JP5109297B2 - 現像装置および画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、複写機やプリンターなどの電子写真方式を用いた画像形成装置、および像担持体に形成された静電潜像を現像するのに使用する現像装置、特にトナーとキャリアの二成分からなる現像剤を用いる現像装置、及びこれを用いた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いて、像担持体上に形成された静電潜像の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および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。一成分現像方式では一般的にトナーを、トナー担持体とトナー担持体に押圧された規制板とによって形成される規制部を通過させることでトナーを帯電し、所望のトナー薄層を得ることができるため、装置の簡略化、小型化、低コスト化の面で有利である。一方で、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ヘの電荷付与性も低下して、かぶり等の問題を引き起こすため、結果として現像装置の寿命が短くなってしまう。

比較すると、二成分現像方式ではトナーを、キャリア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であるキャリアも、その表面積が大きいため、トナーや外添剤による汚染に対しても相対的に強く、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ア表面の汚染が生じることには変わりなく、長期に渡る使用によりトナー帯電量の低下を引き起こし、かぶりやトナー飛散などの問題が生じ、その寿命は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として、特許文献１には、トナーと共に、もしくは単独でキャリアを少量ずつ補給し、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、キャリアの入れ替えを行い、劣化キャリア比率の増大を抑える現像装置が開示されている。この装置ではキャリアを入れ替えているため、キャリア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、排出されたキャリアを回収する機構が必要であることや、キャリア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、キャリア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、初期特性を維持し活かしているとは言えないという側面がある。

一方で、特許文献２には、キャリアおよびトナー帯電極性と逆極性の帯電性を有する粒子を外添したトナーからなる二成分現像剤およびこれを用いた現像方法が開示されている。特許文献２の現像方法では逆極性帯電粒子は研磨剤およびスペーサ粒子としての作用を狙い添加されており、キャリア表面のスペント物を取り除く効果により劣化抑制に効果があることが示されている。さらに、像担持体のクリーニング部においてはクリーニング性の向上や像担持体研磨に効果があるとしている。しかしながら、開示されている現像方法では、画像面積率によってトナーと逆極性帯電粒子の消費量が異なり、特に画像面積率が小さい場合において、逆極性帯電粒子の消費が過剰となり、現像装置内におけるキャリア劣化抑制効果が低下する問題がある。
特開昭５９−１００４７１号公報 特開平２００３−２１５８５５号公報

本発明は画像面積率が比較的小さい画像の形成を連続して行う場合であっても、長期にわたってキャリアの劣化を抑制する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。

本発明は、トナー、該トナーを帯電するためのキャリアおよびトナーの帯電極性に対して逆極性に帯電される逆極性粒子を含む現像剤を収容する現像剤槽、表面に現像剤を担持して搬送する現像剤担持体、および該現像剤担持体上の現像剤からトナーまたは逆極性粒子を分離する分離機構を備えてなり、逆極性粒子が現像剤槽に回収されることを特徴とする現像装置および該現像装置を有する画像形成装置に関する。

また、本発明はトナー、該トナーを帯電するためのキャリア及びトナーの帯電極性に対して逆極性に帯電される逆極性粒子を含む現像剤を収容する現像剤槽と、該現像剤槽から供給される現像剤中の少なくともトナーを担持して現像領域に搬送する担持体と、現像剤に含まれるトナーと逆極性粒子とを分離する分離機構とを備え、逆極性粒子分離後の現像剤を前記担持体に供給するか、前記担持体に現像剤を供給した後に逆極性粒子を分離し、トナーから分離した後の、少なくとも逆極性粒子を現像剤槽に回収するようにしたことを特徴とする現像装置および該現像装置を有する画像形成装置に関する。

本発明においては逆極性粒子の消費を抑制するので、画像面積率によって逆極性粒子の消費量が変動する影響を低減でき、特に画像面積率が低い（トナー消費が少ない）場合に逆極性粒子が過剰に消費されることを抑制することができる。しかも、当該逆極性粒子がキャリアの荷電性を有効に補うことができ、結果としてキャリアの劣化を長期にわたって抑制できる。そのため、画像面積率が比較的小さい画像の形成を連続して行う場合であっても、トナー帯電量が長期にわたって有効に維持される。

本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。
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を示す。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手段としての帯電部材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３０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、この静電潜像をトナー像に現像する。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、その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３０、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、帯電手段として図中、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。

本実施形態において現像装置２ａは、現像剤２４を収容する現像剤槽１６、該現像剤槽から供給された現像剤２４を表面に担持して搬送する現像剤担持体１１、および該現像剤担持体上の現像剤からトナーまたは逆極性粒子を分離する分離機構を備えたことを特徴とし、逆極性粒子は現像剤槽１６に回収されるようになっている。これによって、逆極性粒子の消費を抑制でき、しかも、当該逆極性粒子がキャリアの荷電性を有効に補うことができ、結果として長期にわたってキャリアの劣化を抑制できる。そのため、画像面積率が比較的小さい画像の形成を連続して行う場合であっても、トナー帯電量が長期にわたって有効に維持できる。

現像装置が上記分離機構を有しないと、特に画像面積率が小さい場合において現像装置内におけるキャリア劣化抑制効果が低下する。その現象の発現は以下のメカニズムに基づくものと考えられる。二成分現像装置では、現像領域において振動電界を印加するなどして強電界を形成することで、現像剤中のキャリアからのトナー分離性を向上させ、現像効率を向上させるため、逆極性粒子を含む現像剤を用いるとキャリア、トナー、逆極性粒子の三者が分離され、キャリアは磁気吸引力により現像剤担持体上に残留するものの、トナーは静電潜像の画像部に逆極性粒子は非画像部にそれぞれ消費される。したがって、画像面積率によってトナーと逆極性粒子の消費バランスが安定せず、特に背景部面積の大きい画像を大量に印刷した場合には現像剤中の逆極性粒子が優先的に消費され、キャリアの荷電性を補うことができず、キャリア劣化抑制効果が低下するものと考えられる。

