JP5751262B2 - 現像装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、現像装置及び画像形成装置に関し、さらに詳しくは、長期間の使用においても帯電量が安定し、高濃度でかぶりのない高画質の画像を安定して得ることができる電子写真画像形成に用いられる現像装置及び当該現像装置を具備した電子写真画像形成装置に関する。

一般にオフィス用途に用いられる電子写真画像形成装置においては、主として二成分現像剤が多く用いられている。二成分現像剤は、まず、現像装置内において、トナーとキャリアとを混合、撹拌してトナーを帯電させた後、感光体表面にトナーを供給して静電潜像を顕像化（現像）して可視化する。したがって、繰り返し静電潜像を現像することによって消費されるのはトナーのみで、キャリアは消費されず、現像装置内に滞留して繰り返し使用される。この現像方式では、消費されたトナーのみが、現像装置内に新たに補給される。

しかし、画像形成を繰り返していくと、現像装置内での機械的ストレスによってトナーの破片やトナーの外添剤、あるいはトナー母体の成分などがキャリア表面に付着（トナーの破片やトナーの外添剤、あるいはトナー母体の成分などがキャリア表面に付着することをスペントという。）し、キャリアの帯電性能、すなわちトナーへの荷電付与能力が低下したりするため、繰り返し画像形成を行うにしたがい、トナーに適正な帯電量を付与することが困難になり、かぶりが生じたり、高濃度の画像が得られなくなり、一定枚数の画像形成を行った後、現像剤を交換する必要があった。

しかし、現像剤交換直前と直後で現像剤の現像特性が大幅に変化するため、画像特性も大幅に変化してしまう。そこで、この現像剤の劣化を防止し、現像剤の長寿命化を図り、現像剤の現像特性を一定範囲内に維持することにより、画質を安定化させる現像装置が提案されている。すなわち、ある程度帯電性能が劣化した現像剤を少しずつ廃棄しながら、新たに未使用の現像剤を補給することによって、現像装置内の現像剤の帯電特性を長期間維持し、画像特性を安定化させるとともに、現像剤の寿命を延ばし、現像剤の交換頻度を少なくする現像装置が提案されている（例えば、特許文献１及び２参照。）。この現像方式は、オートリファイニング現像方式又はトリクル現像方式と呼ばれている。

この方式によれば、画像形成の繰り返しに応じて、劣化した現像剤が、少しずつ廃棄されると同時に帯電性能が高い未使用の現像剤が随時補給されるため、現像装置内の現像剤の帯電性能を長期間にわたって安定して維持させることができる。その結果、高濃度でかぶりのない高画質の画像を長期間にわたって安定して得ることができる。

一方、撹拌のストレスによるキャリア劣化を防止するため、比重の小さい多孔質フェライトキャリアを用いた現像剤が提案されている（例えば、特許文献３及び４参照。）。

比重の小さいキャリアは、撹拌によるストレスが小さいため、キャリアの劣化を抑制することができるが、比重の大きいキャリアに比べるとトナーの帯電量の立ち上がりが遅い傾向がある。特に、高印字率（黒化面積率の高い）の画像を連続で大量にプリントする場合にトナーの補給量が多くなるが、補給直後のトナーは帯電量が低下しているため、トナーを所望の帯電量に到達させるためには、比重の小さい多孔質キャリアの帯電性能は、特に高速機において、必ずしも十分とはいえなかった。そのため、トナーの帯電量が低いために、画像にかぶりを生じ画質が低下してしまうという問題があった。

したがって、多孔質キャリアは、比重が小さいことにより劣化が抑制できる利点はあるものの、比重が小さいことに起因する帯電性能の低さのために、オートリファイニング現像方式を採用しても、現像剤の寿命を延ばし、高画質の画像を長期にわたって安定して得るという目的に対しては十分な効果が期待できるものではなかった。

特開昭５９−１００７１号公報 特開２００７−０７９５７８号公報 特開２０１２−６３５７１号公報 特開２００９−２０５１４９号公報

本発明は上記問題・状況に鑑みてなされたものであり、その解決課題は、キャリアの劣化を抑制することにより、高印字率の画像のプリントにおいても現像剤の帯電特性を安定化させ、かぶりの発生がない高画質の画像を長期にわたって安定して得ることが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。

本発明者は、上記課題を解決すべく、上記問題の原因等について検討する過程において、現像剤収容手段と現像手段を有するオートリファイニング現像方式の現像装置であって、補給用現像剤を構成するキャリアの静かさ密度が、該現像剤収容手段内に収容されている現像剤を構成するキャリアの静かさ密度より大きい現像装置とすることによって上記課題が解決できることを見出し本発明に至った。

すなわち、本発明に係る上記課題は、以下の手段により解決される。

１．少なくとも、トナーとキャリアからなる現像剤を収容する現像剤収容手段と、該現像剤収容手段内に収容された現像剤により像担持体上の静電潜像を現像する現像手段とを有する現像装置であって、
該現像装置は、該現像剤収容手段内に収容された現像剤を排出する現像剤排出口と、
該現像剤収容手段内に補給用現像剤を供給する補給用現像剤補給口とを備えており、
該補給用現像剤を構成するキャリアが非多孔質キャリアであって、該補給用現像剤を構成する非多孔質キャリアの静かさ密度が、該現像剤収容手段内に収容されている初期現像剤を構成する多孔質キャリアの静かさ密度の１．０５〜１．６５倍の範囲内であり、かつ、
前記補給用現像剤を構成する非多孔質キャリアが、非多孔質キャリア芯材を樹脂で被覆したものであることを特徴とする現像装置。

２．前記現像剤収容手段内に収容されている現像剤を構成するキャリアが、キャリア芯材粒子を樹脂で被覆した樹脂被覆キャリア粒子を含有するキャリアであることを特徴とする第１項に記載の現像装置。

３．前記非多孔質キャリアの１０００Ｏｅにおけるかさ体積当たりの磁化の値が、該現像剤収容手段内に収容された初期現像剤を構成する多孔質キャリアの、１０００Ｏｅにおけるかさ体積当たりの磁化の値の０．８５〜１．１５倍の範囲内であることを特徴とする第１項又は第２項に記載の現像装置。

４．前記多孔質キャリアの残留磁化の値が、０．１〜５．０Ａ・ｍ^２／ｋｇの範囲内であることを特徴とする第１項から第３項までのいずれか一項に記載の現像装置。

５．前記トナーを構成するトナー粒子の平均円形度が、０．９００〜０．９７０の範囲内であることを特徴とする第１項から第４項までのいずれか一項に記載の現像装置。

６．第１項から第５項までのいずれか一項に記載の現像装置を具備したことを特徴とする電子写真画像形成装置。

本発明の上記手段により、キャリアの劣化を抑制するとともに、高印字率の画像のプリントにおいても現像剤の帯電特性を安定化させ、かぶりの発生がない高画質の画像を長期にわたって安定して得ることが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。

本発明の効果の発現機構ないし作用機構については、明確にはなっていないが、以下のように推察している。

多孔質キャリアは、比重が小さく現像装置内での撹拌ストレスを低減する効果がある。しかし、比重が小さいことによる帯電性能の低さが、特に高速機で印字率の高い画像を連続で大量にプリントする場合において、トナーの帯電が追いつかず、かぶりの発生等の原因となっていた。このため、オートリファイニング現像方式において、現像装置内に収容された現像剤には比重の小さい多孔質キャリアを用いることで、撹拌ストレスによるキャリア劣化を抑制し、補給用の現像剤を構成するキャリアは多孔質でない比重の大きいキャリアを用いることによって、キャリアとトナーの摩擦力が大きくなり、トナーの帯電量の立ち上がりが早くなり、画像のかぶりを抑制することができる。

その結果、キャリアの劣化を抑制し、安定した帯電性能を維持することができるので、長期間にわたって、高画質の画像を安定して得ることができたものと考えられる。

すなわち、現像装置内に収容された現像剤を構成するキャリアに対して補給用現像剤を構成するキャリアの静かさ密度を１．０５〜１．６５倍の範囲内とすることによって、現像装置内でのキャリアとトナーの摩擦力が大きくなり、高印字率での連続プリントにおいてもトナーの帯電量の立ち上がりが速くなり、現像剤の帯電特性を安定化させ、画像のかぶりを抑制することができるので、高画質の画像を長期にわたって安定して得ることができたものと考えられる。

本発明に係るキャリアの静かさ密度測定方法を説明するための図 本発明に係る樹脂被覆キャリアの製造装置を説明する模式図 プリンターに備えられる現像装置の構成例を示す模式断面図 図３のＥ−Ｅ線における現像装置の矢視断面図 現像装置に備えられる供給スクリューと撹拌スクリューへの回転駆動力の伝達機構の構成例を説明する図 現像装置内において現像剤が搬送されている方向を説明する模式図 本発明の画像形成装置の一実施形態を説明するプリンターの全体構成を示す概略図

