JP2006308687A - 画像形成装置および画像形成方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 ハイブリッド現像方式による画像形成に際して、スペントの発生や磁性キャリアのコート層の磨耗を抑制し、画像形成を繰り返したときの画像品質の安定性の向上と、現像剤の高耐久化、長寿命化とを実現するための画像形成装置および画像形成方法を提供すること。
【解決手段】 ハイブリッド現像方式による画像形成装置の最初の使用前において、非磁性トナーと、磁性キャリアと、非磁性トナーの帯電極性とは逆の極性に帯電する逆帯電樹脂粒子とを含み、逆帯電樹脂粒子の含有割合が、磁性キャリアに対して０．０５〜１２．０体積％であり、かつ、逆帯電樹脂粒子の体積平均粒径ｒが、非磁性トナーの体積平均粒径Ｒに対して下記式（Ｉ）で示される範囲を満たす現像剤を、現像器内に予め充填する。
Ｒ／２００≦ｒ≦Ｒ／２ （Ｉ）
【選択図】 図１

Description

本発明は、ハイブリッド現像方式による画像形成装置および画像形成方法に関する。

近年、複写機、プリンタ、ファクシミリ、これらの複合機などの、電子写真方式による画像形成装置においては、従来の１成分現像方式や２成分現像方式に代わる現像方式として、磁気ローラおよび現像ローラを有する現像器と、非磁性トナーおよび磁性キャリアを含む２成分系現像剤とを使用し、磁気ローラから現像ローラにかけて正の電位差を設けた上で、磁気ローラの表面に保持された２成分系現像剤と現像ローラとを接触させた後、こうして現像ローラの表面に静電付着された非磁性トナーを、静電潜像担持体の表面に飛翔させることにより、静電潜像担持体の表面に予め形成された静電潜像をトナー像として顕像化させる、いわゆるハイブリッド現像方式が提案されている。

しかし、上記のハイブリッド現像方式では、非磁性トナーの層を、現像ローラの表面全体にかつ均一に形成する必要があることから、現像剤中での非磁性トナーの含有割合を、従来の２成分現像方式に用いられる２成分系現像剤中での非磁性トナーの含有割合に比べて高く設定する必要があり、その結果、現像剤の流動性が低下する。また、現像剤の流動性が低下することにより、非磁性トナーが磁性キャリアの表面に融着するスペントと呼ばれる現象や、磁性キャリアのコート層の磨耗、剥離が生じ易くなっており、磁性キャリアによる非磁性トナーの摩擦帯電作用が阻害されるおそれがある。とりわけ、近年の画像形成装置は、定着温度が低く設定される傾向があり、スペントがより一層発生し易くなっていることから、非磁性トナーの帯電不良が顕著に現れるおそれがある。

一方、トナー同士の付着とそれに伴う流動性低下の抑制、トナーの帯電不良の抑制などを目的として、トナー粒子と、その外添剤としての、トナー粒子の帯電極性とは逆の極性に帯電する樹脂微粒子や、無機微粒子とを含有する２成分系現像剤（特許文献１参照）、非磁性絶縁性トナー粒子と、非磁性絶縁性トナー粒子とは逆の極性に帯電し、かつ、非磁性絶縁性トナー粒子よりも粒径が小さい微粒子とを含有する非磁性１成分トナー（特許文献２参照）、トナーと、トナーの平均粒径より小さい平均粒径を有するシリコーン樹脂微粒子とを含有する現像剤（特許文献３参照）が提案されている。
特開平５−３１３４１６号公報 特開平６−１１０２４６号公報 特開平２−５５３６７号公報

しかしながら、例えば、トナーの帯電極性とは逆の極性に帯電する微粒子（以下、「逆帯電微粒子」という。）については、その配合割合によって、トナーの帯電量の低下を招いて、トナー飛散などを生じさせるおそれがある。さらに、逆帯電微粒子や、その他現像剤中に配合される微粒子について、それらの粒径、粒子形状、硬度などによっては、スペントの抑制効果に差異が生じ、磁性キャリアのコート層の磨耗、剥離を促進するといった不具合を招く場合もある。

また、従来の２成分現像方式や１成分現像方式で逆帯電微粒子を含む現像剤を用いた場合には、静電潜像担持体の表面のうち静電潜像が担持されていない領域に、逆帯電微粒子が静電付着する現象を生じるおそれがあり、とりわけ、印字率の低い原稿で画像形成処理を繰り返したときには、現像剤中の逆帯電微粒子の減少量が多くなり、逆帯電微粒子を配合することに伴う所望の効果が経時的に低減するという不具合が生じる。それゆえ、従来の２成分現像方式や１成分現像方式で逆帯電微粒子を含む現像剤を用いる場合には、画像形成処理で消耗されたトナーを補給する際に、逆帯電微粒子も補給されているところ、ハイブリッド現像方式の場合は、現像ローラに非磁性トナーのみの層が形成され、現像器中に予め配合されている逆帯電微粒子は、その含有量がほとんど変動しないことから、トナー補給時に逆帯電微粒子も補給した場合には、現像器内に逆帯電微粒子が蓄積してトナーの帯電量低下を招き、トナー飛散などの不具合を生じさせてしまう。

そこで、本発明の目的は、ハイブリッド現像方式による画像形成に際して、スペントの発生や磁性キャリアのコート層の磨耗を抑制し、画像形成を繰り返したときの画像品質の安定性の向上と、現像剤の高耐久化、長寿命化とを実現するための画像形成装置および画像形成方法を提供することである。

