JP2006099006A

JP2006099006A - 現像装置

Info

Publication number: JP2006099006A
Application number: JP2004288060A
Authority: JP
Inventors: Norio Kubo; 憲生久保; Takeo Mizobe; 猛雄溝部
Original assignee: Kyocera Mita Corp
Current assignee: Kyocera Document Solutions Inc
Priority date: 2004-09-30
Filing date: 2004-09-30
Publication date: 2006-04-13

Abstract

【課題】シリカ凝集体のトナーへの埋没およびトナーからの遊離を抑制し、濃度低下および白点画像が生じるのを抑制することができる現像装置を提供することである。
【解決手段】磁性キャリアおよび非磁性トナーからなる２成分現像剤を収容するハウジング内に、撹拌搬送手段と、現像剤を磁気スリーブの表面に保持して搬送するための磁気ローラと、該磁気ローラに所定の間隔で対向して配設され、磁気ローラに保持された現像剤中のトナーを静電的に付着させるための現像ローラとが収容され、磁気ローラの回転中心に原点を有する直交座標に関して、撹拌搬送手段が第I象限に配置され、現像ローラが第III象限に配置された現像装置であり、非磁性トナーには、レーザー回折／散乱式粒度分布測定装置を用いて測定される粒度分布が下記範囲にあるシリカ凝集体が外添されている。シリカ凝集体のメジアン径：５〜８μｍ、比表面積：８０００〜１５０００ｍ²／ｃｍ³。
【選択図】なし

Description

本発明は、電子写真方式を利用した複写機、プリンタ、ファクシミリ、これらの複合機等の画像形成装置に使用する現像装置に関し、より詳しくは、磁気ローラに保持した現像剤中のトナーを現像ローラの表面に付着させ、該トナーを静電潜像に飛翔させることにより静電潜像を現像する非接触現像方式の画像形成装置に使用する現像装置に関する。

従来から、電子写真方式を利用した画像形成装置には、種々の方式のものがある。例えば、一つの感光体上に複数のカラー画像を順次形成する１ドラム色重ね方式では、感光体上に正確にトナーを重ねることで色ズレの少ないカラー画像形成が可能で、カラーの高画質化に対応する技術として注目されてきた。

また、近年では、各色のトナーにそれぞれ対応した複数の感光体上に各トナーの画像を形成し、転写部材の送りに同期させて各感光体からの画像を転写部材上に重ね合わせてカラー画像を形成するタンデム方式が注目されてきている。この方式は、高速性に優れるという利点があるものの、感光体、現像装置等の作像手段を各色毎に並べて配置しなければならないため、大型化するという欠点を有している。

この対策として、感光体どうしの間隔を狭くして小型化された作像手段を配置した小型のタンデム型画像形成装置が提案されている。このような小型のタンデム型画像形成装置では、作像手段の幅方向のサイズを極力小さくするために、現像装置を縦型にするのが有利である。すなわち、現像装置を構成する現像ローラ、磁気ローラ、撹拌搬送手段等の各部材を、従来のように感光体に対して略水平方向に配置するのではなく、斜め上方向ないし上方向に配置するのがレイアウト上望ましい。

また、特許文献１には、レイアウトを効率化して現像装置や転写体などを装置内部にコンパクトに収納する提案がなされているが、この場合、現像装置や転写装置をスライドさせて装脱着する必要があり、構造上複雑になる傾向にある。

ところで、従来の現像剤では、トナーに外添されているシリカ凝集体がトナーに埋没し、現像剤としての流動性が低下し帯電量が増加するため、画像濃度の低下を引き起こすことがある。特に、上記のような縦型の現像装置の場合には、現像剤の還流によって現像剤に対して大きなストレスがかかり、シリカ凝集体がトナーにさらに埋没しやすくなり、画像濃度の低下がより顕著となる。このような不具合は、印字率が低くトナー消費量が少ないときには現像装置内で撹拌される時間が長くなるので、画像濃度の低下がさらに顕著となる傾向にある。

このようにシリカ凝集体がトナー表面に埋没するのを抑制するには、シリカ凝集体の粒径を大きくするのが効果的であるが、逆に大きすぎるとトナー表面から遊離して紙面上で白点となって現れる異常画像となる。

特許文献２〜４には、シリカ凝集体等の外添剤に特徴を有する種々のトナーが提案されている。しかしながら、これらの外添剤では、トナーへの埋没を抑制する効果およびトナーからの遊離を抑制する効果が十分とは言えない。
特開２００２−９１１２３号公報特開２００２−５５４８１号公報特開平１１−２７２００８号公報国際公開第０１／０４２３７２号パンフレット

本発明の課題は、シリカ凝集体のトナーへの埋没およびトナーからの遊離を抑制し、濃度低下および白点画像が生じるのを抑制することができる現像装置を提供することである。

上記課題を解決するための本発明の現像装置は、以下の構成からなる。
(1) 磁性キャリアおよび非磁性トナーからなる２成分現像剤を収容するハウジング内に、前記現像剤を撹拌し搬送するための撹拌搬送手段と、磁気スリーブおよび該磁気スリーブ内に周方向に配列された複数の磁極を備え、前記現像剤を前記磁気スリーブの表面に保持して搬送するための磁気ローラと、該磁気ローラに所定の間隔で対向して配設され、前記磁気ローラに保持された現像剤中のトナーを静電的に付着させるための現像ローラとが収容され、前記磁気ローラの回転中心に原点を有する直交座標に関して、前記撹拌搬送手段が第I象限に配置され、前記現像ローラが第III象限に配置された現像装置であって、前記非磁性トナーには、レーザー回折／散乱式粒度分布測定装置を用いて測定される粒度分布が下記範囲にあるシリカ凝集体が外添されていることを特徴とする現像装置。
シリカ凝集体のメジアン径：５〜８μｍ
シリカ凝集体の比表面積：８０００〜１５０００ｍ²／ｃｍ³
(2) 前記レーザー回折／散乱式粒度分布測定装置を用いて前記シリカ凝集体の粒度分布を測定した際における粒径４５μｍ以上の頻度が０％である(1)に記載の現像装置。

前記(1)に記載の現像装置によれば、メジアン径および比表面積が上記範囲に調整されたシリカ凝集体を用いているので、画像濃度の低下を抑制し、しかも白点画像の形成をも抑制することができる。また、縦型のハイブリッド現像装置であるので、画像形成装置を小型化できるとともに、現像装置およびこの現像装置に取り付けられるトナーコンテナを画像形成装置の上部から容易に装脱着可能な構造とし、さらにジャム処理などの機構を簡素化することができる。

本発明では、前記(2)に記載のように粒径４５μｍ以上の頻度が０％であるのが好ましい。これにより、シリカ凝集体のトナー表面からの遊離が一段と抑制され、白点画像が生じるのをより確実に防止することができる。

以下、本発明の現像装置について詳細に説明する。本発明の現像装置は、磁性キャリアおよび非磁性トナーからなる２成分現像剤を使用する縦型のハイブリッド現像装置であり、非磁性トナーには、シリカ凝集体が外添されている。このシリカ凝集体は、レーザー回折／散乱式粒度分布測定装置を用いて測定されるメジアン径が５〜８μｍの範囲にあり、かつ、比表面積が８０００〜１５０００ｍ²／ｃｍ³の範囲にある。

