ハイブリッド現像用キャリア、ハイブリッド現像装置および画像形成装置
【課題】ハイブリッド現像方式において現像ローラ上の残留トナーの回収を十分に行い、画像メモリーの発生を防止するハイブリッド現像用キャリアを提供すること。
【解決手段】バインダー樹脂２中に磁性粉３が分散されたコア粒子４の表面に樹脂コート層５を有することを特徴とするハイブリッド現像用キャリア１。
【解決手段】バインダー樹脂２中に磁性粉３が分散されたコア粒子４の表面に樹脂コート層５を有することを特徴とするハイブリッド現像用キャリア１。
【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、該画像形成装置に使用されるハイブリッド現像装置、および該現像装置で使用されるハイブリッド現像用キャリアに関する。
【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体と該トナー担持体のトナー担持面に接触する摩擦荷電部材を備えている。トナー担持体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、トナー担持体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。キャリアは表面積が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、現像領域においてキャリアが存在するため、潜像担持体にキャリアが移行し、画像上にキャリアに起因する画像劣化が生じ易い。
【０００５】
そこで、これらの現像方式における利点を組み合わせて享受できるハイブリッド現像方式が提案されている（例えば特許文献１）。ハイブリッド現像方式は、図９に示すように、磁気ローラ２０１の外周面に保持されたトナー２０２とキャリア２０３を含む現像剤からトナーだけを選択的に現像ローラ２０４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２０５上の静電潜像（静電潜像画像部）を現像するものである。キャリアは通常、フェライト等の磁性体粒子、磁性体粒子の表面に単に樹脂被膜を設けたコート型キャリア、バインダー樹脂中に磁性粉末を分散させたバインダー型キャリアが使用される。
【０００６】
ハイブリッド現像方式においては、磁気ローラ２０１と現像ローラ２０４との間のトナー供給・回収領域において、キャリアはトナーを供給するとともに、現像ローラ２０４上の残留トナーを回収しなければならない。しかしながら、キャリアによる残留トナーの回収が十分に行われない、という問題が生じていた。残留トナーの回収が不十分であると、現像ローラ上において現像されずにトナーが残っている領域と、現像されて新しいトナーが供給された領域との間でトナー量やトナー帯電量に差が生じるので、画像上に画像メモリーが発生した。画像メモリーとは、直前に印字された画像の影響を受けて、本来的に印字されるべき画像に濃度差が生じる現象である。例えば、連続してベタ画像を印字した場合と、白紙通過後にベタ画像を印字した場合とで、ベタ画像に濃度差が生じた。また例えば、現像ローラ上において、画像の印字によるトナー消費領域と、トナーが消費されない領域とが存在する場合、現像ローラの１周後にベタ画像やハーフトーン画像を印字すると、濃度差が生じた。
【０００７】
そこで、現像ローラにトナーを供給するトナー供給用ローラと、現像ローラからトナーを回収するトナー回収用ローラとを別個に設け、トナー回収用ローラにより、現像ローラ上の残留トナーを回収する技術が提案されている（特許文献２）。これによって、現像に使用されなかったトナーも現像ローラから必ず剥離されるため、画像メモリーは抑制できる。しかし、トナー掻き取り時に過度にストレスがかかるため、トナーの劣化が問題となった。
【特許文献１】特開２００３−１６７４４１号公報
【特許文献２】特開２０００−８１７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、ハイブリッド現像方式において現像ローラ上の残留トナーの回収を十分に行い、画像メモリーの発生を防止するハイブリッド現像用キャリア、ハイブリッド現像装置および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】
【０００９】
本発明は、バインダー樹脂中に磁性粉が分散されたコア粒子の表面に樹脂コート層を有することを特徴とするハイブリッド現像用キャリアに関する。
【００１０】
本発明はまた、トナーおよび上記ハイブリッド現像用キャリアを含む現像剤を備えたことを特徴とするハイブリッド現像装置、および該ハイブリッド現像装置を備えた画像形成装置に関する。
【００１１】
本発明は特に、
トナーとキャリアを含む現像剤を用いて、静電潜像担持体上の静電潜像を可視像化する現像装置であって、
トナーおよび上記ハイブリッド現像用キャリアを含む現像剤；
該現像剤を収容する現像槽の開口部に配置された第１の搬送部材；
第１の領域を介して該第１の搬送部材に対向し、第２の領域を介して静電潜像担持体に対向する第２の搬送部材；
第１の搬送部材と第２の搬送部材との間に第１の電界を形成して、第１の搬送部材が保持している現像剤中のトナーを第２の搬送部材に移動させる第１の電界形成手段；および
第２の搬送部材と静電潜像担持体との間に第２の電界を形成して、第２の搬送部材が保持しているトナーを静電潜像担持体の静電潜像に移動させて静電潜像を可視像化する第２の電界形成手段
を備えたことを特徴とするハイブリッド現像装置、および該ハイブリッド現像装置を備えた画像形成装置に関する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のハイブリッド現像用キャリアは、表面に樹脂コート層を有するので、現像ローラへのトナー供給後において、トナー帯電極性とは逆極性の比較的大きな電荷を保持でき、しかもリークが起こり難い。そのため、現像ローラ上の残留トナーの回収を十分に行うことができ、画像メモリーの発生を防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
〔ハイブリッド現像用キャリア〕
本発明のハイブリッド現像用キャリア（以下、単に「キャリア」という）は、バインダー樹脂中に磁性粉が分散されたバインダー型コア粒子の表面に樹脂コート層を有するものである。図１に本発明のキャリアの概略断面図の一例を示す。図１に示すように、本発明のキャリア１は、最表面に樹脂コート層５を有し、その内部のコア粒子４はバインダー樹脂２中に磁性粉３が分散された構成を有するものである。そのような構成を有するため、現像ローラへのトナー供給後においてキャリアはトナー帯電極性とは逆極性の比較的大きな電荷を保持でき、しかもリークを防止できる。その結果、現像ローラ上の残留トナーの回収を十分に行うことができ、画像メモリーの発生を防止できる。樹脂コート層を有しないと、比較的大きな逆極性電荷がキャリア表面に発生したとしても、継続して保持できないために、当該逆極性電荷は比較的小さくなる。そのため、残留トナーの回収性が低下し、画像メモリーを十分に抑制できない。またキャリアが樹脂コート層を有していたとしても、コア粒子が磁性体であると、バインダー型と比較し、帯電性が高くならないので、トナー帯電極性とは逆極性の比較的大きな電荷が発生しにくい。
【００１４】
キャリアのコア粒子を構成するバインダー樹脂としては、特に制限されるものではなく、例えば、ポリスチレン系樹脂、ポリアクリル系樹脂、スチレン−アクリル系樹脂およびポリオレフィ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、ナイロン系樹脂などの熱可塑性樹脂、フェノール樹脂等の熱硬化性樹脂が例示される。
【００１５】
バインダー樹脂中に分散される磁性粉としては、キャリアの分野で磁性粉として使用されているものであれば特に制限されず、例えば、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。磁性粉の形状は、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キャリアを得ることができる。
【００１６】
磁性粉の平均粒径は特に制限されず、通常、１００〜１０００ｎｍ、特に２００〜６００ｎｍが好適である。磁性粉の平均粒径は、電子顕微鏡で撮影したときの任意の１００個の磁性粉粒子についての最長径の平均値である。
【００１７】
磁性粉の含有量は特に制限されるものではなく、通常はキャリア総重量に対して３０〜９０重量％、特に７５〜９０重量％であってよい。
【００１８】
コア粒子の平均粒径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１０〜５０μｍ、特に２０〜４０μｍが好適である。
コア粒子の平均粒径は、コールターマルチサイザー（ベックマンコールター社製）を用い、２８０μｍのアパチャーチューブで粒径別相対重量分布を求めることにより測定できる。
【００１９】
コア粒子には導電性物質、流動化剤等が分散されてもよい。
導電性物質としては、例えば、カーボンブラック、金属微粒子等が挙げられる。
流動化剤としては、例えば、シリカ等が挙げられる。
【００２０】
コア粒子表面に形成される樹脂コート層は樹脂のみからなるものであって、他の添加剤が含有されるものではない。他の添加剤が含有されると、キャリアがトナーと逆極性の電荷を比較的大きくな量で保持し難いためである。
樹脂コート層を構成する樹脂としては、コート型キャリアの分野で従来よりコート層を構成する樹脂として使用されているものであれば特に制限されず、例えば、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、フッ素含有樹脂、ポリエステル系樹脂等が挙げられる。
【００２１】
樹脂コート層のコート樹脂を選択することによって、トナーに対するキャリアの帯電極性を制御できる。例えば、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、シリコーン樹脂を用いると、トナーを負極性に帯電させる傾向が強い。また例えば、ポリスチレンアミノアクリル酸エステル共重合体、ポリスチレンメタクリル酸エステル共重合体を用いると、トナーを正極性に帯電させる傾向が強い。コート樹脂の分子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、数平均分子量は８０００〜１００００が好ましく、重量平均分子量は２０万〜３０万が好ましい。
【００２２】
樹脂コート層のコート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、キャリア総重量に対して０．０１〜１０重量％、特に０．０１〜７重量％が好ましい。画像メモリー防止の観点から、より好ましいコート量は０．０４〜５．５重量％である。