上記目的を達成するために、本発明は、
（１） 磁気ローラおよび現像ローラを有する現像器と、静電潜像担持体とを備え、前記現像器内に収容された非磁性トナーおよび磁性キャリアを含む現像剤を前記磁気ローラの表面に保持させ、こうして前記磁気ローラの表面に保持された前記現像剤と前記現像ローラとを接触させて、前記現像剤中の非磁性トナーを前記現像ローラの表面に静電付着させ、さらに、前記現像ローラの表面に静電付着された前記非磁性トナーを前記静電潜像担持体の表面に飛翔させて、前記静電潜像担持体の表面に予め形成された静電潜像をトナー像として顕像化させるように構成された画像形成装置において、前記画像形成装置の最初の使用前に前記現像器内に予め充填される現像剤が、非磁性トナーと、磁性キャリアと、前記非磁性トナーの帯電極性とは逆の極性に帯電する逆帯電樹脂粒子とを含み、前記逆帯電樹脂粒子の含有割合は、前記予充填現像剤中の磁性キャリアに対して、０．０５〜１２．０体積％であり、かつ、前記逆帯電樹脂粒子の体積平均粒径ｒは、前記予充填現像剤中の非磁性トナーの体積平均粒径Ｒに対して、下記式（Ｉ）で示される範囲を満たすものであることを特徴とする、画像形成装置、
Ｒ／２００≦ｒ≦Ｒ／２ （Ｉ）
（２） 前記逆帯電樹脂粒子の平均円形度が０．９８以上であることを特徴とする、請求項１に記載の画像形成装置、
（３） 磁気ローラおよび現像ローラを有する現像器と、静電潜像担持体とを備える画像形成装置を用いて、前記現像器内に収容された非磁性トナーおよび磁性キャリアを含む現像剤を前記磁気ローラの表面に保持させ、こうして前記磁気ローラの表面に保持された前記現像剤と前記現像ローラとを接触させて、前記現像剤中の非磁性トナーを前記現像ローラの表面に静電付着させ、さらに、前記現像ローラの表面に静電付着された前記非磁性トナーを前記静電潜像担持体の表面に飛翔させることにより、前記静電潜像担持体の表面に予め形成された静電潜像をトナー像として顕像化させる画像形成方法において、前記画像形成装置の最初の使用前に、非磁性トナーと、磁性キャリアと、前記非磁性トナーの帯電極性とは逆の極性に帯電する逆帯電樹脂粒子とを含み、前記逆帯電樹脂粒子の含有割合が、前記磁性キャリアに対して０．０５〜１２．０体積％であり、前記逆帯電樹脂粒子の体積平均粒径ｒが、前記非磁性トナーの体積平均粒径Ｒに対して、下記式（Ｉ）で示される範囲を満たす予充填現像剤を、前記現像器内に予め充填し、かつ、非磁性トナーの補給時に、前記磁性キャリアおよび前記逆帯電樹脂粒子を前記現像器内に補給しないことを特徴とする、画像形成方法、
Ｒ／２００≦ｒ≦Ｒ／２ （Ｉ）
（４） 前記逆帯電樹脂粒子の平均円形度が０．９８以上であることを特徴とする、（３）に記載の画像形成方法、
を提供するものである。

上記逆帯電樹脂粒子の平均円形度は、フロー式粒子像分析装置などの粒子計測装置を用いて、個々の逆帯電樹脂粒子を画像解析することにより算出される。具体的に、逆帯電樹脂粒子の円形度は、逆帯電樹脂粒子１個の投影面の面積と等しい面積を有する円の周囲長を、上記投影面の周囲長で除することによって求められる。逆帯電樹脂粒子の円形度が１に近いほど、逆帯電樹脂粒子が真球状であることを示しており、逆に、円形度が１より小さくなるほど、逆帯電樹脂粒子の扁平さの度合いが高くなることを示している。本発明において、逆帯電樹脂粒子の平均円形度は、任意に抽出された逆帯電樹脂粒子のサンプル（総数３０００個）について算出された円形度の算術平均である。

また、上記非磁性トナーおよび上記逆帯電樹脂粒子の体積平均粒径は、粒子数計数器、粒子径測定器、粒度分布測定器などにより測定された、非磁性トナーや逆帯電樹脂粒子についての体積基準の粒度分布から算出される。

本発明の画像形成装置および画像形成方法によれば、スペントの発生を抑制することができ、しかも、画像形成処理を繰り返したときであっても、磁性キャリアのコート層の磨耗、剥離を抑制して、磁性キャリアによる非磁性トナーの摩擦帯電作用の低下を抑制することができる。

本発明の画像形成装置および本発明の画像形成方法に用いられる画像形成装置は、磁気ローラおよび現像ローラを有する現像器と、静電潜像担持体とを備えている。この画像形成装置による画像形成処理は、まず、上記現像器内に収容された非磁性トナーおよび磁性キャリアを含む現像剤を上記磁気ローラの表面に保持させて、次いで、こうして上記磁気ローラの表面に保持された上記現像剤と上記現像ローラとを接触させて、上記現像剤中の非磁性トナーを上記現像ローラの表面に静電付着させ、さらに、上記現像ローラの表面に静電付着された上記非磁性トナーを上記静電潜像担持体の表面に飛翔させることにより、上記静電潜像担持体の表面に予め形成された静電潜像をトナー像として顕像化させるように構成されている。すなわち、本発明の画像形成装置および本発明の画像形成方法に用いられる画像形成装置は、ハイブリッド現像方式による画像形成装置である。

また、本発明の画像形成装置の最初の使用前に、および、本発明の画像形成方法に用いられる画像形成装置を最初に使用する前に、上記画像形成装置の現像器内に予め充填される現像剤（以下、「予充填現像剤」という。）は、非磁性トナーと、磁性キャリアと、上記非磁性トナーの帯電極性とは逆の極性に帯電する逆帯電樹脂粒子と、を含むものであって、上記逆帯電樹脂粒子の含有割合は、上記予充填現像剤中の磁性キャリアに対して、０．０５〜１２．０体積％であり、かつ、上記逆帯電樹脂粒子の体積平均粒径ｒは、上記予充填現像剤中の非磁性トナーの体積平均粒径Ｒに対して、下記式（Ｉ）で示される範囲を満たしている。

