JP2009109947A - 現像装置、及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】安定してキャリヤの劣化を抑制し、高画質な画像形成を長期にわたって実現することのできる現像装置、及び画像形成装置を提供する。
【解決手段】逆極性粒子回収部材を用いて、トナー供給用現像剤担持体表面に付着した逆極性微粒子を回収し、現像剤槽へ戻すことにより、現像剤中の逆極性粒子量を適切に維持することができ、逆極性粒子による荷電補助効果で現像剤の長寿命化を達成することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、キャリヤと、トナーと、トナーと逆極性に帯電する逆極性粒子とを含む現像剤を用い、少なくとも潜像を現像するためのトナー担持体と、トナー担持体にトナーを供給するためのトナー供給用現像剤担持体と、現像剤を収容、攪拌するための現像剤槽と、を設けたハイブリッド現像装置、及びそれを用いる画像形成装置に関する。

従来より、電子写真方式を用いた画像形成装置における現像方式としては、現像剤としてトナーのみを用いる一成分現像方式及びトナーとキャリヤを用いる二成分現像方式が知られている。

一成分現像方式では、装置の簡略化、小型化、低コスト化の面で有利である一方、規制部の強いストレスによりトナーの劣化が促進され易く、トナーの電荷受容性が低下しやすい。さらに、トナー規制部材やトナー担持体表面がトナーや外添剤により汚染されることでトナーへの電荷付与性も低下して、結果として現像装置の寿命が短くなってしまう。

二成分現像方式ではトナーを、キャリヤとの混合による摩擦帯電で帯電するため、ストレスが小さく、トナーの劣化に対して有利である。さらにトナーへの電荷付与部材としてキャリヤを用いるので一成分現像方式と比べて長寿命化に有利である。

しかしながら、二成分現像剤を用いた場合においても、トナーや外添剤によってキャリヤ表面の汚染が生じることには変わりなく、長期使用によりトナー帯電量の低下を引き起こす。二成分現像剤の寿命も決して十分とは言えず、より長寿命化が望まれる。

二成分現像剤を長寿命化する方法が各種開発されてきた（例えば、特許文献１、２参照）。

特許文献１には、トナーと共に、もしくは単独でキャリヤを少量ずつ補給し、それに応じて、荷電性の低下した劣化現像剤を排出することで、キャリヤの入れ替えを行い、劣化キャリヤ比率の増大を抑える現像装置が開示されている。キャリヤを入れ替えているため、キャリヤ劣化によるトナーの帯電量低下を一定のレベルで抑えることが可能となり、長寿命化に有利である。

しかしながら、排出されたキャリヤを回収する機構が必要であることや、キャリヤが消耗品となることからコスト、環境面などに問題がある。また、キャリヤの新旧比率が安定するまでに所定量の印刷を繰り返す必要があり、初期特性を維持しているとは言えないという側面がある。

本発明者は、これまでに特許文献２に記載したような現像方式を提案した。

この現像方式では、現像剤中にキャリヤと、トナーと、トナーと逆極性に帯電する逆極性粒子を含む現像剤を用い、現像器としてトナー層をその表面に担持して像担持体上の静電潜像を現像するトナー担持体、表面に現像剤を担持搬送しトナー担持体に電界によってトナーを供給するトナー供給用現像剤担持体、及び現像剤を収容する現像剤槽を備えるいわゆるハイブリッド現像方式の現像器を用いる。

これら現像剤と現像器を組み合わせると、トナー供給用現像剤担持体とトナー担持体の対向部では現像剤中からトナーのみをトナー担持体の表面に分離させてトナー層を形成している一方で、逆極性粒子についてはその多くが電界によってトナー担持体への移行を妨げられ、結局現像剤槽に戻ることになる。すなわち、現像剤中には常にある程度以上の量の逆極性粒子が存在し続ける。

その結果、通常であればトナー樹脂や後処理剤のキャリヤへのスペントによって耐刷とともにキャリヤの電荷付与性は低下していくが、このシステムでは現像剤中に常に存在する逆極性粒子が現像器中でキャリヤ表面に付着することで、キャリヤの電荷付与性能の低下を有効に補うことにより、キャリヤの劣化を長期にわたって抑制する効果が得られている。

しかしながら、上記の逆極性粒子を用いたハイブリッド現像方式に限らずハイブリッド現像方式一般に共通する課題として、トナー担持体上の現像に使用されなかった残留トナーの残像が、次の現像工程において濃度差となって現れるいわゆる現像履歴（ゴースト）という課題がある。

近年、ハイブリッド現像方式においてこの課題を解決する方式が提案されている（例えば、特許文献３参照）。特許文献３では、トナー回収用現像剤担持体を設置し、これにトナー担持体上の現像残トナーを回収するための電圧を印加する方式が記載されている。この方式によれば、トナー回収用現像剤担持体によってトナー担持体上の現像残トナーを確実に回収できるため、ゴーストの問題が発生しない。
特開昭５９−１００４７１号公報 特開２００７−１０８６７３号公報 特開平１０−３１９７０８号公報

特許文献２に記載の、キャリヤの劣化抑制のため逆極性粒子を用いるハイブリッド現像方式にも、さらに長寿命化を図るためには以下のような課題がある。またこれは、ゴーストを回避するためトナー回収用現像剤担持体を設けた特許文献３に記載のハイブリッド現像方式と上記逆極性粒子の使用とを組み合わせた場合に、特に重要となる課題である。

すなわち、通常多数の逆極性粒子はトナー供給用現像剤担持体上の現像剤中に取り込まれて移動し、そのまま現像剤槽へと戻ることができる。しかしながら、逆極性粒子はトナー供給用現像剤担持体上のトナー担持体との対向部で、電界によってトナー供給用現像剤担持体表面に引き寄せられる力を受ける。このため、一部の逆極性粒子はこの力によって現像剤中を通過してトナー供給用現像剤担持体の表面に付着してしまう。付着した逆極性粒子はトナー供給用現像剤担持体表面に蓄積し、本来現像剤槽に戻り、キャリヤのスペント防止に寄与すべき逆極性粒子量を減らすことになる。

本発明の目的は、上記の課題を解決し、安定してキャリヤの劣化を抑制し、高画質な画像形成を長期にわたって実現することのできる現像装置、及び画像形成装置を提供することである。

上記の課題を解決するために、本発明は以下の特徴を有するものである。

１． トナーとキャリヤと、前記トナーと逆極性に帯電する逆極性粒子とを含む現像剤を収容する現像剤槽と、前記現像剤槽において混合撹拌された前記現像剤を表面に担持搬送するトナー供給用現像剤担持体と、前記トナー供給用現像剤担持体から前記トナーの供給を受けて担持搬送し、像担持体上の潜像を現像するトナー担持体と、を有する現像装置において、前記トナー供給用現像剤担持体の表面に付着した前記逆極性粒子を、前記現像剤槽へ戻すために回収する逆極性粒子回収部材を有することを特徴とする現像装置。

２． 前記トナー供給用現像剤担持体は、表面に前記現像剤を担持搬送しない非搬送領域を有し、前記逆極性粒子回収部材は、前記トナー供給用現像剤担持体の前記非搬送領域に対向、もしくは当接して配設されていることを特徴とする１に記載の現像装置。

