(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に磁界発生手段を有し、トナーとキャリアとを少なくとも含む２成分現像剤を担持して搬送する現像剤担持体と、該現像剤担持体に担持されて搬送される前記現像剤の量を規制する第１の規制部材と、該第１の規制部材よりも前記現像剤担持体上の現像剤の搬送方向上流側に配設され、第１の規制部材により掻き落とされた現像剤を収容する現像剤収容部と、前記現像剤収納部に対して現像剤の搬送方向の上流側から隣接し、かつ現像剤担持体に対向する位置にトナー補給用開口部を有するトナー収容部と、自由端を現像剤担持体の中心に向けて基端を現像剤収容部に一体的に取り付けられている第２の規制部材と該第２の規制部材と対向する位置に設けられ、トナー収容部から現像担持体へ向けて下向きに傾斜するよう形成された対面部、を少なくとも有する画像形成装置であって、前記２成分現像剤が結着樹脂と酸化鉄粒子の表面にカーボンブラックを結着した複合酸化鉄粒子である磁性体を有する磁性トナー（Ａ）と磁性キャリア（Ｂ）とを少なくとも含み、磁性トナー（Ａ）の１０００Ｏｅの磁場中での磁化：σｔが１０〜１９ｅｍｕ／ｇであることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
使用する２成分現像剤が、磁性トナー（Ａ）中の磁性体の平均粒径が、０．２〜０．４μｍであ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】
使用する２成分現像剤が、磁性トナー（Ａ）の磁性体ＦｅＯ含有量が１０〜３０ｗｔ％であ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】
使用する２成分現像剤が、磁性トナー（Ａ）中の磁性体の比表面積が１〜６０ｍ２／ｇであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項５】
使用する２成分現像剤が、磁性キャリア（Ｂ）の重量平均粒子径が２０〜１００μｍで、磁性トナー（Ａ）の体積平均粒子径が５〜１５μｍであることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項６】
使用する２成分現像剤が、前記現像剤の磁性トナー（Ａ）と磁性キャリア（Ｂ）の重量比が１０：９０〜５０：５０であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項７】
画像形成装置及び２成分現像剤として請求項１〜６のいずれかに記載の画像形成装置を使用することを特徴とする画像形成方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、複写機、プリンター、ファクシミリ等の電子写真法、静電印刷法などを用いた画像形成装置及びこれに用いる現像剤に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、トナーを用いて静電潜像を現像する方法としては、磁気ブラシ現像法（米国特許第２８７４０６３号明細書参照）に代表される二成分現像方法や一成分現像法などが知られている。
二成分現像法に用いられる乾式二成分現像剤は、比較的大きな粒子表面上に微小なトナー粒子が、両粒子の摩擦により発生した電気力により保持されており、静電潜像に近接すると、静電潜像が形成する電界によるトナー粒子に対する潜像方向への吸引力が、トナー粒子とキャリア粒子間の結合力に打ち勝って、トナー粒子は静電潜像上に吸引付着されて静電潜像が可視化されるものである。そして、現像剤は現像によって消費されたトナーを補充しながら反復使用される。
したがって、この二成分現像法では安定した画像濃度を得るためにキャリアとトナーの混合比（トナー濃度）を一定にする必要があり、そのためのトナー補給機構やトナー濃度センサを搭載する必要があるために、現像装置が大型になり、その動作機構も複雑になるという欠点がある。
一方、一成分現像法では前記二成分現像法のようにキャリア粒子とトナー粒子を混合した現像剤を用いず、トナーと現像スリーブの摩擦によりに発生する電気力あるいは磁性体を含有するトナーと磁石を内蔵した現像スリーブ間の磁力により現像スリーブ上にトナーを保持し、静電潜像に近接すると静電潜像が形成する電界によるトナー粒子に対する潜像方向への吸引力が、トナー粒子と現像スリーブ間の結合力に打ち勝って、トナー粒子は静電潜像上に吸引付着されて静電潜像が可視化されるものである。
従って、一成分現像法ではトナー濃度を制御する必要が無いために、現像装置が小型化できるという利点があるが、現像領域でのトナーの粒子数が二成分に比べて少ないために感光体上へのトナーの現像量が十分ではなく、高速の複写機への対応が困難であった。
【０００３】