Ｒ／２００≦ｒ≦Ｒ／２ （Ｉ）
上記予充填現像剤の非磁性トナーとしては、特に限定されず、２成分系現像剤または１成分系現像剤に配合されている種々の非磁性トナーを用いることができる。
非磁性トナーの粒子径や粒子形状は、画像形成処理時に要求される画像品質などに応じて適宜設定されるものであり、特に限定されないが、例えば、非磁性トナーの体積平均粒径は、好ましくは、５〜１０μｍであり、より好ましくは、６〜９μｍである。また、非磁性トナーは、例えば、粉砕法により作製されたものであってもよく、懸濁重合法、乳化重合法などにより作製されたものであってもよい。

なお、上記非磁性トナーの体積平均粒径は、上述のとおり、粒子数計数器、粒子径測定器、粒度分布測定器などにより測定された体積基準の粒度分布から算出することができる。上記の計数器、測定器としては、例えば、コールターカウンタ、コールターカウンタ・マルチサイザ（いずれも、ベックマン・コールター（株））などが挙げられる。
非磁性トナーの帯電量は、特に限定されないが、通常、５〜２０μＣ／ｇの範囲に設定することが好ましい。非磁性トナーの帯電量を上記範囲に設定することにより、トナーの飛散やカブリを抑制することができる。しかも、低電界で現像した場合であっても、現像ローラの表面に現像の履歴現象が残るのを抑制することができ、また、現像処理後の現像ローラからのトナーの回収性を向上させることができる。

上記予充填現像剤の磁性キャリアは、特に限定されず、２成分系現像剤に配合されている種々の磁性キャリアを用いることができる。具体的には、例えば、酸化二鉄（ＩＩＩ）鉄（ＩＩ）、γ−酸化鉄（ＩＩＩ）、Ｍｎ系フェライト、Ｍｎ−Ｍｇ系フェライト、Ｍｎ−Ｚｎ系フェライト、Ｎｉ−Ｚｎ系フェライトなどの各種フェライト；マグネタイト、酸化クロムなどの磁性体粒子が挙げられる。なかでも、磁性体粒子は、フェライトであることが好ましい。

また、磁性キャリアは、例えば、上記の磁性体粒子をそのままの状態で用いたものであってもよく、上記磁性体粒子の表面に樹脂被膜（コート層）を設けた、いわゆるコート型キャリアであってもよく、結着樹脂中に磁性粉末を分散させた、いわゆる磁性粉分散型キャリアであってもよい。なかでも、磁性キャリアは、コート型キャリアであることが好ましい。

コート型キャリアのコート層を形成する樹脂としては、特に限定されず、例えば、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリフッ化ビニリデン、フッ化ビニリデンとフッ素化ポリオレフィンとの共重合体、エポキシ樹脂とフッ素化ポリオレフィンとの共重合体などの、コート型キャリアに用いられる種々の樹脂が挙げられる。なかでも、上記樹脂被膜を形成する樹脂は、エポキシ樹脂とフッ素化ポリオレフィンとの共重合体であることが好ましい。

コート層の形成方法は特に限定されず、例えば、有機溶媒中にコート層形成用の樹脂を溶解させた後、この溶液中に磁性体粒子を添加して被覆させる、いわゆる流動コーティング法や、有機溶媒にコート層形成用の樹脂を溶解させた後、これを磁性体粒子に吹き付けて、冷却、乾燥する、いわゆるスプレードライ法などの、種々の方法を採用することができる。

コート層の種類、コート層の厚みなどは、特に限定されず、磁性キャリアに要求される電気抵抗などに応じて適宜設定することができる。
磁性キャリアの体積固有抵抗は、特に限定されないが、例えば、好ましくは、１０^６〜１０^１１Ω・ｃｍであり、より好ましくは、１０^６〜１０^９Ω・ｃｍである。
なお、体積固有抵抗が１０^６Ω・ｃｍを下回る、低抵抗の磁性キャリアは、現像ローラ表面に残存した非磁性トナーを回収する能力に優れており、それゆえ、現像ゴーストの発生を抑制する目的には有効である。しかし、帯電量を厳密に調節して、カブリを発生させることなく現像することは困難であり、また、長期間にわたって画像形成処理をした場合に、現像ローラの表面から非磁性トナーが飛散して、帯電器や露光ユニットを汚染させるという不具合を招くおそれがある。逆に、体積固有抵抗が１０^１１Ω・ｃｍを上回る、高抵抗の磁性キャリアは、非磁性トナーの帯電量を上昇させ易く、過帯電を生じさせ易い。

磁性キャリアの粒子径は、特に限定されないが、例えば、非磁性トナーとの接点を増やすという観点から、粒子径が小さく、表面積が大きいものを用いることが好ましい。例えば、磁性キャリアの体積平均粒子径は、好ましくは、５０μｍ以下であり、より好ましくは、３０〜４０μｍである。
非磁性トナーと磁性キャリアとの総量に対する非磁性トナーの含有割合は、上記予充填現像剤において、２〜４０重量％、好ましくは、３〜３０重量％、より好ましくは、４〜２５重量％である。

画像形成装置の最初の使用前において、非磁性トナーと磁性キャリアとの総量に対する非磁性トナーの配合割合が上記範囲を下回ると、非磁性トナーの帯電量が大きくなりすぎて、十分な画像濃度が得られなくなる。逆に、画像形成装置の最初の使用前において、非磁性トナーと磁性キャリアとの総量に対する非磁性トナーの配合割合が上記範囲を上回ると、非磁性トナーの帯電量が小さくなりすぎて、非磁性トナーが現像器から飛散する、いわゆるトナー飛散が生じる。その結果、画像形成装置内がトナーで汚染されたり、静電潜像担持体の非画像部に非磁性トナーが付着する、いわゆるカブリを生じたりして、形成画像の画質の低下を招くおそれがある。