３． 前記トナー担持体のトナー搬送方向で、前記トナー供給用現像剤担持体の上流側に、前記トナー担持体に対向して配設され、前記トナー担持体から現像後の残トナーを回収するトナー回収用現像剤担持体を有することを特徴とする１または２に記載の現像装置。

４． 前記トナー供給用現像剤担持体は、前記トナー回収用現像剤担持体と対向して配設され、前記トナー回収用現像剤担持体に前記現像剤を受け渡すことを特徴とする３に記載の現像装置。

５． 前記逆極性粒子回収部材はローラ形状を有し、前記トナー供給用現像剤担持体に対向して配設されていることを特徴とする１乃至４の何れか１項に記載の現像装置。

６． 前記逆極性粒子回収部材はスクレーパ形状を有し、前記トナー供給用現像剤担持体に当接して配設されていることを特徴とする１乃至４の何れか１項に記載の現像装置。

７． 前記トナー供給用現像剤担持体は、固定配置された磁石ローラとこれを内包する回転自在なスリーブローラとを有し、前記磁石ローラには、磁極として反発磁界を発生し、対応する前記スリーブローラ上のキャリヤを剥離する同極部が設けられ、前記トナー供給用現像剤担持体上に前記非搬送領域を形成していることを特徴とする２乃至６の何れか１項に記載の現像装置。

８． １乃至７の何れか１項に記載の現像装置を有することを特徴とする画像形成装置。

本発明によれば、トナー供給用現像剤担持体表面に付着した逆極性微粒子を回収し、現像剤槽へ戻すことにより、現像剤中の逆極性粒子量を適切に維持することができ、逆極性粒子による荷電補助効果で現像剤の長寿命化を達成することができる。すなわち、安定してキャリヤの劣化を抑制し、高画質な画像形成を長期にわたって実現することのできる現像装置、及び画像形成装置を提供することができる。

本発明の実施の形態について、以下に図面を用いて説明する。

（画像形成装置の構成と動作）
図１に、本発明の一実施形態による画像形成装置の主要部の構成例を示す。図１を用いて画像形成装置の概略構成と動作を説明する。

この画像形成装置は、電子写真方式により像担持体（感光体）１に形成されたトナー像を用紙等の転写媒体Ｐに転写して画像形成を行うプリンタである。

この画像形成装置は、画像を担持するための像担持体１を有しており、像担持体１の周辺には、像担持体１を帯電するための帯電部材３、像担持体１上の静電潜像を現像する現像装置２ａ、像担持体１上のトナー像を転写するための転写ローラ４、及び像担持体１上の残留トナー除去用のクリーニングブレード５が、像担持体１の回転方向Ａに沿って順に配置されている。

像担持体１は、帯電部材３で帯電された後に、図中のＥ点の位置でレーザ発光器などを備えた露光装置４０により露光されて、その表面上に静電潜像が形成される。現像装置２ａは、この静電潜像を現像し、トナー像を形成する。転写ローラ４は、この像担持体１上のトナー像を転写媒体Ｐに転写した後、図中の矢印Ｃ方向に排出する。クリーニングブレード５は、転写後の像担持体１上の残留トナーを機械的な力で除去する。

画像形成装置に用いられる像担持体１、帯電部材３、露光装置４０、転写ローラ４、クリーニングブレード５等は、周知の電子写真方式の技術を任意に使用してよい。例えば、帯電部材３として図中、帯電ローラが示されているが、像担持体１と非接触の帯電装置であってもよい。また例えば、クリーニングブレードはなくてもよい。

（ハイブリッド現像装置の構成と動作）
本発明に係る上記現像装置２ａの構成と動作について説明する前に、従来のハイブリッド現像装置の構成例について説明する。またそこでの問題点についても合わせて述べる。

＜装置構成と動作＞
図２は、特許文献３に記載されたような、トナー回収用現像剤担持体を設けたハイブリッド現像装置の一形態の断面図である。

現像装置２は、トナー層を担持搬送し、像担持体１上の潜像を現像するトナー担持体２５と、現像剤２４を担持搬送し、対向するトナー担持体２５にトナーを供給するトナー供給用現像剤担持体１１と、対向するトナー担持体２５から現像後の残存トナーを回収し、現像剤２４とともに現像剤槽１６へ戻すトナー回収用現像剤担持体２６と、現像剤２４を収容し、混合撹拌する現像剤槽１６とを有する。

現像剤２４はトナーとキャリヤと、特許文献２に記載のような、トナーと逆極性に帯電する逆極性粒子とを有しているものとする。次に、この現像装置２におけるトナー供給と回収の動作について説明する。

画像形成時には、トナー供給用現像剤担持体１１上を（矢印Ｄ方向に）担持搬送された現像剤２４中から、トナー供給領域７で、トナーのみがトナー担持体２５へ供給される。供給されたトナーは、像担持体１との対向部（現像領域６）へ運ばれ、像担持体１上の潜像を現像する。

そこで使われなかった残存トナーは、トナー回収領域８で、トナー担持体２５からトナー回収用現像剤担持体２６へと回収される。回収されたトナーは、現像剤２４とともに（矢印Ｆ方向に）担持搬送され、現像剤槽１６へと戻される。

この際トナーの供給、回収は、それぞれに印加されたバイアス電圧で形成された電界によって行われる。トナー極性がマイナスの場合を例として説明すると、トナー供給用現像剤担持体１１にはトナー担持体２５よりも低い電圧を印加してトナーがトナー供給用現像剤担持体１１からトナー担持体２５へと移動する力を受けるような電界を形成する。逆にトナー回収用現像剤担持体２６にはトナー担持体２５よりも高い電圧を印加してトナーがトナー担持体２５からトナー回収用現像剤担持体２６へと移動する力を受けるような電界を形成する。このように電圧印加することでトナーの供給、回収を行っている。

このときトナー移動を促進するために直流電圧に重畳していずれか一方、もしくは両方の部材に交流電圧を重畳して交番電界を形成しても良い。この場合には１周期の平均電圧が上記の大小関係を満たすよう印加する電圧を設定することになる。

なお、ここではトナー極性がマイナスの場合のみを説明したが、トナー極性がプラスの場合は上記と反対の関係となるよう電圧を印加するものである。

＜逆極性粒子の挙動＞
続いて、この現像装置の上記動作において、現像剤２４中に含まれる逆極性粒子の挙動とそれに関する問題点について、図３を用いて説明する。図３は、図２の現像装置２における関係部分を抜粋した断面図である。

なお、ここでもトナー極性をマイナスと仮定して説明するが、トナー極性がプラスの場合はトナー及び逆極性粒子の極性、電界の方向、電位の大小を反転させて考えることで同じ現象が起こることが理解できる。

前述したように、トナー担持体２５とトナー供給用現像剤担持体１１の対向部では、トナーをトナー担持体２５へ供給する方向に電界を形成するため、トナー供給用現像剤担持体１１よりもトナー担持体２５に印加される電圧を高く設定している。逆極性粒子はトナーと逆極性に帯電しているため同じ電界下ではトナーと逆方向の力を受けることになり、この対向部では矢印Ｓ方向の力を受ける。

またこれも前述したように、トナー担持体２５とトナー回収用現像剤担持体２６の対向部では、トナーをトナー回収用現像剤担持体２６へ回収する方向に電界を形成するため、トナー担持体２５よりもトナー回収用現像剤担持体２６に印加される電圧を高く設定している。この対向部では、逆極性粒子はトナーと逆方向の力、すなわち矢印Ｔの方向の力を受ける。