これらの欠点を改良する方法として特公平５−６７２３３号公報に開示されているようなトナー濃度制御を必要としない二成分現像法が提案されているが、これは現像スリーブ周辺の現像剤がトナー供給部分でトナーを現像剤中に取り込み、現像剤を層厚規制部材で規制を加えてトナーの帯電を行なうために、トナーを補給する補給機構やトナー濃度を検知するセンサが必要ないが、従来の二成分現像装置に比べて現像剤量を多くすることができないために、現像スリーブの線速が速くなる高速機の場合には、トナーに十分に帯電することができず地肌汚れが発生する。また、トナーに十分な帯電を付与しようとする場合には層厚規制部材での規制ストレスを強くする必要があるため、現像剤粒子同士の衝突等による発熱でキャリア表面にトナーの膜が形成されるいわゆるスペント化が生じ、キャリアの帯電特性が使用時間とともに低下しトナー飛散、地かぶり等が発生するという欠点があった。
【０００４】
また、上記のような小型の現像装置に用いる現像剤には、短時間で補給されたトナーに帯電を付与する必要があるため、補給されたトナーが現像剤と速やかに混合するようにトナーに多量の流動性向上剤を添加していたが、このような現像剤を繰り返し使用すると、トナー中の過剰の流動性向上剤が静電潜像担持体上に強固に付着し、スジ上の異常画像が発生するという欠点があった。更に、現像剤の撹拌ストレスを大きくした場合には前記スペント化の現象以外にも、トナーの帯電量が必要以上に大きくなるいわゆるチャージアップ現象も起きるという問題がある。また、これらの小型の現像装置では現像剤の量が少ないため、現像剤が保持しているトナー量が少なく、画像面積の多い原稿を連続して複写した場合にはトナーの消費量が多くなり、現像剤中のトナー濃度が極端に変化するため画像濃度が低くなるという欠点があった。
また、この現像装置では、現像剤の動きが活発な箇所とそうでない箇所、あるいは現像剤の多い箇所と少ない箇所においてトナーの取り込み量が異なり、部分的にトナー濃度が不安定となって画像濃度ムラやかぶりが発生し易い。
そこで、トナーホッパー内に２つのトナー供給部材を配設し、各トナー供給部材で形成される経路に現像剤を通過させることにより、装置長手方向における濃度ムラやかぶりを解決する技術が特開昭６３−４２８２号公報に開示されている。
しかし、上記公報に開示された技術では、トナー供給部材を２つ使用するため、現像ユニットが大型化してしまうと共にコストアップしてしまうという問題点がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明が解決しようとする課題は、以下の点である。
（１）トナーへの帯電の付与が十分に行われ、トナー飛散や地肌汚れ、スジ状汚れのない良好な画像を得ることができる現像剤、及びそれを用いる画像形成方法・装置を提供すること。
（２）トナー補給機構及びトナー濃度センサを必要としない、小型で安価な画像形成方法・装置及びそれに用いる現像剤を提供すること。
（３）小型の現像装置においてもトナーへの帯電の付与が十分に行われ、トナー飛散や地肌汚れのない良好な画像を得ることができる現像剤及びそれを用いる画像形成方法・装置を提供すること。
（４）小型の現像装置においても細線・中間調の再現性に優れ、キャリアの感光体上への現像がない良好な画像を得ることができる現像剤及びそれを用いる画像形成方法・装置を提供すること。
（５）現像剤を長時間使用した際にもキャリアへのトナーのスペント化が少なく、安定した帯電を保持できる長寿命の現像剤及びそれを用いる画像形成方法・装置を提供すること。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１は、内部に磁界発生手段を有し、トナーとキャリアとを少なくとも含む２成分現像剤を担持して搬送する現像剤担持体と、前記現像剤担持体に担持されて搬送される前記現像剤の量を規制する第１の規制部材と、第１の規制部材よりも前記現像剤担持体上の現像剤の搬送方向上流側に配設され、第１の規制部材により掻き落とされた現像剤を収容する現像剤収容部と、該現像剤収容部の搬送方向上流側に配設され前記現像剤担持体にトナーを供給するトナー収容部と、前記現像剤担持体上の現像剤のトナー濃度が上昇し、該現像剤の層厚が増加した場合に該現像剤の増加分の通過を規制するよう前記現像剤担持体との間隙が設定されている第２の規制部材を少なくとも有し、この第２の規制部材により前記現像剤担持体上の現像剤のトナー濃度の変化に応じて、前記現像剤とトナーとの接触状態を変化させて、前記現像剤担持体上の現像剤のトナー取り込み状態を変化させることが可能な画像形成装置に使用する結着樹脂と酸化鉄粒子の表面にカーボンブラックを結着した複合酸化鉄粒子である磁性体を有する磁性トナー（Ａ）と磁性キャリア（Ｂ）とを少なくとも含むことを特徴とする２成分現像剤にある。
本発明は、前記トナー中の磁性体が酸化鉄粒子の表面にカーボンブラックを結着した複合酸化鉄粒子であることを特徴とする現像剤を用いることにより、トナー補給機構及びトナー濃度センサを必要としない、小型で安価な現像装置においても、トナー粒子に十分な帯電を付与することが可能となり、また、磁性体自身の色調が黒くなるため、少量の使用においても画像濃度の高い良好な画像を得ることができる。
【０００７】