そのようなコート量に対応する樹脂コート層の厚みは通常、０．００１〜１．５μｍ、特に０．００１〜１．０μｍであり、より好ましくは０．００５〜１．０μｍである。
【００２３】
本発明のキャリアは、上記したコア粒子−樹脂コート層の構成を有する限り、いかなる方法によって製造されてよい。
まずコア粒子を得る。例えば、熱可塑性バインダー樹脂、磁性粉および所望により添加される添加剤を含む混合物を溶融混練し、冷却した混練物を微粉砕および分級することによってコア粒子を得ることができる。好ましくは後処理として、さらに加熱による表面処理を行う。また例えば、熱硬化性バインダー樹脂の原料、磁性粉および所望により添加される添加剤を含む混合物を水系媒体中に分散し、造粒を行った後、加熱することによって反応・硬化させる。硬化粒子を水洗および乾燥し、コア粒子を得ることができる。
【００２４】
次いでコア粒子表面に樹脂コート層を形成する。例えば、樹脂コート層用樹脂を有機溶媒に溶解してコート溶液を調製し、当該コート溶液をコア粒子表面に従来から公知のコート法によって塗布し、乾燥することによって、キャリアを製造できる。
【００２５】
本発明のキャリアは、画像メモリーの発生をより有効に防止し、しかもガサツキ、ハキメ、キャリア現像、階調性、中間調再現性、トナー飛散等に関する画像品質を向上する観点から、平均粒径が２０〜４０μｍ、特に２０〜３５μｍであることが好ましく、電気抵抗が１×１０１２Ω以上、特に１×１０１２〜１×１０１４Ωであることが好ましく、飽和磁化が２０〜８０Ａｍ２／ｋｇ、特に３０〜４５Ａｍ２／ｋｇであることが好ましい。平均粒径、電気抵抗および飽和磁化を上記範囲内とすると、本発明のキャリアは低磁力で、電気抵抗が高く、小径であるために、単位面積あたりのキャリア密度が高くなり、残留トナーの掻き取り性が適度に向上し、残留トナーの回収性が物理的および電気的により一層向上する。そのため、画像メモリーの発生をより有効に防止でき、長期にわたって安定した画像を得ることができる。
【００２６】
キャリアの平均粒径は、上記したコア粒子の平均粒径の測定方法と同様の方法により測定できる。
【００２７】
キャリアの電気抵抗は、以下の方法によって測定できる。
図８に示すように、内部にマグネットローラ３０１が設けられて磁束密度が１０００ガウスになったスリーブローラ３０２上に各キャリア３０３をそれぞれ５ｇ供給すると共に、このスリーブローラ３０２と電極管３０４との間隔を１ｍｍに設定し、上記マグネットローラ３０１を５０ｒｐｍで回転させると共に、電源３０５から５００Ｖのバイアス電圧を印加し、各キャリア３０３を通して電極管３０４に流れた電流値（Ｉ）を電流計３０６により測定し、その電気抵抗Ｒ（Ω）を下記の式に従って求める。
Ｒ（Ω）＝５００／Ｉ
【００２８】
キャリアの飽和磁化は、直流磁化特性自動記録装置（横河北辰電機社製；ＴＹＰＥ−３２５７）を用いて測定した。
【００２９】
キャリアとトナーと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、トナー混合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。
【００３０】
〔トナー〕
トナーはキャリアとの摩擦接触によって負または正に帯電されるものであり、バインダー樹脂中に少なくとも着色剤および所望により負または正の荷電制御剤や離型剤等の添加剤が含有されてなるものである。
【００３１】
トナーに使用されるバインダー樹脂は、トナーの分野で従来からトナー用バインダー樹脂として使用されているものが使用可能であり、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、シリコーン樹脂およびそれらの樹脂を任意に混ぜ合わせたものが挙げられる。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。
【００３２】
着色剤は、トナーの分野で公知の材料が使用され、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。着色剤の含有量は、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。
【００３３】
荷電制御剤は、トナーの分野で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。具体的には、正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、ポリアミン樹脂等が挙げられる。負荷電制御剤としては、例えば、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等が挙げられる。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。
【００３４】
離型剤は、トナーの分野で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。
【００３５】
トナーはトナーの分野で公知の製造方法、例えば、粉砕法等の乾式法、乳化重合法、懸濁重合法等の湿式造粒法によって製造できる。
トナーの平均粒径は、例えば約３〜１５μｍである。トナーの平均粒径は、１００μｍのアパチャーチューブを使用すること以外、上記したコア粒子の平均粒径の測定方法と同様の方法により測定できる。
【００３６】
トナーには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流動化剤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。これら添加剤の平均一次粒径は１０〜１００ｎｍであることが好ましい。
【００３７】
トナーにはさらに帯電性の改善を目的として荷電粒子が添加されてもよい。
荷電粒子は、トナーの帯電極性に応じて適宜選択され、トナーとの摩擦接触によりトナーの帯電極性とは逆の極性に帯電される粒子が使用され、通常はキャリアとの摩擦接触により、トナーの帯電極性と逆極性に帯電される粒子が使用される。荷電粒子の平均一次粒径は、例えば、１００〜８５０ｎｍである。
【００３８】
例えば、キャリアとの摩擦接触により負極性に帯電され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される粒子が用いられ、通常はキャリアとの摩擦接触により正極性に帯電される粒子が使用される。そのような粒子は、例えば、チタン酸ストロンチウム、チタン酸バリウム、チタン酸マグネシウム、チタン酸カルシウム、アルミナ等の無機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粒子を使用できる。荷電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の共重合体で構成してもよい。
【００３９】
また例えば、キャリアとの摩擦接触により正極性に帯電されるトナーの場合、荷電粒子は、トナーとの接触により負極性に帯電される粒子が用いられ、通常はキャリアとの摩擦接触により、負極性に帯電される粒子が使用される。このような粒子は、例えば、シリカ、酸化チタン等の無機粒子、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。
【００４０】
荷電粒子の含有量は、本発明の目的が達成される限り特に制限されず、例えば、トナー１００重量部に対して０．１〜３重量が好適である。
【００４１】
〔画像形成装置〕
本発明のキャリアはハイブリッド現像装置および当該現像装置を備えた画像形成装置に使用される。ハイブリッド現像方式とは、二成分現像剤を第１の搬送部材（搬送ローラ）の外周面に保持して、第２の搬送部材（現像ローラ）との対向領域まで搬送し、トナーだけを選択的に第２の搬送部材の外周面に供給して、第２の搬送部材の外周面にトナー薄層を形成し、該トナー薄層を用いて静電潜像担持体上の静電潜像を現像するものである。
【００４２】
以下、添付図面を参照して本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。
【００４３】
図２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１１は、静電潜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。
【００４４】
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。
【００４５】
このような構成を備えた画像形成装置１１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。
【００４６】
〔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（本発明の前記キャリア）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現像槽（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、現像槽４２の一部は削除してある。現像槽４２は感光体１２に向けて開放された一連の開口部（４４、５２）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（第２の搬送部材）である現像ローラ４８が設けてある。現像ローラ４８は、円筒状の部材（第２の回転円筒体）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。
【００４７】
現像ローラ４８の背後には、開口部としての別の空間５２が形成されている。空間５２には、現像剤搬送部材（第１の搬送部材）である搬送ローラ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（第１の回転円筒体）を有する。スリーブ６０の上方には、現像槽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。
【００４８】
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。
【００４９】
搬送ローラ５４の背後には、現像剤撹拌室６６が形成されている。撹拌室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。
【００５０】
このように構成された現像装置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、現像剤撹拌室６６に収容されている現像剤１０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。