上記予充填現像剤の逆帯電樹脂粒子は、非磁性トナーと磁性キャリアとの間でスペーサとして作用するものであって、スペントの発生を抑制する。この逆帯電樹脂粒子は、非磁性トナーの帯電極性とは逆の極性に帯電すること以外は、特に限定されず、２成分系現像剤または１成分系現像剤に配合されている種々の逆帯電樹脂粒子を用いることができる。
逆帯電樹脂粒子の樹脂粒子としては、特に限定されないが、磁性キャリアのコート層の磨耗、剥離を抑制するためにも、硬度が小さい樹脂粒子を用いることが好ましい。

樹脂粒子の具体例としては、負帯電性の樹脂粒子として、例えば、シリコーン樹脂粒子、スチレン−アクリル樹脂ビーズ、アクリル樹脂ビーズ、フッ素化アクリル樹脂ビーズなどが挙げられる。また、正帯電性の樹脂粒子として、例えば、メチルメタクリレート、ジメチルアミノエチルメタクリレート、Ｎ−メチル−Ｎ−フェニルアミノエチルメタクリレート、ジエチルアミノエチルメタクリルアミド、ジメチルアミノエチルメタクリルアミド、４−ビニルピリジン、２−ビニルピリジンなどのビニルモノマーまたはそれらの混合物を重合（または共重合）して得られる樹脂粒子などが挙げられる。

上記例示の樹脂粒子のなかでも、逆帯電樹脂粒子同士の融着、逆帯電樹脂粒子と非磁性トナーまたは磁性キャリアのコート層との融着を防止するという観点からは、好ましくは、スチレン−アクリル樹脂ビーズやシリコーン樹脂粒子などが挙げられる。
逆帯電樹脂粒子の体積平均粒径ｒは、上記非磁性トナーの体積平均粒径Ｒに対して、上記式（Ｉ）で示される範囲を満たしている。逆帯電樹脂粒子の体積平均粒径ｒが、非磁性トナーの体積平均粒径Ｒに対して、上記式（Ｉ）で示される範囲を外れると、スペントの発生を抑制できなくなったり、非磁性トナーの帯電量が低下したり、トナーの飛散が生じたりするなどの不具合が生じる。

なお、逆極性樹脂粒子の体積平均粒径は、上記した非磁性トナーの体積平均粒径と同様にして算出することができる。
また、逆極性樹脂粒子は、その平均円形度を大きくすることにより、すなわち、その粒子形状を真球に近づけることにより、磁性キャリアのコート層の磨耗、剥離を生じさせにくくすることができる。

逆帯電樹脂粒子の平均円形度は、特に限定されないが、好ましくは、０．９８以上である。
なお、逆帯電樹脂粒子の平均円形度は、上述のとおり、フロー式粒子像分析装置などの粒子計測装置により解析された個々の逆帯電樹脂粒子の形状に基づき、逆帯電樹脂粒子１個の投影面の面積と等しい面積を有する円の周囲長を、上記投影面の周囲長で除することによって算出することができる。上記の粒子計測装置としては、例えば、フロー式粒子像分析装置（シスメックス（株）；旧東亜医用電子（株））などが挙げられる。

逆帯電樹脂粒子の平均円形度は、逆帯電樹脂粒子の製造方法、製造条件、樹脂粒子の粉砕条件、分級条件などの条件を適宜調節することにより、調整することができる。
ハイブリッド現像方式では、上述のとおり、磁気ローラと現像ローラとの間に非磁性トナーの帯電極性と同じ極性の電界が形成され、かつ、磁気ローラから現像ローラにかけて正の電位差が形成されることにより、非磁性トナーが、磁気ローラから現像ローラの表面に移動される。一方、非磁性トナーの帯電極性とは逆の極性に帯電している逆帯電樹脂粒子は、磁気ローラから現像ローラの表面へと移動されずに、２成分系現像剤中に残留することになる。

それゆえ、上記画像形成装置による画像形成処理および上記画像形成方法によれば、画像形成処理を繰り返した場合、とりわけ、印字率の低い原稿での画像形成処理を繰り返した場合であっても、静電潜像担持体の表面に逆帯電微粒子が静電付着することがなく、現像器内での逆帯電微粒子の含有量は、磁性キャリアの含有量と同じく、初期の状態に維持させることができる。すなわち、現像器内に予め充填された現像剤中に含まれている逆帯電微粒子により、スペントの発生や磁性キャリアの摩擦帯電性の低下などを抑制する効果を、長期にわたって維持させることができる。

また、このことにより、上記画像形成方法によれば、画像形成装置の最初の使用前に、所定粒径の逆帯電樹脂粒子を、所定の割合で現像器中に充填すること以外は、逆帯電樹脂粒子を現像器内に補給する必要がない。すなわち、非磁性トナーを補給する際には、逆帯電樹脂粒子や磁性キャリア以外の現像剤（具体的には、非磁性トナーのみ）を充填すればよい。

なお、トナーの補給時に逆帯電樹脂球粒子を含有させた場合には、現像器内での逆帯電樹脂粒子の含有量が多くなりすぎて、非磁性トナーの帯電量が低下し、それに伴うトナーの飛散が発生するなどの不具合が生じる。
上記画像形成装置および上記画像形成方法に用いられる画像形成装置において、静電潜像担持体としては、特に限定されず、例えば、有機感光体（ＯＰＣ）、アモルファスシリコン感光体などが挙げられる。これらの感光体は、特に限定されないが、通常、ドラム状の感光体として用いられる。