本発明の現像装置は、少なくとも、トナーとキャリアからなる現像剤を収容する現像剤収容手段と、該現像剤収容手段内に収容された現像剤により像担持体上の静電潜像を現像する現像手段とを有する現像装置であって、該現像装置は、該現像剤収容手段内に収容された現像剤を排出する現像剤排出口と、該現像剤収容手段内に補給用現像剤を供給する補給用現像剤補給口とを備えており、該補給用現像剤を構成するキャリアが非多孔質キャリアであって、該補給用現像剤を構成する非多孔質キャリアの静かさ密度が、該現像剤収容手段内に収容されている初期現像剤を構成する多孔質キャリアの静かさ密度の１．０５〜１．６５倍の範囲内であり、かつ、前記補給用現像剤を構成する非多孔質キャリアが、非多孔質キャリア芯材を樹脂で被覆したものであることを特徴とする現像装置。この特徴は、請求項１から請求項６までの請求項に係る発明に共通する技術的特徴である。

本発明の実施態様としては、本発明の効果発現の観点から、前記現像剤収容手段内に収容されている現像剤を構成するキャリアが、キャリア芯材粒子を樹脂で被覆した樹脂被覆キャリア粒子を含有するキャリアであるとキャリアの電気抵抗率と帯電性を好ましい範囲に制御できるので好ましい。

また、前記非多孔質キャリアの１０００Ｏｅにおけるかさ体積当たりの磁化の値が、該現像剤収容手段内に収容された初期現像剤を構成する多孔質キャリアの、１０００Ｏｅにおけるかさ体積当たりの磁化の値の０．８５〜１．１５倍の範囲内であることが、現像スリーブに搬送されるトナー量が一定になるので好ましい。

また、前記多孔質キャリアの残留磁化の値が、０．１〜５．０Ａ・ｍ^２／ｋｇの範囲内であることがキャリアの流動性が良好となるので好ましい。

また、前記トナーを構成するトナー粒子の平均円形度が、０．９００〜０．９７０の範囲内であることが、トナーの流動性が向上し、高濃度の画像が得られるとともに、ストレスを受けても破砕されにくく、スペントが生じにくいので好ましい。

本発明の現像装置は、電子写真画像形成装置に好適に具備され得る。

以下本発明の構成要素、及び本発明を実施するための形態・態様について詳細な説明をする。なお、本願において、「〜」は、その前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む意味で用いる。

≪本発明の現像装置の概要≫
本発明の現像装置は、少なくとも、トナーとキャリアからなる現像剤を収容する現像剤収容手段と、該現像剤収容手段内に収容された現像剤により像担持体（「感光体」ともいう。）上の静電潜像を現像する現像手段とを有する現像装置であって、該現像装置は、該現像剤収容手段内に収容された現像剤を排出する現像剤排出口と、該現像剤収容手段内に補給用現像剤を供給する補給用現像剤補給口とを備えており、該現像剤収容手段内に収容されている現像剤を構成するキャリアは、多孔質キャリアと非多孔質キャリアを含む静かさ密度の異なる二種類以上のキャリアを含み、該補給用現像剤を構成するキャリアが非多孔質キャリアであって、該補給用現像剤を構成するキャリアの静かさ密度が、該現像剤収容手段内に収容されている現像剤を構成するキャリアの静かさ密度の１．０５〜１．６５倍の範囲内であることを特徴とするオートリファイニング現像方式の現像装置である。

本発明におけるオートリファイニング現像方式とは、画像形成を繰り返し行いながら、現像装置にトナーとキャリアを同時に、あるいは別々に補給し、劣化した現像剤を排出することによって、現像剤の現像特性を長期間安定化させ、高画質の画像を長期にわたって安定して得ることができる現像方式である。

本発明の現像装置の現像剤収容手段内に収容された現像剤は、多孔質キャリアと非多孔質キャリアを含む静かさ密度の異なる二種類以上のキャリアを含有しており、補給用現像剤は、非多孔質キャリアを含有している。この現像剤収容手段内に収容された非多孔質キャリアは、補給用の現像剤を構成する非多孔質キャリアと同じであっても異なっていてもよい。現像剤収容手段内に収容された非多孔質キャリアが、補給用現像剤を構成する非多項質キャリアと同じ場合、あらかじめ現像剤収容手段内に収容された多孔質のキャリアを含む現像剤に非多孔質キャリアを含有する補給用の現像剤が供給されることによって、現像剤収容手段内の現像剤が、多孔質キャリアと非多孔質キャリアを含む静かさ密度の異なる二種類以上のキャリアを含むことになる。

補給用現像剤を構成するキャリアの静かさ密度が、現像剤収容手段内に収容されている現像剤を構成するキャリアの静かさ密度の１．０５倍より小さいと、高印字率でプリントするときに、トナーに十分な摩擦力が与えられないため、帯電量の立ち上がりが不十分であり、かぶり発生の原因となる。静かさ密度が１．６５倍より大きいと、現像装置中のキャリアと補給キャリアの比重が大きく異なり、均一に混合しないため、帯電量の立ち上がりが不十分であり、かぶり発生の原因となる。従来は、現像装置中にあるキャリアと補給用現像剤中のキャリアは同一のものを用いていたが、本発明では、比重の異なるキャリアを併用することで、同一のものを用いたときに発生していたかぶりの問題を解決することができる。

以下、構成要素について順を追って説明するが、本発明の現像装置及び画像形成装置についての詳細は後述する。

≪現像剤≫
本発明に係る現像剤収容手段内に収容された現像剤及び補給用現像剤は、トナーとキャリアを含有する二成分現像剤である。

本発明に係る二成分現像剤を構成するキャリアは、キャリア芯材粒子を樹脂で被覆した樹脂被覆キャリア粒子を含有することが好ましい。樹脂で被覆することにより、キャリア粒子の電気抵抗を調整することが容易になり、また帯電性能を安定化させることができる。

≪キャリア≫
＜キャリア芯材粒子＞
現像剤収容手段内に収容された現像剤に用いられる多孔質及び非多孔質キャリア、及び補給用現像剤に用いられる非多孔質キャリアを構成するキャリア芯材粒子としては、例えば、鉄粉などの金属粉の他、各種フェライト粒子、又はそれらを樹脂中に分散させた粒子を挙げることができる。これらの中では、フェライト粒子が好ましい。

フェライトとしては、銅、亜鉛、ニッケル、マンガン等の重金属を含有するフェライトやアルカリ金属及び／又はアルカリ土類金属を含有する軽金属フェライトが好ましく、下記一般式（１）で表されるフェライトが好ましい。

一般式（１）：
（ＭＯ）_ｘ（Ｆｅ_２Ｏ_３）_ｙ
（一般式（１）中、ｘ及びｙはモル比を表す。）
一般式（１）中、ＭはＦｅを除く、マンガン（Ｍｎ）、マグネシウム（Ｍｇ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、カルシウム（Ｃａ）、チタン（Ｔｉ）、銅（Ｃｕ）、亜鉛（Ｚｎ）、ニッケル（Ｎｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、ケイ素（Ｓｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ビスマス（Ｂｉ）、コバルト（Ｃｏ）、及びリチウム（Ｌｉ）の金属原子で、これらを単独又は複数種類組み合わせて使用することが可能である。

一般式（１）において、フェライトを構成するＦｅ_２Ｏ_３のモル比ｙを３０モル％から９５モル％とすることが好ましく、モル比ｙが前記範囲の値となるフェライト粒子は、所望の磁気特性を得やすいので、搬送性に優れたキャリアを作製するのに適している。

（多孔質フェライト）
本発明に係る現像剤を構成する多孔質キャリアは、多孔質フェライト粒子を含有することが好ましく、多孔質フェライト粒子とは、当該粒子の組成が、前述の一般式（１）で表される化合物であり、粒子表面にサブミクロンサイズの直径（細孔径）の穴（細孔）を有するフェライト粒子である。細孔とは、フェライト粒子の表面から粒子内部方向に空いた穴を指す。また、粒子表面に貫通していない穴を有していてもよい。この細孔により、フェライト粒子が粒子中に空隙を有し、キャリア粒子の比重、すなわちかさ密度を制御することができる。細孔を有していない非多孔質フェライトキャリアの静かさ密度は、通常２．１〜２．８ｇ／ｃｍ^３程度であるが、細孔を有することにより、静かさ密度をこれより小さくすることができる。すなわち、現像剤収容手段内に収容された現像剤を構成するキャリアと補給用現像剤を構成するキャリアの静かさ密度は、フェライト粒子の細孔により調整することができる。