本発明の第２は、磁性トナー（Ａ）の１０００Ｏｅの磁場中での磁化：σｔが１０〜３０ｅｍｕ／ｇであることを特徴とする前記第１の２成分現像剤にある。前記磁性トナーの１０００Ｏｅの磁場中での飽和磁化σtが１０〜３０［ｅｍｕ／ｇ］であることにより、トナー取り込み時に現像剤がトナーを効率よく取り込むことができるため、トナー消費量の多い画像を繰り返し複写しても画像濃度の低下を防止できる。また、トナー自体の磁化による現像剤担持体方向への磁気束縛力により現像剤担持体の回転に伴うトナー飛散や地肌部分へのトナー現像を有効に防止できる。また、現像剤が現像スリーブから離脱し感光体上に付着することを防止することが可能で、さらに現像に寄与する現像剤を構成するキャリアの粒子径を小さくすることによりトナーの保有率を高くできるために、高速複写機においても十分な画像濃度及び細線再現性を達成できる。
【０００８】
本発明の第３は、磁性トナー（Ａ）中の磁性体が実質的にケイ素又はアルミニウム元素を含有しない球状磁性体であることを特徴とする前記第１又は２の２成分現像剤にある。
前記磁性トナー（Ａ）中の磁性体が実質的にケイ素又はアルミニウム元素を含有しない球状磁性体であることにより、湿度環境の変動によるトナーの帯電量の変化を小さくすることができる。
【０００９】
本発明の第４は、磁性トナー（Ａ）中の磁性体が、１０００Ｏｅの磁場中での磁化：σｍが３０〜７０ｅｍｕ／ｇであることを特徴とする前記第１〜３の２成分現像剤にある。
磁性トナー（Ａ）中の磁性体の１０００Ｏｅの磁場中での飽和磁化が、３０〜９０ｅｍｕ／ｇ、好ましくは３０〜７０ｅｍｕ／ｇにより、前記トナーの磁気特性を満足することが可能となる。
【００１０】
本発明の第５は、磁性トナー（Ａ）中の磁性体の平均粒径が、０．２〜０．４μｍであることを特徴とする前記第１〜４の２成分現像剤にある。
【００１１】
本発明の第６は、磁性トナー（Ａ）中の磁性体のＦｅＯ含有量が１０〜３０ｗｔ％、好ましくは１０〜２５ｗｔ％であることを特徴とする前記第１〜５の２成分現像剤にある。
【００１２】
本発明の第７は、磁性トナー（Ａ）中の磁性体の比表面積が１〜６０ｍ2／ｇであることを特徴とする前記第１〜６の２成分現像剤にある。
特に磁性トナー（Ａ）の磁性体ＦｅＯ含有量が１０〜３０ｗｔ％、好ましくは１０〜２５ｗｔ％、比表面積が１〜６０ｍ2の２成分現像剤及びそれを用いる現像装置により、トナーの抵抗と帯電性を両立することができるため、画像濃度の高く、地肌汚れのない画像を得ることができる。
【００１３】
本発明の第８は、磁性キャリア（Ｂ）の重量平均粒子径が２０〜１００μｍで、磁性トナー（Ａ）の体積平均粒子径が５〜１５μｍであることを特徴とする前記第１〜７の２成分現像剤にある。
【００１４】
本発明の第９は、前記現像剤の磁性トナー（Ａ）と磁性キャリア（Ｂ）の重量比が１０：９０〜５０：５０であることを特徴とする前記第１〜８の２成分現像剤にある。
現像剤を磁性トナー（Ａ）と磁性キャリア（Ｂ）の重量比が１０：９０〜５０：５０である構成するとすることにより、現像領域において現像に寄与するトナーの量が多く、トナーの保有率を高くできるために、高速複写機においても十分な画像濃度及び細線再現性を達成できる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
次に本発明について以下に詳しく説明する。
本発明に使用するトナーとしては、従来の公知の方法で製造されたものを使用できる。具体的には、結着樹脂、磁性体、極性制御剤、必要に応じて任意の添加剤より成る混合物を熱ロールミルで溶融混練した後、冷却固化せしめ、これを粉砕分級し、必要に応じて外添剤を混合して得られる。
この結着樹脂としては、公知のものがすべて使用できる。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の如き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、スタレン−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−インデン共重合体の如き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、ロジン、変性ロジン、テルペン樹脂、クマロインデン樹脂、脂肪族又は脂肪族炭化水素樹脂、芳香族系石油樹脂、塩素化パラフィン、パラフィンワックスなどが単独であるいは混合して使用できる。
特に加熱加圧定着方式においては、結着樹脂としてポリエステル樹脂を用いることにより、耐塩ビマット融着性に優れ、熱ロールへの耐オフセット性に優れたトナーを得ることができる。
加圧定着方式を用いる場合には、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメチレン、ポリウレタンエラストマー、エチレン−エチルアクリレート共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体、アイオノマー樹脂、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、線状飽和ポリエステル、パラフィンなどがある。
【００１６】
トナーには荷電制御剤をトナー粒子に内添、又はトナー粒子に外添して用いることが好ましい。荷電制御剤によって、現像システムに応じた最適の荷電量コントロールが可能となり、特に本発明では荷電制御剤を用いることにより前記のトナー濃度を制御しない現像方法に用いた場合、有効である。