シリカ凝集体のメジアン径が５μｍ未満になると、微小なサイズのシリカ凝集体が多くなりトナー表面への埋没が起こりやすくなるため、トナーの流動性が低下し画像濃度が低下する。また、シリカ凝集体の比表面積が１５０００ｍ²／ｃｍ³を超える場合も上記と同様に微小なサイズのシリカが多くなり、画像濃度が低下する。

一方、シリカ凝集体のメジアン径が８μｍを超えると、大きなサイズのシリカが多くなりトナー表面からの遊離が起こりやすくなるため、記録紙に白点画像が形成されるという不具合が生じる。また、シリ凝集体の比表面積が８０００ｍ²／ｃｍ³未満である場合も上記と同様に大きなサイズのシリカ凝集体が多くなり、白点画像が生じる。

また、シリカ凝集体は、レーザー回折／散乱式粒度分布測定装置を用いて粒度分布を測定した際における粒径４５μｍ以上の頻度が０％であるのが好ましく、粒径２μｍ以下の頻度が０％であるのがより好ましい。これにより、シリカ凝集体の粒度分布がよりシャープになり、画像濃度の低下および白点画像の形成をより確実に防止することができる。

シリカ凝集体のメジアン径および比表面積は、以下のようにして測定する。図１は、レーザー回折／散乱式粒度分布測定装置（例えば堀場製作所製ＬＡ−５００）を示す概略図である。まず、試料10ｇを測り取り、溶媒としてメタノールを１００ｍｌ使用し、メタノールが入っているサンプルホルダーに試料を少しずつ入れ、撹拌する。サンプル溶液を超音波分散バス３１で分散、撹拌しながら循環ポンプ３２で循環し、レーザ照射部３３にサンプル溶液を流し込む。次いで、光源としてＨｅ−Ｎｅレーザ３４を使用し、照射されたレーザのビーム径をビーム拡大器３５で拡大してレーザ照射部３３に照射し、回折光Ｍを集光レンズ３６を通して検出器３７で検出し、ＡＤ変換器３９にて電気信号に変換して装置制御・演算部３８にて、粒度分布、比表面積を算出する。

シリカ凝集体の添加量は、トナー１００質量部に対して０．１〜１０質量部、好ましくは０．２〜５．０質量部の範囲であるのが好ましい。０．１質量部未満であると、トナーの疎水性が低下し、その結果、高温高湿環境下において空気中の水分子の影響を受けやすくなりトナーの帯電量が極端に低くなり、画像濃度低下を招くおそれがあるともに、トナーの流動性の低下を招くおそれもある。また、１０質量部を超えると、トナーの過度のチャージアップにより画像濃度低下を招くおそれがある。シリカ凝集体とトナーとの混合は、例えばヘンシェルミキサー、Ｖ型混合機、ターブラミキサー、ハイブリタイザー等を用いて行うことができる。

シリカ凝集体の粒度分布を上記のような範囲に調整するには、シリカ凝集体を解砕設備等を用いて解砕したり、必要に応じて分級設備を用いて分級すればよい。解砕設備としては、例えばＩＤＳ−１０（日本ニューマチック工業）などを用いることができる。また、分級設備としては、例えばＤＳＸ−１０（日本ニューマチック工業）などを用いることができる。

また、シリカ凝集体は、疎水化処理剤で表面処理されているのが好ましい。疎水化処理剤としては、例えば、アミノシランを用いることができる。アミノシランとしては、アミノシランカップリング剤が使用され、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、γ−アミノプロピルメトキシシラン、Ｎ−(β−アミノエチル)−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−(２−アミノエチル)−γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、γ−アニリノプロピルトリメトキシシラン等が挙げられる。さらに、疎水化効果を補う為に、アミノシラン系以外の疎水化処理剤と併用することが好ましい。その中でも疎水化効果に優れ、また、トナーの流動性を上げられるもの、例えばヘキサメチルジシラザンと併用するのが好ましい。

また、疎水化処理剤としてシリコーンオイルで処理することもできる。シリコーンオイルはＲ₃ＳｉＯ−〔Ｒ₂ＳｉＯ〕ｎ−ＳｉＲ₃で示される直鎖シロキサン構造を持ち、より詳細には、以下のようなものが挙げられる。非反応性シリコーンオイルとしては、ジメチルシリコーンオイル、フェニルメチルシリコーンオイル、クロロフェニルシリコーンオイル、アルキルシリコーンオイル、クロロシリコーンオイル、ポリオキシアルキレン変性シリコーンオイル、脂肪酸エステル変性シリコーンオイル、けい素官能形シリコーンオイルとしては、メチル水素シリコーンオイル、シラノール基含有シリコーンオイル、アルコキシ基含有シリコーンオイル、アセトキシ基含有シリコーンオイル、更に炭素官能形シリコーンオイルとしては、アミノ変性シリコーンオイル、カルボン酸変性シリコーンオイル、アルコール変性シリコーンオイルが挙げられる。

疎水化処理の方法としては、シリカ凝集体を高速で攪拌しながら、疎水化処理剤であるアミノシラン、シリコーンオイル等を滴下または噴霧する方法、疎水化処理剤を溶解して攪拌している有機溶剤中に凝集体を添加する方法が挙げられ、疎水化処理後に加熱することにより疎水化処理されたシリカ凝集体が得られる。疎水化処理剤を滴下または噴霧する場合は、疎水化処理剤を有機溶剤等で希釈しても構わない。

本発明における非磁性トナーは、結着樹脂、着色剤などで構成されている。結着樹脂としては、例えばポリスチレン系樹脂、アクリル系樹脂、スチレン−アクリル系共重合体、ポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂、ビニルエーテル系樹脂、Ｎ−ビニル系樹脂、スチレン−ブタジエン樹脂等の熱可塑性樹脂を使用するのがよい。

より具体的には、ポリスチレン系樹脂として、スチレンの単独重合体でも、スチレンと共重合可能な他の共重合モノマーとの共重合体でもよい。共重合モノマーとしては、ｐ−クロルスチレン；ビニルナフタレン；エチレン、プロピレン、ブチレン、イソブチレンなどのエチレン不飽和モノオレフィン類；塩化ビニル、臭化ビニル、弗化ビニルなどのハロゲン化ビニル；酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、ベンゾエ酸ビニル、酪酸ビニルなどのビニルエステル類；アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ｎ−ブチル、アクリル酸イソブチル、アクリル酸ドテシル、アクリル酸ｎ−オクチル、アクリル酸２−クロルエチル、アクリル酸フェニル、α−クロルアクリル酸メチル、メタアクリル酸メチル、メタアクリル酸エチル、メタアクリル酸ブチルなどの（メタ）アクリル酸エステル；アクリロニトリル、メタアクリロニトリル、アクリルアミドなどの他のアクリル酸誘導体；ビニルメチルエーテル、ビニルイソブチルエーテルなどのビニルエーテル類；ビニルメチルケトン、ビニルエチルケトン、メチルイソプロペニルケトンなどのビニルケトン類；Ｎ−ビニルピロール、Ｎ−ビニルカルバゾール、Ｎ−ビニルインドール、Ｎ−ビニルピロリデンなどのＮ−ビニル化合物などが挙げられる。これらは、１種を単独で使用することもできるし、あるいは２種以上を組み合わせてスチレン単量体と共重合させることができる。
ポリスチレン系樹脂の分子量また、バインダー樹脂において、二つの質量平均分子量ピーク（低分子量ピークと、高分子量ピークと称する。）を有することが好ましい。具体的に、低分子量ピークが３、０００〜２０、０００の範囲内であり、もう一つの高分子量ピークが３００、０００〜１、５００、０００の範囲内であり、Ｍｗ/Ｍｎが１０以上あるものが好ましい。質量平均分子量ピークがこのような範囲内にあれば、トナーを容易に定着させることができ、また、耐オフセット性を向上させることもできる。尚、バインダー樹脂の質量平均分子量は、分子量測定装置（ＧＰＣ）を用いて、カラムからの溶出時間を測定し、標準ポリスチレン樹脂を用いて予め作成しておいた検量線と照らし合わせることにより、求めることができる。

