(57)【要約】【課題】荷電粒子の量を過剰にすることなく、キャリアへの荷電粒子の固定化を効率的に行い、荷電粒子によるキャリアの帯電補助機能の達成をより確実なものにする。【解決手段】本発明の現像装置は、トナー、キャリアおよび荷電粒子を含む現像剤と、現像剤を外周面に保持しつつ搬送する回転駆動される搬送ローラ５４と、第１の領域８８を介して搬送ローラ５４に対向して搬送ローラ上の現像剤からトナーを受け取って搬送する現像ローラ４８と、搬送ローラ５４の回転方向に関して前記第１の領域８８から、搬送ローラ５４上に保持された現像剤が該搬送ローラ５４から拘束解放される領域までの間に、搬送ローラ５４上で現像剤が通常保持された状態よりも圧縮されるように、圧縮部材５５を搬送ローラ５４に対向配置したことを特徴とする。【選択図】図１
2009186560.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナーとキャリアとを含み、相互の摩擦接触によって前記トナーが第１の極性に帯電すると共に前記キャリアが前記第１の極性とは異なる第２の極性に帯電する現像剤であって、前記トナーの表面に離脱可能に保持された状態で供給されて前記トナーの表面から分離した後に前記キャリアの表面に保持されると前記トナーとの摩擦接触によって前記トナーを前記第１の極性に帯電する荷電粒子を更に含む現像剤と、
前記現像剤を外周面に保持しつつ搬送する回転駆動される第１の搬送部材と、
第１の領域を介して前記第１の搬送部材に対向し、第２の領域を介して像担持体に対向する第２の搬送部材と、
前記第１の搬送部材と前記第２の搬送部材との間に第１の電界を形成して、前記第１の搬送部材が保持している現像剤中のトナーを前記第２の搬送部材に移動させる第１の電界形成部と、
前記第２の搬送部材と前記像担持体との間に第２の電界を形成して、前記第２の搬送部材が保持している前記トナーを前記像担持体の静電潜像に移動させて現像することによりトナー像を形成する第２の電界形成部と、を備え、
前記第１の搬送部材の回転方向に関して前記第１の領域から、前記第１の搬送部材上に保持された現像剤が該第１の搬送部材から拘束解放される領域までの間に、該第１の搬送部材上で現像剤が通常保持された状態よりも圧縮されるように、圧縮部材を前記第１の搬送部剤に対向配置したことを特徴とする現像装置。
【請求項２】
前記圧縮部材は、少なくとも前記第１の搬送部材との対向部分が導電性材料から形成されており、前記圧縮部材と前記第１の搬送部剤との間に、現像剤を該第１の搬送部材側に反発させる第３の電界が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
【請求項３】
前記第１の電界が、平均的にはトナーを前記第１の搬送部材から前記第２の搬送部材に移動させる方向の振動電界であることを特徴とする請求項１または２に記載の現像装置。
【請求項４】
前記第１の電界の強度が２．５×１０６Ｖ／ｍ以上であることを特徴とする請求項３に記載の現像装置。
【請求項５】
前記荷電粒子の個数平均粒径が１００〜８５０ｎｍ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現像装置。
【請求項６】
前記荷電粒子の比誘電率が８．５以上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現像装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかに記載の現像装置を備えた画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真方式の画像形成装置、及びこの画像形成装置に使用される現像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の画像形成装置に採用されている現像方式として、現像剤の主成分としてトナーのみを用いる一成分現像方式と、現像剤の主成分として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】
一成分現像方式の現像装置は、トナーを担持して搬送するトナー担持部材と該トナー担持部材のトナー担持面に接触する摩擦荷電部材を備えている。トナー担持部材に担持されているトナーは、摩擦荷電部材の接触位置を通過する際、摩擦荷電部材と摩擦接触して薄層化されると共に所定の極性に帯電される。このように、一成分現像装置は、トナーの帯電を摩擦荷電部材との摩擦接触によって行っているため、構成が簡単・小型・安価であるという利点がある。しかし、摩擦荷電部材の接触位置で強いストレスを受けることからトナーが劣化し易く、そのためにトナーの帯電性が比較的早期に損なわれる。また、トナー担持部材と摩擦荷電部材との接触圧によって両者にトナーが付着してトナーを帯電する能力が低下し、結果的に、現像装置の寿命が比較的短くなる。
【０００４】
二成分現像方式の現像装置は、トナーとキャリアを摩擦接触させることによって両者を所定の極性に荷電するため、トナーの受けるストレスは一成分現像装置に比べて少ない。キャリアも、その表面積はトナーに比べて大きいことから、トナーが付着して汚れることも少ない。しかし、長期間の使用によりキャリアの表面に付着する汚れ（スペント）が増加し、そのためにトナーを帯電する能力が低下し、かぶりやトナー飛散の問題が生じる。二成分現像装置の長寿命化を図るために、現像装置に収容するキャリアの量を増やすことが考えられるが、これは現像装置の大型化を招く。
【０００５】
二成分現像装置に係わる上述の問題を解消するため、特許文献１には、キャリア又はキャリアとトナーを少しずつ現像剤に補給するとともに、帯電性能の低下した現像剤を少しずつ排出することによって、劣化したキャリアの増加を抑える現像装置が開示されている。この技術によれば、現像装置を大型化することなく、現像剤の長寿命化が可能である。しかし、排出されたキャリアを回収する機構が必要である。また、キャリアの消費量が多く、それによるコストと環境面の問題を含む。さらに、未劣化キャリアと劣化キャリアの比率が安定するまでに所定量の印刷を行う必要がある。
【０００６】
特許文献２には、マトリックス樹脂中に樹脂微粒子と導電性微粉末を分散して含有した樹脂被覆層を芯材上に設けたキャリア及びそれを用いた画像形成方法が開示されている。このキャリアは、他の粒子（キャリア粒子、トナー粒子）や部材（ローラ、スクリュー）との接触によってその表面が部分的に削れた場合、新たな樹脂微粒子が表面に露出し、これがトナーと接触して該トナーを必要程度まで帯電する。しかし、樹脂被覆層の厚さは限られており、この樹脂被覆層が消費されるとキャリアが寿命に達する。
【０００７】