トナーに用いられる極性制御剤としては従来より公知の物でよく、正極性制御剤としては、ニグロシン及び脂肪酸金属塩等による変性物；トリブチルベンジルアンモニウム−１−ヒドロキシ−４−ナフトスルフォン酸塩、テトラブチルアンモニウムテトラフルオロボレートなどの四級アンモニウム塩；ジブチルスズオキサイド、ジオクチルスズオキサイド、ジシクロヘキシルスズオキサイドなどのジオルガノスズオキサイド；ジブチルスズボレート、ジオクチルスズボレート、ジシクロヘキシルスズボレートなどのジオルガノスズボレートを単独であるいは２種類以上組み合わせて用いることができる。これらの中でも、ニグロシン系化合物、有機四級アンモニウム塩の如き極性制御剤が特に好ましく用いられる。
負極性制御剤としては、例えば有機金属化合物、キレート化合物が有効である。その例としてはアルミニウムアセチルアセトナート、鉄（ＩＩ）アセチルアセトナート、３，５−ジタ−シャリ−ブチルサリチル酸クロム等があり、特にアセチルアセトン金属錯体、モノアゾ金属錯体、ナフトエ酸あるいはサリチル酸系の金属錯体又は塩が好ましく、特にサリチル酸系金属錯体、モノアゾ金属錯体又はサリチル酸系金属塩が好ましい。
【００１７】
前記の極性制御剤は、微粒子状として用いることが好ましく、具体的には、３μｍ以下の個数平均粒径が好ましい。
トナーに使用される極性制御剤の使用量は、結着樹脂の種類、必要に応じて使用される添加剤の有無、分散方法を含めたトナー製造方法によって決定されるもので、一義的に限定されるものではないが、好ましくは結着剤１００重量部に対して、０．１〜２０重量部の範囲、好ましくは０．２〜１０重量部で用いられる。０．１重量部未満では、トナーの帯電量が不足し実用的でない。また２０重量部を越える場合にはトナーの帯電量が大きすぎ、キャリアとの静電的吸引力の増大のため、現像剤の流動性低下や、画像濃度の低下を招く。
【００１８】
本発明の磁性トナーに用いられる磁性体としては、マグネタイト、ヘマタイト、フェライト等の酸化鉄の表面にシランカップリング剤等の結着剤によりカーボンブラックをコーティングした物が使用される。
このマグネタイトは公知の製造方法で作られる。例えば、硫酸鉄水溶液をアルカリ性水溶液で中和し、水酸化鉄を得る。その後ｐＨを１０以上に調整した水産化鉄懸濁液を酸素を含有するガスで酸化しマグネタイトスラリーを得る。次いで、該スラリーを水洗、濾過、乾燥、解砕しマグネタイト粒子が得られる。
これらの強磁性体の好ましい態様としては、実質的にケイ素又はアルミニウムを含有しない球状磁性体で、平均粒子が０．２〜０．４μｍ、好ましくは０．２〜０．３μｍのものがよい。磁性トナー中に含有させる量としてはトナーに対し好ましくは５〜８０ｗｔ％、特に好ましくはトナー対し１０〜３０ｗｔ％が良い。
また、本発明に用いられる磁性トナーは、１０００Ｏｅの磁場中での磁化が１０〜３０［ｅｍｕ／ｇ］、好ましくは１５〜２５［ｅｍｕ／ｇ］が良い。１０［ｅｍｕ／ｇ］より小さいと、トナーの磁気バイアス効果が小さくなるため、トナー飛散や地肌汚れが発生し、また、３０［ｅｍｕ／ｇ］より大きいと、トナーの磁気バイアス効果が大きくなるため、画像濃度が低くなる。
さらに、本発明に用いられる磁性トナーの磁性体はＦｅＯ含有量が１０〜２５ｗｔ％、好ましくは１５〜２５ｗｔ％で、比表面積が１〜６０ｍ2／ｇ、好ましくは３〜２０ｍ2／ｇであることが好ましい。この範囲のＦｅＯ含有量及び比表面積とする事により、トナーの抵抗と帯電性を両立することができるため、画像濃度の高く地肌汚れのない画像を得ることができる。
【００１９】
本発明の磁性トナーには必要に応じて顔料や染料等の着色剤を添加しても良い。顔料としては、例えば黒色の着色剤として、カーボンブラック、アニリンブラック、ファーネスブラック、ランプブラック等が使用できる。シアンの着色剤として例えば、フタロシアニンブルー、メチレンブルー、ビクトリアブルー、メチルバイオレット、アニリンブルー、ウルトラマリンブルー等が使用できる。マゼンタの着色剤として例えば、ローダミン６Ｇレーキ、ジメチルキナクリドン、ウォッチングレッド、ローズベンガル、ローダミンＢ、アリザリンレーキ等が使用できる。イエローの着色剤として例えば、クロムイエロー、ベンジジンイエロー、ハンザイエロー、ナフトールイエロー、モリブデンオレンジ、キノリンイエロー、タートラジン等が使用でき、その使用量は、樹脂１００重量部に対し０．１〜２０重量部、好ましくは２〜１０重量部の添加量が良い。染料としては例えば、アゾ系染料、アントラキノン系染料、キサンテン系染料、メチン系染料等があり、樹脂１００重量部に対し、０．０５〜１０重量部、好ましくは０．１〜３重量部の添加量が良い。
【００２０】
本発明のトナーには帯電安定性、現像性、流動性、耐久性向上のために、添加剤を用いることが好ましい。これら添加剤としては例えば、酸化セリウム、酸化ジルコニウム、酸化ケイ素、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化亜鉛、酸化アンチモン、酸化錫等の金属酸化物や炭化ケイ素、窒化ケイ素等の微粉末等の流動性向上剤や、例えばフッ素系樹脂微粒子、シリコーン系樹脂微粒子、アクリル系樹脂微粒子等の樹脂微粒子やステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸アルミニウム、ステアリン酸マグネシウム等の金属石鹸系滑剤等のクリーニング助剤が挙げられる。この中でも特に流動性向上剤としては酸化ケイ素、酸化チタンが好ましく、クリーニング助剤としては、ステアリン酸亜鉛が好ましい。