このときトナー担持体２５、トナー供給用現像剤担持体１１、トナー回収用現像剤担持体２６の電位の大小関係は、トナー回収用現像剤担持体２６＞トナー担持体２５＞トナー供給用現像剤担持体１１となる。よってトナー供給用現像剤担持体１１とトナー回収用現像剤担持体２６の対向部では、逆極性粒子は電位の高いトナー回収用現像剤担持体２６からトナー供給用現像剤担持体１１へと向かう方向の力、すなわち矢印Ｒの方向の力を受ける。

現像剤２４中の逆極性粒子がこのような力に沿って動いた結果、逆極性粒子は現像剤槽１６に戻されず、トナー供給用現像剤担持体１１上へと集まることになる。それらの逆極性粒子は矢印Ｓや矢印Ｒの方向の力を受けるうちに、次第にトナー供給用現像剤担持体１１の表面に付着し、その表面に蓄積されてしまう。

この際、逆極性粒子は現像剤槽１６への戻りが不十分になるので、逆極性粒子によるキャリヤの劣化抑制効果が十分には得られにくくなる。また、逆極性粒子がトナー供給用現像剤担持体１１表面に多数蓄積すると、逆極性粒子の持つ電荷によってトナー供給用現像剤担持体１１表面のチャージアップが起こり、電界の形成が阻害される不具合も生じてくる可能性がある。

ところで、上記現像装置２でトナー回収用現像剤担持体を設けたのは、現像残トナーによるゴースト対策であった（特許文献３参照）。従って、ユーザの画質要求として少々のゴーストが許容できる場合には、小型化や低コスト化の観点を優先し、上記現像装置２で設けていたトナー回収用現像剤担持体２６を設けないような構成も可能である。

そのような構成のハイブリッド現像装置に関しても、逆極性粒子を現像剤２４中に添加してキャリヤの劣化抑制が可能になるが、図４を参照して、次のような、上記と同様の問題があることも述べておく。

図４は、図２の現像装置２について、上述のようにトナー回収用現像剤担持体２６を設けないとした場合の関係部分を抜粋した断面図である。

トナー回収用現像剤担持体２６を設けない場合、トナー担持体２５とトナー回収用現像剤担持体２６との対向部で逆極性粒子が現像剤２４中から離脱させられることがないので、多数の逆極性粒子はトナー供給用現像剤担持体１１上の現像剤２４中に取り込まれたまま移動し、そのまま現像剤槽１６へと戻ることができる（矢印Ｔ方向の力は働かない）。

しかしながら逆極性粒子は、トナー担持体２５とトナー供給用現像剤担持体１１との対向部で、電界によってトナー供給用現像剤担持体１１表面に引き寄せられる力（矢印Ｓ方向の力）を受ける。そのため、ほとんどの逆極性粒子は現像剤２４に含まれて現像剤槽１６へと戻されるものの、一部の逆極性粒子はこの力によって、搬送されている現像剤２４中を通過して、トナー供給用現像剤担持体１１表面に付着してしまう。

こうして付着した逆極性粒子はトナー供給用現像剤担持体１１表面に蓄積し、本来、現像剤槽１６に戻るべき逆極性粒子量を減らすことになる。

トナーの補給とともに逆極性粒子を補給するようにすれば、このロスは画像比率の高い印字を行う際にはあまり問題にならない。しかし、画像比率の低い印字を行う際にはトナー補給自体が少なくなり、上記のロスが問題となる。すなわち、キャリヤ劣化抑制効果が不足してトナー帯電量の低下が起こる場合がある。

（現像剤の構成）
本実施形態に係る現像装置において使用する現像剤の構成について説明する。

使用する現像剤はトナー、該トナーを帯電するためのキャリヤ及び逆極性粒子を含む。

逆極性粒子は、使用されるキャリヤによってトナーの帯電極性に対して逆極性に帯電され得るものである。例えば、トナーがキャリヤによって負に帯電されるとき、逆極性粒子は現像剤中で正に帯電されている正帯電性粒子である。また例えば、トナーがキャリヤによって正に帯電されるとき、逆極性粒子は現像剤中で負に帯電されている負帯電性粒子である。

逆極性粒子を二成分系現像剤に含有させ、かつ耐久に伴い現像剤から離脱した逆極性粒子を現像剤とともに現像剤槽へ戻し、混合撹拌する。これにより、トナーや後処理剤のキャリヤへのスペント等によりキャリヤの荷電性が低下しても、逆極性粒子もトナーを正規極性に荷電し得るため、キャリヤの荷電性を有効に補うことができる。結果としてキャリヤの劣化を抑制できる。

本発明において使用される逆極性粒子はトナーの帯電極性によって適宜選択される。トナーとして負帯電性トナーを用いる場合、逆極性粒子としては、正帯電性を有する微粒子が用いられ、例えば、チタン酸ストロンチウム、チタン酸バリウム、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された微粒子を使用することができる。また樹脂中に正帯電性を付与する正荷電制御剤を含有させたり、含窒素モノマーの共重合体を構成するようにしてもよい。

上記の正荷電制御剤としては、例えば、ニグロシン染料、四級アンモニウム塩等を使用することができ、また上記の含窒素モノマーとしては、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、ビニルピリジン、Ｎ−ビニルカルバゾール、ビニルイミダゾール等を使用することができる。

一方、正帯電性トナーを用いる場合、逆極性粒子としては、負帯電性を有する微粒子が用いられ、例えば、シリカ、酸化チタン等の無機微粒子に加え、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を使用することができる。また樹脂中に負帯電性を付与する負荷電制御剤を含有させたり、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を構成するようにしてもよい。上記の負荷電制御剤としては、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、亜鉛錯体等を使用することができる。

また、逆極性粒子の帯電性及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するようにしてもよく、特に、無機微粒子に正帯電性を付与する場合には、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く、また負帯電性を付与する場合には、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。逆極性粒子の個数平均粒径は、１００〜１０００ｎｍであることが好ましい。

本実施形態に使用するトナーとしては、特に限定されず、一般に使用されている公知のトナーを使用することができ、バインダー樹脂中に着色剤や必要に応じて、荷電制御剤や離型剤等を含有させ、外添剤を処理させたものを使用できる。トナー粒径としてはこれに限定されるものではないが、３〜１５μｍ程度が好ましい。

このようなトナーを製造するにあたっては、一般に使用されている公知の方法で製造することができる。例えば、粉砕法、乳化重合法、懸濁重合法等を用いて製造することができる。

トナーに使用するバインダー樹脂としては、これに限定されるものではないが、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）やポリエステル樹脂、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、シリコーン樹脂などが挙げられる。これらの樹脂単体もしくは複合体により、軟化温度が８０〜１６０℃の範囲のものを、またガラス転移点が５０〜７５℃の範囲のものを用いることが好ましい。

また、着色剤としては、一般に使用されている公知のものを用いることができ、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、一般に上記のバインダー樹脂に対して２〜２０質量％の割合で用いることが好ましい。

また、上記の荷電制御剤としても、公知のものを用いることができ、正帯電性トナー用の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、ポリアミン樹脂などがある。負帯電性トナー用荷電制御剤としては、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などがある。荷電制御剤は一般に上記のバインダー樹脂に対して０．１〜１０質量％の割合で用いることが好ましい。