【００５１】
帯電された現像剤１０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１０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１０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１０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１０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領域（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、キャリアに付着しているトナーが現像ローラ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領域（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。本発明において使用されるキャリアは、スリーブ６０上において、供給領域９０でトナーを供給した後、トナー帯電極性とは逆極性の比較的大きな電荷を保持でき、しかもリークが起こり難い。そのため、回収領域９２においてキャリアは残留トナーをより有効に電気的に吸引・回収するので、画像メモリーの発生を防止できる。
【００５２】
供給回収領域８８を通過した現像剤１０は、磁石体５８の磁力に保持され、スリーブ６０の回転と共に磁極Ｓ２の対向部を通過して磁極Ｎ２とＮ３の対向領域（放出領域９４）に到達すると、磁極Ｎ２とＮ３によって形成される反発磁界によってスリーブ６０の外周面から前室６８に放出され、前室６８を搬送されている現像剤１０に混合される。
【００５３】
供給領域９０で現像ローラ４８に保持されたトナーは、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の作用を受けて、負極性に帯電したトナーが静電潜像画像部に付着し、この静電潜像を現像剤像として可視像化する。
【００５４】
このようにして現像剤１０からトナーが消費されると、消費された量に見合う量のトナーが現像剤１０に補給されることが好ましい。そのために、現像装置３４は、現像槽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。
【００５５】
〔電界形成手段〕
供給領域９０でスリーブ６０から現像ローラ４８にトナー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３Ａ〜図７に示してある。
【００５６】
図３Ａに示す実施形態１の電界形成装置１１０は、現像ローラ４８に接続された第１の電源１１２（第２の電界形成手段に相当する）とスリーブ６０に接続された第２の電源１１４（第１の電界形成手段に相当する）を有する。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を有し、トナーの帯電極性と同一極性の第１の直流電圧ＶＤＣ１（例えば、−２００ボルト）を現像ローラ４８に印加している。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を有し、トナーの帯電極性と同一極性で且つ第１の直流電圧よりも高圧の第２の直流電圧ＶＤＣ２（例えば、−４００ボルト）をスリーブ６０に印加する。この結果、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直流電界の作用を受けて、負極性に帯電しているトナーがスリーブ６０から現像ローラ４８に電気的に吸引される。このとき、正極性に帯電しているキャリアは、スリーブ６０から現像ローラ４８に吸引されることはない。また、現像領域９６では、現像ローラ４８に保持されている負極性トナーが、図３Ｂに示すように、現像ローラ４８（ＶＤＣ１：−２００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：−２００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。
【００５７】
実施形態２に係る図４Ａの電界形成装置１２２において、第１の電源１２４（第２の電界形成手段に相当する）は、実施形態１の電源と同様に、現像ローラ４８とグランド１２６との間に接続された直流電源１２８を有し、トナーの帯電極性と同一極性の第１の直流電圧ＶＤＣ１（例えば、−２００ボルト）を現像ローラ４８に印加している。第２の電源１３０（第１の電界形成手段に相当する）は、スリーブ６０とグランド１２６との間に直流電源１３２と交流電源１３４を有する。直流電源１３２は、トナーの帯電極性と同一極性で且つ第１の直流電圧よりも高圧の第２の直流電圧ＶＤＣ２（例えば、−４００ボルト）をスリーブ６０に印加している。図４Ｂに示すように、交流電源１３４は、スリーブ６０とグランド１２６との間にピーク・ツー・ピーク電圧ＶＰ−Ｐが例えば３００ボルトの交流電圧ＶＡＣを印加する。その結果、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脈流電界の作用を受けて、負極性に帯電しているトナーがスリーブ６０から現像ローラ４８に電気的に吸引される。このとき、正極性に帯電しているキャリアは、スリーブ６０の内部の固定磁石の磁力によってスリーブ６０に保持され、現像ローラ４８に供給されることはない。また、現像領域９６では、現像ローラ４８に保持されている負極性トナーは、現像ローラ４８（ＶＤＣ１：−２００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。
【００５８】
図５Ａに示す電界形成装置１３６において、第１の電源１３８は、現像ローラ４８とグランド１４０との間に直流電源１４２と交流電源１４４を有する。直流電源１４２は、トナーの帯電極性と同一極性の第１の直流電圧ＶＤＣ１（例えば、−２００ボルト）をスリーブ６０および現像ローラ４８に印加する。交流電源１４４は、スリーブ６０および現像ローラ４８とグランド１４６との間に振幅（ピーク・ツー・ピーク電圧）ＶＰ−Ｐが例えば１，６００ボルトの交流電圧ＶＡＣを印加する。第２の電源１４６（第１の電界形成手段に相当する）は、現像ローラ４８と交流電源１４４との間の端子１４８とスリーブ６０との間に接続された直流電源１５０を有する。直流電源１５０は、所定の直流電圧ＶＤＣ２を出力することができ、陽極が端子１４８、陰極がスリーブ６０に接続されており、これにより、スリーブ６０が現像ローラ４８に対して負極性にバイアスされている（図５Ｂ参照）。したがって、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脈流電界の作用を受けて、負極性に帯電しているトナーがスリーブ６０から現像ローラ４８に電気的に吸引される。また、現像領域９６では、現像ローラ４８上の負極性トナーが、現像ローラ４８（ＶＤＣ１：−２００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。
【００５９】
図６に示す電界形成装置１５２は、図３Ａに示す実施形態１の電界形成装置１１０において、第１の電源１１２と第２の電源１１４にそれぞれ交流電源１５４，１５６を追加したものである。交流電源１５４，１５６の出力電圧はＶＡＣ１，ＶＡＣ２である。電圧ＶＡＣ１，ＶＡＣ２は同一であってもよいし、違ってもよい。図７に示す電界形成装置１５８は、図３Ａに示す実施形態の電源において、第１の電源１１２に交流電源１６０を追加したものである。交流電源１６０の出力電圧はＶＡＣである。これらの形態の電界形成装置１５２，１５８も、電界形成装置１１０，１２２，１３６と同様に、現像ローラ４８とスリーブ６０との間に形成された脈流電界の作用を受けて、供給領域９０では負極性に帯電しているトナーをスリーブ６０から現像ローラ４８に供給し、現像領域９６では負極性に帯電しているトナーを現像ローラ４８から静電潜像画像部（ＶＬ：−８０ボルト）との電位差に基づき、静電潜像画像部に供給する。
【実施例】
【００６０】
以下、本発明を実施例によりさらに詳しく説明するが、本発明は実施例に限定して解釈されるべきでないことは明らかである。
＜キャリアの製造＞
（実施例１）
軟化点Ｔｍが１２５°Ｃ，ガラス転移点Ｔｇが６６℃のポリエステル樹脂を１００重量部、フェライト微粉末（ＴＤＫ（株））を４００重量部、カーボンブラック（三菱化学社製：＃９７０）を２重量部、シリカ（日本アエロジル社製：＃２００）を２重量部の割合にし、ヘンシにルミキサーで充分混合した後、ベント二軸押し出し混練機（ＰＣＭ−６５：池貝鉄工社製）により２００℃で溶融混線した。この混練物をフェザーミルで粗粉砕、続いて機械式粉砕機（ＡＣＭ−１０型：ホソカワミクロン社製）で微粉砕し、これを風力分級機（ＭＳ−１型：ホソカワミクロン社製）で分級した。分級物をサフュージングシステム（ＳＦＳ−２型：日本ニューマチックエ業社製）により３５０℃で加熱処理を行い、体積平均粒径が２０μｍのキャリア用コア粒子を得た。
【００６１】
アクリル樹脂（Ｍｎ８０００、Ｍｗ２４００００）１０重量部およびメチルエチルケトン（ＭＥＫ）１００重量部をホモミキサーで２０分間撹拌し、コート液を調製した。キャリア総重量に対するコート量（乾燥後）が０．０５重量％となるように、コート液を流動床形型塗布装置を用いてコア粒子に塗布した。ついで、２００℃にて５時間乾燥し、キャリアＡを得た。
【００６２】
（実施例２）
キャリア総重量に対するコート量（乾燥後）が３重量％となるように、コート液をコア粒子に塗布したこと以外、実施例１と同じ製法でキャリアＢを製造した。
【００６３】
（実施例３）
キャリア総重量に対するコート量（乾燥後）が５重量％となるように、コート液をコア粒子に塗布したこと以外、実施例１と同じ製法でキャリアＣを製造した。
【００６４】
（実施例４）
キャリア総重量に対するコート量（乾燥後）が０．０３重量％となるように、コート液をコア粒子に塗布したこと以外、実施例１と同じ製法でキャリアＤを製造した。
【００６５】
（実施例５）
キャリア総重量に対するコート量（乾燥後）が６重量％となるように、コート液をコア粒子に塗布したこと以外、実施例１と同じ製法でキャリアＥを製造した。
【００６６】
（実施例６）
軟化点Ｔｍが１２２℃、ガラス転移点Ｔｇが６３℃のスチレン−アクリル樹脂を１００重量部、マグネタイト微粉末（チタン工業社製：ＲＢ−ＢＬ）を３５０重量部、カーボンブラック（ライオン油脂社製：ケッチェンブラックＥＣ）を３重量部、シリカ（日本アエロジル社製：Ｒ−９７２）を２重量部の割合にし、これらをヘンシェルミキサーで混合した後、この混合物を加圧ニーダーで溶融混練し、この混練物を冷却させた後、フェザーミルで粗粉砕し、さらにジェットミルで微粉砕し、これを風力分級機により分級した後、熱処理装置（日本ニューマチック工業社製：サフュージョンシステムＳＦＳ−２型）を用いて２５０℃で加熱処理を行い、体積平均粒径が２０μｍのキャリア用コア粒子を得た。