本発明に用いられる流動性向上剤は、必要に応じシリコーンワニス、各種変性シリコーンワニス、シリコーンオイル、各種変性シリコーンオイル、シランカップリング剤、官能基を有するシランカップリング剤、その他の有機ケイ素化合物等の処理剤、あるいは種々の処理剤で併用して処理されていることが好ましい。本発明のトナーには定着時の離型性を良くする目的で離型剤を含有させても良い。離型剤としては公知の物が使用でき、例えば低分子量ポリエチレン、低分子量ポリプロピレン、マイクロクリスタリンワックス、カルナバワックス、サゾールワックス、パラフィンワックス等をバインダー樹脂１００重量％に対し０．１〜１０重量％を磁性トナーに加えることが好ましい。
【００２１】
本発明において現像剤を構成するキャリアとしては、１０００［Ｏｅ］の磁場中における飽和磁化を３０〜１２０［ｅｍｕ／ｇ］、好ましくは４０〜１００［ｅｍｕ／ｇ］とすることにより、現像領域における現像剤の現像スリーブへの磁気束縛力が大きくなるために、感光体上へのキャリアの現像が有効に防止され、良好な画像が得られる。
本発明において現像剤を構成するキャリアとしては、重量平均粒子径が２０〜１００μｍ、好ましくは２０〜８０μｍとすることにより、現像領域における現像剤層のトナー濃度を高くすることができるため、高速機での現像条件においても画像濃度の高い良好な画像が得られる。
本発明において現像剤を構成するキャリアの核体粒子としては、公知のものでよく例えば鉄、コバルト、ニッケル等の強磁性金属；マグネタイト、ヘマタイト、フェライトなどの合金や化合物；前記強磁性体微粒子と樹脂との複合体等が挙げられる。
これら本発明で用いられるキャリアはより耐久性を長くする目的で、表面を樹脂で被覆することが好ましい。
被覆層を形成する樹脂としては、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、塩素化ポリエチレン、クロロスルホン化ポリエチレン等のポリオレフィン系樹脂；ポリスチレン、アクリル（例えばポリメチルメタクリレート）、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、ポリビリケトン等のポリビニル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；オルガノシロキサン結合からなるシリコーン樹脂又はその変成品（例えばアルキッド樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン等による変成品）；ポリテトラフルオロエチレン、ポリ弗化ビニル、ポリ弗化ビニリデン、ポリクロロトリフルオロエチレン等の弗素樹脂；ポリアミド；ポリエステル；ポリウレタン；ポリカーボネート；尿素−ホルムアルデヒド樹脂等のアミノ樹脂；エポキシ樹脂等が挙げられる。中でもトナースペントを防止する点で好ましいのはシリコーン樹脂又はその変成品、弗素樹脂、特にシリコーン樹脂又はその変成品である。
【００２２】
シリコーン樹脂としては、従来から知られているいずれのシリコーン樹脂であってもよく、下記式（１）で示されるオルガノシロキサン結合のみからなるストレートシリコーン及びアルキド、ポリエステル、エポキシ、ウレタンなどで変成したシリコーン樹脂が挙げられる。
【化１】
0004236820.tif 000002
上式中Ｒ1は水素原子、炭素原子１〜４のアルキル基又はフェニル基、Ｒ2及びＲ3は水素基、炭素原子数１〜４のアルコキシ基、フェニル基、フェノキシ基、炭素原子数２〜４のアリケニル基、炭素原子数２〜４のアルケニルオキシ基、ヒドロキシ基、カルボキシル基、エチレンオキシド基、グリシジル基又は下記式（２）で示される基である。
【化２】
0004236820.tif 000003
上記式中Ｒ4、Ｒ5はヒドロキシ基、カルボキシル基、炭素原子数１〜４のアルキル基、炭素原子数１〜４のアルコキシ基、炭素原子数２〜４のアルケニル基、炭素原子数２〜４のアルケニルオキシ基、フェニル基、フェノキシ基、ｋ、ｌ、ｍ、ｎ、ｏ、ｐは１以上の整数を示す。
上記各置換基は未置換のもののほか、例えばアミノ基、ヒドロキシ基、カルボキシル基、メルカプト基、アルキル基、フェニル基、エチレンオキサイド基、グリシジル基、ハロゲン原子のような置換基を有してもよい。
【００２３】
また本発明で用いられるキャリアは、その体積固有抵抗を制御するために被覆層中に導電性付与材料を分散しても良い。分散される導電性材付与は従来より公知の物でよく、例えば鉄、金、銅等の金属；フェライト、マグネタイト等の酸化鉄；カーボンブラック等の顔料が挙げられる。
この中でも特にカーボンブラックの一つであるファーネスブラックとアセチレンブラックの混合物を用いることにより、少量の導電性微粉末の添加で効果的に導電性の調整が可能で、更に被覆層の耐摩耗性に優れたキャリアを得ることが可能となった。これらの導電性微粉末は、粒径０．０１〜１０μｍ程度のものが好ましく、被覆樹脂１００重量部に対して２〜３０重量部添加されることが好ましく、さらには５〜２０重量部が好ましい。