本実施形態において現像剤２４はトナー、該トナーを帯電するためのキャリアおよび逆極性粒子を含んでなるものである。逆極性粒子は、使用されるキャリア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、トナーがキャリア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、トナーがキャリア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、かつ分離機構により耐久に伴い現像剤中に逆極性粒子を蓄積させることにより、トナーや後処理剤のキャリアへのスペント等によりキャリア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、キャリアの荷電性を有効に補うことができ、結果としてキャリアの劣化を抑制できる。

好適に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、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。ここで、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、ビニールピリジン、Ｎ−ビニールカルバゾール、ビニールイミダゾール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、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。ここで、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および疎水性を制御するために、無機微粒子の表面をシランカップリング剤、チタンカップリング剤、シリコーンオイル等で表面処理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。

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、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１００重量部に対して２〜２０重量部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。

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。

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１００重量部に対して０．１〜５重量部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９〜１００ｎｍを使用するようにする。好ましくは、個数平均一次粒径が２０〜４０ｎｍの外添剤（無機微粒子）を少なくとも１種含ませるようにする。より好ましくは個数平均一次粒径が９〜１６ｎｍの外添剤（無機微粒子）をさらに含ませるようにする。

キャリアとしては、特に限定されず、一般に使用されている公知のキャリアを使用することができ、バインダー型キャリアやコート型キャリアなどが使用できる。キャリア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アは、磁性体微粒子をバインダー樹脂中に分散させたものであり、キャリア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アの極性等の帯電特性は、バインダー樹脂の材質、帯電性微粒子、表面コーティング層の種類によって制御することができる。

バインダー型キャリアに用いられるバインダー樹脂としては、ポリスチレン系樹脂に代表されるビニル系樹脂、ポリエステル系樹脂、ナイロン系樹脂、ポリオレフィン系樹脂などの熱可塑性樹脂、フェノール樹脂等の硬化性樹脂が例示される。

バインダー型キャリアの磁性体微粒子としては、マグネタイト、ガンマ酸化鉄等のスピネルフェライト、鉄以外の金属（Ｍｎ、Ｎｉ、Ｍｇ、Ｃｕ等）を一種または二種以上含有するスピネルフェライト、バリウムフェライト等のマグネトプランバイト型フェライト、表面に酸化層を有する鉄や合金の粒子を用いることができる。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アを得ることができる。磁性体微粒子は磁性樹脂キャリア中に５０〜９０重量％の量で添加することが適当である。

バインダー型キャリアの表面コート材としては、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、フッ素系樹脂等が用いられ、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アの表面への帯電性微粒子あるいは導電性微粒子の固着は、例えば、磁性樹脂キャリアと微粒子とを均一混合し、磁性樹脂キャリアの表面にこれら微粒子を付着させた後、機械的・熱的な衝撃力を与え、微粒子を磁性樹脂キャリア中に打ち込むようにして固定することにより行なわれる。この場合、微粒子は、磁性樹脂キャリア中に完全に埋設されるのではなく、その一部を磁性樹脂キャリア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、フッ素樹脂およ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、帯電レベルおよび極性については、素材、重合触媒、表面処理等により、希望するレベルの帯電およ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、コート型キャリアは磁性体からなるキャリアコア粒子に樹脂コートがなされてなるキャリアであり、コート型キャリアにおいてもバインダー型キャリア同様、キャリア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。コート型キャリアの極性等の帯電特性は、表面コーティング層の種類や帯電性微粒子により制御することができ、バインダー型キャリア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ア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、トナーおよびキャリアの組み合わせによるトナーおよ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４の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ための電界の方向から容易に知ることができる。

トナーとキャリアの混合比は所望のトナー帯電量が得られるよう調整されれば良く、トナー比はトナーとキャリアとの合計量に対して３〜５０重量％、好ましくは６〜３０重量％が適している。

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、キャリア１００重量部に対して０．０１〜５．００重量部、特に０．０１〜２．００重量部が好ましい。

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、キャリアと混合することによって調製することができる。

現像装置２ａにおいては、現像剤担持体１１上の現像剤からトナーまたは逆極性粒子を分離する分離機構として、現像剤担持体１１上の現像剤から逆極性粒子を分離して回収する逆極性粒子回収部材２２を採用する。逆極性粒子回収部材２２は、図１に示すように、現像剤担持体１１における現像領域６よりも現像剤移動方向上流側に設けられ、逆極性粒子分離バイアスが印加されることにより、現像剤中の逆極性粒子を電気的に逆極性粒子回収部材２２表面に分離・捕集するようになっている。逆極性粒子回収部材２２によって逆極性粒子が分離された後、現像剤担持体１１上の残りの現像剤、すなわちトナーおよびキャリアは引き続き搬送され、現像領域６において像担持体１上の静電潜像を現像する。

逆極性粒子回収部材２２は電源（不図示）に接続され、所定の逆極性粒子分離バイアスが印加され、これによって、現像剤中の逆極性粒子が電気的に逆極性粒子回収部材２２表面に分離・捕集される。