また、上記の離型剤としても、一般に使用されている公知のものを用いることができ、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、カルナバワックス、サゾールワックス等を単独あるいは２種類以上組み合わせて使用することができ、一般に上記のバインダー樹脂に対して０．１〜１０質量％の割合で用いることが好ましい。

また、上記の外添剤としても、一般に使用されている公知のものを用いることができ、流動性改善例えば、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を使用することができ、特にシランカップリング剤やチタンカップリング剤やシリコンオイル等で疎水化したものを用いるのが好ましい。そして、このような流動化剤を上記のトナーに対して０．１〜５質量％の割合で添加させて用いるようにする。外添剤の個数平均一次粒径は１０〜１００ｎｍであることが好ましい。

本発明に使用するキャリヤとしては、特に限定されず、一般に使用されている公知のキャリヤを使用することができ、バインダー型キャリヤやコート型キャリヤなどが使用できる。キャリヤ粒径としてはこれに限定されるものではないが、１５〜１００μｍが好ましい。

バインダー型キャリヤは、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、キャリヤ表面に正または負帯電性の帯電性微粒子を固着させたり、表面コーティング層を設けることもできる。バインダー型キャリヤ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することができる。

バインダー型キャリヤ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。

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。その形状は粒状、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。また、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ヤを得ることができる。磁性体微粒子は磁性樹脂キャリヤ中に５０〜９０質量％の量で添加することが適当である。

バインダー型キャリヤ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、これらの樹脂を表面にコートし、硬化させてコート層を形成することにより、帯電付与能力を向上させることができる。

バインダー型キャリヤ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、磁性樹脂キャリヤと微粒子とを均一混合し、磁性樹脂キャリヤ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、微粒子を磁性樹脂キャリヤ中に打ち込むようにして固定することにより行われる。この場合、微粒子は、磁性樹脂キャリヤ中に完全に埋設されるのではなく、その一部を磁性樹脂キャリヤ表面から突き出すようにして固定される。

帯電性微粒子としては、有機、無機の絶縁性材料が用いられる。具体的には、有機系としては、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、フッ素樹脂及びこれらの架橋物などの有機絶縁性微粒子を用いることができ、帯電レベル及び極性については、素材、重合触媒、表面処理等により、希望するレベルの帯電及び極性を得ることができる。また、無機系としては、シリカ、二酸化チタン等の負帯電性の無機微粒子や、チタン酸ストロンチウム、アルミナ等の正帯電性の無機微粒子などが用いられる。

一方、コート型キャリヤは磁性体からなるキャリヤコア粒子に樹脂コートがなされてなるキャリヤであり、コート型キャリヤにおいてもバインダー型キャリヤ同様、キャリヤ表面に正または負帯電性の帯電性微粒子を固着させたりできる。コート型キャリヤ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により制御することができ、バインダー型キャリヤと同様の材料を用いることができる。特にコート樹脂はバインダー型キャリヤのバインダー樹脂と同様の樹脂が使用可能である。

逆極性粒子、トナー及びキャリヤの組み合わせによるトナー及び逆極性粒子の帯電極性は、それぞれを混合撹拌し現像剤とした後、図５に示すような装置を用いて現像剤からトナーまたは逆極性粒子を分離するときの電界の方向から容易に知ることができる。図５は、トナーなどの帯電粒子の帯電量を測定する装置の概略図である。

すなわち図５に示す装置において、トナー及びキャリヤ、逆極性粒子からなる現像剤を導電性スリーブ４１の表面全体に均一になる様に載せると共に、この導電性スリーブ４１内に設けられたマグネットロール４２の回転数を１０００ｒｐｍにセットし、バイアス電源４３よりバイアス電圧をトナーの帯電電位と同じ極性に２ｋＶ印加し、１５秒間上記導電性スリーブ４１を回転させ、この導電性スリーブ４１を停止させた時点での円筒電極４４における電位Ｖｍを読み取ると共に、円筒電極４４に付着したトナーの質量を精密天秤で計量して、トナーの帯電量を求めることができる。

またトナー及びキャリヤ以外の添加する粒子の極性は、バイアス電源４３より印加するバイアス電圧の極性により判別することができる。つまりバイアス電源４３より印加するバイアス電圧をトナーの帯電電位と逆の極性に印加したときに、円筒電極４４に付着する粒子はトナーの帯電極性と逆帯電、すなわち逆極性粒子である。

トナーとキャリヤの混合比は所望のトナー帯電量が得られるよう調製されれば良く、トナー混合比はトナーとキャリヤとの合計質量に対して３〜５０質量％、好ましくは６〜３０質量％が適している。

初期の現像剤に含まれる逆極性粒子の量は、本発明の目的が達成される限り特に制限されず、例えば、キャリヤに対して０．０１〜５質量％、特に０．０１〜２質量％が好ましい。

現像剤は、例えば、予めトナーに逆極性粒子を外添処理した後で、キャリヤと混合することによって調整することができる。

（第１の実施形態に係る現像装置）
次に、本発明の現像装置の第１の実施形態について、再度図１を用いて説明する。

＜装置構成＞
第１の実施形態に係る現像装置２ａは、既述した図２の現像装置２と同様に、以下の構成要素を備える。すなわち、現像装置２ａは、逆極性粒子を含む現像剤２４を収容する現像剤槽１６、現像剤槽１６から供給された現像剤２４を表面に担持して搬送するトナー供給用現像剤担持体１１、トナー供給用現像剤担持体１１からトナー供給領域７においてトナーの供給を受け、前記像担持体１上に形成された静電潜像を現像するトナー担持体２５、現像領域６を通過した後にトナー担持体２５上に残留する現像残トナーをトナー回収領域８において回収するトナー回収用現像剤担持体２６を備える。

また現像装置２ａは、トナー担持体２５に電圧を供給するトナー担持体用バイアス電源３１、トナー供給用現像剤担持体１１に電圧を供給するトナー供給用現像剤担持体用バイアス電源３２、トナー回収用現像剤担持体２６に電圧を供給するトナー回収用現像剤担持体用バイアス電源３３を備える。これも具体的には述べなかったが、図２の現像装置２と同様である。

そして図２の現像装置２とは異なる構成要素として、現像装置２ａは、トナー供給用現像剤担持体１１から逆極性粒子を回収するための逆極性粒子回収部材２９、逆極性粒子回収部材２９から回収した逆極性粒子を離脱させるスクレーパ３０を備える。

以下に、さらに詳細な構成を説明する。

現像装置２ａにおいて使用する現像剤２４は、既に詳述したように、トナー、該トナーを帯電するためのキャリヤ及び逆極性粒子を含んでなるものであり、現像剤槽１６に収容される。

現像剤槽１６は、ケーシング１９により形成されており、通常は内部に混合撹拌部材１７、１８を収納している。混合撹拌部材１７、１８は、現像剤２４を混合・撹拌し、トナー供給用現像剤担持体１１へ現像剤２４を供給する。ケーシング１９の混合撹拌部材１８に対向する位置には、トナー濃度検出用のＡＴＤＣ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｔｏｎｅｒ Ｄｅｎｓｉｔｙ Ｃｏｎｔｒｏｌ）センサ２０が配設されていることが好ましい。