また、キャリア被覆層中には核体粒子との接着性を向上させたり導電性付与剤の分散性を向上させる目的でシランカップリング剤、チタンカップリング剤等を添加しても良い。
本発明用いるシランカップリング剤としては下記一般式で示される化合物である。
【化３】
0004236820.tif 000004
（前式中、Ｘはけい素原子に結合している加水分解基で、例えばクロル基、アルコキシ基、アセトキシ基、アルキルアミノ基、プロペノキシ基、Ｙは有機マトリックスと反応する有機官能基で、例えばビニル基、メタクリル基、エポキシ基、グリシドキシ基、アミノ基、メルカプト基などが挙げられる。Ｒは炭素数１〜２０のアルキル基又はアルキレン基である。
前記シランカップリング剤の中でも、特に負帯電性を有する現像剤を得るにはＹにアミノ基を有するアミノシランカップリング剤が好ましく、正帯電性を有する現像剤を得るにはＹにエポキシ基を有するエポキシシランカップリング剤が好ましい。
被覆層の形成法としては、従来と同様、キャリア核体粒子の表面に被覆層形成液を噴霧法、浸漬法等の手段で塗布すればよい。被覆層の厚さは０．１〜２０μｍが好ましい。
【００２４】
図１は、本発明の実施例を示す画像形成装置の現像装置部分の概略図である。潜像担持体である感光体ドラム１の側方に配設された現像装置１３は、支持ケース１４、現像剤担持体としての現像スリーブ１５、現像剤収容部材１６、現像剤規制部材としての第１ドクターブレード１７等から主に構成されている。
感光体ドラム１側に開口を有する支持ケース１４は、内部にトナー１８を収容するトナー収容部としてのトナーホッパー１９を形成している。トナーホッパー１９の感光体ドラム１側寄りには、トナー１８と磁性粒子であるキャリアとからなる現像剤２２を収容する現像剤収容部１６ａを形成する現像剤収容部材１６が、支持ケース１４と一体的に設けられている。また、現像剤収容部材１６の下方に位置する支持ケース１４には、対向面１４ｂを有する突出部１４ａが形成されており、現像剤収容部材１６の下部と対向面１４ｂとの間の空間によって、トナー１８を供給するためのトナー供給開口部２０が形成されている。
【００２５】
トナーホッパー１９の内部には、図示しない駆動手段によって回動されるトナー供給手段としてのトナーアジテータ２１が配設されている。トナーアジテータ２１は、トナーホッパー１９内のトナー１８をトナー供給開口部２０に向けて撹拌しながら送り出す。また、トナーホッパー１９の、感光体ドラム１と対向する側には、トナーホッパー１９内のトナー１８の量が少なくなったときにこれを検知するトナーエンド検知手段１４ｃが配設されている。
感光体ドラム１とトナーホッパー１９との間の空間には、現像スリーブ１５が配設されている。図示しない駆動手段で図の矢印方向に回転駆動される現像スリーブ１５は、その内部に、現像装置１３に対して相対位置不変に配設された、磁界発生手段としての図示しない磁石を有している。現像剤収容部材１６の、支持ケース１４に取り付けられた側と対向する側には、第１ドクターブレード１７が一体的に取り付けられている。第１ドクターブレード１７は、その先端と現像スリーブ１５の外周面との間に一定の隙間を保った状態で配設されている。
【００２６】
現像剤収容部材１６の、トナー供給開口部２０の近傍に位置する部位には、規制部材としての第２ドクターブレード２３が配設されている。第２ドクターブレード２３は、その自由端が現像スリーブ１５の外周面に対して一定の隙間を保つべく、現像スリーブ１５の表面に形成される現像剤２２の層の流れを妨げる方向、すなわち、自由端を現像スリーブ１５の中心に向けて、基端を現像剤収容部材１６に一体的に取り付けられている。
現像剤収容部１６ａは、現像スリーブ１５の磁力が及ぶ範囲で、現像剤２２を循環移動させるに十分な空間を有するように構成されている。なお、対向面１４ｂは、トナーホッパー１９側から現像スリーブ１５側に向けて下向きに傾斜するよう、所定の長さにわたって形成されている。これにより、振動、現像スリーブ１５の内部に設けられた図示しない磁石の磁力分布のむら、現像剤２２中の部分的なトナー濃度の上昇等が発生した際に、第２ドクターブレード２３と現像スリーブ１５の周面との間から現像剤収容部１６ａ内のキャリアが落下しても、落下したキャリアは対向面１４ｂで受けられて現像スリーブ１５側に移動し、磁力で現像スリーブ１５に磁着されて再び現像剤収容部１６ａ内に供給される。これにより現像剤収容部１６ａ内のキャリア量の減少を防止することができ、画像形成時における、現像スリーブ１５の軸方向での画像濃度むらの発生を防止することができる。対向面１４ｂの傾斜角度αとしては５゜程度が、また、所定の長さｌとしては、好ましくは２〜２０ｍｍ、さらに好ましくは３〜１０ｍｍ程度が望ましい。
【００２７】