また、ポリエステル系樹脂としては、アルコール成分とカルボン酸成分との縮重合ないし共縮重合によって得られるものであれば使用することができる。ポリエステル系樹脂を合成する際に用いられる成分としては、以下のものが挙げられる。まず、２価または３価以上のアルコール成分としては、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、１，２−プロピレングリコール、１，３−プロピレングリコール、１，４−ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、１，４−ブテンジオール、１，５−ペンタンジオール、１，６−ヘキサンジオール、１，４−シクロヘキサンジメタノール、ジプロピレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコール等のジオール類；ビスフェノールＡ、水素添加ビスフェノールＡ、ポリオキシエチレン化ビスフェノールＡ、ポリオキシプロピレン化ビスフェノールＡ等のビスフェノール類；ソルビトール、１，２，３，６−ヘキサンテトロール、１，４−ソルビタン、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール、トリペンタエリスリトール、１，２，４−ブタントリオール、１，２，５−ペンタントリオール、グリセロール、ジグリセロール、２−メチルプロパントリオール、２−メチル−１，２，４−ブタントリオール、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、１，３，５，−トリヒドロキシメチルベンゼン等の３価以上のアルコール類が例示される。

また、２価または３価以上のカルボン酸成分としては、２価または３価カルボン酸、この酸無水物またはこの低級アルキルエステルが用いられ、マレイン酸、フマール酸、シトラコン酸、イタコン酸、グルタコン酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、シクロヘキサンジカルボン酸、コハク酸、アジピン酸、セバチン酸、アゼライン酸、マロン酸、あるいはｎ−ブチルコハク酸、ｎ−ブテニルコハク酸、イソブチルコハク酸、イソブテニルコハク酸、ｎ−オクチルコハク酸、ｎ−オクテニルコハク酸、ｎ−ドデシルコハク酸、ｎ−ドデセニルコハク酸、イソドデシルコハク酸、イソドデセニルコハク酸等のアルキルまたはアルケニルコハク酸等の２価カルボン酸；１，２，４−ベンゼントリカルボン酸（トリメリット酸）、１，２，５−ベンゼントリカルボン酸、２，５，７−ナフタレントリカルボン酸、１，２，４−ナフタレントリカルボン酸、１，２，４−ブタントリカルボン酸、１，２，５−ヘキサントリカルボン酸、１，３−ジカルボキシル−２−メチル−２−メチレンカルボキシプロパン、１，２，４−シクロヘキサントリカルボン酸、テトラ（メチレンカルボキシル）メタン、１，２，７，８−オクタンテトラカルボン酸、ピロメリット酸、エンポール三量体酸等の３価以上のカルボン酸等が例示される。

また、ポリエステル系樹脂の軟化点は、１１０〜１５０℃であることが好ましく、より好ましくは１２０〜１４０℃である。

また、バインダー樹脂は、定着性が良好な観点から熱可塑性樹脂が好ましいが、ソックスレー抽出器を用いて測定される架橋部分量（ゲル量）が１０質量％以下の値、より好ましくは０．１〜１０質量％の範囲内の値であれば、熱硬化性樹脂であっても良い。このように一部架橋構造を導入することにより、定着性を低下させることなく、トナーの保存安定性や形態保持性、あるいは耐久性をより向上させることができる。よって、トナーのバインダー樹脂として、熱可塑性樹脂を１００質量％使用する必要はなく、架橋剤を添加したり、あるいは、熱硬化性樹脂を一部使用することも好ましい。

したがって、熱硬化性樹脂として、エポキシ系樹脂やシアネート系樹脂等が使用することができる。より具体的には、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、水素化ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ノボラック型エポキシ樹脂、ポリアルキレンエーテル型エポキシ樹脂、環状脂肪族型エポキシ樹脂、シアネート樹脂等の１種または２種以上の組み合わせが挙げられる。

また、このようなバインダー樹脂において、磁性粉の分散性を向上させるために、ヒドキロキシ（水酸）基、カルボキシル基、アミノ基およびグリシドキシ（エポキシ）基から選択される少なくとも一つの官能基を分子内に有する樹脂を使用することが好ましい。なお、これらの官能基を有しているか否かは、ＦＴ−ＩＲ装置を用いて確認することができ、さらに滴定法を用いて定量することができる。また、バインダー樹脂において、ガラス転移点（Ｔｇ）を５５〜７０℃の範囲内の値とするのが好ましい。バインダー樹脂のガラス転移点が、５５℃未満では、得られたトナー同士が融着し、保存安定性が低下する傾向がある。一方、バインダー樹脂のガラス転移点が、７０℃を超えると、トナーの定着性が乏しくなる傾向がある。尚、バインダー樹脂のガラス転移点は、示差走査熱量計（ＤＳＣ）を用いて、比熱の変化点から求めることができる。

着色剤としては、特に限定されるものではないが、例えばブラック、マゼンタ、シアンおよびイエローの顔料などが挙げられる。これらの着色剤は結着樹脂１００質量部に対して、通常２〜２０質量部、好ましくは５〜１５質量部の割合で配合される。

ブラック系着色剤としては、例えばアセチレンブラック、ランブラック、アニリンブラック等のカーボンブラックが挙げられる。

マゼンタ系着色剤としては、例えばカラーインデックスに記されているＣ．Ｉ．ピグメントレッド８１、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド１２２、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド５７、Ｃ．Ｉピグメントレッド４９、Ｃ．Ｉ．ソルベントレッド４９、Ｃ．Ｉ．ソルベントレッド１９、Ｃ．Ｉ．ソルベントレッド５２、Ｃ．Ｉ．ベシック（Ｂａｓｉｃ）レッド１０、Ｃ．Ｉ．ディスパーズ（Ｄｉｓｐｅｒｓｅ）レッド１５等が挙げられる。

シアン系着色剤としては、例えばカラーインデックスに記されているＣ．Ｉ．ピグメントブルー１５、Ｃ．Ｉ．ピグメントブルー１５−１、Ｃ．Ｉピグメントブルー１６、Ｃ．Ｉ．ソルベントブルー５５、Ｃ．Ｉ．ソルベントブルー７０、Ｃ．Ｉ．ダイレクトブルー８６、Ｃ．Ｉ．ダイレクトブルー２５等が挙げられる。

イエロー系着色剤としては、例えばナフトールイエローＳ等のニトロ系顔料、ハンザイエロー５Ｇ、ハンザイエロー３Ｇ、ハンザイエローＧ、ベンジジンイエローＧ、バルカンファストイエロー５Ｇなどのアゾ系顔料または黄色酸化鉄、黄土等の無機顔料等があげられる。また、カラーインデックスに記されているＣ．Ｉ．ピグメントイエロー１２、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー１８０、Ｃ．Ｉ．ソルベントイエロー２、Ｃ．Ｉ．ソルベントイエロー６、Ｃ．Ｉ．ソルベントイエロー１４、Ｃ．Ｉ．ソルベントイエロー１５、Ｃ．Ｉ．ソルベントイエロー１６、Ｃ．Ｉ．ソルベントイエロー１９、Ｃ．Ｉ．ソルベントイエロー２１等が挙げられる。