逆極性粒子回収部材２２に印加される逆極性粒子分離バイアスは逆極性粒子の帯電極性によって異なり、すなわちトナーが負に帯電され、逆極性粒子が正に帯電されるときは、現像剤担持体に印加される電圧の平均値よりも低い平均値となる電圧であり、トナーが正に帯電され、逆極性粒子が負に帯電されるときは、現像剤担持体に印加される電圧の平均値よりも高い平均値となる電圧である。逆極性粒子が正または負のいずれの極性に帯電されるときであっても、逆極性粒子回収部材に印加される平均電圧と現像剤担持体に印加される平均電圧との差は２０〜５００Ｖ、特に５０〜３００Ｖであることが好ましい。電位差が小さすぎると、逆極性粒子を十分に回収することが困難となる。一方、電位差が大きすぎると、現像剤担持体上に磁力で保持されているキャリアが電界により分離されてしまい、現像領域において本来の現像機能が損なわれる恐れがある。

現像装置２ａにおいては、さらに、逆極性粒子回収部材と現像剤担持体との間に交流電界が形成されることが好ましい。交流電界が形成されることで、トナーが往復振動するため、トナー表面に付着している逆極性粒子を有効に分離することができ、逆極性粒子の回収性を向上させることが可能となる。その際、２．５×１０^６Ｖ／ｍ以上の電界が形成されることが好ましい。２．５×１０^６Ｖ／ｍ以上の電界が形成されることで、電界によってもトナーから逆極性粒子を分離することが可能となり、より一層、逆極性の分離・回収性を向上させることが可能となる。

本明細書中、逆極性粒子回収部材と現像剤担持体との間で形成される電界を逆極性粒子分離電界という。そのような逆極性粒子分離電界は通常、逆極性粒子回収部材または現像剤担持体の一方、または両方に交流電圧を印加することで得られる。特に静電潜像をトナーで現像するために現像剤担持体に交流電圧が印加される場合、現像剤担持体に印加される交流電圧を利用して、逆極性粒子分離電界を形成することが望ましい。このとき逆極性粒子分離電界は絶対値の最大値が上記範囲内であればよい。

例えば、逆極性粒子の帯電極性が正であり、現像剤担持体には直流電圧と交流電圧が印加され、逆極性粒子回収部材には直流電圧のみが印加されるとき、逆極性粒子回収部材には現像剤担持体に印加される電圧（直流＋交流）の平均値よりも低い直流電圧のみが印加される。また例えば、逆極性粒子の帯電極性が負であり、現像剤担持体には直流電圧と交流電圧が印加され、逆極性粒子回収部材には直流電圧のみが印加されるとき、逆極性粒子回収部材には現像剤担持体に印加される電圧（直流＋交流）の平均値よりも高い直流電圧のみが印加される。これらのとき、逆極性粒子分離電界の絶対値の最大値は、現像剤担持体に印加される電圧（直流＋交流）と逆極性粒子回収部材に印加される電圧（直流）との電位差の最大値を、逆極性粒子回収部材と現像剤担持体との最近接部ギャップで除した値であり、当該値が上記範囲にあることが望ましい。

また例えば、逆極性粒子の帯電極性が正であり、現像剤担持体には直流電圧のみが印加され、逆極性粒子回収部材には交流電圧と直流電圧が印加されるとき、逆極性粒子回収部材には現像剤担持体に印加される直流電圧よりも低い平均電圧となるよう交流電圧を重畳した直流電圧が印加される。また例えば、逆極性粒子の帯電極性が負であり、現像剤担持体には直流電圧のみが印加され、逆極性粒子回収部材には交流電圧と直流電圧が印加されるとき、逆極性粒子回収部材には現像剤担持体に印加される直流電圧よりも高い平均電圧となるよう交流電圧を重畳した直流電圧が印加される。これらのとき、逆極性粒子分離電界の絶対値の最大値は、現像剤担持体に印加される電圧（直流）と逆極性粒子回収部材に印加される電圧（直流＋交流）との電位差の最大値を、逆極性粒子回収部材と現像剤担持体との最近接部ギャップで除した値であり、当該値が上記範囲にあることが望ましい。

また例えば、逆極性粒子の帯電極性が正であり、現像剤担持体および逆極性粒子回収部材の双方に交流電圧が重畳された直流電圧を印加するとき、逆極性粒子回収部材には現像剤担持体に印加される電圧（直流＋交流）の平均値より平均電圧が小さい電圧（直流＋交流）が印加される。また例えば、逆極性粒子の帯電極性が負であり、現像剤担持体および逆極性粒子回収部材の双方に交流電圧が重畳された直流電圧を印加するとき、逆極性粒子回収部材には現像剤担持体に印加される電圧（直流＋交流）の平均値より平均電圧が大きい電圧（直流＋交流）が印加される。これらのとき、それぞれに印加される交流電圧成分の振幅や位相、周波数、デューティー比等の相違によって生じる、現像剤担持体に印加される電圧（直流＋交流）と逆極性粒子回収部材に印加される電圧（直流＋交流）との電位差の最大値を、逆極性粒子回収部材と現像剤担持体との最近接部ギャップで除した値が、逆極性粒子分離電界の絶対値の最大値となり、当該値が上記範囲とすることが望ましい。

逆極性粒子回収部材２２によって分離・捕集された当該部材表面上の逆極性粒子は現像剤槽１６に回収されるようになっている。逆極性粒子回収部材から現像剤槽へ逆極性粒子を回収する際は、逆極性粒子回収部材に印加される電圧の平均値と現像剤担持体に印加される電圧の平均値の大小関係を反転させればよく、画像形成開始前や画像形成終了後、連続動作時の画像形成の間の紙間（前頁と後頁との間の頁間）などの非画像形成時のタイミングで行うことができる。

逆極性粒子回収部材２２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。そのほか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、ポルスルホン樹脂、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。

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とから構成される。磁石ローラ１３は、スリーブローラ１２の回転方向Ｂに沿ってＮ１，Ｓ１，Ｎ３，Ｎ２，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、像担持体１と対向する現像領域６の位置に配されており、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Ｎ３，Ｎ２は、現像槽１６内部に対向した位置に配置されている。