現像装置２ａは通常、現像領域６で消費される分のトナーを現像剤槽１６内に補給するための補給部１０を有している。補給部１０において、補給トナー２３を収納した図示しないホッパから送られた補給トナーが現像剤槽１６内へ補給される。ＡＴＤＣセンサ２０の出力に基づいて補給動作が制御されるようにすればよい。

また、現像剤２４中の逆極性粒子量を補充する目的で、補給トナー２３中には逆極性粒子を混合しておき、トナーとともに補給されるようにしてもよい。

現像装置２ａはまた、トナー供給用現像剤担持体１１上の現像剤量を規制するための現像剤薄層化用の規制部材（規制ブレード）１５を有している。

トナー供給用現像剤担持体１１は、固定配置された磁石ローラ１３と、これを内包する回転自在なスリーブローラ１２とから構成され、トナー担持体２５へとトナーを供給するためのトナー供給バイアスが、トナー供給用現像剤担持体用バイアス電源３２により印加される。

磁石ローラ１３は、スリーブローラ１２の回転方向に沿ってＮ１、Ｓ１、Ｎ２、Ｎ３、Ｓ２の５つの磁極を有する。これらの磁極のうち、主磁極Ｎ１は、トナー担持体２５と対向するトナー供給領域７の位置に配されている。

トナー回収用現像剤担持体２６も同様に、固定配置された磁石ローラ２８と、これを内包する回転自在なスリーブローラ２７とから構成され、トナー担持体２５上の現像残トナーを回収するための回収バイアスが、トナー回収用現像剤担持体用バイアス電源３３により印加される。

磁石ローラ２８は、スリーブローラ２７の回転方向に沿ってＮ４、Ｓ３、Ｎ５、Ｓ４、Ｎ６の５つの磁極を有する。これらの磁極のうち、主磁極Ｓ３は、トナー担持体２５と対向するトナー回収領域８の位置に配されている。また、スリーブローラ２７上の現像剤２４を剥離するための反発磁界を発生させる同極部Ｎ６、Ｎ４が、現像槽１６内部に対向した位置に配置されている。

さらに、現像装置２ａにおいては、トナー供給用現像剤担持体１１上の現像剤２４をトナー回収用現像剤担持体２６へと受け渡すために、それぞれのＳ１とＮ４がトナー供給用現像剤担持体１１とトナー回収用現像剤担持体２６の対向部に配されている。

トナー供給用現像剤担持体１１のＳ１磁極側からトナー回収用現像剤担持体２６のＮ４磁極側へ、現像剤２４は受け渡され、搬送されていく。従って、トナー供給用現像剤担持体１１表面では、トナー回収用現像剤担持体２６に現像剤２４を受け渡す部分から回転方向下流側にかけて、キャリヤ及びトナーが搬送されない領域である非搬送領域Ｂが形成されている。

逆極性粒子回収部材２９が、その非搬送領域Ｂに対向して設けられている。

逆極性粒子回収部材２９はトナー供給用現像剤担持体１１とは非接触に支持されており、逆極性粒子回収部材用バイアス電源３４によってバイアス電圧が印加される。逆極性粒子回収部材２９とトナー供給用現像剤担持体１１の対向部では、逆極性粒子が逆極性粒子回収部材２９に移動する方向に電界が形成されている。

トナー担持体２５はトナー供給用現像剤担持体１１、トナー回収用現像剤担持体２６及び像担持体１のそれぞれに対向するように配され、像担持体１上の静電潜像を現像するための現像バイアスがトナー担持体用バイアス電源３１により印加されている。

トナー担持体２５は上記電圧を印加可能な限りいかなる材料からなっていてよく、例えば、表面処理を施したアルミローラが挙げられる。その他アルミ等の導電性基体上に、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トやシリコーンゴム、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を施したものを用いてもよい。コーティング材料としては、これに限定されるものではない。さらに上記コーティングのバルクもしくは表面に導電剤が添加されていてもよい。導電剤としては、電子導電剤もしくはイオン導電剤が挙げられる。電子導電剤として、ケッチンブラック、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や、金属粉、金属酸化物の微粒子等が挙げられるが、これに制約されない。イオン導電剤として、四級アンモニウム塩等のカチオン性化合物や、両性化合物、その他イオン性高分子材料が挙げられるが、これにこだわらない。さらに、アルミ等の金属材料からなる導電性ローラであっても構わない。

＜逆極性粒子の挙動＞
トナー担持体２５、トナー供給用現像剤担持体１１、トナー回収用現像剤担持体２６、及び逆極性粒子回収部材２９の近傍での逆極性粒子の挙動について、図６を用いて詳しく説明する。図６は、図１の現像装置２ａにおける関係部分を抜粋した断面図である。

ここでもトナー極性をマイナスと仮定して説明するが、トナー極性がプラスの場合はトナー及び逆極性粒子の極性、電界の方向、電位の大小を反転させればよい。これらは各電界が交番電界を形成してもよいことも含め、既述した現像装置２の場合と同様である。以後説明する各実施形態においてもすべて同様である。

トナー担持体２５とトナー供給用現像剤担持体１１の対向部では、トナーをトナー担持体２５へ供給する方向に電界を形成している。従って逆極性粒子はトナーと逆極性に帯電しているため同じ電界下ではトナーと逆方向の力、すなわち矢印Ｓ方向の力を受ける。

またトナー担持体２５とトナー回収用現像剤担持体２６の対向部では、トナーをトナー回収用現像剤担持体２６へ回収する方向に電界を形成する。従ってこの対向部では、逆極性粒子はトナーと逆方向の力、すなわち矢印Ｔの方向の力を受ける。

このときトナー担持体２５、トナー供給用現像剤担持体１１、トナー回収用現像剤担持体２６の電位の大小関係は、トナー回収用現像剤担持体２６＞トナー担持体２５＞トナー供給用現像剤担持体１１となる。よってトナー供給用現像剤担持体１１とトナー回収用現像剤担持体２６の対向部では、逆極性粒子は電位の高いトナー回収用現像剤担持体２６からトナー供給用現像剤担持体１１へと向かう方向の力、すなわち矢印Ｒの方向の力を受ける。

現像剤２４中の逆極性粒子にこのような力が働くため、トナー回収用現像剤担持体２６に一旦受け渡されようとした現像剤に含まれる逆極性粒子の一部は、まず矢印Ｒ方向の力を受けてトナー供給用現像剤担持体１１へと引き戻される。そこを現像剤２４に含まれて通過した逆極性粒子も矢印Ｔ方向の力を受けてトナー担持体２５上に移行する。その後トナー担持体２５上を搬送された後、矢印Ｓ方向の力を受けて再びトナー供給用現像剤担持体１１上へと移動する。

このため本来であれば現像剤２４とともに現像剤槽１６に戻るはずの逆極性粒子は、トナー供給用現像剤担持体１１上へと集まることになる。それらの逆極性粒子は矢印Ｓや矢印Ｒの方向の力を受けるうちに、現像剤２４中を通過してトナー供給用現像剤担持体１１の表面に付着・蓄積し、トナー供給用現像剤担持体１１の回転に沿って逆極性粒子回収部材２９との対向部へと移動してくる。

逆極性粒子回収部材２９にはバイアス電圧としてトナー供給用現像剤担持体１１より低い電圧が印加されており、電界によって逆極性粒子は矢印Ｇ方向の力を受け、トナー供給用現像剤担持体１１から逆極性粒子回収部材２９へと移動させられる。