静電潜像担持体として、薄膜のアモルファスシリコン感光体ドラムを用いる場合には、感光体の絶縁破壊、トナーの過剰帯電、現像の履歴現象の発生などを抑制するという観点から、現像バイアス電圧を低く設定することが好ましい。また、この場合において、現像ローラの表面に形成される非磁性トナーの層厚みは、好ましくは、５〜１００μｍ、より好ましくは、５〜３０μｍとし、現像ローラの表面と感光体ドラムの表面とのギャップは、好ましくは、１００〜４００μｍ、より好ましくは、１２０〜３００μｍとし、さらに、直流電圧に交流電圧を重畳して、非磁性トナーを感光体ドラム上に飛翔させることにより、鮮明な画像を形成させることができる。

図１は、本発明の画像形成装置の一実施形態を示す断面図であり、図２は、図１に示す画像形成装置１０の現像ユニット２５を拡大して示す断面図である。
図１は、画像形成装置１０の現像ユニット２５、転写ベルト１２、定着部１３、排出トレイ１４および給紙部１５を図示している。
この画像形成装置１０は、いわゆるタンデム方式の画像形成装置であって、転写ベルト１２の周囲に複数の現像ユニット２５が配置されており、転写ベルト１２上で色重ねをすることにより、定着部１３にて、被転写体上にフルカラー画像が形成される。この画像形成装置１０では、装置の小型化を図るために、感光体ドラム（静電潜像担持体）３０が小型化されており、さらに、現像ユニット２５の配置間隔を狭くするために、感光体ドラム３０の鉛直線方向上側に、現像ローラ２０、磁気ローラ２１、ホッパ３０などが配置される、いわゆる縦型配置が採用されている。

現像ユニット２５のホッパ２６に充填された２成分系現像剤は、パドルミキサ２２と撹拌ミキサ２３とによって撹拌され、これにより、２成分系現像剤中の非磁性トナーが帯電されて、磁気ローラ２１の表面に、非磁性トナーと、磁性キャリアと、逆帯電樹脂粒子とからなる磁気ブラシが形成される。この現像剤の撹拌時に、逆帯電樹脂粒子は、非磁性トナーと磁性キャリアとの間でスペーサとして作用して、スペントの発生を抑制する。

また、こうして形成された磁気ブラシは、穂切りブレード２４によって層規制されて、さらに、磁気ローラ２１と現像ローラ２０との間に設けられた電位差Δにより、非磁性トナーのみが磁気ローラ２１から現像ローラ２０へ移行して、現像ローラ２０の表面に非磁性トナーのみからなる薄層（図示せず）が形成される。
現像ローラ２０の表面に形成される非磁性トナーの薄層の厚みは、例えば、磁気ローラ２１と現像ローラ２０との間の電位差Δ、現像ローラ２０と磁気ローラ２１との回転速度差、現像剤（特に、非磁性トナー）の電気抵抗などの各種要因により、制御することができる。例えば、上記電位差Δを大きくすると、現像ローラ２０の表面に形成される非磁性トナー層の厚みが大きくなり、上記電位差Δを小さくすると、前記非磁性トナー層の厚みが小さくなる。上記電位差Δは、特に限定されないが、好ましくは、１００〜２５０Ｖ程度である。

現像ローラ２０の表面にて薄層状態で保持された非磁性トナーは、感光体ドラム３０の表面との間に、現像バイアス電圧を印加させることにより、感光体ドラム３０上に予め形成された静電潜像上に移行する。こうして、感光体ドラム３０上の静電潜像が、トナー像として顕像化（現像）される。上述のとおり、現像バイアス電圧は、直流電圧に交流電圧を重畳したものであってもよく、この場合、トナーの飛散を抑制するために、交流電圧の重畳は、現像処理の直前に行われる。

現像処理後に現像ローラの表面に残留した非磁性トナー（以下、「現像残トナー」という場合がある。）は、磁気ローラ２１の表面に形成された磁気ブラシと接触することにより、現像ローラ２０と磁気ローラ２１との周速差によるブラシ効果などによって、容易に回収される。

図１に示すハイブリッド現像方式の画像形成装置１０を用いて、画像形成処理を計１０万回繰り返すことにより、画像品質の安定性および現像剤の耐久性についての評価を行った。
（実施例１）
現像剤には、非磁性トナー、磁性キャリアおよび逆帯電樹脂粒子からなる２成分系現像剤を使用した。

非磁性トナーには、体積平均粒子径が８μｍのトナー粒子を用いた。このトナー粒子は、ポリエステル樹脂（数平均分子量４３００、重量平均分子量９８００、ガラス転移温度（Ｔｇ）５８℃）９０重量部と、フィッシャートロプシュワックス（日本精蝋（株）製のパラフィンワックス）３重量部と、カーボンブラック（キャボット・スペシャルティ・ケミカルズ社製の商品名「Ｐｒ−９０」）９．５重量部とをヘンシェルミキサーで混合し、２軸押出機で溶融混練することにより、トナー用樹脂組成物を調製した後、得られたトナー用樹脂組成物を気流式粉砕機で微粉砕し、風力分級機で分級処理することにより、作製した。

磁性キャリアには、体積平均粒径が３５μｍのコートキャリアを用いた。コートキャリアには、体積固有抵抗１０^７Ω・ｃｍ、飽和磁化７０ｅｍｕ／ｇのフェライト粒子（コア粒子）に、フッ化ビニリデン−テトラフルオロエチレン共重合体とエポキシ樹脂とからなるコート層が設けられたものを用いた。上記コート層は、フッ化ビニリデン−テトラフルオロエチレン共重合体５０重量部と、エポキシ樹脂（ビスフェノールＡのエピクロロヒドリンによるグリシジル化合物）２０重量部とを、メチルエチルケトン１０００重量部に混合、分散された分散液を用い、スプレーコートにより作製した。コート層の含有量は、フェライト粒子（コア粒子）１０００重量部に対して２重量部（０．２重量％）となるように調整した。