上記構成により、トナーホッパー１９の内部からトナーアジテータ２１によって送り出されたトナー１８は、トナー供給開口部２０を通って現像スリーブ１５に担持された現像剤２２に供給され、現像剤収容部１６ａへ運ばれる。そして、現像剤収容部１６ａ内の現像剤２２は、現像スリーブ１５に担持されて感光体ドラム１の外周面と対向する位置まで搬送され、トナー１８のみが感光体ドラム１上に形成された静電潜像と静電的に結合することにより、感光体ドラム１上にトナー像が形成される。ここで、上記トナー像形成時における現像剤２２の挙動を説明する。現像装置１３に磁性キャリアのみからなるスタート剤をセットすると、磁性キャリアは現像スリーブ１５の表面に磁着されるものと現像剤収容部１６ａ内に収容されるものとに分かれる。現像剤収容部１６ａ内に収容された磁性キャリアは、現像スリーブ１５の矢印方向への回転に伴い、現像スリーブ１５内からの磁力によって１ｍｍ／ｓ以上の移動速度で循環移動する。そして、現像スリーブ１５の表面に磁着された磁性キャリアの表面と現像剤収容部１６ａ内で移動する磁性キャリアの表面との境界部において界面Ｘが形成される。次に、トナーホッパー１９にトナー１８がセットされると、トナー供給開口部２０より現像スリーブ１５に担持された磁性キャリア２２ａにトナー１８が供給される。従って、現像スリーブ１５は、トナー１８と磁性キャリアとの混合物である現像剤２２を担持することとなる。
【００２８】
現像剤収容部１６ａ内では、収容されている現像剤２２の存在により、現像スリーブ１５によって搬送される現像剤２２に対して、その搬送を停止させようとする力が働いている。そして、現像スリーブ１５に担持された現像剤２２の表面に存在するトナー１８が界面Ｘへ搬送されると、界面Ｘ近傍における現像剤２２間の摩擦力が低下して界面Ｘ近傍の現像剤２２の搬送力が低下し、これにより界面Ｘ近傍での現像剤２２の搬送量が減少する。一方、磁性キャリアの表面と現像剤収容部１６ａ内で移動する磁性キャリアの表面とが合流する合流点Ｙより現像スリーブ１５の回転方向上流側の現像剤２２には、上述の現像剤収容部１６ａ内のような、現像スリーブ１５によって搬送される現像剤２２に対して、その搬送を停止させるような力は作用しないので、合流点Ｙへ搬送されてきた現像剤２２と界面Ｘを搬送される現像剤２２との搬送量のバランスが崩れて現像剤２２の玉突状態が発生し、合流点Ｙの位置が上昇して界面Ｘを含む現像剤２２の層厚が増加する。また、第１ドクターブレード１７を通過した現像剤２２の層厚も徐々に増加し、この増加した現像剤２２が第２ドクターブレード２３によって掻き落とされる。そして、第１ドクターブレード１７を通過した現像剤２２が所定のトナー濃度に達すると、第２ドクターブレード２３に掻き落とされて層状となった増加分の現像剤２２がトナー供給開口部２０を塞ぎ、この状態でトナー１８の取り込みが終了する。このとき、現像剤収容部１６ａ内ではトナー濃度が高くなることにより現像剤２２の嵩が大きくなり、これにより現像剤収容部１６ａ内の空間が狭くなることによって、現像剤２２が循環移動する移動速度も低下する。このトナー供給開口部２０を塞ぐように形成された現像剤２２の層において、第２ドクターブレード２３に掻き落とされた現像剤２２は、対向面１４ｂで受けられるが、対向面１４ｂが現像スリーブ１５側に向けて角度αで下方に傾斜し、かつ、所定長さｌを有しているため、現像剤２２の層の移動による、トナーホッパー１９への現像剤２２の落下を防止することができ、現像剤２２の量を常に一定に保つことができるので、トナー供給を常時一定に自己制御することが可能となる。
【００２９】
【実施例】
以下本発明をトナー製造例、キャリアの製造例、及び実施例により具体的に説明する。
トナーの製造例を以下に示す。
トナー製造例１
ポリエステル樹脂                                  １００重量部
含クロムアゾ染料                                      ３重量部
カルナウバワックス                                    ５重量部
カーボン複合マグネタイト微粒子                      ７０重量部
（平均粒径：０．２０μｍ、ＦｅＯ含有量：２０ｗｔ％、比表面積：８．３ｍ2／ｇ、磁化：６１ｅｍｕ／ｇ）
上記処方の混合物をヘンシェルミキサーにて混合後、１４０℃に設定した混練押し出し機によって混練した後、冷却固化せしめ、これをカッターミルにて粗粉砕後、機械式粉砕機を使用して微粉砕し、得られた微粉砕物をコアンダ効果を利用した多分割分級機を使用して平均８μｍの母体粒子を得た。この母体粒子１００重量部に対して、疎水化処理されたコロイダルシリカ：０．３重量部、疎水化処理された酸化チタン：０．２重量部を加え、ヘンシェルミキサーにて混合しトナー粒子ａを得た。このトナーの１０００Ｏｅの磁場中での飽和磁化は２４ｅｍｕ／ｇであった。
【００３０】
トナー製造例２〜１１
磁性体として表１に示す特性の磁性体を用いる以外は、製造例１と同様にトナーを作成し、下記特性のトナー粒子ｂ〜ｋを得た。
【００３１】
トナー製造例１２
製造例１においてカーボン複合磁性体を用いない以外は製造例１と同様にトナーを作成し、トナー粒子ｌを得た。特性を表１に示す。
トナー製造例１３
製造例１においてカーボン複合磁性体の代わりに表１に示す、カーボン処理していない磁性体を用いる以外は製造例１と同様にトナーを作成し、トナー粒子ｍを得た。特性を表１に示す。