トナーには、本発明の効果を害しない範囲でその他の添加剤を添加してもよい。このような添加剤としては、例えば電荷制御剤、ワックスなどが挙げられる。電荷制御剤としては、公知の電荷制御剤を使用できる。正帯電性電荷制御剤としては、例えばニグロシン染料、脂肪酸変性ニグロシン染料、カルボキシル基含有脂肪酸変性ニグロシン染料、四級アンモニウム塩、アミン系化合物、有機金属化合物等を使用でき、負帯電性電荷制御剤としては、例えばオキシカルボン酸の金属錯体、アゾ化合物の金属錯体、金属錯塩染料やサリチル酸誘導体等を使用できる。

ワックスとしては、特に限定はなく、例えばカルナバワックスやサトウワックス、木ワックス等の植物性ワックス；蜜ワックスや昆虫ワックス、鯨ワックス、羊毛ワックスなどの動物性ワックス；エステルを側鎖に有するフィッシャートロプシュ（以下、「ＦＴ」と記すことがある）ワックスやポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックス等の合成炭化水素系ワックスなどが挙げられる。この中でも分散性の点から、エステルを側鎖に有すＦＴワックスやポリエチレンワックスの使用が推奨される。

また、本発明で使用するワックスは、示差走査熱量計による吸熱曲線における吸熱メインピークが７０〜１００℃の範囲であるもののが好ましい。吸熱メインピークが７０℃未満にある場合、トナーブロッキングおよびホットオフセットが生じるおそれがあり、他方吸熱メインピークが１００℃を超える場合、低温定着性が得られない虞があるからである。

さらに、ワックスの添加量は結着樹脂１００重量部に対して０．１〜２０重量部の範囲が好ましい。ワックスの添加量が０．１重量部より少ないと充分なワックスの効果が得られにくく、他方添加量が２０重量部より多いと耐ブロッキング性が低下し、またトナーからの脱離が生じるおそれがある。

また、トナーには、前記したシリカ凝集体の他に、必要に応じて他の無機酸化物微粒子を外添してもよい。このような外添剤としては、アルミナ、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、チタン酸ストロンチウムなどの微粒子が使用できる。外添剤の体積平均径は、０．００１〜１．０μｍ、好ましくは０．００５〜０．３μｍであるのがよい。外添剤の添加量は、トナー１００質量部に対して０．１〜２．０質量部の範囲であるのが好ましい。

本発明における非磁性トナーは、以下のようにして製造する。まず、結着樹脂に対して、所定量の着色剤、必要に応じてワックス、電荷制御剤、電荷調整樹脂等を添加し、ヘンシェルミキサー等の混合装置で混合する。ついで、この混合物を二軸押出機等で溶融混練した後、ドラムフレーカー等で冷却し、ハンマーミル等の粉砕機で粗粉砕する。ついで、気流式ミル等の粉砕機で微粉砕した後、風力分級機等を用いて分級して所定粒径のトナー粒子を得、さらにシリカ凝集体を外添することにより、非磁性トナーを得る。

本発明における磁性キャリアは、例えば鉄、ニッケル、コバルト等の磁性体金属及びそれらの合金、あるいは希土類を含有する合金類、ヘマタイト、マグネタイト、マンガン−亜鉛系フェライト、ニッケル−亜鉛系フェライト、マンガン−マグネシウム系フェライト、リチウム系フェライトなどのソフトフェライト、銅−亜鉛系フェライト等の鉄系酸化物およびこれらの混合物等の磁性体材料を焼結、アトマイズ等を行うことによって製造した磁性体粒子を使用することができる。また、該磁性体粒子の表面をスチレンアクリル樹脂、アクリル樹脂、スチレン樹脂、シリコン樹脂、アクリル変性シリコン樹脂、フッ素樹脂等の樹脂で被覆してもよい。また、上記キャリアとして磁性体分散型樹脂を使用することもできる。この場合、用いる磁性体としては上記磁性体材料が使用でき、結着樹脂としては、例えばビニル系樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、尿素樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリイミド樹脂、セルロース樹脂、ポリエーテル樹脂あるいはこれらの混合物を挙げることができる。

２成分現像剤中の非磁性トナーの割合は、１〜２０質量％、好ましくは３〜１５質量％であるのがよい。トナーの割合が１質量％未満の場合、画像濃度が薄くなりすぎるおそれがある。一方、トナーの割合が２０質量％を超える場合、現像装置内でトナー飛散が発生し、機内汚れや記録紙などの背景部分にトナーが付着する不具合が生じるおそれがある。

本発明における非磁性トナーは、体積平均粒径が５〜１０μｍ程度であるのがよい。また、磁性キャリアは、電子顕微鏡法による粒径で表して２０〜２００μｍ、好ましくは３０〜１５０μｍであるのがよい。キャリアの見かけ密度は、磁性材料を主体とする場合は磁性体の組成や表面構造等によっても相違するが、一般に２．４〜３．０ｇ／ｃｍ³の範囲であるのがよい。

トナーの体積平均粒径は、以下のようにして測定する。まず、コールターカウンターマルチサイザータイプIIＥ型（ベックマン・コールター社製）を用い、電界液（１級塩化ナトリウムを用いた１％ＮａＣｌ水溶液）100〜150ｍｌ中に分散剤として界面活性剤を0.1〜5ｍｌ加え、さらに測定試料0.5〜50ｍｇ加える。試料を懸濁後電解液は、超音波分散機で約1〜3分間分散処理を行い、コールターカウンターマルチサイザータイプIIＥ型により、アパチャーとして、100μｍアパチャーを用いて2〜40μｍ粒子の粒度分布を測定した体積分布を求める。

図１は、本発明の縦型ハイブリッド現像装置を備えたタンデム型カラー画像形成装置を示す概略断面図である。

画像形成装置２内には、ブラック用作像手段３、シアン用作像手段４、マゼンタ用作像手段５およびイエロー用作像手段６が、水平方向に図２において左から右に向かってこの順に配列されている。これらの作像手段３，４，５，６は、それぞれ、感光体ドラム１０、帯電器１２、露光装置（厳密には露光装置の一部である半導体レーザあるいはＬＥＤヘッド）１４、後に詳述する現像装置１００、転写装置１６、クリーニング装置１８などの作像エレメントを備えている。なお、図２においては、図示の簡略化のため、上記作像エレメントの符号は、ブラック用作像手段３においてのみ付してある。各作像手段３，４，５，６の現像装置１００には、それぞれ、対応する色のトナーを補給するためのトナーコンテナ１００Ａが装着されている。

作像手段３，４，５，６の下側には、搬送ベルト機構２０が配設されている。搬送ベルト機構２０は、駆動ローラ２０Ａと、被駆動ローラ２０Ｂと、駆動ローラ２０Ａ及び被駆動ローラ２０Ｂ間に巻き掛けられた無端状の搬送ベルト２０Ｃとを備えている。搬送ベルト２０Ｃの上側の移動面２０ａは、作像手段３，４，５，６における感光体ドラム１０と転写装置１６との間を通ってほぼ水平横方向に延在し、かつ記録紙の搬送面を形成している。搬送ベルト２０Ｃは、駆動ローラ２０Ａ及び被駆動ローラ２０Ｂにより、図２において反時計方向に回転移動する（図３における矢印参照）。