また、非磁性トナーと磁性キャリアとの総量に対する非磁性トナーの含有割合は、予充填現像剤において、および、非磁性トナーの補給直後（補給処理後、新たな画像形成処理前）の現像器内に収容されている現像剤において、いずれも、１０重量％となるように設定した。
逆帯電樹脂粒子には、体積平均粒径ｒが０．５μｍの負帯電性スチレン−アクリル樹脂ビーズを使用した（逆帯電樹脂粒子の体積平均粒径ｒと、非磁性トナー体積平均粒径Ｒとの関係は、ｒ＝Ｒ／１４である）。この逆帯電樹脂粒子は、次の手順で作製した。まず、撹拌装置、温度調節計および還流管を備えた反応容器に、脱イオン水３００重量部とドデシルベンゼンスルホン酸ソーダ０．１重量部とを配合し、加熱により液温を８０℃に調整して、過硫酸カリウム０．１重量部を配合した。次いで、得られた混合液に、メチルメタクリレート６５重量部、スチレン１０重量部および２−エチルヘキシルアクリレート２５重量部の混合物を、窒素雰囲気下で、２時間かけて滴下した後、さらに、加熱により液温を８０℃に維持させた後、反応を終了させた。得られた逆帯電樹脂粒子の粒子径は、０．５μｍであって、平均円形度は、０．９８であった。

なお、逆帯電樹脂粒子の平均円形度の測定には、東亜医用電子（株）（現シスメックス（株））製のフロー式粒子像分析装置「ＦＰＩＡ−１０００型」を用いた。また、測定に際して、シース液中の逆帯電樹脂粒子の濃度は、３０００〜１００００個／μＬとなるように調整し、逆帯電粒子３０００個について測定された粒子径をもとにして、逆帯電樹脂粒子の平均円形度を算出した。

逆帯電樹脂粒子の体積平均粒径ｒは、コールターカウンタ・マルチサイザ（ベックマン・コールター（株）製）を用いて、逆帯電樹脂粒子の個数分布および体積分布を測定することにより、算出した。
逆帯電樹脂粒子の含有割合は、予充填現像剤中の磁性キャリアの総量に対して、０．０５体積％とした。

現像条件は、次のとおりである。穂切りブレードと磁気ローラとのギャップ２５０μｍ、磁気ローラと現像ローラとのギャップ４００μｍ、現像ローラの印加バイアス（ｐｐ）１．６ｋＶ（周波数３ｋＨｚ）、（ｄｃ）１００Ｖ、磁気ローラの印加バイアス（ｐｐ）４００Ｖ、感光体ドラム表面の初期電位４００Ｖであった。
なお、非磁性トナーは、画像形成処理を約１００００回繰り返すごとに、補給した。

（ａ） 残存コート量
１０万回の画像形成処理後、現像剤から磁性キャリアを取り出して、その炭素量をカーボンアナライザで測定した。
残存コート量（重量％）は、１０万回の画像形成処理後において、１．１重量％以上であれば、実用上十分であって（評価Ｂ）、好ましくは、２．０重量％以上（評価Ａ）である。残存コート量が１．１重量％未満であるとき（評価Ｃ）には、非磁性トナーの帯電量が不足する。なお、残存コート量が２重量％であるときは、１０万回の画像形成処理によっても、磁性キャリアのコート層に磨耗、剥離などが生じなかったことを示している。

（ｂ） スペント量
画像形成処理に供する前の磁性キャリアと、１０万回の画像形成処理に供した後の磁性キャリアについて、それぞれ、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）で洗浄して、洗浄処理後のＴＨＦ中に含まれる炭素量をカーボンアナライザで測定し、その値をスペント量（重量％）とした。

スペント量が０．２５重量％以下であるときには、磁性キャリアの帯電性能が、実用上十分（評価Ｂ）であると判断できる。スペント量は、好ましくは、０．１５重量％以下（評価Ａ）である。スペント量が０．２５重量％を上回るときは、非磁性トナーの帯電量が不足する。
（ｃ） Ｑ／Ｍ値
１０万回の画像形成処理後の現像剤から非磁性トナーを取り出して、その帯電量と重量とを測定した。次いで、非磁性トナーの電荷量Ｑ、非磁性トナーの重量Ｍより、非磁性トナーの比電荷量Ｑ／Ｍ（μＣ／ｇ）を算出した。

Ｑ／Ｍ値は、８〜２２μＣ／ｇであれば、実用上十分であって（評価Ｂ）、好ましくは、１０〜２０μＣ／ｇである（評価Ａ）。Ｑ／Ｍ値が８μＣ／ｇを下回るとき（評価Ｃ）には、非磁性トナーの帯電量が少ないために、トナー飛散、カブリなどが発生する。逆に、Ｑ／Ｍ値が２２μＣ／ｇを上回るとき（評価Ｃ）には、非磁性トナーの帯電量が多いために、現像ローラへの静電的付着力が強くなって、画像濃度が低くなるといった不具合が生じる。

（ｄ） トナー飛散
トナー飛散の程度は、１０万回の画像形成処理後に、画像形成処理装置内を目視で観察し、下記の基準で評価した。
Ａ：トナー飛散が観察されなかった。
Ｂ：トナー飛散が観察されたものの、実用上許容できる程度であった。
Ｃ：トナー飛散が顕著に発生しており、実用上不適当であった。

（実施例２〜７および比較例２）
逆帯電樹脂粒子の含有割合を、予充填現像剤中の磁性キャリアの総量に対して、０．１体積％（実施例２）、１．０体積％（実施例３）、３．０体積％（実施例４）、８．０体積％（実施例５）、１０．０体積％（実施例６）、１２．０体積％（実施例７）または１４．０体積％（比較例２）としたこと以外は、実施例１と同様にして、１０万回の画像形成処理を行い、上記（ａ）〜（ｄ）の各項目について評価した。