現像剤槽１６は、ケーシング１８より形成されており、通常は、内部に現像剤担持体１１への現像剤供給用のバケットローラ１７を収納している。ケーシング１８のバケットローラ１７に対向する位置には、好ましくは、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。

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材槽１６内に補給するための補給部７、および現像剤担持体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。補給部７は、補給トナー２３を収納したホッパ２１と、現像剤槽１６内へのトナー補給用の補給ローラ１９とから構成される。

補給トナー２３としては逆極性粒子を外添処理されたトナーを用いることが望ましい。逆極性粒子を外添されたトナーを用いることで、耐久によって徐々に劣化するキャリアの荷電性低下を有効に補助することが可能となる。補給トナー２３における逆極性粒子の外添量はトナーに対して０．１〜１０．０重量％、特に０．５〜５．０重量％が好ましい。

図１に示す現像装置２ａにおいて詳しくは、現像剤槽１６内の現像剤２４は、バケットローラ１７の回転により混合撹拌され、摩擦帯電した後、バケットローラ１７によって汲み上げられて現像剤担持体１１表面のスリーブローラ１２へと供給される。この現像剤２４は、現像剤担持体（現像ローラ）１１内部の磁石ローラ１３の磁力によってスリーブローラ１２の表面側に保持され、スリーブローラ１２と共に回転移動して、現像ローラ１１に対向して設けられた規制部材１５で通過量を規制される。その後、逆極性粒子回収部材２２との対向部において、前記のように、現像剤に含まれる逆極性粒子のみが逆極性粒子回収部材に分離・捕集される。逆極性粒子が分離された残りの現像剤は像担持体１と対向する現像領域６へと搬送される。現像領域６では、磁石ローラ１３の主磁極Ｎ１の磁力によって現像剤穂立ちが形成され、像担持体１上の静電潜像と現像バイアスの印加された現像ローラ１１との間に形成された電界がトナーに与える力により、現像剤中のトナーが像担持体１上の静電潜像側へと移動して、静電潜像が顕像へと現像される。現像方式は反転現像方式であってもよいし、または正規現像方式であってもよい。現像領域６でトナーを消費した現像剤２４は、現像剤槽１６に向けて搬送され、バケットローラ１７に対向して設けられた磁石ローラ同極部Ｎ３，Ｎ２の反発磁界によって現像剤担持体１１上から剥離され、現像剤槽１６内へと回収される。補給部７に設けられた不図示の補給制御部は、ＡＴＤＣセンサ２０の出力値から現像剤２４中のトナー濃度が画像濃度確保のための最低トナー濃度以下になったことを検出すると、トナー補給ローラ１９の駆動手段に駆動開始信号を送る。そして、トナー補給ローラ１９の回転が始まり、この回転に伴って、ホッパ２１内に貯蔵された補給トナー２３が現像剤槽１６内へ供給される。一方、逆極性粒子回収部材２２により捕集された逆極性粒子は非画像形成時に現像ローラと逆極性粒子回収部材に印加される電界の向きを反転させることで、現像ローラ上へ戻され、現像ローラの回転に伴って現像剤と共に搬送され、現像剤槽に戻される。

図１では、逆極性粒子回収部材２２を、規制部材１５やケーシング２６とは別に設けているが、逆極性粒子回収部材は、規制部材１５およびケーシング２６の少なくとも一方を兼ねても良い。すなわち、規制部材１５および／またはケーシング２６を逆極性粒子回収部材として用いてもよい。その際には規制部材１５やケーシング２６に逆極性粒子分離バイアスを印加すればよい。これによって、省スペースおよび低コストを実現できる。

現像装置２ａにおいては、必ずしも全ての逆極性粒子が逆極性粒子回収部材によって回収されなければならないというわけではなく、一部の逆極性粒子が回収されずにトナーとともに現像に供されて消費されてもよい。他の部分の逆極性粒子は回収され、また逆極性粒子の補給もなされることから、逆極性粒子を完全に回収できなくとも逆極性粒子によるキャリア荷電補助効果は得られる。

次に、本発明の別の実施形態による画像形成装置の主要部を図２に示す。図２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。

図２に示す現像装置２ｂは、現像剤担持体１１上の現像剤からトナーまたは逆極性粒子を分離する分離機構として、図１において示した逆極性粒子回収部材２２の代わりに、現像剤担持体１１上の現像剤からトナーを分離して担持するトナー担持体２５を採用する。トナー担持体２５は、図２に示すように、現像剤担持体１１と像担持体１との間に設けられ、トナー分離バイアスが印加されることにより、現像剤中のトナーを電気的にトナー担持体表面に分離・担持させるようになっている。トナー担持体２５によって分離・担持されたトナーは、当該トナー担持体２５によって搬送され、現像領域６において像担持体１上の静電潜像を現像する。

このように現像装置２ｂにおいては、図１で示した実施形態とは異なり、現像剤から逆極性粒子を分離するのではなく、トナー担持体２５によって、現像剤からトナーを分離して担持させ、当該トナー担持体２５に分離・担持させたトナーを像担持体１上の静電潜像の現像に供する。

トナー担持体２５は電源（不図示）に接続され、所定のトナー分離バイアスが印加され、これによって、現像剤中のトナーが電気的にトナー担持体２５表面に分離・担持される。

トナー担持体２５に印加されるトナー分離バイアスはトナーの帯電極性によって異なり、すなわちトナーが負に帯電されるときは、現像剤担持体に印加される電圧の平均値よりも高い平均値となる電圧であり、トナーが正に帯電されるときは、現像剤担持体に印加される電圧の平均値よりも低い平均値となる電圧である。トナーが正または負のいずれの極性に帯電されるときであっても、トナー担持体に印加される平均電圧と現像剤担持体に印加される平均電圧との差は２０〜５００Ｖ、特に５０〜３００Ｖであることが好ましい。電位差が小さすぎると、トナー担持体上のトナー量が少なく十分な画像濃度が得られない。一方、電位差が大きすぎると、トナー供給過多となり、無駄なトナー消費が増加する恐れがある。