特許文献３には、キャリアと荷電粒子を表面に担持したトナーとからなる二成分現像剤及びそれを用いた現像方法が提案されている。荷電粒子は、キャリアの表面に主にトナーが付着してできる汚れ（スペント）を取り除き、キャリアの長寿命化を図るための研磨材として添加されている。また、特許文献３には、静電潜像担持体のクリーニング領域において、荷電粒子が静電潜像担持体の表面を研磨する機能を発揮することも記載されている。しかし、荷電粒子はトナーの帯電極性と逆の極性に帯電される性質を有することから、静電潜像の非画像部に付着して早期に消費されてしまうという問題がある。特に、画像部の面積が小さな画像（例えば、文字画像）を作成する場合、大量の荷電粒子が消費され、キャリアを研磨して再生する能力が十分に発揮されないという問題がある。
【０００８】
特許文献４には、現像装置内部で２成分現像剤を攪拌・混合することでトナー荷電を行った後、この現像剤を供給ローラに供給し、供給ローラの外周面に磁気ブラシ状態に保持された現像剤をその回転によって現像ローラとの対向領域である供給領域に搬送し、この供給領域において現像剤からトナーだけを選択的に現像ローラの外周面に供給し、この現像ローラの外周面に保持されたトナーを用いて感光体上の静電潜像（静電潜像画像部）を現像する現像装置が提案されている。この現像装置によれば、攪拌・混合により摩擦帯電したトナーおよびキャリアを保持した供給ローラから現像ローラにトナーを供給するために供給ローラおよび現像ローラ間に形成された電界の作用によって、トナー上に付着した逆極性の荷電粒子の一部はトナーから分離されて、供給ローラ側に回収されて現像装置内へと戻る。現像装置内の現像剤に加わるストレスによって前記荷電粒子の一部は、キャリア表面に部分的に埋まったような（インプラント）状態で固定化され、これによりトナーと同極性の他の前記荷電粒子以外の外添粒子やトナー微粉の汚れ（スペント）付着によって低下したキャリアの帯電性能を補助する役割を果たすことになる。このような荷電粒子が前記供給領域においてトナーから分離して現像装置内に留まる比率は、供給領域の電界強度やギャップ等の条件によって決まり、印字条件に影響されることなく安定する。一方、荷電粒子が現像装置内に戻ってキャリア上に付着する量は、現像装置内へのトナー補給量に依存し、低い印字率の印刷が多い場合には補給トナー量が少ないためにキャリアの帯電性能を低下させるスペントの量も、キャリアに付着して帯電を補助する荷電粒子の量も共に少なく、逆に、高い印字率の印刷が多い場合にはキャリア上の前記スペントや前記荷電粒子の付着量も多くなる。これにより、印字条件に影響されることなく、２成分現像方式のこれまでの現像剤寿命以上の印字枚数にわたってキャリアの帯電性能を安定・維持することができる。
【０００９】
【特許文献１】特開昭５９−１００４７２号公報
【特許文献２】特開平９−２６９６１４号公報
【特許文献３】特開２００３−２１５８５５号公報
【特許文献４】特開２００７−１０８６７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
前記特許文献４に関して述べたように、キャリアの帯電性能を長期にわたって安定的に維持するためには、荷電粒子がキャリアの外周面に対して固定化されることが重要である。キャリアへの荷電粒子の固定化の効率が低い状態でも帯電補助機能を確保するために、トナーに外添する荷電粒子の量を予め多く設定する方法が考えられるが、この場合には荷電粒子がキャリアとの摩擦接触を阻害する要因となってトナーの帯電量が低くなり、現像領域で形成される電界への応答性が悪くなって、現像性の低下すなわち濃度不足を招いたり、感光体上の静電潜像に付着せずに現像装置外に飛散して画像形成装置内を汚染したりすることになる。
【００１１】
そこで、本発明は、荷電粒子の量を過剰にすることなく、キャリアへの荷電粒子の固定化を効率的に行い、荷電粒子によるキャリアの帯電補助機能の達成をより確実なものにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
この目的を達成するため、本発明の現像装置は、トナーとキャリアとを含み、相互の摩擦接触によって前記トナーが第１の極性に帯電すると共に前記キャリアが前記第１の極性とは異なる第２の極性に帯電する現像剤であって、前記トナーの表面に離脱可能に保持された状態で供給されて前記トナーの表面から分離した後に前記キャリアの表面に保持されると前記トナーとの摩擦接触によって前記トナーを前記第１の極性に帯電する荷電粒子を更に含む現像剤と、
前記現像剤を外周面に保持しつつ搬送する回転駆動される第１の搬送部材と、
第１の領域を介して前記第１の搬送部材に対向し、第２の領域を介して像担持体に対向する第２の搬送部材と、
前記第１の搬送部材と前記第２の搬送部材との間に第１の電界を形成して、前記第１の搬送部材が保持している現像剤中のトナーを前記第２の搬送部材に移動させる第１の電界形成部と、
前記第２の搬送部材と前記像担持体との間に第２の電界を形成して、前記第２の搬送部材が保持している前記トナーを前記像担持体の静電潜像に移動させて現像することによりトナー像を形成する第２の電界形成部と、を備え、
前記第１の搬送部材の回転方向に関して前記第１の領域から、前記第１の搬送部材上に保持された現像剤が該第１の搬送部材から拘束解放される領域までの間に、該第１の搬送部材上で現像剤が通常保持された状態よりも圧縮されるように、圧縮部材を前記第１の搬送部剤に対向配置したことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明にかかる現像装置によれば、第２の搬送部剤へのトナー供給領域である第２の領域から、前記第１の搬送部材上に保持された現像剤が該第１の搬送部材から拘束解放される領域までの間に設けられた圧縮部材により、現像剤が第１の搬送部材上に保持された状態で圧縮されることによって、キャリアへの荷電粒子の固定化を効率的に行うことができる。これにより、荷電粒子によるキャリアの帯電補助機能をより確実に得ることができ、高品位な画像品質で従来２成分現像方式に比べて現像剤の長寿命化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、添付図面を参照して本願発明の好適な実施形態を説明する。なお、以下の説明では、特定の方向を意味する用語（例えば、「上」、「下」、「左」、「右」、およびそれらを含む他の用語、「時計回り方向」、「反時計回り方向」）を使用するが、それらの使用は図面を参照した発明の理解を容易にするためであって、それらの用語の意味によって本願発明は限定的に解釈されるべきものでない。また、以下に説明する画像形成装置及び現像装置では、同一又は類似の構成部分には同一の符号を用いている。
【００１５】
〔１．画像形成装置〕