本発明で用いられる多孔質キャリアは、キャリアを構成する多孔質フェライト粒子の細孔径が、０．２〜０．７μｍ以下であることが好ましい。

（非多孔質フェライト）
本発明に係る現像剤を構成する非多孔質キャリアは、非多孔質フェライト粒子を含有することが好ましい。非多孔質キャリアに含有される非多孔質フェライト粒子とは、上述の多孔質フェライト粒子とは異なるもので細孔を有していないフェライト粒子であり、静かさ密度が２．１ｇ／ｃｍ^３を超えるものである。

（細孔径の測定法）
本発明において、多孔質フェライト粒子の細孔径とは、水銀圧入法により測定される細孔径の平均値をいう。具体的には、多孔質フェライト粒子の細孔径は、下記のように測定されるものである。

すなわち、試料（多孔質フェライト粒子）２ｃｍ^３について水銀ポロシメーター「Ｐａｓｃａｌ １４０」、「Ｐａｓｃａｌ ２４０」（以上、Ｔｈｅｒｍｏ Ｆｉｓｈｅｒ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ社製）を用い、複数の穴を開けた市販のゼラチン製カプセル内にサンプルを入れて、当該カプセルをディラトメーター（ＣＤ３Ｐ（粉体用））内に入れ、「Ｐａｓｃａｌ １４０」を用いて、脱気後、水銀を充填し、低圧領域（０〜４００ｋＰａ）における水銀圧入量を「１ｓｔ Ｒｕｎ」として測定する。次に、再び脱気をし、低圧領域（０〜４００ｋＰａ）における水銀圧入量を「２ｎｄ Ｒｕｎ」として測定する。「２ｎｄ Ｒｕｎ」の測定後、ディラトメーター、水銀、カプセル及びサンプルを合算した質量を測定する。

次に、「Ｐａｓｃａｌ ２４０」を用いて、高圧領域（０．１〜２００ＭＰａ）における水銀圧入量を測定する。この高圧領域の測定で得られた水銀圧入量により、多孔質フェライト粒子の細孔容積、細孔径及び細孔径分布を求める。細孔径については、水銀の表面張力を４．８０ｍＮ／ｃｍ、接触角を１４１．３°として算出する。

＜フェライト粒子の製造法＞
本発明に係る補給用現像剤に用いられる多孔質フェライト粒子の製造は、原材料を適量秤量した後、ボールミル又は振動ミル等で０．５時間以上、好ましくは１〜２０時間粉砕混合する。このようにして得られた粉砕物を加圧成型機等を用いてペレット化した後７００〜１２００℃の温度で仮焼成する。

加圧成型機を使用せずに、粉砕した後、水を加えてスラリー化し、スプレードライヤーを用いて粒状化しても良い。仮焼成後さらにボールルミル又は振動ミル等で粉砕した後、水及び必要に応じ分散剤、バインダー等を添加し、粘度調整後、造粒し、酸素濃度を制御し、１０００〜１５００℃の温度で１〜２４時間保持し、本焼成を行う。仮焼後に粉砕する際は、水を加えて湿式ボールミルや湿式振動ミル等で粉砕しても良い。

上記のボールミルや振動ミル等の粉砕機は特に限定されないが、原料を効果的、かつ均一に分散させるためには、使用するメディアに１ｍｍ以下の粒径を持つ微粒なビーズを使用することが好ましい。また、使用するビーズの径、組成、粉砕時間を調整することによって、粉砕度合いをコントロールすることができる。

このようにして得られた焼成物を、粉砕し、分級する。分級方法としては、既存の風力分級、メッシュ濾過法、沈降法など用いて所望の粒径に粒度調整する。

その後、必要に応じて、表面を低温加熱することで酸化皮膜処理を施し、電気抵抗調整を行うことができる。酸化被膜処理は、一般的なロータリー式電気炉、バッチ式電気炉等を用い、例えば３００〜７００℃で熱処理を行うことができる。この処理によって形成された酸化被膜の厚さは、０．１ｎｍ〜５μｍであることが好ましい。酸化被膜の厚さを前記範囲とすることで、酸化被膜層の効果が得られ、高抵抗になりすぎず所望の特性を得やすく好ましい。また、必要に応じて、酸化被膜処理の前に還元を行っても良い。

フェライト粒子の静かさ密度、真密度をコントロールする方法としては、配合する原料種、原料の粉砕度合い、仮焼の有無、仮焼温度、仮焼時間、スプレードライヤーによる造粒時のバインダー量、水分量、乾燥度合い、焼成方法、焼成温度、焼成時間、解砕方法、水素ガスによる還元等、様々な方法で行うことができる。これらのコントロール方法は特に限定されるものではないが、その一例を以下に示す。

すなわち、配合する原料種として、水酸化物や炭酸化物を用いた方が、酸化物を用いた場合に比べて、静かさ密度が低くなりやすい。また、原料として重金属であるＣｕ、Ｎｉ、Ｚｎの酸化物に比べて、Ｍｎ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｌｉ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｚｒ、Ｂｉ等の酸化物を使用した方が、真密度や見掛け密度が低くなりやすい。

また、仮焼成を行わない方が静かさ密度は低くなり、仮焼成を行った場合でも、その温度が低い方が静かさ密度は低くなりやすい。

スプレードライヤーによる造粒においては、原料をスラリー化する際の水分量を多くした方が、静かさ密度が低くなりやすく、焼成時には温度を低くした方が、静かさ密度が低くなりやすい。

所望の静かさ密度を得るために、これらのコントロール方法を、単独若しくは組み合わせて使用することができる。

非多孔質フェライト粒子も同様に上述の条件を適宜選択組み合わせることにより作製することができる。

＜樹脂被覆キャリア＞
本発明に係るキャリア粒子は、フェライト粒子をそのまま用いてもよいが、フェライト粒子からなるキャリア芯材粒子の表面を樹脂で被覆した樹脂被覆キャリアであることが好ましい。樹脂被覆層を有する樹脂被覆キャリアとすることによって、キャリア粒子の電気抵抗率や帯電性能を制御することができ、さらに耐久性を向上させることができる。

本発明に係るキャリア粒子は、その体積基準におけるメディアン径（Ｄ_５０）が、１５〜８０μｍのものが好ましく、２０〜６０μｍのものがより好ましい。キャリア粒子の体積基準メディアン径を上記範囲とすることにより高画質のトナー画像を安定して形成することが可能になる。前記キャリア芯材粒子及びキャリア粒子の体積基準メディアン径は、湿式分散装置を備えたレーザー回折式粒度分布測定装置「ヘロス（ＨＥＬＯＳ）」（シンパテック社製）により測定が可能である。

樹脂被覆層の平均膜厚は、キャリアの耐久性と低電気抵抗化の両立の観点より０．０５〜４．０μｍが好ましく、更には０．２〜３．０μｍが好ましい。

また、本発明で使用されるキャリアは、その電気抵抗率が１０^７〜１０^１２Ω・ｃｍのものが好ましく、１０^８〜１０^１１Ω・ｃｍであるものがより好ましいものである。キャリアの電気抵抗率を上記範囲内とすることにより高濃度のトナー画像形成に最適なものになる。

（被覆用樹脂）
本発明に係るキャリアは、上述のキャリア芯材粒子を樹脂で被覆した樹脂被覆キャリアであることが好ましい。樹脂被覆層を形成する樹脂としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、塩素化ポリエチレン、クロルスルホン化ポリエチレンなどのポリオレフィン系樹脂；ポリスチレン樹脂；ポリメチルメタクリレートなどのアクリル系樹脂、ポリアクリロニトリル、ポリビニルアセテート、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール、ポリ塩化ビニル、ポリビニルカルバゾール、ポリビニルエーテル、ポリビリケトンなどのポリビニル系及びポリビニリデン系の樹脂；塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体やスチレン−アクリル酸共重合体などの共重合体樹脂；オルガノシロキサン結合からなるシリコーン樹脂又はその変成樹脂（例えば、アルキッド樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタンなどによる変成樹脂）；ポリテトラクロルエチレン、ポリフッ化ビニル、ポリフッ化ビニリデン、ポリクロルトリフルロルエチレンなどのフッ素樹脂；ポリアミド樹脂；ポリエステル樹脂；ポリウレタン樹脂；ポリカーボネート樹脂；尿素−ホルムアルデヒド樹脂などのアミノ樹脂；エポキシ樹脂などが挙げられる。

これらの中では、芯材粒子に対して良好に付着し、機械的衝撃力や熱を加えることにより固着して樹脂被覆が形成されやすいアクリル系樹脂が好ましく用いられる。

アクリル系樹脂としては、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸プロピル、メタクリル酸ｎ−ブチル、メタクリル酸ヘキシル、メタクリル酸オクチル、メタクリル酸２−エチルヘキシルなどの鎖式メタクリル酸エステルモノマーの重合体、炭素原子数３〜７個のシクロアルキル環を有するメタクリル酸シクロプロピル、メタクリル酸シクロブチル、メタクリル酸シクロペンチル、メタクリル酸シクロヘキシル、メタクリル酸シクロヘプチルなどの脂環式メタクリル酸エステルモノマーの重合体などが挙げられる。