現像装置２ｂにおいては、さらに、トナー担持体と現像剤担持体との間に交流電界が形成されることが好ましい。交流電界が形成されることで、トナーが往復振動するため、トナーと逆極性粒子を有効に分離することができる。その際、２．５×１０^６Ｖ／ｍ以上の電界が形成されることが好ましい。２．５×１０^６Ｖ／ｍ以上の電界が形成されることで、電界によってもトナーから逆極性粒子を分離することが可能となり、より一層、トナーの分離性を向上させることが可能となる。

本明細書中、トナー担持体と現像剤担持体との間で形成される電界をトナー分離電界という。そのようなトナー分離電界は通常、トナー担持体または現像剤担持体の一方、または両方に交流電圧を印加することで得られる。特に静電潜像をトナーで現像するためにトナー担持体に交流電圧が印加される場合、トナー担持体に印加される交流電圧を利用して、トナー分離電界を形成することが望ましい。このときトナー分離電界は絶対値の最大値が上記範囲内であればよい。

例えば、トナーの帯電極性が正であり、現像剤担持体には直流電圧と交流電圧が印加され、トナー担持体には直流電圧のみが印加されるとき、トナー担持体には現像剤担持体に印加される電圧（直流＋交流）の平均値よりも低い直流電圧のみが印加される。また例えば、トナーの帯電極性が負であり、現像剤担持体には直流電圧と交流電圧が印加され、トナー担持体には直流電圧のみが印加されるとき、トナー担持体には現像剤担持体に印加される電圧（直流＋交流）の平均値よりも高い直流電圧のみが印加される。これらのとき、トナー分離電界の絶対値の最大値は、現像剤担持体に印加される電圧（直流＋交流）とトナー担持体に印加される電圧（直流）との電位差の最大値を、トナー担持体と現像剤担持体との最近接部ギャップで除した値であり、当該値が上記範囲にあることが望ましい。

また例えば、トナーの帯電極性が正であり、現像剤担持体には直流電圧のみが印加され、トナー担持体には交流電界と直流電圧が印加されるとき、トナー担持体には現像剤担持体に印加される直流電圧よりも低い平均電圧となるよう交流電界を重畳した直流電圧が印加される。また例えば、トナーの帯電極性が負であり、現像剤担持体には直流電圧のみが印加され、トナー担持体には交流電界と直流電圧が印加されるとき、トナー担持体には現像剤担持体に印加される直流電圧よりも高い平均電圧となるよう交流電界を重畳した直流電圧が印加される。これらのとき、トナー分離電界の絶対値の最大値は、現像剤担持体に印加される電圧（直流）とトナー担持体に印加される電圧（直流＋交流）との電位差の最大値を、トナー担持体と現像剤担持体との最近接部ギャップで除した値であり、当該値が上記範囲にあることが望ましい。

また例えば、トナーの帯電極性が正であり、現像剤担持体およびトナー担持体の双方に交流電圧が重畳された直流電圧を印加するとき、トナー担持体には現像剤担持体に印加される電圧（直流＋交流）の平均値より平均電圧が小さい電圧（直流＋交流）が印加される。また例えば、トナーの帯電極性が負であり、現像剤担持体およびトナー担持体の双方に交流電圧が重畳された直流電圧を印加するとき、トナー担持体には現像剤担持体に印加される電圧（直流＋交流）の平均値より平均電圧が大きい電圧（直流＋交流）が印加される。これらのとき、それぞれに印加される交流電圧成分の振幅や位相、周波数、デューティー比等の相違によって生じる、現像剤担持体に印加される電圧（直流＋交流）とトナー担持体に印加される電圧（直流＋交流）との電位差の最大値を、トナー担持体と現像剤担持体との最近接部ギャップで除した値が、トナー分離電界の絶対値の最大値となり、当該値が上記範囲とすることが望ましい。

トナー担持体２５によってトナーが分離された現像剤担持体１１上の残りの現像剤、すなわちキャリアおよび逆極性粒子は、そのまま当該現像剤担持体１１によって搬送され現像剤槽１６に回収される。この実施形態において、トナーの分離後、逆極性粒子はそのまま現像剤担持体１１によって現像剤槽内へ回収されるため、図１の実施形態で説明した、逆極性粒子回収部材で捕集した逆極性粒子を非画像形成時に現像剤槽に戻す工程を省略することが可能となる。

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。そのほか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、ポルスルホン樹脂、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。