搬送ベルト機構２０の下方には、給紙カセット２２が配設されている。搬送ベルト機構２０の下流側には定着装置２４、排出ローラ２６、排紙トレイ２８などが配設されている。給紙カセット２２から送り出された記録紙は、搬送ベルト機構２０により感光体ドラム１０と転写装置１６との間に搬送される。記録紙には、カラー画像に対応した色のトナーが順次に転写され、定着装置２４により定着された後、排出ローラ２６により排紙トレイ２８に排出される。

次に、上記タンデム型カラー画像形成装置に備えられた現像装置１００を含む作像手段３，４，５，６について詳細に説明する。なお、作像手段３，４，５，６の構成は相互に実質的に同じであるので、以下、これらを代表して、ブラック用作像手段３について説明する。

図３および図４に示すように、作像手段３は、感光体ドラム１０、帯電器１２、露光装置１４、現像装置１００、転写装置１６、クリーニング装置１８などの作像エレメントを備えている。タンデム型画像形成装置においては、感光体ドラム１０の周囲に配置する帯電器１２、露光装置１４、現像装置１００、転写装置１６、クリーニング装置１８などの作像エレメントなどをコンパクトに設計することが重要であり、このために本実施形態においては現像装置１００をほぼ縦型にレイアウトしている。

感光体ドラム１０における感光材料として、正帯電有機感光体（正ＯＰＣ）、ａ−ｓｉ感光体などを用いることができる。正ＯＰＣを用いた場合、オゾンなどの発生が少なく、帯電が安定しており、特に単層構造の正ＯＰＣは、長期にわたって使用して膜厚が変化した場合においても、感光特性に変化が少なく画質も安定するため、長寿命のシステムには好適である。そして正ＯＰＣを長寿命のシステムに用いる場合、膜厚を２０μｍから４０μｍ程度に設定するのが好ましい。膜厚が２０μｍ未満の場合には、膜厚が減少して１０μｍ程度になったとき、絶縁破壊によって黒点の発生が目立ってくる。また、膜厚を４０μｍを越えるように設定した場合には、感度が低下し、画像濃度低下の要因となる。

露光装置１４は、半導体レーザもしくはＬＥＤヘッドを用いることができる。感光材料として正ＯＰＣを用いた場合には、７７０ｎｍ付近の波長が有効であり、ａ−ｓｉ感光体の場合には６８５ｎｍ付近の波長が有効である。本発明の実施形態においては、感光材料として正ＯＰＣを用い、露光装置１４としてＬＥＤヘッドを用いている。

本発明の現像装置１００は、合成樹脂等を用いて形成することができるハウジング１１０を備えている。ハウジング１１０における感光体ドラム１０と対向する端面は開口している。ハウジング１１０内には、磁性キャリアおよび非磁性トナーからなる２成分現像剤と、該現像剤を撹拌し搬送する撹拌搬送手段１２０と、現像剤を周表面に磁気的に吸引保持して搬送する磁気ローラ１３０と、該磁気ローラ１３０及び感光体ドラム１０の各々の周表面に対し所定の間隔で対向して配設され、トナーのみを静電的に付着させる現像ローラ１４０とが収容されている。

磁気ローラ１３０は、アルミニウムなどの非磁性材料からなる円筒状の磁気スリーブ１３２と、該磁気スリーブ１３２内に複数の磁極Ｎ１、Ｓ１、Ｎ２、Ｎ３、Ｓ２をこの順に周方向に配列した静止永久磁石１３４とを備えている。磁気スリーブ１３２の周表面には２成分現像剤が磁気的に吸引保持されて磁気ブラシが形成され、磁気スリーブ１３２の回転により２成分現像剤が搬送される。この磁気ローラ１３０には、第１の直流電源装置１３６によって所定の直流バイアス電圧が印加されるよう構成されている。

現像ローラ１４０は、導電性材料などからなる円筒状部材（スリーブ）により構成されている。スリーブの材質としては、均一な導電体であればよく、アルミニウム、ステンレス鋼、周表面を導電性樹脂で被覆したものなどが適用できる。スリーブの表面抵抗は、現像性と現像リークを考慮して決定される。現像ローラ１４０の周表面と正ＯＰＣの周表面との隙間は約２５０μｍに設定されている。この空間にはワイヤー電極等は用いない。この現像ローラ１４０には、第２の直流電源装置１４２によって所定の直流バイアス電圧が印加されると共に、交流電源装置１４４によって交流バイアス電圧が重畳して印加されるよう構成されている。

ハウジング１１０内には、磁気ローラ１３０と隣接する位置に第１の現像剤撹拌室１１２が設けられ、更に第１の現像剤撹拌室１１２と隔壁１１３によって仕切られた第２の現像剤撹拌室１１４が設けられている。第１及び第２の現像剤撹拌室１１２，１１４は、磁気ローラ１３０の軸方向両端部において相互に連通され、全体として無端状の循環搬送路が形成される。この循環搬送路は、ハウジング１１０内の現像室を構成する。第１の現像剤撹拌室１１２は、磁気ローラ１３０と平行に磁気ローラ１３０に沿って直線状に延在する。第２の現像剤撹拌室１１４は、隔壁１１３を挟んで第１の現像剤撹拌室１１２と平行に直線状に延在する。

撹拌搬送手段１２０は、第１の回転螺旋羽根部材１２２と、第２の回転螺旋羽根部材１２４とからなる。第１の回転螺旋羽根部材１２２は、第１の現像剤撹拌室１１２および磁気ローラ１３０に沿って直線状に延在するよう第１の現像剤撹拌室１１２内に回転自在に配設され、第２の回転螺旋羽根部材１２４は、第２の現像剤撹拌室１１４に沿って直線状に延在するよう第２の現像剤撹拌室１１４内に回転自在に配設されている。ハウジング１１０内にはまた、磁気ローラ１３０の周表面に保持された現像剤の層厚を規制する層厚規制ブレード１１７が設けられている。

上記現像装置１００において、磁気ローラ１３０の回転中心Ｏ（換言すれば、磁気スリーブ１３２の回転中心Ｏ）に原点を有する直交座標（直交するｘ軸およびｙ軸からなる仮想の平面座標）に関して、第１の回転螺旋羽根部材１２２および第２の回転螺旋羽根部材１２４は第I象限に配置され、現像ローラ１４０は第III象限に配置されている。第１の回転螺旋羽根部材１２２および第２の回転螺旋羽根部材１２４は、ほぼ水平方向に並設されている。これに伴い、第１の現像剤撹拌室１１２および第２の現像剤撹拌室１１４は、第I象限に、ほぼ水平方向に並設されている。

ハウジング１１０の下方（ハウジング１１０の下面と、ベルト機構２０の上側の移動面２０ａとの間）には、空間領域Ｓが、第IV象限に形成されるか、又は、第IV象限から第III象限にまたがって形成されるが、本実施形態では、図示のように第IV象限から第III象限にまたがって形成されている。感光体ドラム１０、帯電器１２、ＬＥＤヘッド１４、転写装置１６及びクリーニング装置１８は第III象限に配置されている。