【００６７】
アクリル樹脂（Ｍｎ８０００、Ｍｗ２４００００）１０重量部およびメチルエチルケトン（ＭＥＫ）１００重量部をホモミキサーで２０分間撹拌し、コート液を調製した。キャリア総重量に対するコート量（乾燥後）が０．０５重量％となるように、コート液を流動床形型塗布装置を用いてコア粒子に塗布した。ついで、２００℃にて５時間乾燥し、キャリアＦを得た。
【００６８】
（実施例７）
フェノール１５重量部、ホルムアルデヒド溶液（９重量％）１００重量部、マグネタイト粉（粒径０．２０μｍ）８０重量部と、塩基性触媒としてアンモニア、重合安定化剤としてフッ化カルシウムを用いて、水相中で撹拌混合しながら６０分間で８５℃まで昇温保持し、１２０分間反応・硬化させた。その後２５℃まで冷却し６００部の水を添加した後、上澄み液を除去したあと、沈殿物を水洗し、１６０℃で２４時間乾燥して、フェノール樹脂をバインダー樹脂とする体積平均粒径２０μｍのキャリア用コア粒子を得た。
その後は、実施例１と同じ方法で、コート層を設け、キャリアＧを得た。
【００６９】
（比較例１）
軟化点Ｔｍが１２５℃、ガラス転移点Ｔｇが６６℃のポリエステル樹脂を１００重量部、フェライト微粉末（ＴＤＫ（株）ＲＢ−ＢＬ）を４００重量部、カーボンブラック（三菱化学社製：＃９７０）を２重量部、シリカ（日本アエロジル社製：＃２００）を２重量部の割合にし、ヘンシェルミキサーで充分混合した後、ベント二軸押し出し混練機（ＰＣＭ−６５：池貝鉄工社製）により２００℃で溶融混練した。この混練物をフェザーミルで粗粉砕、続いて機械式粉砕機（ＡＣＭ−１０型：ホソカワミクロン社製）で微粉砕し、これを風力分級機（ＭＳ−１型：ホソカワミクロン社製）で分級した。分級物をサフュージングシステム（ＳＦＳ−２型：日本ニューマチック工業社製）により３５０℃で加熱処理を行い、キャリアＨを得た。
【００７０】
（比較例２）
・キャリアコート用樹脂微粒子
ＣＨＭＡ（シクロヘキシルメタクリレート）／ＭＭＡ（メチルメタクリレート）／ＳＴ（スチレン）＝４５／４５／１０（モノマー重量比）を用いて公知の乳化重合法で重合を行い、その後水洗、乾燥を行い、平均粒径１００ｎｍの樹脂微粒子ａ（Ｔｇ；１０２℃、Ｔｍ；２２０℃）を得た。
・乾式コートキャリアの製造側
コア材（Ｍｎ−Ｍｇ系フェライトコア粒子）とコート剤（樹脂微粒子）を使用して、以下の方法に従ってコートキャリアを製造した。
Ｍｎ−Ｍｇ系フェライトコア粒子５ｋｇおよびコート剤１５０ｇを温度調整が可能な９Ｌヘンシェルミキサー（三井鉱山社製）に投入し、品温が９０℃以下になる様に注意しながらブレード回転数２００ｒｐｍで２０分撹拌する。その後、ジャッケットに温調したオイルを流しながらブレードを回転数２００ｒｐｍで回転させ、品温を１１５℃まで上昇させその温度を維持しながら１５分さらに撹拌し、コート剤をコア粒子にコーティングする。その後、品温が７０℃以下になるまで低速で撹拌し、キャリアＩを得た。
【００７１】
＜負帯電性トナーの製造＞
・トナー粒子
（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。
【００７２】
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
【００７３】
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。
【００７４】
スチレン ２４０ｇ
ｎ−ブチルアクリレート １２５ｇ
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 １９０ｇ
【００７５】
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。
【００７６】
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 ４３０ｇ
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。
【００７７】
（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。
【００７８】
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
【００７９】
（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。
【００８０】
（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。
【００８１】
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。
【００８２】
（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粒子を作製した。
【００８３】
・トナー
体積平均粒径約６．５μｍの上記トナー粒子１００重量部に対し、第１の疎水性シリカ０．２重量部、第２の疎水性シリカ０．５重量部、疎水性酸化チタン０．５重量部、および個数平均粒径３５０ｎｍのチタン酸ストロンチウム２重量部を、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、負帯電性トナーを得た。
【００８４】
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。
第２の疎水性シリカは、個数平均一次粒径２０ｎｍのシリカ（＃９０：日本アエロジル社製）をＨＭＤＳにより表面処理したものである。
疎水性酸化チタンは、個数平均一次粒径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をしたものである。
【００８５】
＜評価＞
上記負帯電性トナーと実施例／比較例で得られたキャリアを重量混合比（トナー／キャリア）８／９２で混合して得られた現像剤を、図２に示す形態のハイブリッド現像装置を組み込んだ画像形成装置（ｂｉｚｈｕｂ Ｃ３５０改造機；コニカミノルタビジネステクノロジーズ社製）に搭載した。この画像形成装置を用いて、所定の画像を印字し、評価した。トナーは、現像剤のトナー濃度検出結果に基づいて補給するよう制御している。
【００８６】
現像条件は以下の通りである。電界形成装置は、図７に示す形態を採用し、搬送ローラに直流電圧ＶＤＣ２：−５００ボルトを印加し、現像ローラには、直流電圧ＶＤＣ１：−３００ボルトと交流電圧を印加した。交流電圧は、周波数：２ｋＨｚ、振幅ＶＰ−Ｐ：１，５００ボルト、マイナスデューティ比（トナー回収デューティ比）：４０％、プラスデューティ比（トナー供給デューティ比）：６０％の矩形波であった。現像ギャップ５０は０．３ｍｍに設定し、供給回収ギャップ５６は０．６ｍｍに設定し、搬送ローラの現像剤搬送量は５０ｍｇ／ｃｍ２となるように規制部を設定した。感光体の帯電電位（非画像部）は−５５０ボルト、感光体に形成された静電潜像像（画像部）の電位は−６０ボルトであった。
【００８７】
（画像メモリー）
図１０に示すようなベタ領域４０１とハーフ領域４０２の存在する画像パターン４００を出力・印字し、印字画像における画像メモリーの発生度合いに基づいて評価した。詳しくは、下記の判断基準で評価した。ネガ像とは、ハーフ領域の中に現れる比較的低い濃度の画像部である。ポジ画像とは、ハーフ領域の中に現れる比較的高い濃度の画像部である。
◎：ネガ／ポジ像の発生が全く無かった；
○：濃度差が０．０３未満のネガ／ポジ像の発生が、一部有るも画像全体としては実用上には問題なかった；
△：濃度差が０．０５未満のネガ／ポジ残の発生があるが、実用上問題なかった；
×：濃度差が０．０５以上のネガ／ポジ像の発生があり、実用上問題あり。
【００８８】
【表１】
【図面の簡単な説明】
【００８９】
【図１】本発明のキャリアの一実施形態の概略断面図。
【図２】本発明に係る画像形成装置の概略構成と本発明に係る現像装置の断面を示す図。
【図３Ａ】電界形成装置の一実施形態を示す図。
【図３Ｂ】図３Ａに示す電界形成装置からスリーブと現像スリーブに供給されている電圧の関係を示す図。
【図４Ａ】電界形成装置の他の実施形態を示す図。
【図４Ｂ】図４Ａに示す電界形成装置からスリーブと現像スリーブに供給されている電圧の関係を示す図。
【図５Ａ】電界形成装置の他の実施形態を示す図。
【図５Ｂ】図５Ａに示す電界形成装置からスリーブと現像スリーブに供給されている電圧の関係を示す図。
【図６】電界形成装置の他の実施形態を示す図。
【図７】電界形成装置の他の実施形態を示す図。
【図８】キャリアの電気抵抗の測定方法を説明するための概略図。
【図９】ハイブリッド現像方式の一例を示す概略図。
【図１０】画像メモリーを評価するときに使用した画像パターンの概略図である。
【符号の説明】
【００９０】
１：キャリア、２：バインダー樹脂、３：磁性粉、４：コア粒子、５：樹脂コート層、１０：現像剤、１１：画像形成装置、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：現像槽（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：開口部（第２の空間）、５４：搬送ローラ、５６：供給回収ギャップ、５８：磁石体、６０：スリーブ、６２：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。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真方式の画像形成装置、該画像形成装置に使用されるハイブリッド現像装置、および該現像装置で使用されるハイブリッド現像用キャリアに関する。
【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体と該トナー担持体のトナー担持面に接触する摩擦荷電部材を備えている。トナー担持体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、トナー担持体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。キャリアは表面積が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、現像領域においてキャリアが存在するため、潜像担持体にキャリアが移行し、画像上にキャリアに起因する画像劣化が生じ易い。
【０００５】