アクリル系樹脂の中では、耐摩耗性と電気抵抗を両立させる観点から、脂環式メタクリル酸エステルモノマーと鎖式メタクリル酸エステルモノマーとの共重合体が好ましい。

鎖式メタクリル酸エステルモノマーとしては、全モノマー質量に対して１０〜７０質量％使用することが好ましい。なお、以上のアクリル系樹脂と、スチレン、α−メチルスチレン、パラクロルスチレンなどのスチレン系モノマーを共重合させたものを使用してもよい。

（樹脂被覆キャリアの作製）
キャリア芯材粒子に樹脂を被覆する方法としては、乾式コーティング法が好ましい。乾式コーティング法としては、例えばローターとライナーを有するハイブリタイザー（奈良機械社製）等を用いてもよいが、好ましくは図２に示す高速撹拌混合機が用いられる。

図中１１１は本体上蓋で、該上蓋１１１には原料投入口１１２、投入弁１１３、フィルター１１４、点検口１１５、温度センサー１１６が設けられている。

原料投入口１１２より所定量のキャリア芯材粒子及び樹脂粒子が投入され、投入された前記原料は、モーター１２２により駆動される水平方向回転体１１８により撹拌される。該水平方向回転体１１８はその中心部１１８ｄに対して互いに１２０°の角度間隔で配置された撹拌羽根１１８ａ、１１８ｂ、１１８ｃが結合されていて、これらの羽根は底部１１０ａの面に対して３５°の角度で傾けて取り付けられている。このため前記撹拌羽根１１８ａ、１１８ｂ、１１８ｃを高速回転させると、前記原料は上方へ掻き上げられ、本体容器１１０の上部内壁に衝突して落下するが、途中垂直方向回転体１１９に衝突し、原料の撹拌が行われる前記高速撹拌混合機を用いて被覆層を形成する場合、キャリア芯材粒子同士の衝突による破壊をより防止し、かつ均一で固着性に優れた被覆層を形成するため、次の（イ）、（ロ）、（ハ）、（ニ）の各工程が必要とされ、各工程の処理条件を以下のようにするのが好ましい。

（イ）予備混合工程：ジャケット１１７に１０〜１５℃の冷却水を通して撹拌羽根１１８ａ、１１８ｂ、１１８ｃを１ｍ／ｓｅｃ以下の周速で回転させ、本体容器１１０内の温度を樹脂粒子のガラス転移点（Ｔｇ）以下、通常は５０℃以下とし、投入された原料を１〜２分間撹拌混合する。

（ロ）中間体形成工程：続いて同条件下で、投入された原料を１０〜２０分間撹拌混合する。

（ハ）成膜工程：（ロ）の中間体形成工程と同じか、又はそれ以上の周速で前記撹拌羽根を回転し、ジャケット１１７に温水を通して、樹脂粒子のＴｇ以上の温度まで昇温し撹拌混合する。

（ニ）成膜後工程：ジャケット１１７に１０〜１５℃の冷却水を通して冷却する。その間前記撹拌羽根の周速を成膜工程の場合の周速又はそれ以下にして撹拌冷却し、樹脂粒子のＴｇ以下、通常は７０℃以下になったら、得られたキャリアを排出弁１２１を開き取出し口１２０から排出する。

（樹脂被覆層の平均膜厚）
樹脂被覆層の平均膜厚は、以下の方法により算出される値である。

集束イオンビーム装置「ＳＭＩ２０５０」（エスアイアイ・ナノテクノロジー（株）製）にてキャリア薄片を作製し、その後、その薄片の断面を透過型電子顕微鏡「ＪＥＭ−２０１０Ｆ」（日本電子（株）製）にて５０００倍の視野で観察し、その視野における最大膜厚となる部分と最小膜厚となる部分の平均値を樹脂被覆層の平均膜厚とした。

（キャリアの磁化）
本発明で使用されるキャリアは、その飽和磁化が３０〜８０Ａ・ｍ^２／ｋｇ、残留磁化が、０．１〜５．０Ａ・ｍ^２／ｋｇ以下のものが好ましい。このような磁気特性を有するキャリアを用いることにより、キャリアが部分的に凝集することが防止され、現像剤搬送部材の表面に二成分現像剤が均一分散されて、濃度むらがなく、均一できめの細かいトナー画像を形成する現像が可能になる。

残留磁化が前記範囲内のフェライト粒子を用いることにより、キャリアの流動性が良好となり、均一なかさ密度の二成分現像剤を得ることができるので好ましい。

＜静かさ密度と磁化の測定＞
（測定用キャリアの準備）
本発明においては、あらかじめ現像装置内に収容された現像剤と補給用の現像剤が異なる物性を有している。そのため、現像装置内に収容された現像剤は、現像装置の現像剤排出口付近と補給用現像剤補給口付近では、その組成が異なっている。したがって現像装置内の現像剤を構成するキャリアの物性を測定する場合は、あらかじめ均一に混合した上でサンプリングする必要がある。

すなわち、現像装置の補給用現像剤補給口を塞ぎ、５分間撹拌を行い、現像装置内のキャリアを均一に混合する。その後、現像ローラーから現像剤を採取し、トナーと分離後、測定用キャリアとし、以下の測定に供した。

（静かさ密度の測定法）
キャリアの静かさ密度（「見掛け密度」
ともいう。）の値は、ＪＩＳ Ｚ２５０４に準じて、次のようにして求めることができる。

すなわち、図１に示すように、上端に直径が２８ｍｍの円形の開口１を有する容量２５ｃｍ^３の円筒型の容器６を、水平面上に設置された容器台７上に配置し、この容器台７に設けられたスタンド４の漏斗保持部５により、下端に２．５ｍｍの口径の排出口２を有する漏斗３を、円筒型の容器６の直上方に、開口１のレベルから排出口２までの高さｈが２５ｍｍとなる位置に保持してなる装置を用い、特定の条件に従って乾燥させた試料を、開口１からあふれるまで、漏斗３の排出口２から排出し落下させて開口１から容器６内に流し込み、その後、当該容器６の開口１の面に沿って水平に試料をすり切ることにより盛り上がった試料部分を除去し、その結果容器６内に充填された試料の質量を測定し、その測定値から、次の式（１）により、試料の静かさ密度ｄ（ｇ／ｃｍ^３）を求める。

式（１）：
ｄ＝〔容器内の試料の質量（ｇ）〕／〔容器の容積（ｃｍ^３）〕
（磁化の測定）
フェライト粒子及びキャリアの磁化の測定は、以下のようにして求めることができる。すなわち、測定装置として、高感度型振動資料型磁力計「ＶＳＭ−Ｐ７−１５型」（東英工業社製）を使用し、試料は２５ｍｇを用いて測定磁場を−５０００／４π Ａ／ｍ（−５ｋＯｅ）から５０００／４π Ａ／ｍ（＋５ｋＯｅ）まで段階的に変化させて、磁場の強さ１０００／４π Ａ／ｍ（１０００Ｏｅ）における磁化σ^１０００（Ａ・ｍ^２／ｋｇ）を求める。

残留磁化の値は、上記磁化の測定の中で、磁場の強さ０における磁化の値（Ａ・ｍ^２／ｋｇ）として求めることができる。

かさ体積当たりの磁化は、下記式（２）から換算できる。

式（２）：
かさ体積当たりの磁化（Ａ／ｍ）＝磁化σ^１０００（Ａ・ｍ^２／ｋｇ）×静かさ密度ｄ（ｇ／ｃｍ^３）
≪トナー≫
本発明に係るトナーを作製する方法としては、混練粉砕法、懸濁重合法、乳化凝集法、溶解懸濁法、ポリエステル伸長法、分散重合法などが挙げられる。
これらの中でも、高画質化、高安定性に有利となる粒子径の均一性、形状の制御性、コアシェル構造形成の容易性の観点より、乳化凝集法を採用することが好ましい。

乳化凝集法は、界面活性剤や分散安定剤によって分散された樹脂微粒子の分散液を、必要に応じて着色剤微粒子などのトナー粒子構成成分の分散液と混合し、凝集剤を添加することによって所望のトナーの粒子径となるまで凝集させ、その後又は凝集と同時に、樹脂微粒子間の融着を行い、形状制御を行うことにより、トナー粒子を製造する方法である。ここで、樹脂微粒子を、任意に離型剤、荷電制御剤などの内添剤を含有したものとしてもよく、組成の異なる樹脂によりなる二層以上の構成とする複数層で形成された複合粒子とすることもできる。