図１は、本発明に係る電子写真式画像形成装置の画像形成に関連する部分を示す。画像形成装置は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、およびそれらの機能を複合的に備えた複合機のいずれであってもよい。画像形成装置１は、像坦持体である感光体１２を有する。実施形態において、感光体１２は円筒体で構成されているが、本願発明はそのような形態に限定されるものでなく、代わりに無端ベルト式の感光体も使用可能である。感光体１２は、図示しないモータに駆動連結されており、モータの駆動に基づいて矢印１４方向に回転するようにしてある。感光体１２の周囲には、感光体１２の回転方向に沿って、帯電ステーション１６、露光ステーション１８、現像ステーション２０、転写ステーション２２、およびクリーニングステーション２４が配置されている。
【００１６】
帯電ステーション１６は、感光体１２の外周面である感光体層を所定の電位に帯電する帯電装置２６を備えている。実施形態では、帯電装置２６は円筒形状のローラとして表されているが、これに代えて他の形態の帯電装置（例えば、回転型又は固定型のブラシ式帯電装置、ワイヤ放電式帯電装置）も使用できる。露光ステーション１８は、感光体１２の近傍又は感光体１２から離れた場所に配置された露光装置２８から出射された画像光３０が、帯電された感光体１２の外周面に向けて進行するための通路３２を有する。露光ステーション１８を通過した感光体１２の外周面には、画像光が投射されて電位の減衰した部分とほぼ帯電電位を維持する部分からなる、静電潜像が形成される。実施形態では、電位の減衰した部分が静電潜像画像部、ほぼ帯電電位を維持する部分が静電潜像非画像部である。現像ステーション２０は、粉体現像剤を用いて静電潜像を可視像化する現像装置３４を有する。現像装置３４の詳細は後に説明する。転写ステーション２２は、感光体１２の外周面に形成された可視像を紙やフィルムなどのシート３８に転写する転写装置３６を有する。実施形態では、転写装置３６は円筒形状のローラとして表されているが、他の形態の転写装置（例えば、ワイヤ放電式転写装置）も使用できる。クリーニングステーション２４は、転写ステーション２２でシート３８に転写されることなく感光体１２の外周面に残留する未転写トナーを感光体１２の外周面から回収するクリーニング装置４０を有する。実施形態では、クリーニング装置４０は板状のブレードとして示されているが、代わりに他の形態のクリーニング装置（例えば、回転型又は固定型のブラシ式クリーニング装置）も使用できる。
【００１７】
このような構成を備えた画像形成装置１の画像形成時、感光体１２はモータ（図示せず）の駆動に基づいて時計周り方向に回転する。このとき、帯電ステーション１６を通過する感光体外周部分は、帯電装置２６で所定の電位に帯電される。帯電された感光体外周部分は、露光ステーション１８で画像光３０が露光されて静電潜像が形成される。静電潜像は、感光体１２の回転と共に現像ステーション２０に搬送され、そこで現像装置３４によって現像剤像として可視像化される。可視像化された現像剤像は、感光体１２の回転と共に転写ステーション２２に搬送され、そこで転写装置３６によりシート３８に転写される。現像剤像が転写されたシート３８は図示しない定着ステーションに搬送され、そこでシート３８に現像剤像が固定される。転写ステーション２２を通過した感光体外周部分はクリーニングステーション２４に搬送され、そこでシート３８に転写されることなく感光体１２の外周面に残存する現像剤が回収される。
【００１８】
〔２．現像装置〕
現像装置３４は、第１の成分粒子である非磁性トナーと第２の成分粒子である磁性キャリアを含む２成分現像剤と以下に説明する種々の部材を収容するハウジング４２を備えている。図面を簡略化することで発明の理解を容易にするため、ハウジング４２の一部は削除してある。ハウジング４２は感光体１２に向けて開放された開口部４４を備えており、この開口部４４の近傍に形成された空間４６にトナー搬送部材である現像ローラ（第２の搬送部材）４８が設けてある。現像ローラ４８は、円筒状の部材であり、感光体１２と平行に且つ感光体１２の外周面と所定の現像ギャップ５０を介して、回転可能に配置されている。
【００１９】
現像ローラ４８は、表面処理が施された例えばアルミニウム等の金属からなる導電性ローラで構成される。前記表面処理としては、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、ポリスルホン樹脂、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ティングや、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が用いられるが、これらに限定されない。また、前記コーティングの内部または表面に導電剤が添加されてもよい。前記導電剤としては、電子導電剤またはイオン導電剤が使用可能である。前記導電剤としては、ケッチェンブラック、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粒子や、金属粉、金属酸化物の微粒子等が例示されるが、これらに限定されない。また、前記イオン導電剤としては、四級アンモニウム塩等のカチオン性化合物、両性化合物、そのたのイオン性高分子材料等が例示されるが、これらに限定されない。
【００２０】
現像ローラ４８の背後には、別の空間５２が形成されている。空間５２には、現像剤搬送部材である搬送ローラ（第１の搬送部材）５４が、現像ローラ４８と平行に且つ現像ローラ４８の外周面と所定の供給回収ギャップ５６を介して配置されている。搬送ローラ５４は、回転不能に固定された磁石体５８と、磁石体５８の周囲を回転可能に支持された円筒スリーブ６０を有する。スリーブ６０の上方には、ハウジング４２に固定され、スリーブ６０の中心軸と平行に伸びる規制板６２が、所定の規制ギャップ６４を介して対向配置されている。
【００２１】
磁石体５８は、搬送ローラ５４の内面に対向し、搬送ローラ５４の中心軸方向に伸びる、複数の磁極を有する。実施形態では、複数の磁極は、規制板６２の近傍にある搬送ローラ５４の上部内周面部分に対向する磁極Ｓ１、供給回収ギャップ５６の近傍にある搬送ローラ５４の左側内周面部分に対向する磁極Ｎ１、搬送ローラ５４の下部内周面部分に対向する磁極Ｓ２、搬送ローラ５４の右側内周面部分に対向する、２つの隣接する同極性の磁極Ｎ２，Ｎ３を含む。
【００２２】
スリーブ６０の回転方向（矢印８０方向）に関して、磁石体５８の磁極Ｎ２よりも若干上流側の位置で、搬送ローラ５４との間に例えば２ｍｍの隙間９４を空けて圧縮部材５５が対向配置されている。圧縮部材５５は、導電性を有する例えば金属棒状の部材からなっており、搬送ローラ５４に対して平行に延在している。また、圧縮部材５５には第３の電源５７が電気的に接続されており、これにより圧縮部材５５に例えば−２００Ｖの電圧が印加されることで、搬送ローラ５４との間に現像剤を搬送ローラ５４に反発させる（または押し付ける）方向の電界（第３の電界）が形成されるようにしてある。