そこで、これらの現像方式における利点を組み合わせて享受できるハイブリッド現像方式が提案されている（例えば特許文献１）。ハイブリッド現像方式は、図９に示すように、磁気ローラ２０１の外周面に保持されたトナー２０２とキャリア２０３を含む現像剤からトナーだけを選択的に現像ローラ２０４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２０５上の静電潜像（静電潜像画像部）を現像するものである。キャリアは通常、フェライト等の磁性体粒子、磁性体粒子の表面に単に樹脂被膜を設けたコート型キャリア、バインダー樹脂中に磁性粉末を分散させたバインダー型キャリアが使用される。
【０００６】
ハイブリッド現像方式においては、磁気ローラ２０１と現像ローラ２０４との間のトナー供給・回収領域において、キャリアはトナーを供給するとともに、現像ローラ２０４上の残留トナーを回収しなければならない。しかしながら、キャリアによる残留トナーの回収が十分に行われない、という問題が生じていた。残留トナーの回収が不十分であると、現像ローラ上において現像されずにトナーが残っている領域と、現像されて新しいトナーが供給された領域との間でトナー量やトナー帯電量に差が生じるので、画像上に画像メモリーが発生した。画像メモリーとは、直前に印字された画像の影響を受けて、本来的に印字されるべき画像に濃度差が生じる現象である。例えば、連続してベタ画像を印字した場合と、白紙通過後にベタ画像を印字した場合とで、ベタ画像に濃度差が生じた。また例えば、現像ローラ上において、画像の印字によるトナー消費領域と、トナーが消費されない領域とが存在する場合、現像ローラの１周後にベタ画像やハーフトーン画像を印字すると、濃度差が生じた。
【０００７】
そこで、現像ローラにトナーを供給するトナー供給用ローラと、現像ローラからトナーを回収するトナー回収用ローラとを別個に設け、トナー回収用ローラにより、現像ローラ上の残留トナーを回収する技術が提案されている（特許文献２）。これによって、現像に使用されなかったトナーも現像ローラから必ず剥離されるため、画像メモリーは抑制できる。しかし、トナー掻き取り時に過度にストレスがかかるため、トナーの劣化が問題となった。
【特許文献１】特開２００３−１６７４４１号公報
【特許文献２】特開２０００−８１７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、ハイブリッド現像方式において現像ローラ上の残留トナーの回収を十分に行い、画像メモリーの発生を防止するハイブリッド現像用キャリア、ハイブリッド現像装置および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】
【０００９】
本発明は、バインダー樹脂中に磁性粉が分散されたコア粒子の表面に樹脂コート層を有することを特徴とするハイブリッド現像用キャリアに関する。
【００１０】
本発明はまた、トナーおよび上記ハイブリッド現像用キャリアを含む現像剤を備えたことを特徴とするハイブリッド現像装置、および該ハイブリッド現像装置を備えた画像形成装置に関する。
【００１１】
本発明は特に、
トナーとキャリアを含む現像剤を用いて、静電潜像担持体上の静電潜像を可視像化する現像装置であって、
トナーおよび上記ハイブリッド現像用キャリアを含む現像剤；
該現像剤を収容する現像槽の開口部に配置された第１の搬送部材；
第１の領域を介して該第１の搬送部材に対向し、第２の領域を介して静電潜像担持体に対向する第２の搬送部材；
第１の搬送部材と第２の搬送部材との間に第１の電界を形成して、第１の搬送部材が保持している現像剤中のトナーを第２の搬送部材に移動させる第１の電界形成手段；および
第２の搬送部材と静電潜像担持体との間に第２の電界を形成して、第２の搬送部材が保持しているトナーを静電潜像担持体の静電潜像に移動させて静電潜像を可視像化する第２の電界形成手段
を備えたことを特徴とするハイブリッド現像装置、および該ハイブリッド現像装置を備えた画像形成装置に関する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のハイブリッド現像用キャリアは、表面に樹脂コート層を有するので、現像ローラへのトナー供給後において、トナー帯電極性とは逆極性の比較的大きな電荷を保持でき、しかもリークが起こり難い。そのため、現像ローラ上の残留トナーの回収を十分に行うことができ、画像メモリーの発生を防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
〔ハイブリッド現像用キャリア〕
本発明のハイブリッド現像用キャリア（以下、単に「キャリア」という）は、バインダー樹脂中に磁性粉が分散されたバインダー型コア粒子の表面に樹脂コート層を有するものである。図１に本発明のキャリアの概略断面図の一例を示す。図１に示すように、本発明のキャリア１は、最表面に樹脂コート層５を有し、その内部のコア粒子４はバインダー樹脂２中に磁性粉３が分散された構成を有するものである。そのような構成を有するため、現像ローラへのトナー供給後においてキャリアはトナー帯電極性とは逆極性の比較的大きな電荷を保持でき、しかもリークを防止できる。その結果、現像ローラ上の残留トナーの回収を十分に行うことができ、画像メモリーの発生を防止できる。樹脂コート層を有しないと、比較的大きな逆極性電荷がキャリア表面に発生したとしても、継続して保持できないために、当該逆極性電荷は比較的小さくなる。そのため、残留トナーの回収性が低下し、画像メモリーを十分に抑制できない。またキャリアが樹脂コート層を有していたとしても、コア粒子が磁性体であると、バインダー型と比較し、帯電性が高くならないので、トナー帯電極性とは逆極性の比較的大きな電荷が発生しにくい。
【００１４】
キャリアのコア粒子を構成するバインダー樹脂としては、特に制限されるものではなく、例えば、ポリスチレン系樹脂、ポリアクリル系樹脂、スチレン−アクリル系樹脂およびポリオレフィ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、ナイロン系樹脂などの熱可塑性樹脂、フェノール樹脂等の熱硬化性樹脂が例示される。
【００１５】
バインダー樹脂中に分散される磁性粉としては、キャリアの分野で磁性粉として使用されているものであれば特に制限されず、例えば、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。磁性粉の形状は、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キャリアを得ることができる。
【００１６】
磁性粉の平均粒径は特に制限されず、通常、１００〜１０００ｎｍ、特に２００〜６００ｎｍが好適である。磁性粉の平均粒径は、電子顕微鏡で撮影したときの任意の１００個の磁性粉粒子についての最長径の平均値である。
【００１７】
磁性粉の含有量は特に制限されるものではなく、通常はキャリア総重量に対して３０〜９０重量％、特に７５〜９０重量％であってよい。
【００１８】
コア粒子の平均粒径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１０〜５０μｍ、特に２０〜４０μｍが好適である。
コア粒子の平均粒径は、コールターマルチサイザー（ベックマンコールター社製）を用い、２８０μｍのアパチャーチューブで粒径別相対重量分布を求めることにより測定できる。
【００１９】
コア粒子には導電性物質、流動化剤等が分散されてもよい。
導電性物質としては、例えば、カーボンブラック、金属微粒子等が挙げられる。
流動化剤としては、例えば、シリカ等が挙げられる。
【００２０】
コア粒子表面に形成される樹脂コート層は樹脂のみからなるものであって、他の添加剤が含有されるものではない。他の添加剤が含有されると、キャリアがトナーと逆極性の電荷を比較的大きくな量で保持し難いためである。
樹脂コート層を構成する樹脂としては、コート型キャリアの分野で従来よりコート層を構成する樹脂として使用されているものであれば特に制限されず、例えば、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、フッ素含有樹脂、ポリエステル系樹脂等が挙げられる。
【００２１】
樹脂コート層のコート樹脂を選択することによって、トナーに対するキャリアの帯電極性を制御できる。例えば、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、シリコーン樹脂を用いると、トナーを負極性に帯電させる傾向が強い。また例えば、ポリスチレンアミノアクリル酸エステル共重合体、ポリスチレンメタクリル酸エステル共重合体を用いると、トナーを正極性に帯電させる傾向が強い。コート樹脂の分子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、数平均分子量は８０００〜１００００が好ましく、重量平均分子量は２０万〜３０万が好ましい。
【００２２】
樹脂コート層のコート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、キャリア総重量に対して０．０１〜１０重量％、特に０．０１〜７重量％が好ましい。画像メモリー防止の観点から、より好ましいコート量は０．０４〜５．５重量％である。
そのようなコート量に対応する樹脂コート層の厚みは通常、０．００１〜１．５μｍ、特に０．００１〜１．０μｍであり、より好ましくは０．００５〜１．０μｍである。
【００２３】
本発明のキャリアは、上記したコア粒子−樹脂コート層の構成を有する限り、いかなる方法によって製造されてよい。
まずコア粒子を得る。例えば、熱可塑性バインダー樹脂、磁性粉および所望により添加される添加剤を含む混合物を溶融混練し、冷却した混練物を微粉砕および分級することによってコア粒子を得ることができる。好ましくは後処理として、さらに加熱による表面処理を行う。また例えば、熱硬化性バインダー樹脂の原料、磁性粉および所望により添加される添加剤を含む混合物を水系媒体中に分散し、造粒を行った後、加熱することによって反応・硬化させる。硬化粒子を水洗および乾燥し、コア粒子を得ることができる。
【００２４】
次いでコア粒子表面に樹脂コート層を形成する。例えば、樹脂コート層用樹脂を有機溶媒に溶解してコート溶液を調製し、当該コート溶液をコア粒子表面に従来から公知のコート法によって塗布し、乾燥することによって、キャリアを製造できる。
【００２５】