逆極性粒子回収部材２９はトナー供給用現像剤担持体１１上の非搬送領域Ｂに対向しており、トナーやキャリヤに阻害されることなく逆極性粒子をトナー供給用現像剤担持体１１から回収することができる。回収された逆極性粒子回収部材２９上の逆極性粒子は、スクレーパ３０によって剥離され、現像剤槽１６へと戻される。

このように逆極性粒子回収部材２９を設けることで、トナー回収用現像剤担持体２６を設けた場合でも逆極性粒子が現像剤槽１６へと戻される。これにより、キャリヤの劣化抑制効果が得られ、かつトナー供給用現像剤担持体１１表面のチャージアップで電界の形成が阻害されることもない。またトナー回収用現像剤担持体を設けていることで、ゴーストの発生も抑止できる。

本実施形態において、逆極性粒子回収部材２９はトナー供給用現像剤担持体１１と非接触で対向する部材を用いたが、逆極性粒子回収部材２９が非接触である必要はなく、例えば、図７で示すようなスクレーパ形状を有する部材を当接して、機械的に剥離してもよい。接触して機械的に剥離するので、場合によってはバイアス電圧の印加も省略できる。

（第２の実施形態に係る現像装置）
次に、本発明の現像装置の第２の実施の形態について、図８を用いて説明する。図８において図１と同様の働きをする部材には図１と同じ番号を付し、詳細説明は省略する。

＜装置構成＞
第２の実施形態に係る現像装置２ｂにおいては、第１の実施形態とは異なり、現像剤２４をトナー供給用現像剤担持体１１からトナー回収用現像剤担持体２６へ受け渡すのではなく、トナー供給用現像剤担持体１１、トナー回収用現像剤担持体２６それぞれに規制部材１５及び３５を設け、受け渡しは行わない構成となっている。

この現像装置２ｂにおいて、トナー供給用現像剤担持体１１内部の磁石ローラ１３は、スリーブローラ１２の回転方向に沿ってＮ１、Ｓ１、Ｎ２、Ｎ３、Ｓ２の５つの磁極を有する。これらの磁極のうち、主磁極Ｎ１は、トナー担持体２５と対向するトナー供給領域７の位置に配されている。

またスリーブローラ１２上の現像剤２４を剥離するための反発磁界を発生させる同極部Ｎ２、Ｎ３が、現像剤槽１６内部に対向した位置に配置されており、それによりＮ２〜Ｎ３間のトナー供給用現像剤担持体１１表面に、現像剤２４が搬送されない非搬送領域Ｂを形成している。

非搬送領域Ｂに対向して逆極性粒子回収部材２９が設けられており、トナー供給用現像剤担持体１１上の逆極性粒子を回収する。

トナー回収用現像剤担持体２６内部の磁石ローラ２８も同様に、スリーブローラ２７の回転方向に沿ってＮ４、Ｓ３、Ｎ５、Ｓ４、Ｎ６の５つの磁極を有する。これらの磁極のうち、主磁極Ｓ３は、トナー担持体２５と対向するトナー回収領域８の位置に配されており、また、スリーブローラ２７上の現像剤２４を剥離するための反発磁界を発生させる同極部Ｎ６、Ｎ４は、現像槽１６内部に対向した位置に配置されている。

＜逆極性粒子の挙動＞
トナー担持体２５、トナー供給用現像剤担持体１１、トナー回収用現像剤担持体２６、及び逆極性粒子回収部材２９の近傍での逆極性粒子の挙動について、図９を用いて詳しく説明する。図９は、図８の現像装置２ｂにおける関係部分を抜粋した断面図である。

同じくトナー極性をマイナスと仮定して説明する。

トナー担持体２５とトナー供給用現像剤担持体１１の対向部では、トナーをトナー担持体２５へ供給する方向に電界を形成する。従って逆極性粒子はトナーと逆極性に帯電しているため同じ電界下ではトナーと逆方向の力、すなわち矢印Ｓ方向の力を受ける。

またトナー担持体２５とトナー回収用現像剤担持体２６の対向部では、トナーをトナー回収用現像剤担持体２６へ回収する方向に電界を形成する。従ってこの対向部では、逆極性粒子はトナーと逆方向の力、すなわち矢印Ｔの方向の力を受ける。

この矢印Ｔ方向の力によって、トナー回収用現像剤担持体２６上の逆極性粒子はトナー担持体２５へと移動し、その後トナー担持体２５とトナー供給用現像剤担持体１１の対向部で、矢印Ｓ方向の力を受けてトナー供給用現像剤担持体１１上へと送られる。

トナー供給用現像剤担持体１１上の逆極性粒子は、そのうちの多数がトナー供給用現像剤担持体１１上の現像剤２４中に取り込まれて移動し、現像剤槽１６へと戻ることができる。

しかしながら逆極性粒子は、トナー担持体２５とトナー供給用現像剤担持体１１との対向部で、電界によってトナー供給用現像剤担持体１１表面に引き寄せられる力を受ける。そのため、一部の逆極性粒子はこの力によって、搬送されている現像剤２４の中を通過してトナー供給用現像剤担持体１１表面に付着してしまう。

付着した逆極性粒子は、現像剤２４とともにトナー供給用現像剤担持体１１から分離せず、非搬送領域Ｂへと運ばれ、逆極性粒子回収部材２９との対向部へと移動する。

逆極性粒子回収部材２９にはバイアス電圧としてトナー供給用現像剤担持体１１より低い電圧が印加されており、電界によって逆極性粒子は矢印Ｇ方向の力を受け、トナー供給用現像剤担持体１１から逆極性粒子回収部材２９へと移動させられる。

回収された逆極性粒子回収部材２９上の逆極性粒子は、スクレーパ３０によって剥離され現像剤槽１６へと戻される。

このように本実施の形態では、第１の実施形態の場合と同様の効果が得られ、またトナー供給用現像剤担持体１１表面に付着した一部の逆極性粒子まで現像剤槽１６へと戻すことができるようになり、より逆極性粒子によるキャリヤの劣化抑制効果が高まることになる。

（第３の実施形態に係る現像装置）
次に、本発明の現像装置の第３の実施の形態について、図１０を用いて説明する。図１０において図１、２と同様の働きをする部材には図１、２と同じ番号を付し、詳細説明は省略する。

＜装置構成＞
第３の実施形態に係る現像装置２ｃは、第１及び第２の実施形態とは異なり、トナー回収用現像剤担持体２６を設置しない構成を採っている。

この構成ではトナー担持体２５上の現像に使用されなかった残留トナーが完全に除去されなくなるため、次の現像工程において残留トナーがある部分とない部分が濃度差となって現れるいわゆる現像履歴（ゴースト）が発生する恐れがある。反面、小型化や低コスト化に有利であり、要求する画像品質がさほど高くない場合にはこのような構成が採用できる。

この現像装置２ｃにおいて、トナー供給用現像剤担持体１１内部の磁石ローラ１３は、スリーブローラ１２の回転方向に沿ってＮ１、Ｓ１、Ｎ２、Ｎ３、Ｓ２の５つの磁極を有する。これらの磁極のうち、主磁極Ｎ１は、トナー担持体２５と対向するトナー供給領域７の位置に配されている。