【００２３】
本実施形態では、圧縮部材５５は、後に詳述されるように搬送ローラ５４上に保持された現像剤が磁極Ｎ２，Ｎ３の反発磁界によって搬送ローラ５４から拘束解放されることとなる磁極Ｎ２近傍の位置に設けられているが、これに限定されるものではなく、搬送ローラ５４の回転方向に関して、現像ローラ４６と搬送ローラ５４との間の最近接領域である供給回収領域８８から、現像剤が搬送ローラ５４のスリーブ上から拘束解除される位置までの間に設けられていればよい。また、本実施形態では、圧縮部材５５を一部材として設けているが、搬送ローラ５４に対向するハウジング４２の内壁面を搬送ローラ５４側に突出させた突出部として圧縮部材をハウジング４２と一体に構成してもよい。
【００２４】
なお、本実施形態では、圧縮部材５５はその全体が導電性を有するものとしたが、これに限定されず、少なくとも搬送ローラ５４との対向部分が導電性材料からなっていればよい。また、本実施形態では、電源５７によって圧縮部材５５に電圧を印加するようにしたが、この電圧印加は本発明における必須の要件ではない。したがって、圧縮部材５５への電圧印加を行わない場合には、圧電部材５５に導電性は要求されない。
【００２５】
搬送ローラ５４の背後には、現像剤攪拌室６６が形成されている。攪拌室６６は、搬送ローラ５４の近傍に形成された前室６８と搬送ローラ５４から離れた後室７０を有する。前室６８には図面の表面から裏面に向かって現像剤を攪拌しながら搬送する前攪拌搬送部材である前スクリュー７２が回転可能に配置され、後室７０には図面の裏面から表面に向かって現像剤を攪拌しながら搬送する後攪拌部材搬送部材である後スクリュー７４が回転可能に配置されている。図示するように、前室６８と後室７０は、両者の間に設けた隔壁７６で分離してもよい。この場合、前室６８と後室７０の両端近傍にある隔壁部分は除かれて連絡通路が形成されており、前室６８の下流側端部に到達した現像剤が連絡通路を介して後室７０へ送り込まれ、また後室７０の下流側端部に到達した現像剤が連絡通路を介して前室６８に送り込まれるようにしてある。
【００２６】
供給領域９０でスリーブ６０から現像ローラ４８にトナー６を効率的に移動させるために、現像ローラ４８とスリーブ６０は電界形成装置１１０と電気的に接続されている。電源の具体例が図５Ａ，５Ｂに示してある。
【００２７】
図５Ａに電界形成装置１１０の具体例を示す。電界形成装置１１０は、第１の電源１１２と第２の電源１１４とを有する。ここで、第１および第２の電源１１２，１１４が第１の電界形成部を構成し、第１の電源１１２が第２の電界形成部を構成している。
【００２８】
第１の電源１１２は、現像ローラ４８とグランド１１６との間に接続された直流電源１１８および交流電源１６０を含む。直流電源１１８は、トナー６の帯電極性と同一極性の第１の直流電圧ＶＤＣ１（例えば、−３００ボルト）を現像ローラ４８に印加する。交流電源１６０は、現像ローラ４８とグランド１４０との間に振幅（ピーク・ツー・ピーク電圧）ＶＰ−Ｐが例えば１，４００ボルトの交流電圧ＶＡＣを印加する。第２の電源１１４は、スリーブ６０とグランド１１６との間に接続された直流電源１２０を有する。直流電源１２０は、所定の直流電圧ＶＤＣ２（例えば、−４００ボルト）をスリーブ６０に印加する。
【００２９】
第１の電源１１２によって現像ローラ４８には、直流成分ＶＤＣ１に交流成分ＶＰ−Ｐが重畳された振動電圧が印加されており、これにより現像ローラ４８と感光体１２との間の現像領域９６には図５Ｂに示すような振動電界（第２の電界）が形成される。この振動電界の作用によって、現像ローラ４８上の負極性トナーが、現像ローラ４８（ＶＤＣ１：−３００ボルト）と静電潜像画像部（ＶＬ：−８０ボルト）との電位差に基づき、静電潜像画像部に付着する。このとき、負極性トナーは、現像ローラ４８（ＶＤＣ１：−３００ボルト）と静電潜像非画像部（ＶＨ：−６００ボルト）との電位差により、静電潜像非画像部に付着することはない。
【００３０】
また、搬送ローラ５４と現像ローラ４８との間の供給領域９０にも、図５Ｂに示すような振動電界（第１の電界）が形成されている。この振動電界において、スリーブ６０（搬送ローラ５４）の電位に対してプラス側の時間帯領域で負極性トナーをスリーブ６０から現像ローラ４８に移動させるトナー供給作用を果たし、逆に、スリーブ６０（搬送ローラ５４）の電位に対してマイナス側の時間帯領域で負極性トナーを現像ローラ４８側からスリーブ６０に戻すトナー回収作用を果たすことになる。ここでは、トナー供給作用の方がトナー回収作用の方が大きく働いてスリーブ６０から現像ローラ４８へのトナー供給が行われるように、振動電界（すなわち交流電圧ＶＡＣ）のデューティ比が設定されている。このように時間との関連においてトナー供給作用の方がトナー回収作用よりも大きい振動電界を「平均的にはトナーを搬送ローラから現像ローラに移動方向の振動電界」ということとする。
【００３１】
なお、本実施形態では、搬送ローラ５４と現像ローラ４８との間に形成される電界を振動電界としたが、これに限定されるものではなく、供給領域９０においてスリーブ６０から現像ローラ４８へのトナー供給が可能である限りにおいて直流電界であってもよい。
【００３２】
本実施形態の現像装置３４で用いられる現像剤は、トナーとキャリアを主成分とする２成分現像剤であるが、キャリアの表面にトナーが付着してできる汚れ（スペント）が発生し、これがキャリアの寿命を低下させことになるという問題を解消するために、本実施形態では、２成分現像剤に第３の成分として荷電粒子（インプラント粒子）が添加されている。
【００３３】
図２〜４を参照して具体的に説明すると、本発明の画像形成装置及び現像装置は、トナー６とキャリア４の他に、トナー６との摩擦接触によりトナー６を正規の極性（実施形態では負極性）に帯電する、トナー６よりも小径の荷電粒子８を含む。実施の形態において、荷電粒子８は、トナー６の外周面に離脱可能に保持されており、トナー補給部９８からトナー６と共に補給されるようになっている。
【００３４】
なお、本実施形態では、トナー６とキャリア４との摩擦接触によりトナー６は負極性、キャリア４は正極性に帯電される。また、荷電粒子８は、トナー６との接触により該トナーを負極性に帯電するとともに、荷電粒子８は正極性に帯電する。本願発明に用いるトナー、キャリア、荷電粒子の帯電性は、そのような組み合わせに限るものでない。具体的に、トナー６とキャリア４との摩擦接触によりトナー６は正極性、キャリア４は負極性に帯電され、荷電粒子８は、トナー６との接触により該トナーを正極性に帯電するとともに、荷電粒子８は負極性に帯電する組み合わせも考えられる。