図２に示す現像装置２ｂにおいて詳しくは、現像剤槽１６内の現像剤２４は、現像装置２ａにおいてと同様に、バケットローラ１７の回転により混合撹拌され、摩擦帯電した後、バケットローラ１７によって汲み上げられて現像剤担持体１１表面のスリーブローラ１２へと供給される。この現像剤２４は、現像剤担持体（現像ローラ）１１内部の磁石ローラ１３の磁力によってスリーブローラ１２の表面側に保持され、スリーブローラ１２と共に回転移動して、現像ローラ１１に対向して設けられた規制部材１５で通過量を規制される。その後、トナー担持体２５との対向部において、前記のように、現像剤に含まれるトナーのみがトナー担持体２５に分離・担持される。分離されたトナーは像担持体１と対向する現像領域６へと搬送される。現像領域６では、像担持体１上の静電潜像と現像バイアスの印加されたトナー担持体２５との間に形成された電界がトナーに与える力により、トナー担持体２５上のトナーが像担持体１上の静電潜像側へと移動して、静電潜像が顕像へと現像される。現像方式は反転現像方式であってもよいし、または正規現像方式であってもよい。現像領域６を通過したトナー担持体上のトナー層は、トナー担持体と現像剤担持体との対向部における磁気ブラシによるトナー供給・回収を経て、現像領域に搬送される。一方、トナーが分離されて現像剤担持体１１上に残った現像剤は、そのまま現像剤槽１６に向けて搬送され、バケットローラ１７に対向して設けられた磁石ローラ同極部Ｎ３，Ｎ２の反発磁界によって現像剤担持体１１上から剥離され、現像剤槽１６内へと回収される。補給部７に設けられた不図示の補給制御部は、図１においてと同様に、現像剤２４中のトナー濃度が画像濃度確保のための最低トナー濃度以下になったことを検出すると、トナー補給ローラ１９の駆動手段に駆動開始信号を送り、補給トナー２３が現像剤槽１６内へ供給される。

現像装置２ｂにおいては、必ずしも全ての逆極性粒子が逆極性粒子回収部材によって回収されなければならないというわけではなく、一部の逆極性粒子が回収されずにトナーとともに現像に供されて消費されてもよい。他の部分の逆極性粒子は回収され、また逆極性粒子の補給もなされることから、逆極性粒子を完全に回収できなくとも逆極性粒子によるキャリア荷電補助効果は得られる。
さらに、現像装置２ｂに図１の実施形態で示した現像装置２ａに設けられた逆極性粒子回収部材２２にも設けることで、より一層、逆極性粒子回収性を向上させることも可能である。

実験例１
以下の方法によって製造されたトナーを用いた。
トナーＡ：
湿式造粒法により作製された体積平均粒径約６．５μｍのトナー母材１００重量部に対し、第一の疎水性シリカ０．２重量部と第二の疎水性シリカ０．５重量部と疎水性酸化チタン０．５重量部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、トナーＡを得た。
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。

トナーＢ：
上記トナーＡ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Ａに含まれるトナー母材粒子１００重量部に対して２重量部、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Ｂを得た。

トナーＣ：
上記トナーＡ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Ａに含まれるトナー母材粒子１００重量部に対して２重量部、上記ヘンシェルミキサを用いて３０ｍ／ｓの速度で１分間外添処理し、トナーＣを得た。

＜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用キャリア（体積平均粒径約３３μｍ）とトナーＢを用いた。現像剤中のトナー比率は８重量％とした。トナー比率は現像剤全量に対するトナー、後処理剤および逆極性粒子の合計量の割合である（以下、同様である）。現像剤担持体には振幅１．４ｋＶ、ＤＣ成分−４００Ｖ、Ｄｕｔｙ比５０％、周波数２ｋＨｚの矩形波の現像バイアスを印加した。現像バイアスの平均電位に対して−１５０Ｖの電位差、現像バイアスの最大電位との電位差８５０Ｖとなる−５５０Ｖの直流バイアスを逆極性粒子回収部材に印加した。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、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０．３ｍｍ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であった。像担持体と現像剤担持体との最近接部のギャップは０．３５ｍｍとした。逆極性粒子回収部材と現像剤担持体との間に形成される逆極性粒子分離電界の絶対値の最大値は８５０Ｖ／０．３ｍｍ＝２．８×１０^６Ｖ／ｍであった。逆極性粒子回収部材に捕集された逆極性粒子の現像剤槽への回収は紙間のタイミングで、現像剤担持体と逆極性粒子回収部材に印加する電圧を逆にすることで行った。

＜実施例２＞
実施例１において、逆極性粒子回収部材を外し、逆極性粒子回収部材の機能を規制部材に兼ねさせた現像装置を用いた。現像剤担持体には振幅１．４ｋＶ、ＤＣ成分−４００Ｖ、Ｄｕｔｙ比５０％、周波数２ｋＨｚの矩形波の現像バイアスを印加した。現像バイアスの平均電位に対して−３００Ｖの電位差、現像バイアスの最大電位との電位差１０００Ｖとなる−７００Ｖの直流バイアスを規制部材に印加した。規制部材はステンレス（ＳＵＳ４３０）で形成されたものを用いた。現像剤担持体と規制部材間の最近接部のギャップは０．４ｍｍ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であった。像担持体と現像剤担持体との最近接部のギャップは０．３５ｍｍとした。規制部材（逆極性粒子回収部材）と現像剤担持体との間に形成される電界の絶対値の最大値は１０００Ｖ／０．４ｍｍ＝２．５×１０^６Ｖ／ｍであった。逆極性粒子回収部材に捕集された逆極性粒子の現像剤槽への回収は紙間のタイミングで、現像剤担持体と逆極性粒子回収部材に印加する電圧を逆にすることで行った。

＜参考例１＞
図２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用キャリア（体積平均粒径約３３μｍ）とトナーＣを用いた。現像剤中のトナー比率は８重量％とした。現像剤担持体には−４００Ｖの直流電圧を印加した。トナー担持体には振幅１．６ｋＶ、ＤＣ成分−３００Ｖ、Ｄｕｔｙ比５０％、周波数２ｋＨｚの矩形波の現像バイアスを印加した。現像剤担持体の電位に対してトナー担持体の平均電位は１００Ｖの電位差を有し、最大電位差は電位差９００Ｖである。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、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。トナー担持体と現像剤担持体との間に形成されるトナー分離電界の絶対値の最大値は９００Ｖ／０．３ｍｍ＝３．０×１０^６Ｖ／ｍであった。