本発明のキャリアは、画像メモリーの発生をより有効に防止し、しかもガサツキ、ハキメ、キャリア現像、階調性、中間調再現性、トナー飛散等に関する画像品質を向上する観点から、平均粒径が２０〜４０μｍ、特に２０〜３５μｍであることが好ましく、電気抵抗が１×１０１２Ω以上、特に１×１０１２〜１×１０１４Ωであることが好ましく、飽和磁化が２０〜８０Ａｍ２／ｋｇ、特に３０〜４５Ａｍ２／ｋｇであることが好ましい。平均粒径、電気抵抗および飽和磁化を上記範囲内とすると、本発明のキャリアは低磁力で、電気抵抗が高く、小径であるために、単位面積あたりのキャリア密度が高くなり、残留トナーの掻き取り性が適度に向上し、残留トナーの回収性が物理的および電気的により一層向上する。そのため、画像メモリーの発生をより有効に防止でき、長期にわたって安定した画像を得ることができる。
【００２６】
キャリアの平均粒径は、上記したコア粒子の平均粒径の測定方法と同様の方法により測定できる。
【００２７】
キャリアの電気抵抗は、以下の方法によって測定できる。
図８に示すように、内部にマグネットローラ３０１が設けられて磁束密度が１０００ガウスになったスリーブローラ３０２上に各キャリア３０３をそれぞれ５ｇ供給すると共に、このスリーブローラ３０２と電極管３０４との間隔を１ｍｍに設定し、上記マグネットローラ３０１を５０ｒｐｍで回転させると共に、電源３０５から５００Ｖのバイアス電圧を印加し、各キャリア３０３を通して電極管３０４に流れた電流値（Ｉ）を電流計３０６により測定し、その電気抵抗Ｒ（Ω）を下記の式に従って求める。
Ｒ（Ω）＝５００／Ｉ
【００２８】
キャリアの飽和磁化は、直流磁化特性自動記録装置（横河北辰電機社製；ＴＹＰＥ−３２５７）を用いて測定した。
【００２９】
キャリアとトナーと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、トナー混合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。
【００３０】
〔トナー〕
トナーはキャリアとの摩擦接触によって負または正に帯電されるものであり、バインダー樹脂中に少なくとも着色剤および所望により負または正の荷電制御剤や離型剤等の添加剤が含有されてなるものである。
【００３１】
トナーに使用されるバインダー樹脂は、トナーの分野で従来からトナー用バインダー樹脂として使用されているものが使用可能であり、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、シリコーン樹脂およびそれらの樹脂を任意に混ぜ合わせたものが挙げられる。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。
【００３２】
着色剤は、トナーの分野で公知の材料が使用され、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。着色剤の含有量は、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。
【００３３】
荷電制御剤は、トナーの分野で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。具体的には、正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、ポリアミン樹脂等が挙げられる。負荷電制御剤としては、例えば、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等が挙げられる。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。
【００３４】
離型剤は、トナーの分野で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。
【００３５】
トナーはトナーの分野で公知の製造方法、例えば、粉砕法等の乾式法、乳化重合法、懸濁重合法等の湿式造粒法によって製造できる。
トナーの平均粒径は、例えば約３〜１５μｍである。トナーの平均粒径は、１００μｍのアパチャーチューブを使用すること以外、上記したコア粒子の平均粒径の測定方法と同様の方法により測定できる。
【００３６】
トナーには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流動化剤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。これら添加剤の平均一次粒径は１０〜１００ｎｍであることが好ましい。
【００３７】
トナーにはさらに帯電性の改善を目的として荷電粒子が添加されてもよい。
荷電粒子は、トナーの帯電極性に応じて適宜選択され、トナーとの摩擦接触によりトナーの帯電極性とは逆の極性に帯電される粒子が使用され、通常はキャリアとの摩擦接触により、トナーの帯電極性と逆極性に帯電される粒子が使用される。荷電粒子の平均一次粒径は、例えば、１００〜８５０ｎｍである。
【００３８】
例えば、キャリアとの摩擦接触により負極性に帯電され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される粒子が用いられ、通常はキャリアとの摩擦接触により正極性に帯電される粒子が使用される。そのような粒子は、例えば、チタン酸ストロンチウム、チタン酸バリウム、チタン酸マグネシウム、チタン酸カルシウム、アルミナ等の無機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粒子を使用できる。荷電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の共重合体で構成してもよい。
【００３９】
また例えば、キャリアとの摩擦接触により正極性に帯電されるトナーの場合、荷電粒子は、トナーとの接触により負極性に帯電される粒子が用いられ、通常はキャリアとの摩擦接触により、負極性に帯電される粒子が使用される。このような粒子は、例えば、シリカ、酸化チタン等の無機粒子、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。
【００４０】
荷電粒子の含有量は、本発明の目的が達成される限り特に制限されず、例えば、トナー１００重量部に対して０．１〜３重量が好適である。
【００４１】
〔画像形成装置〕
本発明のキャリアはハイブリッド現像装置および当該現像装置を備えた画像形成装置に使用される。ハイブリッド現像方式とは、二成分現像剤を第１の搬送部材（搬送ローラ）の外周面に保持して、第２の搬送部材（現像ローラ）との対向領域まで搬送し、トナーだけを選択的に第２の搬送部材の外周面に供給して、第２の搬送部材の外周面にトナー薄層を形成し、該トナー薄層を用いて静電潜像担持体上の静電潜像を現像するものである。
【００４２】
以下、添付図面を参照して本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。
【００４３】
図２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１１は、静電潜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。
【００４４】
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。
【００４５】
このような構成を備えた画像形成装置１１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。
【００４６】
〔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（本発明の前記キャリア）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現像槽（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、現像槽４２の一部は削除してある。現像槽４２は感光体１２に向けて開放された一連の開口部（４４、５２）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（第２の搬送部材）である現像ローラ４８が設けてある。現像ローラ４８は、円筒状の部材（第２の回転円筒体）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。
【００４７】
現像ローラ４８の背後には、開口部としての別の空間５２が形成されている。空間５２には、現像剤搬送部材（第１の搬送部材）である搬送ローラ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（第１の回転円筒体）を有する。スリーブ６０の上方には、現像槽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。
【００４８】
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。
【００４９】
搬送ローラ５４の背後には、現像剤撹拌室６６が形成されている。撹拌室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。
【００５０】
このように構成された現像装置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、現像剤撹拌室６６に収容されている現像剤１０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。
【００５１】
帯電された現像剤１０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１０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１０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１０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１０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領域（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、キャリアに付着しているトナーが現像ローラ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領域（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。本発明において使用されるキャリアは、スリーブ６０上において、供給領域９０でトナーを供給した後、トナー帯電極性とは逆極性の比較的大きな電荷を保持でき、しかもリークが起こり難い。そのため、回収領域９２においてキャリアは残留トナーをより有効に電気的に吸引・回収するので、画像メモリーの発生を防止できる。
【００５２】