また、凝集時に、異種の樹脂微粒子を添加し、コアシェル構造のトナー粒子とすることもトナー構造設計の観点から好ましい。

樹脂微粒子は、例えば、乳化重合法、ミニエマルション重合法、転相乳化法などにより製造、又はいくつかの製法を組み合わせて製造することができる。樹脂微粒子に内添剤を含有させる場合には、中でもミニエマルション重合法を用いることが好ましい。

（平均円形度）
本発明に係るトナーは、転写効率の向上の観点から、平均円形度が０．９００〜０．９７０であることが好ましく、より好ましくは０．９３０〜０．９６５である。なお、平均円形度は、フロー式粒子像分析装置「ＦＰＩＡ−２１００」（Ｓｙｓｍｅｘ社製）を用いて測定することができる。具体的には、トナーを界面活性剤入り水溶液にてなじませ、超音波分散処理を１分間行って分散させた後、「ＦＰＩＡ−２１００」（Ｓｙｓｍｅｘ社製）によって、測定条件ＨＰＦ（高倍率撮像）モードにて、ＨＰＦ検出数３，０００〜１０，０００個の適正濃度で撮影を行い、個々のトナー粒子について下記式（３）に従って円形度を算出し、各トナー粒子の円形度を加算し、全トナー粒子数で除することにより算出した値である。

式（３）：
円形度＝円相当径から求めた円の周囲長／粒子投影像の周囲長
（現像剤中のトナーの含有割合）
本発明に係る現像剤は、キャリアとトナーを混合した二成分現像剤として使用される。現像装置内に収容された現像剤中におけるトナーの含有割合は、通常トナーが現像剤全体の４〜１６質量％が好ましい。本発明に係るオートリファイニング現像方式における、補給用現像剤においては、キャリアの含有割合が３〜２０質量％が好ましい。

≪現像装置≫
次に本発明の現像装置について説明する。

＜現像装置の構成＞
図３は、現像装置１４の構成例を示す模式断面図である。

図３に示すように現像装置１４は、現像剤収容手段であるハウジング５０と、現像手段である現像ローラー５１と、供給スクリュー５２と、撹拌スクリュー５３と、規制部材５４などを備える。ハウジング５０〜規制部材５４は、現像ローラー５１の軸方向（紙面垂直方向に相当：以下、軸方向という。）に沿って長尺状になっている。なお、フルカラーの電子写真画像形成装置に用いられる場合、上記のように現像装置１４は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）及びブラック（Ｋ）各色で基本的に同じ構成であるので、以下ではＫ色用の現像装置１４について説明し、他の色用の現像装置１４については、その説明を省略する。

現像剤収容手段であるハウジング５０は、その内部にキャリアとトナーを含むＫ色用の現像剤Ｄが収容されており、隔壁（仕切り）５７を介して上部の供給室５８と下部の撹拌室５９に区画されてなる。供給室５８には、現像ローラー５１と供給スクリュー５２が収容され、撹拌室５９には、撹拌スクリュー５３が収容される。

現像ローラー５１は、供給室５８の、像担持体である円筒状の感光体１１に対向する位置に設けられた開口部に配置されており、円筒形の現像スリーブ５１１と、現像スリーブ５１１の内部に軸方向に沿って挿通されるマグネットローラー５１２を備えている。

マグネットローラー５１２は、複数の磁極、例えばＮ１、Ｓ１、Ｎ２、Ｓ２、Ｎ３の形成された部分が周方向に順に並ぶように設けられてなり、回転不可となるように軸方向の端部がハウジング５０に固定されている。各磁極は、軸方向に沿って延在されている。

現像スリーブ５１１は、ハウジング５０の開口部を介して感光体１１と対向する部分が開口部から露出するとともに、矢印Ｂで示す方向に回転自在にハウジング５０に保持され、静止しているマグネットローラー５１２の周りを、マグネットローラー５１２の磁力により表面に現像剤Ｄを保持（担持）しつつ回転する。

供給スクリュー５２は、供給室５８内において現像ローラー５１を挟んで感光体１１に対向する位置に配置され、軸方向に平行な姿勢で回転自在にハウジング５０に支持されており、矢印Ｃで示す方向に回転することにより供給室５８内の現像剤Ｄを軸方向に沿って搬送しつつ、現像ローラー５１に供給する。

撹拌スクリュー５３は、撹拌室５９に配置され、軸方向に平行な姿勢で回転自在にハウジング５０に支持されており、矢印Ｊで示す方向に回転することにより撹拌室５９内の現像剤Ｄを供給スクリュー５２による搬送方向とは反対の方向に撹拌しつつ搬送する。

規制部材５４は、その先端が現像ローラー５１の表面との間に所定の間隙を有するように配置され、現像位置Ｆで現像ローラー５１の表面上の現像剤量が適切な量になるようにその間隙を通る現像剤Ｄの量を規制する。

図４は、図３のＥ−Ｅ線における現像装置１４の矢視断面図であり、図４は、供給スクリュー５２と撹拌スクリュー５３に対する回転駆動力の伝達機構の構成例を示す側面図である。なお、図４では、現像剤Ｄを省略している。

図４に示すように、ハウジング５０に設けられている供給室５８と撹拌室５９は、軸方向に沿って長尺で筒状に形成され、隔壁５７により仕切られているが、一方端側（同図左側）に設けられた開口部８８を介して相互に連通するとともに、他方端側（同図右側）に設けられた開口部８９を介して相互に連通する構成になっている。

以下、供給室５８と撹拌室５９のそれぞれについて、各室のうち、軸方向に開口部８８の設けられている領域ｍ１と、開口部８９の設けられている領域ｍ２と、それらの間の領域ｍ３とからなる領域を領域Ｍ１という。また、軸方向に、供給室５８のうち、領域Ｍ１を除く領域を領域Ｎ１といい、撹拌室５９のうち、領域Ｍを除く領域を領域Ｎ２という。

さらに、軸方向に領域Ｍ１の一方端の位置を基準位置α０、他方端の位置を位置α３、領域ｍ１とｍ３の境界位置を位置α１、位置α０とα３の中間（中点）の位置を位置α２としたとき、位置α２〜α３間を領域Ｍ２、位置α１〜α２間を領域Ｍ３という。

なお、領域Ｍ１は、後述のように現像剤Ｄの循環路を構成する領域に相当し、領域Ｎ１は、オートリファイニング現像方式による現像剤Ｄの排出路の領域に相当し、領域Ｎ２は、補給用の現像剤Ｄの供給路の領域に相当する。

＜供給スクリュー５２について＞
供給スクリュー５２は、供給スクリューの回転軸６１と、供給スクリューの螺旋羽根６２、６３、及び６４と、複数のパドル６５を有する。供給スクリューの回転軸６１は、軸方向両端部が供給室５８の軸方向両側壁に軸受部材（図示せず）などを介して回転自在に支持されるとともに、同図右側の端部が側壁の外に延出されており、その延出されている軸部分にギア８３（図５）が取着され、ギア８３からの回転駆動力により矢印Ｃ方向（図３）に回転駆動される。

螺旋羽根６２、６３、及び６４は、回転軸６１の外周面に沿って螺旋状に設けられており、螺旋羽根６２は、領域Ｍ１に配され、螺旋羽根６３、６４は、領域Ｎ１に配されている。

螺旋羽根６２と６４は、回転軸６１の回転により供給室５８内の現像剤Ｄを矢印Ｇ１方向に搬送する方向に螺旋の巻き方向が設定されているが、螺旋羽根６３は、矢印Ｇ１とは反対の方向に現像剤Ｄを搬送する方向に巻き方向が設定されている。

螺旋羽根６３は、螺旋羽根６２の巻き方向に対して逆巻きになっており、螺旋羽根６２により矢印Ｇ１方向に搬送されて来る現像剤Ｄに対して逆向きの搬送力を与える。螺旋羽根６３を通過する現像剤量は、螺旋羽根６２による搬送力と螺旋羽根６３による逆向きの搬送量の差分により決まり、ここでは螺旋羽根６２により搬送される現像剤Ｄのうち、ごく一部のみが螺旋羽根６３を通過して螺旋羽根６４に送られるようになっている。

螺旋羽根６４は、領域Ｎ１において螺旋羽根６３を通過した一部の現像剤Ｄを矢印Ｇ１方向に搬送しつつ、供給室５８の領域Ｎ１内の軸方向端部に設けられている現像剤排出口９０（破線で示している。）から、搬送される現像剤Ｄを現像装置１４の外部に排出させる。なお、外部に排出された現像剤Ｄは、図示しない回収タンクなどに回収される。