【００３５】
続いて、上記のように構成される現像装置３４の動作を説明する。
画像形成時、図示しないモータの駆動に基づいて、現像ローラ４８とスリーブ６０はそれぞれ矢印７８，８０方向に回転する。前スクリュー７２は矢印８２方向に回転し、後スクリュー７４は矢印８４方向に回転する。これにより、現像剤攪拌室６６に収容されている現像剤２は、前室６８と後室７０を循環搬送されながら、攪拌される。その結果、現像剤に含まれるトナーとキャリアが摩擦接触し、互いに逆の極性に帯電される。実施形態では、キャリアは正極性、トナーは負極性に帯電されるものとする。図２に示すように、キャリア４はトナー６に比べて相当大きい。そのため、図３に示すように、正極性に帯電したキャリア４の周囲に、負極性に帯電したトナー６が、主として両者の電気的な吸引力に基づいて付着している。
【００３６】
図１に戻り、帯電された現像剤２は、前スクリュー７２によって前室６８を搬送される過程で搬送ローラ５４に供給される。前スクリュー７２から搬送ローラ５４に供給された現像剤２は、磁極Ｎ３の近傍で、磁極Ｎ３の磁力によって、スリーブ６０の外周面に保持される。スリーブ６０に保持された現像剤２は、磁石体５８によって形成された磁力線に沿って磁気ブラシを構成しており、スリーブ６０の回転に基づいて反時計周り方向に搬送される。規制板６２の対向領域（規制領域）８６で磁極Ｓ１に保持されている現像剤２は、規制板６２により、規制ギャップ６４を通過する量が所定量に規制される。規制ギャップ６４を通過した現像剤２は、磁極Ｎ１が対向する、現像ローラ４８と搬送ローラ５４が対向する領域（供給回収領域）８８に搬送される。供給回収領域８８のうち、主にスリーブ６０の回転方向に関して上流側の供給領域９０では、現像ローラ４８とスリーブ６０との間に形成された電界の存在により、キャリア４に付着しているトナー６が現像ローラ４８に電気的に供給される。また、供給回収領域８８のうち、主にスリーブ６０の回転方向に関して下流側の回収領域９２では、現像に寄与することなく供給回収領域８８に送り戻された現像ローラ４８上のトナーが、磁極Ｎ１の磁力線に沿って形成されている磁気ブラシに掻き取られてスリーブ６０に回収される。キャリア４は磁石体５８の磁力によってスリーブ６０の外周面に保持されており、スリーブ６０から現像ローラ４８に移動することはない。
【００３７】
供給領域９０で現像ローラ４８に保持されたトナー６は、現像ローラ４８の回転と共に反時計周り方向に搬送され、感光体１２と現像ローラ４８が対向する領域（現像領域）９６で、感光体１２の外周面に形成されている静電潜像画像部に付着する。実施形態の画像形成装置では、感光体１２の外周面は帯電装置２６で負極性の所定の電位ＶＨが付与され、露光装置２８で画像光３０が投射された静電潜像画像部が所定の電位ＶＬまで減衰し、露光装置２８で画像光３０が投射されていない静電潜像非画像部はほぼ帯電電位ＶＨを維持している。したがって、現像領域９６では、感光体１２と現像ローラ４８との間に形成されている電界（第２の電界）の作用を受けて、負極性に帯電したトナー６が静電潜像画像部に飛翔して付着し、この静電潜像を現像剤像として可視像化する。なお、現像領域９６では、現像ローラ４８上のトナー層が感光体１２に直に接触する接触現像であってもよい。
【００３８】
このようにして現像剤２からトナー６が消費されると、消費された量に見合う量のトナーが現像剤２に補給されることが好ましい。そのために、現像装置３４は、ハウジング４２に収容されているトナーとキャリアの混合比を測定する手段を備えている。また、後室７０の上方にはトナー補給部９８が設けてある。トナー補給部９８は、トナーを収容するための容器１００を有する。容器１００の底部には開口部１０２が形成されており、この開口部１０２に補給ローラ１０４が配置されている。補給ローラ１０４は図示しないモータに駆動連結されており、トナーとキャリアの混合比を測定する手段の出力に基づいてモータが駆動し、トナーが後室７０に落下補給するようにしてある。
【００３９】
一方、供給回収領域８８を通過して比較的キャリアリッチ状態にある現像剤２は、磁石体５８の磁力に保持されたままでスリープ６０の回転にしたがって磁極Ｓ２の対向部を通過して搬送され、そして圧縮部材５５との間の例えば２ｍｍの隙間９４を通過することになる。スリーブ６０上に保持された例えば５ｍｍの厚みの現像剤層がこの隙間９４を通過するとき、現像剤２には圧縮部材５５によって、スリーブ６０で通常保持されている状態よりも圧縮される力が作用することになる。また、圧縮部材５５には電源５７によって例えば−２００Ｖの電圧が印加されていることで、搬送ローラ５４と圧縮部材５５との間には現像剤を構成するキャリア４および荷電粒子８（いずれも正極性帯電）を搬送ローラ５４側に反発して押し付ける方向の電界が形成されていることから、この電界の作用によってもスリーブ６０上の現像剤には圧縮力が働くことになる。供給領域９０でのトナー供給によって比較的キャリアリッチ状態にある領域で現像剤２はこのような圧縮力を受けることで、供給領域９０においてトナー６から遊離した状態あった荷電粒子８が図４に示すようにキャリア４の外周のスペント表面に付着又は打ち込まれて効率的に固定化される。
【００４０】
スリーブ６０上に保持されて圧縮部材５５との間の隙間９４を通過した現像剤２は、磁極Ｎ２と磁極Ｎ３とによって形成される反発磁界によってスリーブ６０の外周面から拘束解放されて前室６８へと放出され、前室６８を搬送されている現像剤２に混合される。
【００４１】
このように本実施形態の現像装置３４によれば、現像ローラ４８へのトナー供給領域９０から、搬送ローラ５４上に保持された現像剤２が搬送ローラ５４のスリーブ６０上からから拘束解放される領域までの間に設けられた圧縮部材５５により、現像剤２が搬送ローラ５４上に保持された状態で圧縮されることによって、キャリア４への荷電粒子８の固定化を効率的に行うことができる。これにより、荷電粒子８によるキャリア４の帯電補助機能をより確実に得ることができ、高品位な画像品質で従来２成分現像方式に比べて現像剤の長寿命化を図ることができる。
【００４２】
〔４．現像剤の具体的な材料〕
現像剤を構成するトナー、キャリア、荷電粒子、および現像剤に含まれる他の粒子の具体的な材料を説明する。
【００４３】
〔トナー〕
トナーには、画像形成装置で従来から一般に使用されている公知のトナーを使用できる。トナー粒径は、例えば約３〜１５μｍである。バインダー樹脂中に着色剤を含有させたトナー、荷電制御剤や離型剤を含有するトナー、表面に添加剤を保持するトナーも使用できる。
【００４４】
トナーは、例えば、粉砕法、乳化重合法、懸濁重合法等の公知の方法で製造できる。
【００４５】
