）、安定した画像出力を行うために、出荷時の現像器内には外添剤供給キャリアが一定量混合されていることが好ましい。現像器内の外添剤供給キャリアの混合比は、現像器内のトナー量、トナーに添加される外添剤の量・特性、外添剤供給キャリアの空孔容積など諸条件によって適正範囲は異なるが、本実施例ではトナー：一般的キャリア：外添剤供給用キャリア＝８：８６：６（質量比）とした。
【００４６】
ホッパーから現像器内へ現像剤補給が行われその容積分の現像器内トナーが排出装置から排出される際に、少しずつ現像剤は入れ替わるものの全部が全部入れ替わるものではなく、外添剤供給キャリアの一部は外添剤がなくなってしまった後も現像器内に残っていることもある。このような場合でも、外添剤供給キャリアは通常キャリアと同じコートがされていることにより、通常キャリアと同様にトナーを正常するためのキャリアとして働くことができる。
【００４７】
かかる外添剤供給用キャリアの作製方法としては、次のような方法をあげることができる。
【００４８】
最初に一般的なフェライトキャリアに用いられるような酸化鉄（Ｆｅ2Ｏ3）及び添加物を所定量秤量し、混合する。上記添加物としては、周期律表のＩＡ、ＩＩＡ、ＩＩＩＡ、ＩＶＡ、ＶＡ、ＩＩＩＢ及びＶＢ族に属する元素１種類以上の酸化物、例えば、ＢａＯ、Ａｌ2Ｏ3、ＴｉＯ2、ＳｉＯ2、ＳｎＯ2及びＢｉ2Ｏ5などを挙げることができる。得られた混合物を７００乃至１０００℃の範囲で５時間仮焼し、その後、０．３乃至３μｍ程度の粒径に粉砕する。得られた粉砕物に、必要に応じて結着剤、更には発泡剤を加え１００乃至２００℃の加熱雰囲気下で噴霧乾燥し、２０乃至５０μｍ程度の大きさに造粒する。その後、酸素濃度５％以下の不活性ガス（例えば、Ｎ2ガス等）の雰囲気下で焼結温度１０００乃至１４００℃で８乃至１２時間焼成する。これによりポーラス状のフェライトコアが得られる。不活性ガス濃度、及び、焼結温度をコントロールすることで空孔の大きさの制御が可能となる。
【００４９】
更に、浸漬法により、ポーラス状のフェライトコア表面にシリコーン樹脂等の樹脂を０．１乃至１．０質量％程度コートし、不活性ガス下で乾燥させる。
【００５０】
次いで、所望の外添剤を分散させた溶液中にポーラス状フェライトコアを浸し、不活性ガス下で乾燥させることで、空孔内に外添剤を充填された外添剤供給用キャリアを得ることができる。
【００５１】
フェライトコアのポーラス度や抵抗値は、前述した発泡剤量、並びに、焼成雰囲気をコントロールするための不活性ガス濃度、及び、焼結温度をコントロールすることで制御が可能となる。
【００５２】
一方、一般的なフェライトキャリアとしては、次のような方法をあげることができる。
【００５３】
粉砕されたフェライト組成物にバインダー、水、分散剤、有機溶剤などを混合し、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する。その後、ロータリーキルンや回分式焼成炉で７００乃至１４００℃、好ましくは８００乃至１３００℃で焼成する。更にフェライト表面にシリコーン樹脂等の樹脂を０．１乃至１．０質量％程度コートすることで、一般的なフェライトキャリアを得ることができる。
【００５４】
なお、外添剤供給用キャリアコアの空孔容積、平均空孔径は、水銀ポロシメーターＰａｓｃａｌ１４０とＰａｓｃａｌ２４０（ＴｈｅｒｍｏＦｉｓｈｅｒ  Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ社製）を用いて測定される。ディラトメータはＣＤ３Ｐ（粉体用）を使用し、サンプルは複数の穴を開けた市販のゼラチン製カプセルに入れて、ディラトメータ内に入れて脱気後、水銀を充填し低圧領域（０乃至４００ｋＰａ）を測定し、１ｓｔ  Ｒｕｎとした。次に再び脱気と低圧領域（０乃至４００ｋＰａ）の測定を行い、２ｎｄ  Ｒｕｎとした。２ｎｄ  Ｒｕｎの後、ディラトメーターと水銀とカプセルとサンプルを合わせた質量を測定した。次に高圧領域（０．１ＭＰａ〜２００ＭＰａ）を測定し、この高圧部の測定で得られた水銀圧入量をもって、多孔質フェライト芯材の空孔容積、細孔径分布及びピーク細孔径を求めた。また、細孔径を求める際には水銀の表面張力を４８０ｄｙｎ／ｃｍ、接触角を１４１．３°として計算した。
【００５５】