（比較例１）
現像剤として、逆帯電樹脂粒子を含有しないこと以外は、実施例１と同様のものを使用し、実施例１と同様にして、１０万回の画像形成処理を行い、上記（ａ）〜（ｄ）の各項目について評価した。
実施例１〜７および比較例１〜２について、上記（ａ）〜（ｄ）の評価結果を、表１に示す。

表１より明らかなように、逆帯電樹脂粒子の含有割合が、初期現像剤中の磁性キャリアの総量に対して、０．０５〜１２．０体積％の範囲に設定された実施例１〜７によれば、磁性キャリアのコート層の磨耗、剥離を防止することができ、スペント、トナー飛散などの発生を抑制することができた。
（実施例８）
現像剤には、非磁性トナー、磁性キャリアおよび逆帯電樹脂粒子からなる２成分系現像剤を使用した。このうち、非磁性トナーには、粉砕法により作製された、体積平均粒径Ｒが９μｍの正帯電性トナーを使用した。磁性キャリアには、実施例１で用いられたのと同じもの（体積平均粒径３５μｍ）を使用した。非磁性トナーの含有割合は、非磁性トナーと磁性キャリアとの総量に対して、画像形成処理の実行前およびトナーの補給直後において、１０重量％となるように設定した。

また、逆帯電樹脂粒子には、体積平均粒径ｒが０．０５μｍの負帯電性スチレン−アクリル樹脂ビーズを使用した（逆帯電樹脂粒子の体積平均粒径ｒと、非磁性トナー体積平均粒径Ｒとの関係は、ｒ＝Ｒ／１８０である）。逆帯電樹脂粒子の平均円形度は、０．９８であった。
逆帯電樹脂粒子の含有割合は、画像形成処理の実行前における現像剤（初期現像剤）中の磁性キャリアの総量に対して、３．０体積％とした。

こうして、実施例１と同じ現像条件により、１０万回の画像形成処理を行い、上記（ａ）〜（ｄ）の各項目について評価した。
（実施例９〜１３、比較例３〜５）
体積平均粒径ｒが異なる逆帯電樹脂粒子を使用したこと以外は、実施例８と同様にして、１０万回の画像形成処理を行い、上記（ａ）〜（ｄ）の各項目について評価した。

逆帯電樹脂粒子の体積平均粒径ｒは、０．０３μｍ（ｒ＝Ｒ／３００、比較例３）、０．１μｍ（ｒ＝Ｒ／９０、実施例９）、０．２μｍ（ｒ＝Ｒ／４５、実施例１０）、０．５μｍ（ｒ＝Ｒ／１８、実施例１１）、１．０μｍ（ｒ＝Ｒ／９、実施例１２）、４．０μｍ（ｒ＝Ｒ／２．２５、実施例１３）、６．０μｍ（ｒ＝Ｒ／１．５、比較例４）または８．０μｍ（ｒ＝Ｒ／１．１２５、比較例５）とした。上記の逆帯電樹脂粒子には、いずれも、スチレン−アクリル樹脂ビーズを用いた。

実施例８〜１３および比較例３〜５について、上記（ａ）〜（ｄ）の評価結果を、表２に示す。

表２より明らかなように、逆帯電樹脂粒子の体積平均粒径ｒが、非磁性トナーの体積平均粒径Ｒに対して、Ｒ／２００≦ｒ≦Ｒ／２の範囲に設定された実施例８〜１３によれば、磁性キャリアのコート層の磨耗、剥離を防止することができ、スペント、トナー飛散などの発生を抑制することができた。
（実施例１４）
現像剤には、非磁性トナー、磁性キャリアおよび逆帯電樹脂粒子からなる２成分系現像剤を使用した。このうち、非磁性トナーには、粉砕法により作製された、体積平均粒径Ｒが４μｍの正帯電性トナーを使用した。磁性キャリアには、実施例１で用いられたのと同じもの（体積平均粒径３５μｍ）を使用した。非磁性トナーの含有割合は、非磁性トナーと磁性キャリアとの総量に対して、画像形成処理の実行前およびトナーの補給直後において、１０重量％となるように設定した。

また、逆帯電樹脂粒子には、体積平均粒径ｒが０．０２μｍのスチレン−アクリル樹脂ビーズを使用した（ｒ＝Ｒ／２００）。逆帯電樹脂粒子の平均円形度は、０．９８であった。
逆帯電樹脂粒子の含有割合は、予充填現像剤中の磁性キャリアの総量に対して、３．０体積％とした。

こうして、実施例１と同じ現像条件により、１０万回の画像形成処理を行い、上記（ａ）〜（ｄ）の各項目について評価した。
（実施例１５〜１８、比較例６〜９）
体積平均粒径ｒが異なる逆帯電樹脂粒子を使用したこと以外は、実施例１４と同様にして、１０万回の画像形成処理を行い、上記（ａ）〜（ｄ）の各項目について評価した。

逆帯電樹脂粒子の体積平均粒径ｒは、０．０１μｍ（ｒ＝Ｒ／４００、比較例６）、０．０５μｍ（ｒ＝Ｒ／８０、実施例１５）、０．１μｍ（ｒ＝Ｒ／４０、実施例１６）、０．５μｍ（ｒ＝Ｒ／８、実施例１７）、２．０μｍ（ｒ＝Ｒ／２、実施例１８）、４．０μｍ（ｒ＝Ｒ、比較例１３）、６．０μｍ（ｒ＝Ｒ／０．６７、比較例８）または８．０μｍ（ｒ＝Ｒ／０．５、比較例９）とした。上記の逆帯電樹脂粒子には、いずれも、スチレン−アクリル樹脂ビーズを用いた。