トナーに使用されるバインダー樹脂は、限定的ではないが、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）、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、またはそれらの樹脂を任意に混ぜ合わせたものである。バインダー樹脂は、軟化温度が約８０〜１６０℃の範囲、ガラス転移点が約５０〜７５℃の範囲であることが好ましい。
【００４６】
また、トナーに用いられる着色剤は、公知の材料、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る。着色剤の添加量は、一般に、バインダー樹脂１００重量部に対して、２〜２０重量部であることが好ましい。
【００４７】
荷電制御剤は、従来から荷電制御剤として知られている材料が使用できる。具体的に、正極性に帯電するトナーには、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、ポリアミン樹脂が荷電制御剤として使用できる。負極性に帯電するトナーには、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が荷電制御剤として使用できる。荷電制御剤は、バインダー樹脂１００重量部に対して、０．１〜１０重量部の割合で用いることが好ましい。
【００４８】
離型剤は、従来から離型剤として使用されている公知のものを使用できる。離型剤の材料には、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、又はそれらを適宜組み合わせた混合物が用いられる。離型剤は、バインダー樹脂１００重量部に対して、０．１〜１０重量部の割合で用いることが好ましい。
【００４９】
その他の添加剤として、現像剤の流動化を促進する流動化剤を添加してもよい。流動化剤には、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が使用できる。特にシランカップリング剤、チタンカップリング剤、およびシリコーンオイル等で疎水化した材料を用いるのが好ましい。流動化剤は、トナー１００重量部に対して、０．１〜５重量部の割合で添加させることが好ましい。これら添加剤の個数平均一次粒径は９〜１００ｎｍであることが好ましい。
【００５０】
〔キャリア〕
キャリアは、従来から一般に使用されている公知のキャリアを使用できる。バインダー型キャリアやコート型キャリアのいずれを用いてもよい。キャリア粒径は、限定的ではないが、約１５〜１００μｍが好ましい。
【００５１】
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、表面に正極性または負極性に帯電する微粒子又はコーティング層を有するものが使用できる。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できる。
【００５２】
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。
【００５３】
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。キャリアの形状は、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。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重量％の量で添加することが適当である。
【００５４】
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る。これらの樹脂をキャリア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、キャリアの電荷付与能力を向上できる。
【００５５】
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ることにより微粒子を磁性樹脂キャリア中に打ち込むことで行われる。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、その一部が磁性樹脂キャリア表面から突出するように固定される。帯電性微粒子には、有機、無機の絶縁性材料が用いられる。具体的に、有機系の絶縁性材料としては、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がある。電荷付与能力および帯電極性は、帯電性微粒子の素材、重合触媒、表面処理等に調整できる。無機系の絶縁性材料としては、シリカ、二酸化チタン等の負極性に帯電する無機微粒子や、チタン酸ストロンチウム、アルミナ等の正極性に帯電する無機微粒子が用いられる。
【００５６】
コート型キャリアは、磁性体からなるキャリアコア粒子を樹脂で被覆したキャリアであり、バインダー型キャリア同様に、キャリア表面に正極性または負極性に帯電する帯電性微粒子を固着することができる。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の選択により調整できる。コーティング樹脂は、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。
【００５７】
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、トナー比はトナーとキャリアとの合計量に対して３〜５０重量％、好ましくは６〜３０重量％が好ましい。
【００５８】
〔荷電粒子〕
好適に使用される荷電粒子は、トナーの帯電極性に応じて適宜選択される。荷電粒子の個数平均粒径は、例えば、１００〜１０００ｎｍである。キャリアとの摩擦接触により負極性に帯電するトナーを用いる場合、荷電粒子は、トナーとの接触により正極性に帯電する微粒子が用いられる。そのような微粒子は、例えば、チタン酸ストロンチウム、チタン酸バリウム、チタン酸カルシウム、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できる。微粒子を構成する樹脂にトナーとの接触により正極性に帯電する正荷電制御剤を含有させてもよい。正荷電制御剤には、例えば、ニグロシン染料、四級アンモニウム塩等が使用できる。荷電粒子は含窒素モノマーで構成してもよい。含窒素モノマーを構成する材料には、例えば、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がある。
【００５９】