上記のように現像装置１００が縦型の構造を有していることにより、現像装置１００の下方に空間領域Ｓを形成することが可能となり、画像形成装置の小型化の達成に大きく貢献する。すなわち、図２および図５に示すように、ブラック用作像手段３における現像装置１００の下方に形成された空間領域Ｓには、隣接するシアン用作像手段４における感光体ドラム１０、帯電器１２、ＬＥＤヘッド１４、転写装置１６およびクリーニング装置１８が配置される。同様にして、シアン用作像手段４における現像装置１００の下方に形成された空間領域Ｓには、隣接するマゼンタ用作像手段５における感光体ドラム１０、帯電器１２、ＬＥＤヘッド１４、転写装置１６およびクリーニング装置１８が配置される。さらに、マゼンタ用作像手段５における現像装置１００の下方に形成された空間領域Ｓには、隣接するイエロー用作像手段６における感光体ドラム１０、帯電器１２、ＬＥＤヘッド１４、転写装置１６およびクリーニング装置１８が配置される。このようにして、縦型の現像装置１００を備えた作像手段３，４，５，６を水平方向に無駄な空間を可能な限り有効利用して配列することができるので、タンデム型カラー画像形成装置の縦方向及び横方向寸法を短縮して全体の構成をコンパクトにすることができる。

作像手段３，４，５，６の各々において、トナーコンテナ１００Ａは、現像装置１００の上部、すなわちハウジング１１０の上部に配置することができる。これにより、内蔵されたトナー撹拌搬送手段によりトナー補給口から自由落下させることができ、交換時には画像形成装置本体２の上方から取り外し、再度上方から装着するという、単純な構成が可能になる。また、トナーコンテナ１００Ａと同様に、現像装置１００も上方に取り外し、再度上方から装着することが可能であり、異常時やメンテナンス時などに際し、離脱及び装着操作を容易に遂行できる。現像装置１００の構成も全体として単純化される。

図４に示すように、静止永久磁石１３４の磁極は、複数の磁極Ｎ１、Ｓ１、Ｎ２、Ｎ３、Ｓ２がこの順に周方向に配列されて構成されている。磁極Ｎ２とＮ３は、相互に同極である一対の磁極（反発極）を構成している。すなわち、静止永久磁石１３４は、現像ローラ１４０に最接近した位置にある磁極Ｎ１、第１の回転螺旋羽根部材１２２により撹拌搬送された２成分現像剤を受け取って保持し、磁気スリーブ１３２の周表面に形成された磁気ブラシの高さを規制する層厚規制ブレード１１７によって穂切りを行う穂切り領域に位置する穂切り磁極Ｎ３、最接近磁極Ｎ１へ穂切りされた磁気ブラシを搬送する搬送磁極Ｓ２、最接近磁極Ｎ１から磁気ブラシを受け取る搬送磁極Ｓ１、搬送磁極Ｓ１から磁気ブラシを受け取って第１の現像剤撹拌室１１２内に搬送する搬送磁極Ｎ２により構成される。

そして本発明においては、磁気スリーブ１３２の半径方向外側において、相互に同極である一対の磁極（反発極）Ｎ２とＮ３間に生ずる反発磁力によって該一対の磁極Ｎ２とＮ３間に形成される垂直磁力の値が最も低い領域（以下、この領域を「最低磁力領域」と称することとする）を形成すると共に該最低磁力領域を、第I象限におけるθ＝３５°〜６０°の角度範囲内に位置付けるのが好ましい。ここで、第I象限における角度θとは、最低磁力領域と原点Ｏとを結ぶ直線がｘ軸となす角度をいう。なお、最低磁力領域の垂直磁力は、現像装置１００の構成（磁気ローラ１３０の直径、静止永久磁石１３４の配置、静止永久磁石１３４の磁力など）により異なることはいうまでもない。例えば、１ｍＴ（ミリテスラ）以下の場合もあるし、３ｍＴ以下の場合もあるが、理想的には、０テスラ、あるいは可能な限り０テスラに近い値であることが好ましい。

感光体ドラム１０、現像装置１００における現像ローラ１４０、磁気ローラ１３０、第１の回転螺旋羽根部材１２２及び第２の回転螺旋羽根部材１２４は、それぞれ図示しない駆動手段により図２，３に示す矢印方向に回転駆動される。静電潜像担持体である正ＯＰＣは、帯電器１２により４００Ｖに帯電される。その後、ＬＥＤヘッドにより７７０ｎｍの波長で露光を行うと、露光後の電位（最大露光後の感光体の電位）は７０Ｖに設定される。第１及び第２の回転螺旋羽根部材１２２及び１２４を回転駆動することにより、現像剤を攪拌してトナーを適正なレベルに帯電させる。

第１の現像剤撹拌室１１２内の２成分現像剤は、磁気スリーブ１３２の周表面に保持される。磁気スリーブ１３２の周表面に保持された現像剤は、層厚規制ブレード１１７を通過することにより所定の厚さに形成される。このようにして磁気スリーブ１３２の周表面に保持された現像剤は、一定の厚さで現像ロール１４０の周表面に接触する。磁気スリーブ１３２には第１の直流電源装置１３６によって所定の直流バイアス電圧Ｖ１が印加されており、現像ローラ１４０には第２の直流電源装置１４２によって所定の直流バイアス電圧Ｖ２が印加されているので、磁気スリーブ１３２と現像ローラ１４０の電位差（Ｖ１−Ｖ２）によって現像ローラ１４０の周表面にトナーのみが吸着され薄層が形成される。磁気スリーブ１３２の直流バイアス電圧Ｖ１を４００Ｖ、現像ローラ１４０の直流バイアス電圧Ｖ２を１００〜１５０Ｖに設定することで、現像ローラ１４０の周表面に約１．０〜１．５ｍｇ／ｃｍ²のトナー層が形成される。このときの現像剤の帯電量は約１０〜２０μＣ／ｇが適正である。帯電量が１０μＣ／ｇ未満であるとトナー飛散が目立ち、２０μＣ／ｇを越えると薄層形成されたトナーが感光体ドラム１０の周表面へ飛翔しにくくなる。

現像ローラ１４０の周表面に付着されたトナーは、現像ローラ１４０に直流と交流が重畳されたバイアス電圧を印加することにより、感光体ドラム１０の周表面に形成された静電潜像に飛翔して現像することができる。なお、トナーの飛散を防ぐために、現像ローラ１４０への交流バイアス電圧の印加は現像の直前に行う。具体的には、第２の直流電源装置１４２によって所定の直流バイアス電圧Ｖ２が印加されている現像ローラ１４０に対し、現像の直前において、交流電源装置１４４により現像ローラ１４０に所定の交流バイアス電圧を重畳して印加する。交流バイアス電圧（ピークツーピーク電圧）Ｖｐ−ｐ＝１．５ＫＶ、周波数ｆ＝３．０ＫＨｚに設定することで、画像濃度・ドット再現・カブリ除去のバランスをとることができる。また、デューティ比（ＤＵＴＹ比）を３０％に設定することにより現像ゴーストを抑制することができる。

現像ローラ１４０のトナー層の表面越しの電位を測定すると、約３２０Ｖとなっており、３２０Ｖ−７０Ｖ（最大露光後の感光体の電位）＝２５０Ｖが実質の現像の実行単位であるといえる。磁気スリーブ１３２の周表面と現像ローラ１４０の周表面との隙間は３８０μｍに設定されている。層厚規制ブレード１１７と磁気スリーブ１３２の周表面との隙間は、５００μｍに設定されており、磁気ブラシが現像ローラ１４０に接触するように調整されている。磁気ローラ１３０と規制ブレード１１７は磁力線を走らせることで、磁気ブラシの搬送性を絞り、磁気ローラ１３０の表面をローレットやブラスト処理などで搬送力高めることで、規制ブレード１１７と磁気ローラ１３０とのギャップマージンを緩和することができる。