【００３２】
【表１】
0004236820.tif 000005
【００３３】
キャリアの製造例を以下に示す。
キャリア製造例１４
湿式法により作成したマグネタイト１００重量部に対してポリビニルアルコール２重量部、水６０重量部をボールミルに入れ１２時間混合してマグネタイトのスラリーを調整した。このスラリーをスプレードライヤーにて噴霧造粒し、平均粒径５４μｍの球形粒子とした。
この粒子を窒素雰囲気中で１０００℃の温度で３時間焼成後冷却し核体粒子１を得た。
シリコーン樹脂溶液                                １００重量部
トルエン                                          １００重量部
γ−アミノプロピルトリメトキシシラン                  ６重量部
カーボンブラック                                    １０重量部
上記混合物をホモミキサーで２０分間分散し、被覆層形成液１を調整した。
この被覆層形成液を流動床型コーティング装置を用いて核体粒子１を１０００重量部の表面にコーティングして、シリコーン樹脂被覆キャリアＡを得た。
このキャリア粒子の特性は以下の通りであった。
平均粒子径  ：５８μｍ
飽和磁化    ：６５ｅｍｕ／ｇ
【００３４】
キャリア製造例１５
ＣｕＯ：２４ｍｏｌ％、ＺｎＯ：２５ｍｏｌ％、Ｆｅ2Ｏ3：５１ｍｏｌ％に水を加え、湿式ボールミルにて１２時間粉砕混合し、スラリーを得た。このスラリーを乾燥し粉砕した後１０００℃の温度で仮焼成を行った。仮焼成後さらに湿式ボールミルにて１０時間粉砕し、分散剤及びバインダーを加えて、次いでスプレードライヤーにより造粒、乾燥し、電気炉にて１１００℃で３時間焼成した後、粉砕し、さらに分級して、平均粒径５１μｍの核体粒子２を得た。この核体粒子に対して、製造例１４と同様の方法で被覆層を形成し、キャリアＢを得た。
このキャリア粒子の特性は以下の通りであった。
平均粒子径  ：５５μｍ
飽和磁化    ：５１ｅｍｕ／ｇ
【００３５】
キャリア製造例１６
ポリエステル樹脂                                    ３０重量部
マグネタイト微粒子（平均粒子径：０．８μｍ）        ７０重量部
上記混合物を溶融混練後、粉砕、分級して平均粒径５３μｍのキャリア粒子Ｃを得た。
このキャリア粒子の特性は以下の通りであった。
平均粒子径  ：５３μｍ
飽和磁化    ：４２ｅｍｕ／ｇ
【００３６】
実施例１
製造例で作成されたキャリアＡ：１００重量部に対してトナーａ：２５重量部をそれぞれ加え、ターブラーミキサーで混合し現像剤を得た。
次に図１に示される現像装置を（株）リコー製のｉｍａｇｉｏＭＦ２００に組み込み、画像出し試験を行い、下記評価試験法により、画像濃度、地肌汚れ、中間調再現性、画像濃度制御性を評価した。
【００３７】
実施例２〜実施例１１、比較例１〜比較例２
実施例１と同様にして表３に示すトナー及びキャリアの組み合せで現像剤を作成し、実施例１と同様の方法で同様の評価を行った。
【００３８】
評価試験法
（画像濃度）
画像の上部、中部、下部からそれぞれ３カ所、計９カ所の位置の画像濃度をマクベス反射濃度計で測定した。
（地肌汚れ）
非画像部の地肌汚れを５段階のランク評価を行い、ランク３以上を許容レベルとした。
（中間調再現性）
コダック社グレースケール（Ｎｏ．Ｑ−１３）を複写して階調可能な数を評価した。
評価基準は次の通りとした。
◎  ：１３以上
○  ：１０〜１２
△  ：  ７〜  ９
×  ：  ５〜  ７
××：  ５以下
（画像濃度制御性）
原稿濃度が１．６の１００％ソリッド画像を２０枚連続複写し、画像濃度の変化を評価した。
評価基準は次の通りとした。
◎：画像濃度差が０．１未満
○：０．１以上０．２未満
△：０．２以上０．５未満
×：０．５以上
【００３９】
【表２】
0004236820.tif 000006
【００４０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によると、トナーへの帯電の付与が十分に行われ、トナー飛散や地肌汚れ、スジ状汚れのない良好な画像を得ることができる現像剤、及びそれを用いる画像形成方法・装置が提供された。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の画像形成装置の現像装置部分の一例の概略図である。
【符号の説明】
１    潜像担持体（感光体ドラム）
１３    現像装置
１４    支持ケース
１４ａ  １４の突出部
１４ｂ  １４ａの対向面
１４ｃ  トナーエンド検知手段
１５    現像剤担持体（現像スリーブ）
１６ａ  現像剤収容部
１７    第１の規制部材（第１ドクターブレード）
１８    トナー
１９    トナー収容部（トナーホッパー）
２０    トナー供給開口部
２１    トナー供給手段（トナーアジテータ）
２２    現像剤
２３    第２の規制部材（第２ドクターブレード）
α      対向面１４ｂの傾斜角度
ｌ      α対向面１４ｂの長さ
【図１】
0004236820.tif 000007