複数のパドル６５は、それぞれが回転軸６１の外周面から軸方向に直交する方向に沿って突出されるとともに軸方向に沿って平行な板状の部材からなり、回転軸６１の外周面上であり軸方向に螺旋羽根６２の羽根部分と羽根部分との間に立設されており、軸方向に搬送される現像剤Ｄに対して軸周り（周方向）に現像剤Ｄを掬うように回転移動することにより、螺旋羽根６２による現像剤Ｄの搬送を抑制する機能を有する。

パドル６５は撹拌室５９による現像剤Ｄの搬送速度との関係に基づいて個数や大きさなどが適したものに設定される。

＜撹拌スクリュー５３について＞
撹拌スクリュー５３は、撹拌スクリューの回転軸７１と、撹拌スクリューの螺旋羽根７２と、大きさの異なる三種類のパドル７３、７４、７５を有する。

回転軸７１は、軸方向両端部が撹拌室５９の軸方向両側壁に軸受部材（図示せず）などを介して回転自在に支持されるとともに、同図右側の端部が側壁の外に延出されており、その延出されている軸部分にギア８４（図５）が取着され、ギア８４からの回転駆動力により矢印Ｊ方向（図３）に回転駆動される。

螺旋羽根７２は、回転軸７１におけるｍ１領域を除く領域、すなわちＭ３、Ｍ２、Ｎ２領域に存する軸部分の外周面に沿って螺旋状に設けられてなり、回転軸７１の回転によって、撹拌室５９内の現像剤Ｄを矢印Ｇ２で示す方向（矢印Ｇ１とは反対の方向）に搬送する。なお、螺旋羽根７２と螺旋羽根６２は、ピッチと外径が同じになっている。

パドル７３〜７５は、撹拌室５９内において回転軸７１の回転によって螺旋羽根７２により領域ｍ１まで搬送されて来た現像剤Ｄを掬って持ち上げるようにすることにより、その現像剤Ｄを、開口部８８を介して供給室５８に搬送する機能を有している。なお、パドル７５の、開口部８８に対する軸方向長さは、特に限定されないが、掬い上げた現像剤Ｄのより多くを開口部８８に搬送できることが望ましく、この点からすればパドル７５の軸方向長さを開口部８８の軸方向長さと等しくすることが好ましい。

＜各スクリューの駆動伝達機構について＞
供給スクリュー５２と撹拌スクリュー５３に回転駆動力を付与するための駆動伝達機構は、図５に示すようにギア８１〜ギア８４などからなる。

ギア８１は、現像ローラー５１の回転軸５１３（現像スリーブ５１１の回転軸に相当）の一方端に取り付けられており、現像装置１４が画像形成装置本体に装着されたときに、画像形成装置本体側の駆動伝達機構に設けられたギア（図示せず）と歯合し、駆動モーター４５からの駆動力が当該ギアを介して伝達される。これにより、ギア８１が矢印Ｂ方向に回転して、ギア８１の回転により現像スリーブ５１１が同方向に回転駆動される。

ギア８３は、供給スクリュー５２の回転軸６１に取り付けられており、アイドルギア８２を介してギア８１に歯合されている。ギア８４は、撹拌スクリュー５３の回転軸７１に取り付けられており、ギア８３に歯合されている。

駆動モーター４５の回転駆動力がギア８１からアイドルギア８２を介してギア８３、ギア８４に順に伝達されることにより、ギア８３が同図の矢印Ｃ方向に回転し、ギア８４が同図の矢印Ｊ方向に回転する。これにより、供給スクリュー５２が矢印Ｃ方向に回転駆動され、撹拌スクリュー５３が矢印Ｊ方向に回転駆動される。

＜現像剤の流れの説明＞
現像ローラー５１、供給スクリュー５２、撹拌スクリュー５３がそれぞれ回転駆動されることにより、ハウジング５０内の現像剤Ｄが図６に示すように搬送される。

図６は、現像剤Ｄの搬送方向を矢印により示す模式図である。同図に示すように、供給室５８内の現像剤Ｄは、領域Ｍ１において供給スクリュー５２の螺旋羽根６２により同図の右方向（矢印Ｇ１方向）に搬送され、領域Ｍ１における現像剤搬送方向の下流側の端部で、開口部８９を介して撹拌室５９に搬送されるものと領域Ｎ１に搬送されるものとに分岐される。

なお、領域Ｎ１の入り口には、逆巻きの螺旋羽根６３が配置されているので、領域Ｎ１に入ろうとする現像剤Ｄのうち、そのほとんどが螺旋羽根６３を通過できず、現像剤搬送方向上流側に押し返されて、開口部８９を介して撹拌室５９に送られ、残りのごく一部のみが螺旋羽根６３を通過して螺旋羽根６４に送られる。螺旋羽根６３を通過して螺旋羽根６４に送られた現像剤Ｄは、螺旋羽根６４により領域Ｎ１（現像剤の排出路９７）を搬送されて、現像剤排出口９０を介して外部に排出される。

開口部８９を介して撹拌室５９に搬送された現像剤Ｄは、領域Ｍ１において撹拌スクリュー５３により同図の左方向（矢印Ｇ２方向）に搬送され、現像剤搬送方向の下流側の端部である開口部８８のところでパドル７５により掬い上げられるようにして開口部８８を介して供給室５８に搬送される。供給室５８に搬送された現像剤Ｄは、供給スクリュー５２により同図の右方向（矢印Ｇ１方向）に搬送される。

このように領域Ｍ１において供給室５８における現像剤搬送方向の下流側と撹拌室５９における現像剤搬送方向の上流側とを開口部８９で連通しつつ、撹拌室５９における現像剤搬送方向の下流側と供給室５８における現像剤搬送方向の上流側とを開口部８８で連通することにより、供給室５８の内空間における供給スクリュー５２により現像剤Ｄが搬送される領域Ｍ１（第１搬送路９５）と、撹拌室５９の内空間における撹拌スクリュー５３により現像剤Ｄが搬送される領域Ｍ１（第２搬送路９６）とが、開口部８８、８９（第１、第２連通路）を介して連通する。これにより、供給室５８内と撹拌室５９内に現像剤Ｄの循環路１０１が形成され、この循環路１０１を現像剤Ｄが循環搬送される。

循環路１０１のうち、供給室５８内における領域Ｍ１を現像剤Ｄが搬送される際に、現像剤Ｄの一部が現像ローラー５１に供給される。具体的には、現像剤Ｄが供給室５８内の領域Ｍ１を搬送中に、図３に示すマグネットローラー５１２の磁極Ｎ１（キャッチ極）の磁力によって、現像スリーブ５１１の周面に担持される。現像スリーブ５１１の周面上に担持された現像剤Ｄは、現像スリーブ５１１の回転により、規制部材５４と現像スリーブ５１１間の隙間を通過する際に規制部材５４によりその通過量を規制され、磁極Ｓ１の位置を通過して、感光体１１と対向する現像位置Ｆに一定量が搬送される。

現像位置Ｆに搬送された現像剤Ｄは、磁極Ｎ２によって穂立ちされ、感光体１１上の静電潜像の現像に供される。現像に供された後、現像位置Ｆを通過した現像剤Ｄは、磁極Ｓ２を通過した後、磁極Ｎ３の位置を通過するときにマグネットローラー５１２の磁力から開放されて、供給スクリュー５２に回収され、循環路１０１に戻る。

＜現像剤の補給手段＞
図６に示すように、撹拌室５９において領域Ｍ１よりも現像剤搬送方向の上流に位置する領域Ｎ２は、新たな現像剤Ｄの補給用の供給路９８を構成している。

本発明の一つの実施形態として、現像装置１４とは別に、補給用の現像剤としてキャリアとトナーを別々に収容するホッパー（図示せず）と、ハウジング５０内の現像剤Ｄの濃度を検出する濃度センサー（図示せず）が配置されている。当該ホッパーから補給用のキャリアとトナーが、それぞれ補給用現像剤補給口９１（破線）から撹拌室５９の供給路９８に補給される構成になっている。

具体的には、キャリアの補給については、現像ローラー５１、供給スクリュー５２、撹拌スクリュー５３の回転中に一定量、一定時間（例えば数秒）毎に補給される。キャリアの補給により、ハウジング５０内の現像剤Ｄの量が増加することになるが、その補給量に相当する量の現像剤Ｄが現像剤排出口９０から外部に排出されるので、ハウジング５０内において現像剤量が増加し続けることがなく、ある程度の大きさの変動幅内で、現像剤量が多くなったり少なくなったりすることが繰り返される。

トナーの補給については、画像形成動作時など現像ローラー５１等の回転駆動中に濃度センサーによりトナーとキャリアの比率が検出される。検出された比率からトナー量が少ないことが判断されると、あらかじめ決められた比率になるようにその比率にするのに必要な量のトナーがホッパーからハウジング５０に補給される。

なお、上記の補給制御は、装置本体に備えられた制御部（図示せず）が担当するが、補給制御方法は一例であり、これに限られず、オートリファイニング現像方式を実現できる方法であれば、他の補給制御方法を用いるとしても良い。