またスリーブローラ１２上の現像剤２４を剥離するための反発磁界を発生させる同極部Ｎ２、Ｎ３が、現像剤槽１６内部に対向した位置に配置されており、それによりＮ２〜Ｎ３間のトナー供給用現像剤担持体１１表面に、現像剤２４が搬送されない非搬送領域Ｂを形成している。

非搬送領域Ｂに対向して逆極性粒子回収部材２９が設けられており、トナー供給用現像剤担持体１１上の逆極性粒子を回収する。

＜逆極性粒子の挙動＞
トナー担持体２５、トナー供給用現像剤担持体１１、及び逆極性粒子回収部材２９の近傍での逆極性粒子の挙動について、図１１を用いて詳しく説明する。図１１は、図１０の現像装置２ｃにおける関係部分を抜粋した断面図である。

同様にトナー極性をマイナスと仮定して説明する。

トナー担持体２５とトナー供給用現像剤担持体１１の対向部では、トナーをトナー担持体２５へ供給する方向に電界を形成する。従って逆極性粒子はトナーと逆極性に帯電しているため同じ電界下ではトナーと逆方向の力、すなわち矢印Ｓ方向の力を受ける。

この力によって、トナー供給用現像剤担持体１１上を搬送される逆極性粒子はトナー担持体２５へと移行することなく、トナー供給用現像剤担持体１１上の現像剤２４中に留まる。さらに、トナー供給用現像剤担持体１１上の現像剤２４とともに搬送されて、現像剤槽１６へと戻ることができる。

しかしながら逆極性粒子は、トナー担持体２５とトナー供給用現像剤担持体１１との対向部で、電界によってトナー供給用現像剤担持体１１表面に引き寄せられる力を受ける。そのため、一部の逆極性粒子はこの力によって、搬送されている現像剤２４の中を通過してトナー供給用現像剤担持体１１表面に付着してしまう。

付着した逆極性粒子は、現像剤２４とともにトナー供給用現像剤担持体１１から分離せず、非搬送領域Ｂへと運ばれ、逆極性粒子回収部材２９との対向部へと移動する。

逆極性粒子回収部材２９にはバイアス電圧としてトナー供給用現像剤担持体１１より低い電圧が印加されており、電界によって逆極性粒子は矢印Ｇ方向の力を受け、トナー供給用現像剤担持体１１から逆極性粒子回収部材２９へと移動させられる。

回収された逆極性粒子回収部材２９上の逆極性粒子は、スクレーパ３０によって剥離され現像剤槽１６へと戻される。

このように本実施の形態では、ゴーストの対策としての効果はないものの、第１の実施形態の場合と同様の効果が得られる。またトナー供給用現像剤担持体表面に付着した一部の逆極性粒子まで現像剤槽１６へと戻すことができるようになり、より逆極性粒子によるキャリヤの劣化抑制効果が高まることになる。

上述した各実施形態の現像装置、及び画像形成装置を用いて実験を行い、キャリヤによるトナーの荷電能力の耐久に伴う変化を評価した。各実験条件を以下に示す。

＜実施例１＞
図１に示した構成を有する現像装置を用い、現像剤としてはコニカミノルタビジネステクノロジーズ社製ｂｉｚｈｕｂ Ｃ３５０用キャリヤ（体積平均粒径約３３μｍ）と後述する方法で作成したトナーＡを用いた。

現像剤中のトナー比率は１０質量％とした。トナー比率は現像剤全量に対するトナー、後処理剤及び逆極性粒子の合計量の割合である（以下、同様である）。

トナー供給用現像剤担持体には−２５０Ｖの直流電圧を、トナー回収用現像剤担持体には−７０Ｖの直流電圧を印加した。トナー担持体にはＤＣ電圧−３００Ｖに振幅１．４ｋＶ、Ｄｕｔｙ比６０％、周波数４ｋＨｚの矩形波を重畳した現像バイアスを印加した。

トナー担持体には表面にアルマイト処理を施したアルミローラを用い、トナー供給用現像剤担持体とトナー担持体及びトナー回収用現像剤担持体とトナー担持体との最近接部のギャップは０．３ｍｍとした。またトナー供給用現像剤担持体とトナー回収用現像剤担持体とのギャップは０．３ｍｍとした。

像担持体上に形成された静電潜像の背景部電位は−５５０Ｖ、画像部電位は−６０Ｖであり、像担持体とトナー担持体との最近接部のギャップは０．１５ｍｍとした。

逆極性粒子回収部材にはＤＣ電圧−２００Ｖに振幅１．４ｋＶ、Ｄｕｔｙ比４０％、周波数４ｋＨｚの矩形波を重畳したバイアスを印加した。逆極性粒子回収部材としては表面にアルマイト処理を施したアルミローラを用い、トナー供給用現像剤担持体と逆極性粒子回収部材との最近接部のギャップは０．１５ｍｍとした。

＜実施例２＞
図８に示した構成を有する現像装置を用い、現像剤としてはコニカミノルタビジネステクノロジーズ社製ｂｉｚｈｕｂ Ｃ３５０用キャリヤ（体積平均粒径約３３μｍ）と後述する方法で作成したトナーＡを用いた。

現像剤中のトナー比率は１０質量％とした。トナー比率は現像剤全量に対するトナー、後処理剤及び逆極性粒子の合計量の割合である（以下、同様である）。

トナー供給用現像剤担持体には−２５０Ｖの直流電圧を、トナー回収用現像剤担持体には−７０Ｖの直流電圧を印加した。トナー担持体にはＤＣ電圧−３００Ｖに振幅１．４ｋＶ、Ｄｕｔｙ比６０％、周波数４ｋＨｚの矩形波を重畳した現像バイアスを印加した。

トナー担持体には表面にアルマイト処理を施したアルミローラを用い、トナー供給用現像剤担持体とトナー担持体及びトナー回収用現像剤担持体とトナー担持体との最近接部のギャップは０．３ｍｍとした。

像担持体上に形成された静電潜像の背景部電位は−５５０Ｖ、画像部電位は−６０Ｖであり、像担持体とトナー担持体との最近接部のギャップは０．１５ｍｍとした。

逆極性粒子回収部材にはＤＣ電圧−２００Ｖに振幅１．４ｋＶ、Ｄｕｔｙ比４０％、周波数４ｋＨｚの矩形波を重畳したバイアスを印加した。逆極性粒子回収部材としては表面にアルマイト処理を施したアルミローラを用い、トナー供給用現像剤担持体と逆極性粒子回収部材との最近接部のギャップは０．１５ｍｍとした。

＜実施例３＞
図１０に示した構成を有する現像装置を用い、現像剤としてはコニカミノルタビジネステクノロジーズ社製ｂｉｚｈｕｂ Ｃ３５０用キャリヤ（体積平均粒径約３３μｍ）と後述する方法で作成したトナーＡを用いた。

現像剤中のトナー比率は１０質量％とした。トナー比率は現像剤全量に対するトナー、後処理剤及び逆極性粒子の合計量の割合である（以下、同様である）。

トナー供給用現像剤担持体には−２５０Ｖの直流電圧を印加した。トナー担持体にはＤＣ電圧−３００Ｖに振幅１．４ｋＶ、Ｄｕｔｙ比６０％、周波数４ｋＨｚの矩形波を重畳した現像バイアスを印加した。