＜参考例２＞
図２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用キャリア（体積平均粒径約３３μｍ）とトナーＢを用いた。現像剤中のトナー比率は１０重量％とした。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。トナー担持体の平均電位は−１６０Ｖであり、現像剤担持体の電位に対して９０Ｖの電位差を有し、最大電位差は電位差７５０Ｖである。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、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。トナー担持体と現像剤担持体との間に形成されるトナー分離電界の絶対値の最大値は７５０Ｖ／０．３ｍｍ＝２．５×１０^６Ｖ／ｍであった。

＜比較例１＞
トナーとしてトナーＡを用いた以外は実施例１と同様の構成の現像装置を用いた。
＜比較例２＞
トナーとしてトナーＡを用いた以外は参考例１と同様の構成の現像装置を用いた。
＜比較例３＞
逆極性粒子回収部材を除いた以外は実施例１と同様の構成の現像装置を用いた。

上記のように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％の画像チャートを用いて５万枚の耐久評価を行った。耐久評価の各ポイントでサンプリングした現像剤のトナー帯電量を図４の装置を用いて評価した結果を表１に示した。いずれの画像形成装置においても、補給トナーはそれぞれの実施例、比較例記載のトナーを用いた。現像剤のサンプリングは現像剤槽から行った。

また上記５万枚の耐久テスト後のキャリア表面に付着したチタン酸ストロンチウム量をＩＣＰ分析によるストロンチウム量から算出し、定量した。キャリアは、図４の装置を用いて現像剤からトナーを分離後、界面活性剤を加えた水溶液中で超音波振動を加えることで、キャリア表面の余剰な付着物を除去してから分析を行った。値はキャリア重量に対するチタン酸ストロンチウムの割合である。

表１より、実施例においては初期と５万枚印刷後のトナー帯電量は極僅かしか変化していないのに対して、比較例では何れもトナー帯電量変化が５μＣ／ｇを超えるレベルに達している。また、実施例では５万枚印刷後のキャリア表面付着チタン酸ストロンチウム量として０．０１重量％以上を確保しているのに対し、比較例３では実施例のものに比べて大きく下回っており、チタン酸ストロンチウムを含まないトナーを用いた比較例１、２では検出されることはなかった。

実験例２
逆極性粒子によるキャリア荷電性補助効果、および有効な添加量の範囲について考察する。図３はキャリアヘの逆極性粒子添加量に対するトナー帯電量変化を示している。評価にはコニカミノルタ社製ｂｉｚｈｕｂ Ｃ３５０用キャリアを用い、キャリアにあらかじめ逆極性粒子であるチタン酸ストロンチウム添加量を変えて前処理を施した。逆極性粒子添加量の異なるキャリアに対して、前記ｂｉｚｈｕｂ Ｃ３５０用トナーをトナー重量比が８％となるよう混合し現像剤とした。逆極性粒子の処理量の異なる各キャリアについて、図４に示す装置を用いてトナー帯電量の測定をおこない、逆極性粒子による処理をしていないキャリアを用いた現像剤のトナー帯電量との差（変化量）を求めた。トナー帯電量の測定は計量した現像剤を導電性スリーブ３１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３１内に設けられたマグネットロール３２の回転数を１０００ｒｐｍにセットした。そして、バイアス電源３３よりバイアス電圧をトナーの帯電電位と逆の極性に２ｋＶ印加し、１５秒間上記導電性スリーブ３１を回転させ、この導電性スリーブ３１を停止させた時点での円筒電極３４における電位Ｖｍを読み取ると共に、円筒電極３４に付着したトナーの重量を精密天秤で計量して、トナーの帯電量を求めた。図３より、キャリアヘ逆極性粒子を付着させることによって、トナー帯電量が増大していることがわかる。逆極性粒子によるキャリアの荷電性補助効果は極少量の添加で得られ、添加量の増加に伴いその効果が増大している。さらに添加量を増やすと逆極性粒子の効果が減少に転じ、添加量が約２重量％を超えると効果がなくなっている。この添加量が多いときの効果の減少は、逆極性粒子量が多いためキャリア表面への保持が困難となり、過剰な逆極性粒子がトナーと共に移動することで、トナーの電荷を打ち消されることに起因していると考えられる。以上のことから、チタン酸ストロンチウムを逆極性粒子として用いた場合、キャリア荷電性補助効果を得るためには、キャリア表面への逆極性粒子付着量は０．０１重量％から２重量％の範囲が適切であることがわかる。逆極性粒子添加量はキャリアに対する割合で示すものとする。

実験例３
平行平板電極の一方の電極に逆極性粒子を含むトナー層を形成した。トナーとしては前述の実験例１におけるトナーＢを用いた。トナーＢに含まれる逆極性粒子であるチタン酸ストロンチウム量は２重量％である。電極上に形成されたトナー層から、電界による逆極性粒子分離量を評価したところ、図５に示すような結果が得られた。図５に示すとおり、電界により分離された逆極性粒子量は約２．５×１０^６Ｖ／ｍから立ち上がり、電界を大きくすると分離量も増大することがわかった。以上のことから、トナーに含まれる逆極性粒子を電界により分離するためには２．５×１０^６Ｖ／ｍ以上の電界が必要なことがわかり、逆極性粒子分離・回収性を向上させるために２．５×１０^６Ｖ／ｍ以上の電界印加が有効なことがわかる。

実施例３〜８
下記表２に記載の外添処理をする以外、トナーＢと同様にして、トナーＤ〜Ｉを作製した。

なお、トナーDは、トナーBから外添処理された疎水性酸化チタンを取り除いたものである。
トナーＥはトナーＤの逆極性粒子を個数平均一次粒径３００ｎｍのチタン酸バリウムに変更し、ヘンシェルミキサーの回転速度及び処理時間を２０ｍ／ｓ、３分間に変更したものである。
トナーＦは、トナーＢに外添処理された疎水性酸化チタンの個数平均一次粒径を１３ｎｍに小径化したものである。
トナーＧは、トナーＤの第２の疎水性シリカの個数平均一次粒径を４０ｎｍに大径化したものである。
トナーＨは、トナーＤから更に第２の疎水性シリカを取り除いたものである。
トナーＩは、トナーＨの第１の疎水性シリカの粒径を２０ｎｍに大径化したものである。