なお、本実施例では外添剤供給用キャリア、一般的なキャリアともに、平均粒径が３５μｍのものを使用した。キャリアの粒径については、特に細かく限定するものではないが、外添剤供給用キャリアと一般的なキャリアの粒径は同程度の方が好ましい。両者の粒径が大きく異なると、現像領域において感光体上にトナーを現像する際に、磁気穂が感光体上トナーの上をひきずられることによって生じるカキトリ筋の大きさに大きなムラが生じてしまい、画像の均一性（粒状感）を損ねてしまう場合があるからである。
【００５６】
トナーについては特に限定するものでなく、粉砕法や重合法で作製される一般的なトナーで良い。本実施例においては、平均粒径６μｍの粉砕トナーを使用した。
【００５７】
トナーに添加される外添剤も特に限定するものでなく、所望する特性に合わせて添加する外添剤の種類を選定すればよい。本実施例ではトナー帯電量調整のために負帯電性の２０ｎｍ疎水性シリカと、現像性及び転写性向上のために電気的にほぼ中性な平均粒径１００ｎｍの疎水性シリカを下記の量添加した。
・２０ｎｍ疎水性シリカ（負帯電性）  トナー１００質量部に対して０．５質量部
・１００ｎｍ疎水性シリカ（中性）    トナー１００質量部に対して１質量部
【００５８】
外添剤の粒径は、走査電子顕微鏡（５００００倍）にて粒子をランダムに５００個以上抽出し、長軸と短軸をデジタイザにより測定し、平均化した値である。
【００５９】
［検証実験］
前述した画像形成装置及び現像剤を用いて、印字率が大きく異なる画像パターン、すなわち低印字率モード（印字率２％）及び高印字率モード（印字率４０％）にて各々５００００枚の耐久試験を行った。耐久試験の際の画像不良発生状況を調べた結果を表１に示す。
【００６０】
図４（ａ）に低印字率モードにおける現像効率の耐久推移を、図４（ｂ）に低印字率モードにおけるトナー帯電量の耐久推移を示す。なお図４（ａ）中のｘは本実施例で用いた画像形成装置にてユーザーが許容できる画像濃度を得るための現像効率の下限値を示したものであり、図４（ｂ）中のｙは本実施例で用いた画像形成装置にてユーザーが許容できるカブリレベルを得るためのトナー帯電量の下限値を示したものであり、各々の下限値を下回ると画像不良として濃度低下やカブリという問題が認識される目安となるものである。
【００６１】
なお、条件１は本発明にかかるものであり、条件２及び３は比較例である。条件２は外添剤供給用キャリアを現像器及びホッパー内に有さない構成であり、条件３は従来技術の一例として挙げたホッパー内トナーの外添剤濃度を高くした構成である。
【００６２】
【表１】
2013171265.tif 000003
【００６３】
本発明にかかる条件１は、低印字率モードでも高印字率モードにおいても、現像効率およびトナー帯電量は画像濃度及びカブリの許容レベルｘ、ｙを大きく上回っており、最後まで良好な画像を得ることができた。これはトナーがほとんど消費されない低印字率モード時においても、現像器内の外添剤供給用キャリアからスペーサー的役割を担う１００ｎｍ疎水性シリカが常時現像器内のトナーに少しずつ供給されるのに加え、耐久試験後半においてもトナー補給の際に少しずつであるが現像器内に供給された新しい外添剤供給キャリアから直接現像器内のトナーに常時少しずつ外添剤を供給するため、長時間にわたって高水準の現像効率を維持し十分な画像濃度を確保することができるのである。
【００６４】
また１００ｎｍのスペーサー粒子が長時間にわたって現像器内のトナー表面に存在するため、帯電量調節のための２０ｎｍ疎水性シリカがトナー表面に埋没しにくくなり、トナー帯電量は初期より多少低下するものの長時間にわたって許容レベルを大きく上回ることができ、長時間にわたってカブリのない良好な画像を得ることができるのである。
【００６５】
一方、外添剤供給用キャリアを現像器及びホッパー内に有さない条件２は、低印字率モード時において耐久試験が進むにつれ現像効率及びトナー帯電量が大幅に減少し、画像濃度低下やカブリという画像不良が発生した。これは現像器内のトナーがほとんど消費されない上に外添剤が全く供給されないため、外添剤埋没が急激に進行してしまったからである。
【００６６】
また高印字率モード時においても、低印字率に比べて現像効率やトナー帯電量の低下率は緩やかになるものの、最終的には画像濃度低下やカブリという画像不良が発生した。これは低印字率に比べて現像器内のトナーの入替えは促進されるが、現像器内すべてのトナーが完全に入れ替わるわけでなく、外添剤も全く供給されないため、すこしずつ外添剤埋没が進行し、最終的には、現像効率及びトナー帯電量が大幅に減少するためである。