トナー担持体には表面にアルマイト処理を施したアルミローラを用い、トナー供給用現像剤担持体とトナー担持体との最近接部のギャップは０．３ｍｍとした。

像担持体上に形成された静電潜像の背景部電位は−５５０Ｖ、画像部電位は−６０Ｖであり、像担持体とトナー担持体との最近接部のギャップは０．１５ｍｍとした。

逆極性粒子回収部材にはＤＣ電圧−２００Ｖに振幅１．４ｋＶ、Ｄｕｔｙ比４０％、周波数４ｋＨｚの矩形波を重畳したバイアスを印加した。逆極性粒子回収部材としては表面にアルマイト処理を施したアルミローラを用い、トナー供給用現像剤担持体と逆極性粒子回収部材との最近接部のギャップは０．１５ｍｍとした。

＜比較例１＞
実施例１で使用した現像装置から逆極性粒子回収部材のみを除いた現像装置を用いた。現像剤は実施例１と同じものを用いた。

＜比較例２＞
実施例２で使用した現像装置から逆極性粒子回収部材のみを除いた現像装置を用いた。現像剤は実施例１と同じものを用いた。

＜比較例３＞
実施例３で使用した現像装置から逆極性粒子回収部材のみを除いた現像装置を用いた。現像剤は実施例１と同じものを用いた。

＜トナー作成＞
なお、実施例、比較例で用いたトナーＡについては以下の方法で作成した。

湿式造粒法により作製された体積平均粒径約６．５μｍのトナー母材に対し、第一の疎水性シリカ０．２質量％と第二の疎水性シリカ０．５質量％と疎水性酸化チタン０．５質量％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た。

ここで用いた第一の疎水性シリカは、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。また、第二の疎水性シリカは、個数平均一次粒径２０ｎｍのシリカ（＃９０Ｇ：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。

この外添処理した粒子に対してさらに逆極性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トナー母材粒子に対して２質量％を添加し、再度上記ヘンシェルミキサを用いて４０ｍ／ｓの速度で３分間外添処理し、トナーＡを得た。

＜実験、評価結果＞
各実施例、比較例に示した現像装置と、コニカミノルタビジネステクノロジーズ社製複写機ｂｉｚｈｕｂ Ｃ３５０を改造した画像形成装置を用い、各条件で画像面積率約５％及び２％の画像チャートを用いて１０万枚の耐久評価を行った。

５万枚及び１０万枚時点でサンプリングした現像剤のトナー帯電量を測定した結果を表１に示した。いずれの現像装置においても、補給トナーはトナーＡを用いた。現像剤のサンプリングは現像剤槽から行った。

表１より、実施例１〜３においては画像面積率５％、２％いずれの画像を用いた場合でも、初期から１０万枚印刷後までトナー帯電量は初期の帯電量を維持できている。

これに対して、比較例１では画像面積率５％、２％いずれの場合でも、明らかにトナー帯電量の低下が生じている。また比較例２、比較例３では、画像面積率５％の画像を用いた場合はトナー帯電量を維持できるものの、画像面積率２％の画像を用いた場合は明らかにトナー帯電量の低下が生じている。

上述してきたように、本実施形態での現像装置、及び画像形成装置によれば、トナー供給用現像剤担持体表面に付着した逆極性微粒子を回収し、現像剤槽へ戻すことにより、現像剤中の逆極性粒子量を適切に維持することができ、逆極性粒子による荷電補助効果で現像剤の長寿命化を達成することができる。すなわち、安定してキャリヤの劣化を抑制し、高画質な画像形成を長期にわたって実現することができる。

なお、上述の実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の範囲は上記した説明ではなく特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本発明の一実施形態による画像形成装置の主要部の構成例を示し、また第１の実施形態に係る現像装置２ａの構成例を示す断面図である。 トナー回収用現像剤担持体を設けたハイブリッド現像装置２の一形態の断面図である。 図２の現像装置２における関係部分を抜粋した断面図である。 図２の現像装置２について、トナー回収用現像剤担持体を設けない場合の関係部分を抜粋した断面図である。 トナーなどの帯電粒子の帯電量を測定する装置の概略図である。 図１の現像装置２ａにおける関係部分を抜粋した断面図である。 図１の現像装置２ａにおける一部を変更した断面図である。 第２の実施形態に係る現像装置２ｂの構成例を示す断面図である。 図８の現像装置２ｂにおける関係部分を抜粋した断面図である。 第３の実施形態に係る現像装置２ｃの構成例を示す断面図である。 図１０の現像装置２ｃにおける関係部分を抜粋した断面図である。

符号の説明

１ 像担持体
２、２ａ、２ｂ、２ｃ 現像装置
３ 帯電部材
４ 転写ローラ
５ クリーニングブレード
６ 現像領域
７ トナー供給領域
８ トナー回収領域
１１ トナー供給用現像剤担持体
１２ スリーブローラ
１３ 磁石ローラ
１６ 現像剤槽
２４ 現像剤
２５ トナー担持体
２６ トナー回収用現像剤担持体
２７ スリーブローラ
２８ 磁石ローラ
２９ 逆極性粒子回収部材
３０ スクレーパ

Claims (8)

1. トナーとキャリヤと、前記トナーと逆極性に帯電する逆極性粒子とを含む現像剤を収容する現像剤槽と、
   前記現像剤槽において混合撹拌された前記現像剤を表面に担持搬送するトナー供給用現像剤担持体と、
   前記トナー供給用現像剤担持体から前記トナーの供給を受けて担持搬送し、像担持体上の潜像を現像するトナー担持体と、を有する現像装置において、
   前記トナー供給用現像剤担持体の表面に付着した前記逆極性粒子を、前記現像剤槽へ戻すために回収する逆極性粒子回収部材を有する
   ことを特徴とする現像装置。
2. 前記トナー供給用現像剤担持体は、表面に前記現像剤を担持搬送しない非搬送領域を有し、
   前記逆極性粒子回収部材は、前記トナー供給用現像剤担持体の前記非搬送領域に対向、もしくは当接して配設されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
3. 前記トナー担持体のトナー搬送方向で、前記トナー供給用現像剤担持体の上流側に、前記トナー担持体に対向して配設され、
   前記トナー担持体から現像後の残トナーを回収するトナー回収用現像剤担持体を有する
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の現像装置。
4. 前記トナー供給用現像剤担持体は、前記トナー回収用現像剤担持体と対向して配設され、
   前記トナー回収用現像剤担持体に前記現像剤を受け渡す
   ことを特徴とする請求項３に記載の現像装置。
5. 前記逆極性粒子回収部材はローラ形状を有し、前記トナー供給用現像剤担持体に対向して配設されている
   ことを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の現像装置。
6. 前記逆極性粒子回収部材はスクレーパ形状を有し、前記トナー供給用現像剤担持体に当接して配設されている
   ことを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の現像装置。
7. 前記トナー供給用現像剤担持体は、固定配置された磁石ローラとこれを内包する回転自在なスリーブローラとを有し、
   前記磁石ローラには、磁極として反発磁界を発生し、対応する前記スリーブローラ上のキャリヤを剥離する同極部が設けられ、前記トナー供給用現像剤担持体上に前記非搬送領域を形成している
   ことを特徴とする請求項２乃至６の何れか１項に記載の現像装置。
8. 請求項１乃至７の何れか１項に記載の現像装置を有することを特徴とする画像形成装置。

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