供給回収領域８８を通過した現像剤１０は、磁石体５８の磁力に保持され、スリーブ６０の回転と共に磁極Ｓ２の対向部を通過して磁極Ｎ２とＮ３の対向領域（放出領域９４）に到達すると、磁極Ｎ２とＮ３によって形成される反発磁界によってスリーブ６０の外周面から前室６８に放出され、前室６８を搬送されている現像剤１０に混合される。
【００５３】
供給領域９０で現像ローラ４８に保持されたトナーは、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の作用を受けて、負極性に帯電したトナーが静電潜像画像部に付着し、この静電潜像を現像剤像として可視像化する。
【００５４】
このようにして現像剤１０からトナーが消費されると、消費された量に見合う量のトナーが現像剤１０に補給されることが好ましい。そのために、現像装置３４は、現像槽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。
【００５５】
〔電界形成手段〕
供給領域９０でスリーブ６０から現像ローラ４８にトナー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３Ａ〜図７に示してある。
【００５６】
図３Ａに示す実施形態１の電界形成装置１１０は、現像ローラ４８に接続された第１の電源１１２（第２の電界形成手段に相当する）とスリーブ６０に接続された第２の電源１１４（第１の電界形成手段に相当する）を有する。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を有し、トナーの帯電極性と同一極性の第１の直流電圧ＶＤＣ１（例えば、−２００ボルト）を現像ローラ４８に印加している。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を有し、トナーの帯電極性と同一極性で且つ第１の直流電圧よりも高圧の第２の直流電圧ＶＤＣ２（例えば、−４００ボルト）をスリーブ６０に印加する。この結果、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直流電界の作用を受けて、負極性に帯電しているトナーがスリーブ６０から現像ローラ４８に電気的に吸引される。このとき、正極性に帯電しているキャリアは、スリーブ６０から現像ローラ４８に吸引されることはない。また、現像領域９６では、現像ローラ４８に保持されている負極性トナーが、図３Ｂに示すように、現像ローラ４８（ＶＤＣ１：−２００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：−２００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。
【００５７】
実施形態２に係る図４Ａの電界形成装置１２２において、第１の電源１２４（第２の電界形成手段に相当する）は、実施形態１の電源と同様に、現像ローラ４８とグランド１２６との間に接続された直流電源１２８を有し、トナーの帯電極性と同一極性の第１の直流電圧ＶＤＣ１（例えば、−２００ボルト）を現像ローラ４８に印加している。第２の電源１３０（第１の電界形成手段に相当する）は、スリーブ６０とグランド１２６との間に直流電源１３２と交流電源１３４を有する。直流電源１３２は、トナーの帯電極性と同一極性で且つ第１の直流電圧よりも高圧の第２の直流電圧ＶＤＣ２（例えば、−４００ボルト）をスリーブ６０に印加している。図４Ｂに示すように、交流電源１３４は、スリーブ６０とグランド１２６との間にピーク・ツー・ピーク電圧ＶＰ−Ｐが例えば３００ボルトの交流電圧ＶＡＣを印加する。その結果、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脈流電界の作用を受けて、負極性に帯電しているトナーがスリーブ６０から現像ローラ４８に電気的に吸引される。このとき、正極性に帯電しているキャリアは、スリーブ６０の内部の固定磁石の磁力によってスリーブ６０に保持され、現像ローラ４８に供給されることはない。また、現像領域９６では、現像ローラ４８に保持されている負極性トナーは、現像ローラ４８（ＶＤＣ１：−２００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。
【００５８】
図５Ａに示す電界形成装置１３６において、第１の電源１３８は、現像ローラ４８とグランド１４０との間に直流電源１４２と交流電源１４４を有する。直流電源１４２は、トナーの帯電極性と同一極性の第１の直流電圧ＶＤＣ１（例えば、−２００ボルト）をスリーブ６０および現像ローラ４８に印加する。交流電源１４４は、スリーブ６０および現像ローラ４８とグランド１４６との間に振幅（ピーク・ツー・ピーク電圧）ＶＰ−Ｐが例えば１，６００ボルトの交流電圧ＶＡＣを印加する。第２の電源１４６（第１の電界形成手段に相当する）は、現像ローラ４８と交流電源１４４との間の端子１４８とスリーブ６０との間に接続された直流電源１５０を有する。直流電源１５０は、所定の直流電圧ＶＤＣ２を出力することができ、陽極が端子１４８、陰極がスリーブ６０に接続されており、これにより、スリーブ６０が現像ローラ４８に対して負極性にバイアスされている（図５Ｂ参照）。したがって、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脈流電界の作用を受けて、負極性に帯電しているトナーがスリーブ６０から現像ローラ４８に電気的に吸引される。また、現像領域９６では、現像ローラ４８上の負極性トナーが、現像ローラ４８（ＶＤＣ１：−２００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。
【００５９】
図６に示す電界形成装置１５２は、図３Ａに示す実施形態１の電界形成装置１１０において、第１の電源１１２と第２の電源１１４にそれぞれ交流電源１５４，１５６を追加したものである。交流電源１５４，１５６の出力電圧はＶＡＣ１，ＶＡＣ２である。電圧ＶＡＣ１，ＶＡＣ２は同一であってもよいし、違ってもよい。図７に示す電界形成装置１５８は、図３Ａに示す実施形態の電源において、第１の電源１１２に交流電源１６０を追加したものである。交流電源１６０の出力電圧はＶＡＣである。これらの形態の電界形成装置１５２，１５８も、電界形成装置１１０，１２２，１３６と同様に、現像ローラ４８とスリーブ６０との間に形成された脈流電界の作用を受けて、供給領域９０では負極性に帯電しているトナーをスリーブ６０から現像ローラ４８に供給し、現像領域９６では負極性に帯電しているトナーを現像ローラ４８から静電潜像画像部（ＶＬ：−８０ボルト）との電位差に基づき、静電潜像画像部に供給する。
【実施例】
【００６０】
以下、本発明を実施例によりさらに詳しく説明するが、本発明は実施例に限定して解釈されるべきでないことは明らかである。
＜キャリアの製造＞
（実施例１）
軟化点Ｔｍが１２５°Ｃ，ガラス転移点Ｔｇが６６℃のポリエステル樹脂を１００重量部、フェライト微粉末（ＴＤＫ（株））を４００重量部、カーボンブラック（三菱化学社製：＃９７０）を２重量部、シリカ（日本アエロジル社製：＃２００）を２重量部の割合にし、ヘンシにルミキサーで充分混合した後、ベント二軸押し出し混練機（ＰＣＭ−６５：池貝鉄工社製）により２００℃で溶融混線した。この混練物をフェザーミルで粗粉砕、続いて機械式粉砕機（ＡＣＭ−１０型：ホソカワミクロン社製）で微粉砕し、これを風力分級機（ＭＳ−１型：ホソカワミクロン社製）で分級した。分級物をサフュージングシステム（ＳＦＳ−２型：日本ニューマチックエ業社製）により３５０℃で加熱処理を行い、体積平均粒径が２０μｍのキャリア用コア粒子を得た。
【００６１】
アクリル樹脂（Ｍｎ８０００、Ｍｗ２４００００）１０重量部およびメチルエチルケトン（ＭＥＫ）１００重量部をホモミキサーで２０分間撹拌し、コート液を調製した。キャリア総重量に対するコート量（乾燥後）が０．０５重量％となるように、コート液を流動床形型塗布装置を用いてコア粒子に塗布した。ついで、２００℃にて５時間乾燥し、キャリアＡを得た。
【００６２】
（実施例２）
キャリア総重量に対するコート量（乾燥後）が３重量％となるように、コート液をコア粒子に塗布したこと以外、実施例１と同じ製法でキャリアＢを製造した。
【００６３】
（実施例３）
キャリア総重量に対するコート量（乾燥後）が５重量％となるように、コート液をコア粒子に塗布したこと以外、実施例１と同じ製法でキャリアＣを製造した。
【００６４】
（実施例４）
キャリア総重量に対するコート量（乾燥後）が０．０３重量％となるように、コート液をコア粒子に塗布したこと以外、実施例１と同じ製法でキャリアＤを製造した。
【００６５】
（実施例５）
キャリア総重量に対するコート量（乾燥後）が６重量％となるように、コート液をコア粒子に塗布したこと以外、実施例１と同じ製法でキャリアＥを製造した。
【００６６】
（実施例６）
軟化点Ｔｍが１２２℃、ガラス転移点Ｔｇが６３℃のスチレン−アクリル樹脂を１００重量部、マグネタイト微粉末（チタン工業社製：ＲＢ−ＢＬ）を３５０重量部、カーボンブラック（ライオン油脂社製：ケッチェンブラックＥＣ）を３重量部、シリカ（日本アエロジル社製：Ｒ−９７２）を２重量部の割合にし、これらをヘンシェルミキサーで混合した後、この混合物を加圧ニーダーで溶融混練し、この混練物を冷却させた後、フェザーミルで粗粉砕し、さらにジェットミルで微粉砕し、これを風力分級機により分級した後、熱処理装置（日本ニューマチック工業社製：サフュージョンシステムＳＦＳ−２型）を用いて２５０℃で加熱処理を行い、体積平均粒径が２０μｍのキャリア用コア粒子を得た。
【００６７】
アクリル樹脂（Ｍｎ８０００、Ｍｗ２４００００）１０重量部およびメチルエチルケトン（ＭＥＫ）１００重量部をホモミキサーで２０分間撹拌し、コート液を調製した。キャリア総重量に対するコート量（乾燥後）が０．０５重量％となるように、コート液を流動床形型塗布装置を用いてコア粒子に塗布した。ついで、２００℃にて５時間乾燥し、キャリアＦを得た。
【００６８】
（実施例７）
フェノール１５重量部、ホルムアルデヒド溶液（９重量％）１００重量部、マグネタイト粉（粒径０．２０μｍ）８０重量部と、塩基性触媒としてアンモニア、重合安定化剤としてフッ化カルシウムを用いて、水相中で撹拌混合しながら６０分間で８５℃まで昇温保持し、１２０分間反応・硬化させた。その後２５℃まで冷却し６００部の水を添加した後、上澄み液を除去したあと、沈殿物を水洗し、１６０℃で２４時間乾燥して、フェノール樹脂をバインダー樹脂とする体積平均粒径２０μｍのキャリア用コア粒子を得た。
その後は、実施例１と同じ方法で、コート層を設け、キャリアＧを得た。
【００６９】
（比較例１）