実施例１４〜１８および比較例６〜９について、上記（ａ）〜（ｄ）の評価結果を、表３に示す。

表３より明らかなように、逆帯電樹脂粒子の体積平均粒径ｒが、非磁性トナーの体積平均粒径Ｒに対して、Ｒ／２００≦ｒ≦Ｒ／２の範囲に設定された実施例１４〜１８によれば、磁性キャリアのコート層の磨耗、剥離を防止することができ、スペント、トナー飛散などの発生を抑制することができた。
（実施例１９）
現像剤には、非磁性トナー、磁性キャリアおよび逆帯電樹脂粒子からなる２成分系現像剤を使用した。このうち、非磁性トナーには、粉砕法により作製された、体積平均粒径Ｒが８μｍの正帯電性トナーを使用した。磁性キャリアには、実施例１で用いられたのと同じもの（体積平均粒径３５μｍ）を使用した。非磁性トナーの含有割合は、非磁性トナーと磁性キャリアとの総量に対して、画像形成処理の実行前およびトナーの補給直後において、１０重量％となるように設定した。

また、逆帯電樹脂粒子には、体積平均粒径ｒが０．５μｍのスチレン−アクリル樹脂ビーズを使用した（ｒ＝Ｒ／１４）。逆帯電樹脂粒子の平均円形度は、０．９８であった。
逆帯電樹脂粒子の含有割合は、予充填現像剤中の磁性キャリアの総量に対して、３．０体積％とした。
こうして、実施例１と同じ現像条件により、１０万回の画像形成処理を行い、上記（ａ）〜（ｄ）の各項目について評価した。

（実施例２０〜２２）
逆帯電樹脂粒子として、平均円形度が０．９６（実施例２０）、０．９３（実施例２１）または０．９０（実施例２２）のものを用いたこと以外は、実施例１９と同様にして、１０万回の画像形成処理を行い、上記（ａ）〜（ｄ）の各項目について評価した。
実施例１４〜１８および比較例６〜９について、上記（ａ）〜（ｄ）の評価結果を、表４に示す。

表４より明らかなように、逆帯電樹脂粒子の平均円形度が１に近づくほど、磁性キャリアのコート層の磨耗、剥離を抑制することができた。
本発明は、以上の記載に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した事項の範囲において、種々の設計変更を施すことが可能である。

本発明の画像形成装置の一実施形態を示す断面図である。 図１に示す画像形成装置１０の現像ユニット２５を示す断面図である。

符号の説明

１０ 画像形成装置
２０ 現像ローラ
２１ 磁気ローラ
３０ 感光体ドラム（静電潜像担持体）

Claims (4)

1. 磁気ローラおよび現像ローラを有する現像器と、静電潜像担持体とを備え、
   前記現像器内に収容された非磁性トナーおよび磁性キャリアを含む現像剤を前記磁気ローラの表面に保持させ、こうして前記磁気ローラの表面に保持された前記現像剤と前記現像ローラとを接触させて、前記現像剤中の非磁性トナーを前記現像ローラの表面に静電付着させ、さらに、前記現像ローラの表面に静電付着された前記非磁性トナーを前記静電潜像担持体の表面に飛翔させて、前記静電潜像担持体の表面に予め形成された静電潜像をトナー像として顕像化させるように構成された画像形成装置において、
   前記画像形成装置の最初の使用前に前記現像器内に予め充填される現像剤が、非磁性トナーと、磁性キャリアと、前記非磁性トナーの帯電極性とは逆の極性に帯電する逆帯電樹脂粒子とを含み、
   前記逆帯電樹脂粒子の含有割合は、前記予充填現像剤中の磁性キャリアに対して、０．０５〜１２．０体積％であり、かつ、
   前記逆帯電樹脂粒子の体積平均粒径ｒは、前記予充填現像剤中の非磁性トナーの体積平均粒径Ｒに対して、下記式（Ｉ）で示される範囲を満たすものであることを特徴とする、画像形成装置。
   Ｒ／２００≦ｒ≦Ｒ／２ （Ｉ）
2. 前記逆帯電樹脂粒子の平均円形度が０．９８以上であることを特徴とする、請求項１に記載の画像形成装置。
3. 磁気ローラおよび現像ローラを有する現像器と、静電潜像担持体とを備える画像形成装置を用いて、前記現像器内に収容された非磁性トナーおよび磁性キャリアを含む現像剤を前記磁気ローラの表面に保持させ、こうして前記磁気ローラの表面に保持された前記現像剤と前記現像ローラとを接触させて、前記現像剤中の非磁性トナーを前記現像ローラの表面に静電付着させ、さらに、前記現像ローラの表面に静電付着された前記非磁性トナーを前記静電潜像担持体の表面に飛翔させることにより、前記静電潜像担持体の表面に予め形成された静電潜像をトナー像として顕像化させる画像形成方法において、
   前記画像形成装置の最初の使用前に、非磁性トナーと、磁性キャリアと、前記非磁性トナーの帯電極性とは逆の極性に帯電する逆帯電樹脂粒子とを含み、前記逆帯電樹脂粒子の含有割合が、前記磁性キャリアに対して０．０５〜１２．０体積％であり、前記逆帯電樹脂粒子の体積平均粒径ｒが、前記非磁性トナーの体積平均粒径Ｒに対して、下記式（Ｉ）で示される範囲を満たす予充填現像剤を、前記現像器内に予め充填し、かつ、
   非磁性トナーの補給時に、前記磁性キャリアおよび前記逆帯電樹脂粒子を前記現像器内に補給しないことを特徴とする、画像形成方法。
   Ｒ／２００≦ｒ≦Ｒ／２ （Ｉ）
4. 前記逆帯電樹脂粒子の平均円形度が０．９８以上であることを特徴とする、請求項３に記載の画像形成方法。

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