もう一つの実施形態としては、トナーとキャリアが一定の割合で混合された混合物を補給用の現像剤として収容するホッパーから補給することができる。この方式では、画像形成動作時など現像ローラー５１等の回転駆動中に濃度センサー等によりトナーとキャリアの比率が検出され、検出された比率からトナー量が少ないことが判断されると、現像剤が一定量補給される。

補給用現像剤補給口９１を介して撹拌室５９の供給路９８に供給された現像剤（キャリアとトナー）は、撹拌室５９の第２搬送路９６における現像剤搬送方向の上流側に位置する領域Ｍ２の上流側の端部（位置α３）において、供給室５８から開口部８９を介して搬送されて来た現像剤Ｄと合流する。

そして、撹拌スクリュー５３により撹拌室５９内の第２搬送路９６を撹拌搬送される際に、現像剤Ｄに含まれるキャリアとトナーの各粒子同士が接触帯電して、帯電された状態で供給室５８に搬送される。

以上、本発明の現像装置の構成の一実施態様であるトナーとキャリアを別々に補給し劣化した現像剤を排出する現像装置、及びトナーとキャリアの混合物（現像剤）を補給し、劣化した現像剤を排出する現像装置の一例について説明した。本発明の現像装置においては、トナーとキャリアを別々に補給する構成としてもよいが、トナーとキャリアの混合物（現像剤）として補給する形態の方が装置の構成としては簡略化されるメリットがある。

本発明の現像装置においては、前述の現像剤収容手段内に収容されている現像剤を構成するキャリアの静かさ密度に対して、キャリアの静かさ密度が１．０５〜１．６５倍の範囲内である現像剤が補給される。プリント枚数が増えるにしたがって、補給用のトナーとキャリア、すなわち現像剤が補給用現像剤補給口から補給され、同時に現像剤排出口から劣化した現像剤が排出される。

≪電子写真画像形成装置≫
＜画像形成装置の構成＞
図７は、本発明の電子写真画像形成装置の一実施形態であるプリンターＰの全体構成を示す概略図である。

図７に示すようにプリンターＰは、周知の電子写真方式により画像を形成するものであり、画像プロセス部１０と、中間転写ベルト２１を備える中間転写部２０と、給送部３０及び定着部４０を備え、ネットワーク（例えばＬＡＮ）を介して外部の端末装置（図示せず）からのジョブの要求に基づき、カラーのプリントを実行することができる。

画像プロセス部１０は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）及びブラック（Ｋ）の再現色に対応した作像部１０Ｙ〜１０Ｋを有する。作像部１０Ｙは、感光体１１と、その周囲に配された帯電器１２、露光部１３、現像装置１４、一次転写ローラー１５、クリーナー１６などを備えている。

帯電器１２は、矢印Ａで示す方向に回転する感光体１１の周面を帯電させる。露光部１３は、帯電された感光体１１をレーザー光Ｌにより露光走査して、感光体１１上に静電潜像を形成する。

現像装置１４は、オートリファイニング現像方式によるものであり、キャリアとトナーを含む二成分現像剤が収容され、感光体１１上の静電潜像をトナーで現像する。これにより感光体１１上にＹ色のトナー像が作像される。

一次転写ローラー１５は、感光体１１上のＹ色トナー像を中間転写ベルト２１上に静電作用により転写させる。クリーナー１６は、転写後に感光体１１Ｙ上に残った残留トナーを清掃する。他の作像部１０Ｍ〜１０Ｋについても作像部１０Ｙと同様の構成であり、同図では符号が省略されている。

中間転写ベルト２１は、駆動ローラーと従動ローラーに張架されて、駆動ローラーの駆動力により同図の矢印で示す方向に循環走行される。

作像部１０Ｙ〜１０Ｋ毎に、対応する色のトナーが感光体１１上に作像され、その作像されたトナー像それぞれが中間転写ベルト２１上に転写される。このＹ〜Ｋの各色の作像動作は、各色のトナー像が、走行する中間転写ベルト２１の同じ位置に重ね合わせて転写されるように上流側から下流側に向けてタイミングをずらして実行される。

給送部３０は、上記の作像タイミングに合わせて、給紙カセットから転写紙Ｓを１枚ずつ繰り出して、繰り出された転写紙Ｓを搬送路３１上を二次転写ローラー２２に送る。

二次転写ローラー２２に送られた転写紙Ｓが二次転写ローラー２２と中間転写ベルト２１の間を通過する際に、中間転写ベルト２１上に形成された各色トナー像が二次転写ローラー２２の静電作用により転写紙Ｓに一括して二次転写される。

各色トナー像が二次転写された後の転写紙Ｓは、定着部４０まで搬送され、定着部４０において加熱、加圧されることにより、その表面のトナーが転写紙Ｓの表面に融着して定着された後、排紙ローラー３２によって排紙トレイ３３上に排出される。

作像部１０Ｍの下方に設けられている駆動モーター４５は、プリンターＰに含まれるそれぞれの回転体、ここでは感光体１１や中間転写ベルト２１、一次転写ローラー１５などを回転させる駆動源として用いられ、これら回転体は、図示しない駆動伝達機構を介して駆動モーター４５からの駆動力を受けて回転駆動される。

以下に実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。

＜キャリア芯材粒子の作製＞
（キャリア芯材粒子１の作製）
ＭｎＯ：３５モル％、ＭｇＯ：１４．５ｍモル％、Ｆｅ_２Ｏ_３：５０ｍモル％及びＳｒＯ：０．５モル％になるように原料を秤量し、水と混合した後、湿式のメディアミルで５時間粉砕してスラリーを得た。

得られたスラリーをスプレードライヤーにて乾燥し、真球状の粒子を得た。静かさ密度を調整するために、ＭｎＯ原料としては炭酸マンガンを、ＭｇＯ原料としては水酸化マグネシウムを用いた。この粒子を粒度調整した後、９５０℃で２時間加熱し、仮焼成を行った。次いで、静かさ密度を低めにしつつ適度な流動性を得るために、直径０．３ｃｍのステンレスビーズを用いて湿式ボールミルで１時間粉砕したのち、さらに直径０．５ｃｍのジルコニアビーズを用いて４時間粉砕した。このスラリーに分散剤を適量添加し、また、造粒される粒子の強度を確保し、静かさ密度を調整する目的で、バインダーとしてＰＶＡを固形分に対して０．８質量％添加し、次いでスプレードライヤーにより造粒、乾燥し、電気炉にて、温度１１５０℃、酸素濃度０体積％で３．５時間保持し、本焼成を行った。

その後、解砕し、さらに分級して粒度調整し、その後磁力選鉱により低磁力品を分別し、多孔質の「キャリア芯材粒子１」を得た。キャリア芯材粒子１の細孔径は０．４３μｍであった。

（キャリア芯材粒子２の作製）
キャリア芯材粒子１の作製で用いた炭酸マンガンの代わりに二酸化マンガンを用い、ＭｎＯ：３０モル％、ＭｇＯ：１９．５モル％、Ｆｅ_２Ｏ_３：５０モル％及びＳｒＯ：０．５モル％になるように原料を秤量し、添加するバインダーの量を０．５質量％にし、電気炉にて、温度１２５０℃、酸素濃度１．５体積％で６時間保持し、本焼成を行った以外は、キャリア芯材粒子１の作製と同様にして、多孔質の「キャリア芯材粒子２」を作製した。キャリア芯材粒子２の細孔径は０．６５μｍであった。

（キャリア芯材粒子３の作製）
キャリア芯材粒子１の作製で用いた炭酸マンガンの代わりに四酸化三マンガンを用い、ＭｎＯ：４０モル％、ＭｇＯ：９．５モル％、Ｆｅ_２Ｏ_３：５０モル％及びＳｒＯ：０．５モル％になるように原料を秤量し、電気炉にて、温度１１２５℃、酸素濃度０．５体積％で４時間保持し、本焼成を行った以外は、キャリア芯材粒子１の作製と同様にして、多孔質の「キャリア芯材粒子３」を作製した。キャリア芯材粒子３の細孔径は０．２５μｍであった。

（キャリア芯材粒子４の作製）
キャリア芯材粒子１の作製で用いた炭酸マンガンの代わりに四酸化三マンガンを用い、電気炉にて、温度１１２５℃、酸素濃度０．５体積％で４時間保持し、本焼成を行った以外は、キャリア芯材粒子１の作製と同様にして、多孔質の「キャリア芯材粒子４」を作製した。キャリア芯材粒子４の細孔径は０．２７μｍであった。