軟化点Ｔｍが１２５℃、ガラス転移点Ｔｇが６６℃のポリエステル樹脂を１００重量部、フェライト微粉末（ＴＤＫ（株）ＲＢ−ＢＬ）を４００重量部、カーボンブラック（三菱化学社製：＃９７０）を２重量部、シリカ（日本アエロジル社製：＃２００）を２重量部の割合にし、ヘンシェルミキサーで充分混合した後、ベント二軸押し出し混練機（ＰＣＭ−６５：池貝鉄工社製）により２００℃で溶融混練した。この混練物をフェザーミルで粗粉砕、続いて機械式粉砕機（ＡＣＭ−１０型：ホソカワミクロン社製）で微粉砕し、これを風力分級機（ＭＳ−１型：ホソカワミクロン社製）で分級した。分級物をサフュージングシステム（ＳＦＳ−２型：日本ニューマチック工業社製）により３５０℃で加熱処理を行い、キャリアＨを得た。
【００７０】
（比較例２）
・キャリアコート用樹脂微粒子
ＣＨＭＡ（シクロヘキシルメタクリレート）／ＭＭＡ（メチルメタクリレート）／ＳＴ（スチレン）＝４５／４５／１０（モノマー重量比）を用いて公知の乳化重合法で重合を行い、その後水洗、乾燥を行い、平均粒径１００ｎｍの樹脂微粒子ａ（Ｔｇ；１０２℃、Ｔｍ；２２０℃）を得た。
・乾式コートキャリアの製造側
コア材（Ｍｎ−Ｍｇ系フェライトコア粒子）とコート剤（樹脂微粒子）を使用して、以下の方法に従ってコートキャリアを製造した。
Ｍｎ−Ｍｇ系フェライトコア粒子５ｋｇおよびコート剤１５０ｇを温度調整が可能な９Ｌヘンシェルミキサー（三井鉱山社製）に投入し、品温が９０℃以下になる様に注意しながらブレード回転数２００ｒｐｍで２０分撹拌する。その後、ジャッケットに温調したオイルを流しながらブレードを回転数２００ｒｐｍで回転させ、品温を１１５℃まで上昇させその温度を維持しながら１５分さらに撹拌し、コート剤をコア粒子にコーティングする。その後、品温が７０℃以下になるまで低速で撹拌し、キャリアＩを得た。
【００７１】
＜負帯電性トナーの製造＞
・トナー粒子
（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。
【００７２】
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
【００７３】
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。
【００７４】
スチレン ２４０ｇ
ｎ−ブチルアクリレート １２５ｇ
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 １９０ｇ
【００７５】
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。
【００７６】
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 ４３０ｇ
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。
【００７７】
（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。
【００７８】
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
【００７９】
（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。
【００８０】
（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。
【００８１】
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。
【００８２】
（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粒子を作製した。
【００８３】
・トナー
体積平均粒径約６．５μｍの上記トナー粒子１００重量部に対し、第１の疎水性シリカ０．２重量部、第２の疎水性シリカ０．５重量部、疎水性酸化チタン０．５重量部、および個数平均粒径３５０ｎｍのチタン酸ストロンチウム２重量部を、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、負帯電性トナーを得た。
【００８４】
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。
第２の疎水性シリカは、個数平均一次粒径２０ｎｍのシリカ（＃９０：日本アエロジル社製）をＨＭＤＳにより表面処理したものである。
疎水性酸化チタンは、個数平均一次粒径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をしたものである。
【００８５】
＜評価＞
上記負帯電性トナーと実施例／比較例で得られたキャリアを重量混合比（トナー／キャリア）８／９２で混合して得られた現像剤を、図２に示す形態のハイブリッド現像装置を組み込んだ画像形成装置（ｂｉｚｈｕｂ Ｃ３５０改造機；コニカミノルタビジネステクノロジーズ社製）に搭載した。この画像形成装置を用いて、所定の画像を印字し、評価した。トナーは、現像剤のトナー濃度検出結果に基づいて補給するよう制御している。
【００８６】
現像条件は以下の通りである。電界形成装置は、図７に示す形態を採用し、搬送ローラに直流電圧ＶＤＣ２：−５００ボルトを印加し、現像ローラには、直流電圧ＶＤＣ１：−３００ボルトと交流電圧を印加した。交流電圧は、周波数：２ｋＨｚ、振幅ＶＰ−Ｐ：１，５００ボルト、マイナスデューティ比（トナー回収デューティ比）：４０％、プラスデューティ比（トナー供給デューティ比）：６０％の矩形波であった。現像ギャップ５０は０．３ｍｍに設定し、供給回収ギャップ５６は０．６ｍｍに設定し、搬送ローラの現像剤搬送量は５０ｍｇ／ｃｍ２となるように規制部を設定した。感光体の帯電電位（非画像部）は−５５０ボルト、感光体に形成された静電潜像像（画像部）の電位は−６０ボルトであった。
【００８７】
（画像メモリー）
図１０に示すようなベタ領域４０１とハーフ領域４０２の存在する画像パターン４００を出力・印字し、印字画像における画像メモリーの発生度合いに基づいて評価した。詳しくは、下記の判断基準で評価した。ネガ像とは、ハーフ領域の中に現れる比較的低い濃度の画像部である。ポジ画像とは、ハーフ領域の中に現れる比較的高い濃度の画像部である。
◎：ネガ／ポジ像の発生が全く無かった；
○：濃度差が０．０３未満のネガ／ポジ像の発生が、一部有るも画像全体としては実用上には問題なかった；
△：濃度差が０．０５未満のネガ／ポジ残の発生があるが、実用上問題なかった；
×：濃度差が０．０５以上のネガ／ポジ像の発生があり、実用上問題あり。
【００８８】
【表１】
【図面の簡単な説明】
【００８９】
【図１】本発明のキャリアの一実施形態の概略断面図。
【図２】本発明に係る画像形成装置の概略構成と本発明に係る現像装置の断面を示す図。
【図３Ａ】電界形成装置の一実施形態を示す図。
【図３Ｂ】図３Ａに示す電界形成装置からスリーブと現像スリーブに供給されている電圧の関係を示す図。
【図４Ａ】電界形成装置の他の実施形態を示す図。
【図４Ｂ】図４Ａに示す電界形成装置からスリーブと現像スリーブに供給されている電圧の関係を示す図。
【図５Ａ】電界形成装置の他の実施形態を示す図。
【図５Ｂ】図５Ａに示す電界形成装置からスリーブと現像スリーブに供給されている電圧の関係を示す図。
【図６】電界形成装置の他の実施形態を示す図。
【図７】電界形成装置の他の実施形態を示す図。
【図８】キャリアの電気抵抗の測定方法を説明するための概略図。
【図９】ハイブリッド現像方式の一例を示す概略図。
【図１０】画像メモリーを評価するときに使用した画像パターンの概略図である。
【符号の説明】
【００９０】
１：キャリア、２：バインダー樹脂、３：磁性粉、４：コア粒子、５：樹脂コート層、１０：現像剤、１１：画像形成装置、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：現像槽（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：開口部（第２の空間）、５４：搬送ローラ、５６：供給回収ギャップ、５８：磁石体、６０：スリーブ、６２：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。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バインダー樹脂中に磁性粉が分散されたコア粒子の表面に樹脂コート層を有することを特徴とするハイブリッド現像用キャリア。
【請求項２】
樹脂コート層のコート量がキャリア総重量に対して０．０１〜１０重量％である請求項１に記載のハイブリッド現像用キャリア。
【請求項３】
平均粒径が２０〜４０μｍであり、電気抵抗が１×１０１２Ω以上であり、飽和磁化が３０〜４５Ａｍ２／ｋｇである請求項１または２に記載のハイブリッド現像用キャリア。
【請求項４】
トナーおよび請求項１〜３のいずれかに記載のキャリアを含む現像剤を備えたことを特徴とするハイブリッド現像装置。
【請求項５】
請求項４に記載のハイブリッド現像装置を備えた画像形成装置。
【請求項１】
バインダー樹脂中に磁性粉が分散されたコア粒子の表面に樹脂コート層を有することを特徴とするハイブリッド現像用キャリア。
【請求項２】
樹脂コート層のコート量がキャリア総重量に対して０．０１〜１０重量％である請求項１に記載のハイブリッド現像用キャリア。
【請求項３】
平均粒径が２０〜４０μｍであり、電気抵抗が１×１０１２Ω以上であり、飽和磁化が３０〜４５Ａｍ２／ｋｇである請求項１または２に記載のハイブリッド現像用キャリア。
【請求項４】
トナーおよび請求項１〜３のいずれかに記載のキャリアを含む現像剤を備えたことを特徴とするハイブリッド現像装置。
【請求項５】
請求項４に記載のハイブリッド現像装置を備えた画像形成装置。
【図１】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００９−１５１０４９（Ｐ２００９−１５１０４９Ａ）
【公開日】平成２１年７月９日（２００９．７．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−３２８２４３（Ｐ２００７−３２８２４３）
【出願日】平成１９年１２月２０日（２００７．１２．２０）
【出願人】（３０３０００３７２）コニカミノルタビジネステクノロジーズ株式会社 (12,802)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年７月９日（２００９．７．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１２月２０日（２００７．１２．２０）
【出願人】（３０３０００３７２）コニカミノルタビジネステクノロジーズ株式会社 (12,802)
【Ｆターム（参考）】
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