【００６７】
条件３は従来技術の一例として挙げたホッパー内トナーの外添剤濃度を高くした構成である。ホッパー内のトナーには、２０ｎｍ疎水性シリカ（負帯電性）がトナー１００質量部に対して０．５質量部、１００ｎｍ疎水性シリカ（中性）がトナー１００質量部に対して３質量部添加されており、条件１及び２に比べて１００ｎｍ疎水性シリカの量が３倍となっている。
【００６８】
条件３において高印字率モード時では最後まで良好な画像を得ることができたが、低印字率モード時では耐久試験が進むにつれ、現像効率及びトナー帯電量が大幅に減少し、画像濃度低下やカブリという画像不良が発生した。
【００６９】
低印字モード時において、トナー補給時にホッパーから現像器内へトナーと一緒に外添剤が補給されるが、次の補給タイミングまでの間は全く外添剤が供給されないため、現像器内での外添剤の拡散は主にホッパーから供給したトナーと現像器内トナーの接触を介して行われることとなる。しかしながら、外添剤濃度が高いトナーも外添剤の拡散と同時に外添剤埋没が進行するため、実質的にはホッパーから補給した外添剤が現像器内にあったトナーになかなか行き渡らず、その結果全体としての現像効率及びトナー帯電量が大幅に減少し、最終的に画像濃度低下やカブリという画像不良が発生するのである。
【００７０】
またこのようなことを防止するためにホッパー内の外添剤濃度をより高くする手法も考えられるが、本発明者らが検討したところ、ホッパー内トナーと現像器内トナーの流動性や帯電性が大きく異なるため、現像器内でトナーが均一混合できなかった。その結果、カブリや現像スリーブのコート不良を生じてしまい、本発明と同様の効果を得ることはできなかった。
【００７１】
以上、ホッパー内に外添剤供給用キャリアを混合し、トナー補給と同時に現像器内に供給することにより、低印字率モード時においても高印字率モード時においても、高水準の現像効率とトナー帯電量を維持することができ、画像濃度低下やカブリのない良好な画像出力を長期間にわたって行うことができる。
【実施例２】
【００７２】
実施例１では１種類の外添剤が外添剤供給用キャリアに充填されていたが、本実施例では複数種の外添剤が外添剤供給用キャリアに充填されている点が大きな特徴である。
【００７３】
図５に本実施例の特徴である外添剤供給用キャリアの断面構成を示す。
【００７４】
実施例１と同様、空孔を有したフェライトキャリア（ポーラスフェライトコア）１０１の空孔部に、外添剤１０３、１０４が充填されているものである。半径方向に対し充填されている外添剤の種類が異なり、キャリアの中心に近い部分に負帯電性の２０ｎｍ疎水性シリカ（１０４）が、中心から遠い部分に電気的に中性な１００ｎｍ疎水性シリカ（１０３）が充填されている。
【００７５】
またトナーに対して適切な帯電を行うために、外添剤供給用キャリアのポーラスフェライトコア１０１の表面には、帯電調整樹脂などの表面コート１０２が施されており、実施例１と同様、シリコーンコート処理を施している。
【００７６】
かかる外添剤供給用キャリアの作製方法としては、次のような方法をあげることができる。
【００７７】
実施例１と同様な方法でポーラスフェライトコアを作製し、その表面にシリコーン樹脂等の樹脂を０．１乃至１．０質量％程度コートする。
【００７８】
次いで、負帯電性の２０ｎｍ疎水性シリカを分散させた溶液中にポーラス状フェライトコアを浸し、流動させながら乾燥させる。負帯電性の２０ｎｍ疎水性シリカを分散させた溶液中にポーラス状フェライトコアを浸し、流動させながら乾燥させる。その後、１００ｎｍ疎水性シリカ（１０３）を分散させた溶液中にポーラス状フェライトコアを浸し、流動させながら不活性ガス下で乾燥させることで、空孔内に複数の外添剤を層状に充填した外添剤供給用キャリアを得ることができる。
【００７９】
［検証実験］
実施例１と同様の画像形成装置及び現像剤を用いて、低印字率モード（印字率２％）及び高印字率モード（印字率４０％）にて各々５００００枚の耐久試験を行った。耐久試験の際の画像不良発生状況を調べた結果を表２に示す。
【００８０】