キャリアとの摩擦接触により正極性に帯電するトナーの場合、荷電粒子は、トナーとの接触により負極性に帯電する微粒子が用いられる。このような微粒子は、例えば、シリカ、酸化チタン等の無機微粒子、また、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が使用できる。トナーとの接触により負極性に帯電する負荷電制御剤を、荷電粒子を構成する樹脂に含有させてもよい。負荷電制御剤には、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、亜鉛錯体等を使用できる。荷電粒子は、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であってもよい。
【００６０】
荷電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してもよい。特に、無機微粒子に正極帯電性を付与する場合、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い。微粒子に負極性帯電性を付与する場合、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。
【００６１】
〔５．実験〕
次に、本実施形態の画像形成装置１で行った実験例について説明する。これらの実験では、下記のトナーＡおよびキャリアを用いた。
【００６２】
湿式造粒法により作製された体積平均粒径約６．５μｍのトナー母材１００重量部に対し、第１の疎水性シリカ０．２重量部と、第２の疎水性シリカ０．５重量部と、疎水性酸化チタン０．５重量部と、荷電粒子として個数平均粒径３５０ｎｍのチタン酸ストロンチウムを１重量部とを、ヘンシェルミキサ（三井金属鉱山社製）を用いて４０ｍ／ｓの速度で３分間表面処理を行って外添処理して得られた負帯電性トナーＡおよび荷電粒子を用いた。ここで用いた第１の疎水性シリカは、個数平均一次粒径１６ｎｍのシリカ（♯）１３０：日本アエロジル社製）を疎水化剤であるヘキサメチルジシラザン（ＨＭＤＳ）により表面処理を施したものである。疎水性酸化チタンは、個数平均一次粒径約３０ｎｍのアナターゼ型酸化チタンを水系湿式中で疎水化剤であるイソブチルトリメトキシシランにより表面処理したものである。
【００６３】
また、キャリアには、磁性体からなるキャリアコア粒子にアクリル樹脂コートがなされてなるコート型キャリアで、平均粒径約３３μｍのコニカミノルタテクノロジーズ社製ｂｉｚｈｕｂ  Ｃ３５０用キャリアを用いた。
【００６４】
そして、実験例で用いた現像剤は、トナー比率を８％とした。トナー比率は、現像剤全量に対するトナー、外添剤の合計量の割合である（以下、同様）。
【００６５】
（実験例１）
上記現像剤を使用して、画像面積率５％の画像チャートを５万枚印刷して耐久評価を行った結果を、図６に示す。図６では、圧縮部材を設けていない以外は現像装置３４と同様の構成の現像装置で上記トナーＡよりも荷電粒子を２倍（すなわち２重量部）多く添加したトナーＢを使用して行った実験結果も比較例として併せて示す。図６に示すように、荷電粒子が少ないトナーＡを用いた場合であっても圧縮部材を設けたことで、キャリアへの荷電粒子の固定化が効率的に行われているため、耐刷後のトナーの帯電量低下は発生していないことが確認された。
【００６６】
（実験例２）
次に、本実施形態の搬送ローラ５４の磁石体５８に代えて、図７に示す磁極配置の磁石体５８ａを用いて実験を行った。この磁石体５８ａは、Ｓ２極の磁束密度がピーク位置で７０ｍＴ、搬送ローラ５４の回転方向下流側で１０ｍＴとなる領域を設けて設定されており、この領域に磁気吸引力が極小となる領域が存在し、この領域においてスリーブ６０上に現像剤は保持されずにジャンピングして搬送されることになった。その直上流位置には現像剤が滞留し、この位置で搬送ローラ５４に対向して１．５ｍｍの隙間を空けて圧縮部材５５を配置し、圧縮部材５５に−２００Ｖの直流電圧を印加した。圧縮部材５５を設けない場合の搬送ローラ５４によって搬送される現像剤層の厚さは３．５ｍｍであり、搬送ローラ５４と圧縮部材５５との間を通過する際に圧縮力が作用するとともに、搬送ローラ５４と圧縮部材５５との間に形成される電界によっても圧縮力をさせて実験を行った。この構成の現像装置と上記トナーＡとの組合せで実験例１と同様の実験を行ったところ、図８に示すように、安定したトナー帯電性が得られることを確認できた。
【００６７】
（実験例３）
上記トナーＡと現像装置３４を用い、搬送ローラ５４と現像ローラ４８との間で現像剤に作用する電界条件を変化させて実験を行った。その実験結果を表１に示す。表１には、変化させた電界の種類（直流／振動）、トナー供給方向の電位差および電界強度、トナー回収方向の電位差および電界強度、ならびに平均電界（トナー供給方向をプラス）と、現像ローラ４８上に形成されたトナー層の搬送量、各条件で画像面積率５％の画像チャートを５万枚印刷した後のトナー帯電量低下分ならびにその判定結果（１０μＣ／ｇ以上は△、５μＣ／ｇ以上１０μＣ／ｇ未満が○、５μＣ／ｇ未満が◎の３段階評価）を纏めてある。
【００６８】
【表１】
2009186560.tif 000003
【００６９】
この実験によれば、供給回収領域８８に直流電界で且つ１×１０６Ｖ／ｍ以下のトナー供給電界（荷電粒子の分離・回収電界でもある）が作用した場合においては（実験番号１，１３）、耐刷におけるトナー帯電量がやや低下している。これは、荷電粒子の分離電界が弱いためにトナーから分離・遊離する荷電粒子が少なくなっていることと、現像ローラ４８に供給されるトナー量が少ないために供給最近接部を通過する現像剤中のトナー量が多くて、最近接部でストレスを受けた際に荷電粒子がトナー対しても多く再付着してしまい、その結果としてキャリアに固定化される荷電粒子の量が少なくなって帯電補助機能がやや低下したためであるものと考えられる。したがって、直流電界を作用させる場合においては、１×１０６Ｖ／ｍ以上のトナー供給電界を作用させるのが好ましい。
【００７０】
一方、供給回収領域８８に振動電界を作用させた場合においては、直流電界と同じ平均電界であっても、耐刷での帯電補助機能が生じやすいことが判明した（実験番号１または１３と実験番号４との対比、実験番号２と実験番号８または９との対比において）。これは、振動電界では瞬間的に大きな電界が切り替わりながら作用することで、トナーと荷電粒子が遊離し易くなったのと、現像ローラ４８に向けて移動するトナーの量が多くなったためと考えられる。したがって、このような作用を発現させるために、供給回収領域８８に振動電界を作用させることがより好ましい。振動電界の場合、表１からわかるように、好ましくは約２．５×１０６Ｖ／ｍ以上のトナー供給方向電界を作用させることで、極めて良好な結果が得られることが判明した。
【００７１】
（実験例４）