磁性材料からなる層厚規制ブレード１１７は、磁気ローラ１３０の静止永久磁石１３４に配設された穂切り磁極Ｎ３に対し、半径方向外方において実質的に対向するよう配置されているので、磁気ローラ１３０と層厚規制ブレード１１７との間に磁界が形成される。このような構成により、磁気スリーブ１３２の周表面に形成される磁気ブラシの搬送性を絞り、更に、磁気スリーブ１３２の表面にローレット加工あるいはブラスト処理を施すことにより搬送性を高めることにより、磁気スリーブ１３２と層厚規制ブレード１１７との間のギャップマージンを緩和することが可能になる。

第１の現像剤撹拌室１１２内の２成分現像剤は、回転する磁気スリーブ１３２の周表面に吸着されて汲み上げられ、磁気ブラシとされる。磁気スリーブ１３２及び層厚規制ブレード１１７間の隙間を通過した磁気ブラシは、現像ローラ１４０との隙間を通過する間に、非磁性トナーのみが現像ローラ１４０に供給される。非磁性トナーのみが現像ローラ１４０に供給された磁気ブラシは、磁気スリーブ１３２の周表面に吸着された状態で第１の現像剤撹拌室１１２に搬送され、磁気スリーブ１３２の周表面から引き剥がされて第１の現像剤撹拌室１１２内に戻される。第１の現像剤撹拌室１１２内に戻された２成分現像剤は、第１の現像剤撹拌室１１２及び第２の現像剤撹拌室１１４に沿って、それぞれ第１及び第２の回転螺旋羽根部材１２２及び１２４により他の２成分現像剤と共に撹拌搬送される。現像室内のトナー量が不足した場合には、トナーコンテナ１００Ａから周知のとおりにしてトナーが補給される。多くの記録紙にカラー画像を記録するためには、このような工程を繰り返し行う必要がある。

ところで、磁気スリーブ１３２の周表面から磁気ブラシを引き剥がすには、真下（重力の方向）に向けて引き剥がすのが最も容易であるが、現像装置１００が横長となって画像形成装置のコンパクト化に大きく影響し、望ましくない。先に述べたように、本実施形態における現像装置１００においては、画像形成装置のコンパクト化を促進するため、第１及び第２の回転螺旋羽根部材１２２及び１２４は第Ｉ象限に配置され、現像ローラ１４０は第ＩＩＩ象限に配置されている。このため、磁気スリーブ１３２において、現像ローラ１４０に対しトナーのみを供給した磁気ブラシは、これを、磁気スリーブ１３２の周表面において、下方から水平位置よりも上方に、具体的には、第ＩＩＩ象限及び第ＩＶ象限から第Ｉ象限まで持ち上げて引き剥がす必要がある。

磁気スリーブ１３２の周表面から磁気ブラシを引き剥がすには、相互に同極性の永久磁石を内部に固定配置し、上述した最低磁力領域を形成すればよい。しかしながら、水平位置まで磁気ブラシを引き上げると、反発磁力による最低磁力領域が存在したとしても、この最低磁力領域が上記水平位置に近ければ、磁気ブラシが現像室（第１の現像剤撹拌室１１２）に戻り切れず、その一部である磁性キャリア及び／又は非磁性トナーが現像室から下方（第ＩＶ象限）に漏れてしまうことになる。これに対し、最低磁力領域を第ＩＩ象限に近い位置に設置した場合には、磁気ブラシが剥がれ切れずにそのまま、磁気スリーブ１３２の周表面と層厚規制ブレード１１７との間の隙間を通過してしまい、同じ磁気ブラシが磁気スリーブ１３２の周表面上に存在し続ける、いわゆる分離不良という、望ましくない状態となる。このような分離不良が生じると、数枚の記録紙に現像を施しただけで、画像濃度は極端に低下してしまう。

本実施形態においては、磁気ローラ１３０に内蔵された静止永久磁石１３４に相互に同極である一対の磁極Ｎ２とＮ３を備え、磁極Ｎ２とＮ３間に生ずる反発磁力によって該一対の磁極Ｎ２とＮ３間に形成される、垂直磁力の値が最も低い領域、すなわち最低磁力領域を第Ｉ象限における３５°〜６０°の角度範囲内に位置付けることにより、上述したような、現像剤の分離不良と、現像室から下方（第ＩＶ象限）への漏れ、という二つの望ましくない現象を同時に解消することができる。すなわち、現像過程において、非磁性トナーのみが現像ローラ１４０に供給された磁気ブラシは、磁気スリーブ１３２の周表面に吸着された状態で現像室である第１の現像剤撹拌室１１２に搬送され、上記０テスラとなる領域において磁気スリーブ１３２の周表面から引き剥がされて第１の現像剤撹拌室１１２内に戻される。上記最低磁力領域を第Ｉ象限における３５°〜６０°の角度範囲内に位置付けているので、磁気ブラシは現像室（第１の現像剤撹拌室１１２）に確実に戻ることができ、その一部である磁性キャリア及び／又は非磁性トナーが現像室から下方（第ＩＶ象限）に漏れることが回避される。また、磁気ブラシは、磁気スリーブ１３２の周表面に吸着された状態で第Ｉ象限における３５°〜６０°の角度範囲を通過する間に引き剥がされるので、磁気スリーブ１３２の周表面と層厚規制ブレード１１７との間の隙間を通過して同じ磁気ブラシが磁気スリーブ１３２の周表面上に存在し続ける、いわゆる分離不良という不具合も解消される。

一般に、感光体へのキャリア付着は、キャリアの抵抗が低いときに感光体のベタ部に生じやすいことが知られているが、ハイブリッド現像装置では、一旦磁気ローラから中間ローラ（現像ローラ）にトナー薄層を形成してその部分には極力キャリア付着しないように１０^8〜12Ω・ｃｍの抵抗に設定し、かつ、現像ローラと感光体との間に空隙を設けて、トナーだけが飛翔して、万一現像ローラにキャリアが少量付着しても感光体へは行かずに再び現像層へ戻り、結果として現像剤の減少が起こらずに、現像材を補給したり、付着キャリアを回収するなどの構造を必要としなくて済む。

なお、図示の実施形態において、相互に同極である一対の磁極Ｎ２とＮ３は、いずれも第Ｉ象限に配置されているが、これに限定されるものではない。要するに、磁極Ｎ２とＮ３間（反発磁力間）に形成される上記最低磁力領域を第Ｉ象限における３５°〜６０°の角度範囲内に位置付けることが重要であって、相互に同極である一対の磁極Ｎ２とＮ３の周方向位置は、個々の現像装置に応じて適宜の位置に設定すればよい。

以下、実施例および比較例を挙げて本発明についてさらに詳細に説明するが、本発明は以下に実施例に限定されるものではない。

パウダーテック社製フェライトキャリア（平均粒径４５μｍ）に、表１に示す粒度分布を有するシリカ凝集体が外添された非磁性トナーを８質量％調合し、ボールミルで３０分間混合して２成分現像剤をそれぞれ得た。これらの現像剤を用いて、京セラ製プリンタＦＳ−Ｃ５０１６Ｎにて印字率０．１％で１０万枚の印字評価を行った。詳細を以下に示す。なお、以下において示す部数は質量部を表わす。