（キャリア芯材粒子５の作製）
直径０．５ｃｍ径のジルコニアビーズに代えて、０．１５ｍｍのステンレスビーズを用い、添加するバインダーの量を１．０質量％にし、電気炉にて、温度１１００℃で本焼成を行った以外は、キャリア芯材粒子１の作製と同様にして、多孔質な「キャリア芯材粒子５」を作製した。キャリア芯材粒子５の細孔径は０．１８μｍであった。

（キャリア芯材６の作製）
キャリア芯材１の作製の仮焼成温度を９５０℃から１１００℃に変更、その後の粉砕時間を１２時間、本焼成を１３００℃にて２時間、酸素濃度２．５％で行った以外は、キャリア芯材粒子１の作製と同様にして、多孔質の「キャリア芯材粒子６」を作製した。キャリア芯材粒子６の細孔径は０．８０μｍであった。

（キャリア芯材粒子７の作製（非多孔質キャリア芯材粒子））
ＭｎＯ：２５モル％、ＭｇＯ：２４．５モル％、Ｆｅ_２Ｏ_３：５０モル％及びＳｒＯ：０．５モル％になるように原料を秤量し、水と混合した後、湿式のメディアミルで５時間粉砕してスラリーを得た。

キャリア芯材粒子１の作製の電気炉の温度条件を、１３５０℃にて６時間保持し、本焼成を行った以外は、キャリア芯材粒子１の作製と同様にして、非多孔質キャリアの「キャリア芯材粒子７」を作製した。

＜キャリアの作製＞
（キャリア１の作製）
「キャリア芯材粒子１」１００質量部と、芯材粒子を微粉砕したフェライト粒子（０．３μｍ）０．４質量部、メタクリル酸シクロヘキシルとメタクリル酸メチル共重合体（共重合比１：１）よりなる被覆用樹脂微粒子（重量平均分子量：４０万、ガラス転移点：１１５℃、粒径（Ｄ_５０）：１００ｎｍ）５．０質量部とからなるキャリア原料を「撹拌羽根付高速撹拌混合機」に投入し、予備混合工程として、周速１ｍ／ｓｅｃで２分間低速混合・撹拌した。その後、キャリア中間体形成工程として、ジャケットに冷水を通過させ、４０℃にて周速８ｍ／ｓｅｃで２０分間混合・撹拌し、キャリア中間体を形成した。その後、キャリア粒子形成工程として、ジャケットに蒸気を通過させ、キャリア中間体を１２０℃にて周速８ｍ／ｓｅｃで３０分間撹拌してキャリア粒子よりなる「キャリア１」を作製した。体積基準メディアン径は３５μｍ、静かさ密度は１．７２ｇ／ｃｍ^３、樹脂被覆層の膜厚は、１．０μｍであった。なお、樹脂被覆層の膜厚は前記の方法により測定して得られた値である。

（キャリア２〜７の作製）
表１に示すようにフェライト粒子の種類を変え、樹脂被覆層の膜厚が１μｍになるようにして、キャリア１と同様の方法で、キャリア２〜７を得た。

〈トナーの準備〉
デジタルカラー複合機「ｂｉｚｈｕｂ Ｃ７５４」（コニカミノルタビジネステクノロジーズ社製）で使用している「黒トナー」を準備した。この黒トナーの平均円形度は０．９４０であった。

〈初期現像剤１〜６の作製〉
現像剤収容手段内にあらかじめ収容される現像剤は、前述した「キャリア１〜６」と「ｂｉｚｈｕｂ Ｃ７５４」の「黒トナー」を表２の割合で配合して二成分現像剤１〜６を作製した。現像剤の作製は、常温常湿（温度２０℃、相対湿度５０％ＲＨ）環境下で、Ｖブレンダを用いてトナーとキャリアを混合することにより行った。Ｖブレンダの回転数を２０ｒｐｍ、撹拌時間を２０分にして処理を行い、さらに、混合物を目開き１２５μｍのメッシュで篩い分けして作製した。ここでは現像剤１〜６のキャリアのかさ体積が同じになるようにしてトナーとの混合割合を決めた。

〈補給用現像剤７の作製〉
上記のようにして作製したキャリア７を１０．０質量部とデジタルカラー複合機「ｂｉｚｈｕｂ Ｃ７５４」の「黒トナー」９０．０質量部とを振とう器「Ｍｏｄｅｌ−ＹＧＧ」（ヤヨイ社製）により５分間混合し、補給用現像剤７を作製した。

《評価》
上記で作製した現像剤を表３の組合せで下記の画像評価装置に順次装填し、プリントを行うことにより以下の評価を行った。なお現像剤収容手段内にあらかじめ収容した現像剤（初期現像剤）１〜６には、キャリア１〜６を使用し、補給用現像剤７（キャリア７を使用）をそれぞれ補給して評価を行った。

画像評価装置としては、オートリファイニング現像方式の現像装置を有するデジタルカラー複合機「ｂｉｚｈｕｂ Ｃ７５４」（コニカミノルタビジネステクノロジーズ社製）を用いた。

（かぶり）
かぶりは、常温常湿（２０℃、５０％ＲＨ）のプリント環境で、印字率５％のＡ４サイズの文字画像を２万枚プリント後、印字率６０％のＡ４サイズの画像を２千枚プリントした白紙をプリントし、転写材の白紙濃度で評価した。転写材の白紙濃度はＡ４判の２０カ所を測定し、その平均値を白紙濃度とする。濃度測定は反射濃度計「ＲＤ−９１８」（マクベス社製）を用いて行った。なお、かぶりは、０．０１以下を合格とする。

表４の結果から明らかなように、補給用現像剤を構成するキャリアの静かさ密度を、現像剤収容手段内にあらかじめ収容された現像剤（初期現像剤）を構成するキャリアの静かさ密度の１．０５〜１．６５の範囲内とした現像装置（実施例１〜４）を用いると高印字率の画像の連続プリントにおいてもかぶりの発生がなく、長期にわたって優れた画質の画像を得ることができた。以上の結果から、本発明に係る現像剤を使用したオートリファイニング現像方式の現像装置が優れたものであることが分かる。

２ 排出口
３ 漏斗
６ 容器
１１０ 本体容器
１１７ ジャケット
１１８ 水平方向回転体
１１９ 垂直方向回転体
１２２ モーター
５０ ハウジング
５１ 現像ローラ
５２ 供給スクリュー
５３ 撹拌スクリュー
５７ 隔壁
５８ 供給室
５９ 撹拌室
６１ 供給スクリューの回転軸
６２、６３、６４ 供給スクリューの螺旋羽根
６５、７３、７４、７５ パドル
７１ 撹拌スクリューの回転軸
７２ 撹拌スクリューの螺旋羽根
８３、８４ ギア
８８ 開口部（第１連通路）
８９ 開口部（第２連通路）
９０ 現像剤排出口
９１ 補給用現像剤補給口
９５ 第１搬送路
９６ 第２搬送路
９７ 現像剤の排出路
９８ 現像剤の供給路
Ｄ 現像剤
Ｐ プリンター
１１ 感光体（像担持体）
１４ 現像装置
４５ 駆動モーター

Claims (6)

1. 少なくとも、トナーとキャリアからなる現像剤を収容する現像剤収容手段と、該現像剤収容手段内に収容された現像剤により像担持体上の静電潜像を現像する現像手段とを有する現像装置であって、
   該現像装置は、該現像剤収容手段内に収容された現像剤を排出する現像剤排出口と、
   該現像剤収容手段内に補給用現像剤を供給する補給用現像剤補給口とを備えており、
   該補給用現像剤を構成するキャリアが非多孔質キャリアであって、該補給用現像剤を構成する非多孔質キャリアの静かさ密度が、該現像剤収容手段内に収容されている初期現像剤を構成する多孔質キャリアの静かさ密度の１．０５〜１．６５倍の範囲内であり、かつ、
   前記補給用現像剤を構成する非多孔質キャリアが、非多孔質キャリア芯材を樹脂で被覆したものであることを特徴とする現像装置。
2. 前記現像剤収容手段内に収容されている現像剤を構成するキャリアが、キャリア芯材粒子を樹脂で被覆した樹脂被覆キャリア粒子を含有するキャリアであることを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
3. 前記非多孔質キャリアの１０００Ｏｅにおけるかさ体積当たりの磁化の値が、該現像剤収容手段内に収容された初期現像剤を構成する多孔質キャリアの、１０００Ｏｅにおけるかさ体積当たりの磁化の値の０．８５〜１．１５倍の範囲内であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の現像装置。
4. 前記多孔質キャリアの残留磁化の値が、０．１〜５．０Ａ・ｍ^２／ｋｇの範囲内であることを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の現像装置。
5. 前記トナーを構成するトナー粒子の平均円形度が、０．９００〜０．９７０の範囲内であることを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載の現像装置。
6. 請求項１から請求項５までのいずれか一項に記載の現像装置を具備したことを特徴とする電子写真画像形成装置。

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