トナーＡの他に複数のトナーＣ〜Ｇを用意して、トナー帯電量の変化を調べた。トナーＣ〜Ｇは、トナーＡの個数平均粒径３５０ｎｍのチタン酸ストロンチウムに代えて、それぞれ個数平均粒径２１０ｎｍ、１４０ｎｍ、７０ｎｍ、８５０ｎｍ、１，０００ｎｍのチタン酸ストロンチウムからなる荷電粒子を添加し攪拌して得た。荷電粒子の添加量は、トナー母材粒子１００重量部に対して１重量部とした。攪拌は、ヘンシェルミキサを用いて、４０ｍ／秒の攪拌速度で３分間行った。その他の条件は実験例１と同一である。
【００７２】
用意されたトナーＣ〜Ｇを図１の現像装置に装填し、画像面積率５％の画像を５万枚印刷し、１万枚ごとに現像ローラの外周面に保持されているトナーの帯電量を測定した。結果を図９のグラフにトナーＡの実験結果を併せて示す。このグラフに示すように、トナーＡ，Ｃ，Ｄ，Ｆについては帯電量の低下は殆ど無かったが、トナーＥ，Ｇについては印刷枚数の増加と共にトナー帯電量が若干低下する傾向が得られた。その結果から、個数平均粒径が小さくなると、荷電粒子がトナーから分離し難くなり、結果的にキャリアに付着する量がやや減少するものと考えられる。また、個数平均粒径が大きくなると、キャリアへの荷電粒子の打ち込み性がやや低下し、トナーＡ，Ｃ，Ｄ，Ｆの場合に比べればトナーの帯電性を発揮しにくくなるものと考えられる。これらの事実から、荷電粒子の粒径は約１００ｎｍ〜約８５０ｎｍの範囲であることがとくに好ましいと考えられる。
【００７３】
（実験例５）
トナーＡの他に複数のトナーＨ〜Ｋを用意して、トナー帯電量の変化を調べた。トナーＨ〜Ｋは、トナーＡの個数平均粒径３５０ｎｍのチタン酸ストロンチウムに代えて、それぞれ個数平均粒径１５０ｎｍの酸化チタン、個数平均粒径２００ｎｍのアルミナ、個数平均粒径５００ｎｍのチタン酸バリウム、個数平均粒径２００ｎｍのメラミン樹脂ビーズからなる荷電粒子を添加し攪拌して得た。荷電粒子の添加量は、トナー母材粒子１００重量部に対して１重量部とした。攪拌は、ヘンシェルミキサを用いて、４０ｍ／秒の攪拌速度で３分間行った。その他の条件は実験例１と同一である。
【００７４】
用意されたトナーＨ〜Ｋを図１の現像装置に装填し、画像面積率５％の画像を５万枚印刷し、１万枚ごとに現像ローラの外周面に保持されているトナーの帯電量を測定した。結果を図１０のグラフに示す。このグラフに示すように、チタン酸ストロンチウムを添加したトナーＢ、チタン酸バリウムを添加したトナーＪ、酸化チタンを添加したトナーＨについては、トナー帯電量の低下は殆ど無かった。アルミナを添加したトナーＩについては、トナー帯電量が多少低下した。メラミン樹脂ビーズを添加したトナーＫについては、トナー帯電量の低下が最も大きくなった。
【００７５】
このように、荷電粒子を構成する材料の違いによって帯電量に違いが生じる原因は、材料自体の飽和帯電量にあるものと考えられる。つまり、粒子が持ち得る電荷量が少ない場合、粒子は早期に飽和し、その飽和帯電量はトナーを必要な程度まで帯電させるに足らないものであるが、粒子が持ち得る帯電量が多い場合、飽和状態まで帯電した粒子はトナーを必要程度まで帯電し得るものと考えられる。
【００７６】
粒子が持ち得る電荷量は、それを構成する材料の比誘電率に比例する。上述した荷電粒子材料の比誘電率を、実験Ｅで得られた帯電性の評価結果と共に、下記の表２に示す。この表より、トナーに添加する荷電粒子の比誘電率は、８．５以上であることが好ましいことがわかる。
【００７７】
【表２】
2009186560.tif 000004
【００７８】
前記のとおり、図１に示す電子写真式画像形成装置では、圧縮部材５５は、スリーブ６０の回転方向に関して、磁石体５８の磁極Ｎ２よりも若干上流側の位置で、搬送ローラ５４との間に隙間９４を空けて対向配置されている。しかしながら、この圧縮部材５５に代えて、図１１に示すように、搬送ローラ５４の下側に位置するケーシング１７０に、金属板からなる圧縮部材１７１を磁石体５８の磁極Ｓ２に対向するように配置し、この圧縮部材１７１を第３の電源５７に電気的に接続してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】画像形成装置および現像装置の概略構成図。
【図２】現像剤の組成を模式的に説明するための図。
【図３】キャリアの表面に、荷電粒子を保持したトナーが付着している状態を模式的に示す図。
【図４】スペントが付着したキャリアの表面に荷電粒子が打ち込まれた状態を模式的に示す図。
【図５Ａ】電界形成装置の一具体例を示す図。
【図５Ｂ】図５Ａに示す電界形成装置からスリーブと現像ローラにそれぞれ印加される電圧の関係を示す波形図。
【図６】実験例１の結果を示すグラフ。
【図７】実験例２で用いた搬送ローラの磁石体の磁束密度および磁気吸引力を示す図。
【図８】実験例２の結果を示すグラフ。
【図９】実験例４の結果を示すグラフ。
【図１０】実験例５の結果を示すグラフ。
【図１１】本発明の変形例に係る画像形成装置および現像装置の概略構成図。
【符号の説明】
【００８０】
１：画像形成装置、２：現像剤、４：キャリア、６：トナー、８：荷電粒子、１０：スペント、１２：感光体、１６：帯電ステーション、１８：露光ステーション、２０：現像ステーション、２２：転写ステーション、２４：クリーニングステーション、２６：帯電装置、２８：露光装置、３０：画像光、３２：通路、３４：現像装置、３６：転写装置、３８：シート、４０：クリーニング装置、４２：ハウジング、４４：開口部、４６：第２の空間、４８：現像ローラ、５０：現像ギャップ、５２：第２の空間、５４：搬送ローラ、５５：圧縮部材、５６：供給回収ギャップ、５７：第３の電源、５８：磁石体、６０：スリーブ、６３：規制板、６４：規制ギャップ、６６：現像剤攪拌室、６８：前室、７０：後室、７２：前スクリュー、７４：後スクリュー、７６：隔壁、８６：規制領域、８８：供給回収領域、９０：供給領域、９２：回収領域、９４：放出領域、９６：現像領域、９８：トナー補給部、１００：容器、１０２：開口部、１０４：補給ローラ、１１０：電界形成装置、１１２：第１の電源、１１４：第２の電源、１１６：グランド、１１８：直流電源、１２０：直流電源、１２２：電界形成装置、１２４：第１の電源、１２６：グランド、１２８：直流電源、１３０：第２の電源、１３２：直流電源、１３４：交流電源、１３６：電界形成装置、１３８：第１の電源、１４０：グランド、１４２：直流電源、１４４：交流電源、１４６：第２の電源、１４８：端子、１５０：直流電源、１５２：電界形成装置、１５４：交流電源、１５６：交流電源、１５８：電界形成装置、１６０：交流電源、１７０：ケーシング、１７１：圧縮部材。
【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５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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