以上のトナーＤ〜Ｉについて、実施例１と同様にトナー帯電量の評価を行った。結果を下記表３に示す。

表３中、トナー帯電量変化量評価は下記の基準によりランク付けを行った。
○：変化量が３μＣ／ｇ未満。
△：変化量が３〜５μＣ／ｇ未満。
△−：変化量が５〜７μＣ／ｇ未満。

トナーＤとＥでは、トナーＢから疎水性酸化チタン（３０ｎｍ）を取り除いたことにより、荷電維持の効果が若干下がっている。また、トナーＦにおいて、トナーＢから疎水性酸化チタンを小径のものに変えた場合にも、荷電維持の効果が若干下がっている。さらに、トナーＨでは、第２の疎水性シリカ（２０ｎｍ）も取り除いたことにより、荷電維持の効果は低下した。

一方、トナーＧは、トナーＤの第２の疎水性シリカを大径化したものであるが、この場合には荷電維持の効果が向上している。

以上のことから、逆極性粒子以外にトナーに外添される外添剤として、比較的大径の個数平均一次粒径２０〜４０ｎｍの無機微粒子が含まれていることが好ましいことがわかる。この理由として、比較的大径の粒子は、トナーに固定（埋没）されにくく、２回目に外添処理される逆極性粒子がトナー母材に直接接触することを妨げるため、逆極性粒子は動きやすい状態で外添され存在するものと推測され、逆極性粒子がトナーから交番電界下で容易に外れ、回収されやすくなるためと考えられる。

トナーＩの場合，背景部のカブリが少し発生した。トナー荷電機能をもつ第１の疎水性シリカを２０ｎｍに大径化した結果、初期の平均帯電量が低くなるとともに、帯電量分布も広くなり低帯電量トナーが増加したためと考えられる。荷電維持の効果は、トナーＤやトナーＥとさほど変わりはないが、帯電機能を高めるためには、比較的小径の個数平均一次粒径９〜１６ｎｍの無機微粒子も上記比較的大径の無機微粒子ともにトナーに外添処理されていることが好ましいことがわかる。

本発明の一実施形態による画像形成装置の主要部を示す概略構成図である。 本発明の一実施形態（参考例）による画像形成装置の主要部を示す概略構成図である。 キャリアヘの逆極性粒子添加量に対するトナー帯電量変化を示すグラフである。 帯電量の測定装置を示す概略構成図である。 電界によるトナーからの逆極性粒子分離量の変化を示すグラフである。

符号の説明

１：像担持体、２ａ：２ｂ：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：補給部、１１：現像剤担持体、１２：スリーブローラ、１３：磁石ローラ、１５：規制部材、１６：現像剤槽、１７：バケットローラ、１８：ケーシング、１９：トナー補給ローラ、２０：ＡＴＤＣセンサ、２１：ホッパ、２２：逆極性粒子回収部材、２３：補給トナー、２４：現像剤、２５：トナー担持体。

Claims (9)

1. トナー、該トナーを帯電するためのキャリアおよびトナーの帯電極性に対して逆極性に帯電される逆極性粒子を含む現像剤を収容する現像剤槽、該現像剤槽から供給された現像剤を表面に担持して搬送する現像剤担持体、および該現像剤担持体上の現像剤から逆極性粒子を分離する分離機構を備えてなり、逆極性粒子が現像剤槽に回収される現像装置であって、
   分離機構は、現像剤担持体上の現像剤から逆極性粒子を分離して回収する逆極性粒子回収部材を備えており、現像剤担持体における現像領域よりも現像剤移動方向上流側に設けられ、該逆極性粒子回収部材によって逆極性粒子が分離された現像剤担持体上の残りの現像剤が像担持体上の静電潜像を現像することを特徴とする現像装置。
2. 逆極性粒子が正に帯電されるときは現像剤担持体に印加される電圧の平均値よりも低い平均値となる電圧が、逆極性粒子が負に帯電されるときは現像剤担持体に印加される電圧の平均値よりも高い平均値となる電圧が、逆極性粒子回収部材に対して印加されることを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
3. 現像剤担持体及び逆極性粒子回収部材の少なくとも一方に交流電圧がさらに印加され、逆極性粒子回収部材と現像剤担持体との間に交流電界からなる逆極性粒子分離電界が形成されることを特徴とする請求項２に記載の現像装置。
4. 逆極性粒子回収部材と現像剤担持体との間に絶対値の最大値が２．５×１０^６Ｖ／ｍ以上の逆極性粒子分離電界が形成されることを特徴とする請求項３に記載の現像装置。
5. 逆極性粒子回収部材が、現像装置の規制部材及びケーシングの少なくとも一方を兼ねることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の現像装置。
6. 逆極性粒子を外添したトナーが補給されることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の現像装置。
7. トナーが、個数平均一次粒径２０〜４０ｎｍの無機微粒子を外添剤として少なくとも１種含有する、請求項１〜６いずれかに記載の現像装置。
8. トナーが、個数平均一次粒径９〜１６ｎｍの無機微粒子を外添剤として少なくとも１種含有する、請求項１〜７いずれかに記載の現像装置。
9. 像担持体と、該像担持体上に静電潜像を形成する静電潜像形成手段と、像担持体上の静電潜像を現像するための請求項１〜８のいずれかに記載の現像装置と、を有する画像形成装置。

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