（結着樹脂の製造方法）
ポリオキシプロピレン（２．２）−２，２−ビス（４−ヒドロキシフェニル）プロパン４．０ｍｏｌ、ポリオキシエチレン（２．２）−２，２−ビス−（４−ヒドロキシフェニル）プロパン１．０ｍｏｌ、テレフタル酸４．５ｍｏｌ、無水トリメリット酸０．５ｍｏｌと酸化ジブチル錫４ｇを窒素雰囲気下、２３０℃で８時間かけて反応させ、軟化点１２０℃のポリエステル樹脂を得た。

（配合組成）
上記で製造したポリエステル樹脂：１００部
カルナバワックス（品番：Ｃ１会社名：加藤洋行）１０部
カーボンブラック（品番：ＭＡ１００会社名：三菱化学）４部
４級アンモニウム塩（品番：ＦＣＡ２０１ＰＳ会社名：藤倉化成）３部

上記配合組成の混合物をヘンシェルミキサーで混合後、ロールミルで溶融混練し、冷却後ジェットミルで微粉砕した。得られた微粉砕品を分級して、体積平均粒径９〜１０μｍの黒色トナー粒子を得た。ついで、得られたトナー粒子に、表１に示す粒度分布を有するシリカ凝集体と酸化チタン微粒子を下記の割合でヘンシェルミキサーにて４分混合し、非磁性トナーをそれぞれ得た。
トナー粒子１００部
疎水性シリカ凝集体１．０部
酸化チタン微粒子（品番：ＳＴ−１００、会社名：チタン工業）０．５部

（シリカ凝集体の製造方法）
上記疎水性シリカ凝集体は以下の方法により作製した。日本ニューマチック工業社製ジェットミルＩＤＳ−２型を用いて、日本アエロジル社製シリカＲＡ−２００Ｈを表１に示す粒度分布になるように解砕・調整した。得られたシリカ凝集体１００質量部を密閉型ヘンシェルミキサーに入れ、γ−アミノプロピルトリエトキシシランとジメチルシリコーンオイルの等量部を混合した疎水化処理剤２０質量部をスプレーで上から均一に塗布し、さらに混合しながら１１０℃で２時間反応させ疎水化処理し、その後、副反応生成物を減圧除去し、２００℃で１時間加熱し、所望のシリカ凝集体をそれぞれ得た。実施例１〜３および比較例１〜５で使用したシリカ凝集体の粒度分布（メジアン径および比表面積）を図６のグラフに示す。

（粒度分布の測定）
シリカ凝集体の粒度分布は、図１に示すようなレーザー回折／散乱式粒度分布測定装置（堀場製作所製ＬＡ−５００）を用いて以下のように測定した。まず、試料10ｇを測り取り、溶媒としてメタノールを１００ｍｌ使用し、メタノールが入っているサンプルホルダーに試料を少しずつ入れ、撹拌した。ついで、この試料溶液を超音波分散バス３１で分散、撹拌しながら循環ポンプ３２で循環し、レーザ照射部３３に試料溶液を流し込んだ。光源としてはＨｅ−Ｎｅレーザ３４を使用し、照射されたレーザのビーム径をビーム拡大器３５で拡大してレーザ照射部３３に照射し、回折光Ｍを集光レンズ３６を通して検出器３７で検出し、ＡＤ変換器３９にて電気信号に変換して装置制御・演算部３８で粒度分布を計算してデータを測定した。

（評価方法）
(1) 濃度低下
１０万枚の連続通紙（印字率０．１%）を行い、１０００枚毎にソリッド画像を印字し、マクベス反射濃度計（ＲＤ９１４）を用いて画像濃度を測定した。画像濃度が１．０を下回った時点をＮＧとした。
(2) 白点画像
上記１０００枚毎のソリッド画像（１．５ｃｍ×１．５ｃｍ）上に見られる、直径０．１ｍｍ以上の白点のレベルを確認した。
○：白点の数が０個
△：白点の数が５個未満存在
×：白点の数が５個以上存在

表１から、比較例１では、低印字率での連続印字によってシリカ凝集体がトナーに埋没し、２０００枚で画像濃度が１．０を下回った。比較例２では、低印字率の連続印字によってシリカ凝集体がトナーに埋没し、１００００枚で画像濃度が１．０を下回った。比較例３では、低印字率での連続印字による濃度低下は発生しなかったが、白点画像が発生した。比較例４では、低印字率での連続印字による濃度低下は発生しなかったが、白点画像が多量に発生した。比較例５では、低印字率の連続印字によってシリカ凝集体がトナーに埋没し、３００００枚で画像濃度が１．０を下回った。また、白点画像も発生した。一方、実施例１〜３では、低印字率での連続印字で濃度低下がなく、白点画像も発生しなかった（※実施例３では画像白点が微量発生）。

レーザー回折／散乱式粒度分布測定装置の測定原理を説明する概略図である。本発明の一実施形態にかかるタンデム型カラー画像形成装置を示す概略図である。図１に示すタンデム型カラー画像形成装置に備えられているブラック用作像手段を示す概略図である。図２に示すブラック用作像手段に備えられている現像装置を示す概略図である。図１に示すタンデム型カラー画像形成装置に備えられているブラック用作像手段およびシアン用作像手段を示す概略図である。実施例および比較例において使用したシリカ凝集体のメジアン径および比表面積を示すグラフである。

符号の説明

２画像形成装置本体
３ブラック用作像手段
４シアン用作像手段
５マゼンタ用作像手段
６イエロー用作像手段
１０感光体ドラム
１２帯電器
１４ＬＥＤヘッド
１６転写装置
１８クリーニング装置
３１超音波分散バス
３２循環ポンプ
３３レーザー照射部
３４ He−Neレーザー
３５ビーム拡大器
３６集光レンズ
３７検出器
３８装置制御・演算部
１００現像装置
１１０ハウジング
１１２第１の現像剤撹拌室
１１３隔壁
１１４第２の現像剤撹拌室
１１７層厚規制ブレード
１２０撹拌搬送手段
１２２第１の回転螺旋羽根部材
１２４第２の回転螺旋羽根部材
１３０磁気ローラ
１３２磁気スリーブ
１３４静止永久磁石
１４０現像ローラ
Ｎ１、Ｓ１、Ｎ２、Ｎ３、Ｓ２磁極
Ｓハウジングの下方における空間領域

Claims

磁性キャリアおよび非磁性トナーからなる２成分現像剤を収容するハウジング内に、
前記現像剤を撹拌し搬送するための撹拌搬送手段と、
磁気スリーブおよび該磁気スリーブ内に周方向に配列された複数の磁極を備え、前記現像剤を前記磁気スリーブの表面に保持して搬送するための磁気ローラと、
該磁気ローラに所定の間隔で対向して配設され、前記磁気ローラに保持された現像剤中のトナーを静電的に付着させるための現像ローラとが収容され、
前記磁気ローラの回転中心に原点を有する直交座標に関して、前記撹拌搬送手段が第I象限に配置され、前記現像ローラが第III象限に配置された現像装置であって、
前記非磁性トナーには、レーザー回折／散乱式粒度分布測定装置を用いて測定される粒度分布が下記範囲にあるシリカ凝集体が外添されていることを特徴とする現像装置。
シリカ凝集体のメジアン径：５〜８μｍ
シリカ凝集体の比表面積：８０００〜１５０００ｍ²／ｃｍ³
前記レーザー回折／散乱式粒度分布測定装置を用いて前記シリカ凝集体の粒度分布を測定した際における粒径４５μｍ以上の頻度が０％である請求項１記載の現像装置。