また図６（ａ）に本実施例における低印字率モードにおける現像効率の耐久推移を、図６（ｂ）に低印字率モードにおけるトナー帯電量の耐久推移を示す。なお図６（ａ）中のＸ、図６（ｂ）中のｙは、実施例１と同様、本実施例で用いた画像形成装置にてユーザーが許容できる画像濃度を得るための現像効率の下限値、及びユーザーが許容できるカブリレベルを得るためのトナー帯電量の下限値を示したものである。
【００８１】
なお、条件４は本発明にかかるものであり、条件５は比較例である。条件５は従来技術の一例として挙げたホッパー内トナーの外添剤濃度を高くした構成である。条件５のホッパー内トナーには、２０ｎｍ疎水性シリカ（負帯電性）がトナー１００質量部に対して１．５質量部、１００ｎｍ疎水性シリカ（中性）がトナー１００質量部に対して３質量部添加されており、条件４のトナーに比べて２０ｎｍ疎水性シリカ及び１００ｎｍ疎水性シリカの量ともに３倍となっている。
【００８２】
【表２】
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【００８３】
本実施例構成である条件４は、実施例１と同様、低印字率モードでも高印字率モードにおいても、現像効率およびトナー帯電量は画像濃度及びカブリの許容レベルｘ、ｙを大きく上回っており、最後まで良好な画像を得ることができた。特に低印字率モードにおいては現像効率は実施例１と同等レベルであり、トナー帯電量は実施例１より更に向上した。
【００８４】
実施例１では条件２及び３に比べて帯電量を調節するための２０ｎｍ疎水性シリカがトナー表面に埋没しにくくなっているもののほんの少しずつではあるが埋没しているのに対して、実施例２の条件４は外添剤供給用キャリアから２０ｎｍ疎水性シリカが直接トナーに供給されるため、トナー帯電量をより高水準で維持することができるのである。
【００８５】
また高印字率の時には、帯電量を調節するための２０ｎｍ疎水性シリカがキャリア内から出てくる前に排出装置によって現像器外に排出されるため、過剰にトナーを帯電してしまうこともなく、長期間にわたって良好な画像を得ることができるのである。
【００８６】
一方、条件５は従来技術の一例として挙げたホッパー内トナーの外添剤濃度を高くした構成である。ホッパー内のトナーには、２０ｎｍ疎水性シリカ（負帯電性）がトナー１００質量部に対して０．５質量部、１００ｎｍ疎水性シリカ（中性）がトナー１００質量部に対して３質量部添加されており、条件４に比べて１００ｎｍ疎水性シリカの量が３倍となっている。
【００８７】
条件５において高印字率モード時では最後まで良好な画像を得ることができたが、低印字率モード時では実施例１の条件５よりトナー帯電量の低下率は多少緩やかになるものの、耐久試験が進むにつれ、現像効率及びトナー帯電量が大幅に減少し、画像濃度低下やカブリという画像不良が発生した。
【００８８】
この理由は実施例１で記したのと同様、２０ｎｍ疎水性シリカも実質的にはホッパーから補給した外添剤が現像器内にあったトナーになかなか行き渡らず、最終的に現像効率及びトナー帯電量が大幅に減少するからである。
【００８９】
以上、ホッパー内に複数の外添剤が充填されている外添剤供給用キャリアを混合し、トナー補給と同時に現像器内に供給することにより、低印字率モード時においても高印字率モード時においても、高水準の現像効率とトナー帯電量を維持することができ、画像濃度低下やカブリのない良好な画像出力を長期間にわたって行うことができる。
【００９０】
なお、実施例２ではトナー帯電量を調整する外添剤が時間差で供給するような構成としたが、これに限るものではなく、添加する外添剤の目的・機能に応じた構成にすればよく、例えば均一混合した複数の外添剤を外添剤供給用キャリアに充填するような構成でも構わない。
【符号の説明】
【００９１】
１  感光体、２  帯電装置、３  露光装置、４  現像装置、５  一次転写装置、６  クリーニング装置、７  除電装置、８  二次転写装置、９  定着装置、１０１  ポーラスフェライトコア、１０２  コート剤、１０３、１０４  外添剤、１０５  外添剤供給キャリア、４２０  現像剤補給装置、４３０  排出装置
【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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