JP2007334007A

JP2007334007A - 現像装置及び画像形成装置

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Publication number: JP2007334007A
Application number: JP2006165699A
Authority: JP
Inventors: Jiyunya Hirayama; 順哉平山; Kenji Maeyama; 健志前山; Shigeo Uetake; 重夫植竹; Masahiko Matsuura; 昌彦松浦; Toshiya Natsuhara; 敏哉夏原
Original assignee: Konica Minolta Business Technologies Inc
Current assignee: Konica Minolta Business Technologies Inc
Priority date: 2006-06-15
Filing date: 2006-06-15
Publication date: 2007-12-27
Also published as: EP1868040A3; EP1868040A2; US7653335B2; US20070292165A1

Abstract

【課題】二成分現像剤を用いた現像装置において、キャリア劣化を防止し、長期にわたり良好な画像形成を行えるコンパクトな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。
【解決手段】トナーと、キャリアと、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とを混合した現像剤を用いた現像装置において、逆極性粒子が比誘電率６．７以上の粒子を含むこと。
【選択図】図１

Description

本発明は、トナーとキャリヤを含む現像剤を用いて、像担持体上の潜像を現像する現像装置及び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、トナー担持体とトナー担持体側に押圧された規制板とを用い、トナー担持体上のトナーを規制板により押圧しながら膜厚規制することにより、所定の帯電量のトナー薄層を形成することができる。このトナー薄層により、像担持体上の静電潜像を現像する。この方式は、ドットの再現性に優れ、画像のムラの少ない均一な画像が得られやすい方式である。また、装置の簡略化、小型化、低コスト化の面で有利と考えられている。しかし、規制部において強いストレスをトナーに与えるため、トナー表面が変質したり、トナー規制部材やトナー担持体表面にトナーや外添剤が付着し、トナーの帯電量が低下して、帯電不良トナーによる画像上へのかぶりや飛散による機内の汚れ等の問題を引き起こす。その結果、現像装置の寿命が短くなるという問題がある。

一方、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、長寿命化に関しては有利である。

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し、キャリアの入れ替えを行い、劣化キャリアの比率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。

また、特許文献２には、トナー帯電極性と逆極性の帯電性を有する逆極性粒子を外添したトナーとキャリア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。この現像方法における逆極性粒子は研磨剤およびスペーサ粒子として作用し、キャリア表面のスペント物を取り除く効果により、キャリア劣化を抑制する効果が示されている。

また、特許文献３には、二成分現像剤からトナーのみを担持するトナー担持体を用いて、像担持体上の潜像を現像する所謂ハイブリッド現像方式が開示されている。ハイブリッド現像方式は、磁気ブラシによる画像の刷毛ムラが発生せず、ドット再現性や画像の均一性に優れ、像担持体と磁気ブラシが直接接触しないため像担持体へのキャリアの移行（キャリア消費）も起こらないなど、通常の二成分現像方式にはない特徴がある。ハイブリッド現像方式では、トナーの帯電はキャリアとの摩擦帯電によって行われるため、キャリアの電荷付与性能の維持はトナーの荷電性を安定させ、長期にわたり画像品質を保つ上で重要である。
特開昭５９−１００４７１号公報特開２００３−２１５８５５号公報特開平９−１８５２４７号公報

しかしながら、特許文献１では、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、環境面などの問題がある。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、必ずしも初期の特性を維持できていない。また、特許文献２及び特許文献３では、耐刷枚数とともにキャリア表面がトナーや後処理剤等によって汚染され、キャリアの電荷付与性能が低下していく問題が残る。

本発明は、二成分現像剤を用いた、長期にわたり良好な画像形成の行える画像形成装置を提供することを目的とする。

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．
少なくともトナー、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する逆極性粒子からなる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、前記現像剤担持体の表面に担持される現像剤から逆極性粒子を分離する分離手段、および前記分離手段より分離される逆極性粒子を前記現像剤槽に回収する回収手段とを備えた現像装置において、前記逆極性粒子が２５℃における比誘電率が６．７以上の逆極性粒子を含むことを特徴とする現像装置。

２．
前記キャリアが、前記現像剤槽で混合攪拌され、前記キャリア表面に逆極性粒子を付着させたものであり、前記キャリア表面に付着した逆極性粒子がキャリアの質量に対して０．０１〜０．１質量％であることを特徴とする１に記載の現像装置。

３．
前記現像装置に補給されるトナーが、あらかじめ前記逆極性粒子と混合処理され、前記トナー表面に前記逆極性粒子を付着させたものであり、付着した逆極性粒子のうち、粒径０．２〜０．６μｍの逆極性粒子が、トナーの質量に対して０．２〜４質量％であることを特徴とする２に記載の現像装置。

４．
少なくともトナー、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からなる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、前記現像剤担持体の表面に担持される現像剤からトナーを分離する分離手段としてのトナー担持体を備えてなり、該トナー担持体が像担持体上の潜像を現像する現像装置において、前記逆極性粒子が２５℃における比誘電率が６．７以上の逆極性粒子を含むことを特徴とする現像装置。

５．
前記キャリアが、前記現像剤槽で混合攪拌され、前記キャリア表面に逆極性粒子を付着させたものであり、前記キャリア表面に付着した逆極性粒子がキャリアの質量に対して０．０１〜０．１質量％であることを特徴とする４に記載の現像装置。

６．
前記現像装置に補給されるトナーが、あらかじめ前記逆極性粒子と混合処理され、前記トナー表面に前記逆極性粒子を付着させたものであり、付着した逆極性粒子のうち、粒径０．２〜０．６μｍの逆極性粒子が、トナーの質量に対して０．２〜４質量％であることを特徴とする５に記載の現像装置。

７．
１乃至６の何れかの現像装置を用いて、像担持体上の静電潜像を現像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、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する逆極性粒子を用いる現像装置において、逆極性粒子が比誘電率６．７以上の粒子を含むことにより、印刷枚数が増加するに従いトナーや後処理剤がキャリア表面に付着しスペント化した場合でも、キャリア表面に適度の逆極性粒子が付着し、この逆極性粒子とトナーとの摩擦帯電により、従来２成分現像方式で問題となっていたキャリア劣化によるトナー帯電量低下を補償している。その結果、キャリアの劣化によるトナーの帯電量低下を補い、長期にわたり安定したトナーの帯電量を維持し、良質な画像を形成できる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図面を用いて説明する。
（第１の実施形態）
図１に本発明の第１の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装置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、帯電装置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、帯電装置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逆極性粒子を分離する分離手段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手段を有しないと、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ている。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、現像剤中での帯電極性として、トナーの帯電極性に対して逆極性に帯電され、その比誘電率が６．７以上の粒子を含んでなるものである。比誘電率は、６．７以上であれば良く、本発明の目的が達成される範囲内であれば、上限に制限はない。このような逆極性粒子を二成分系現像剤に含有させ、かつ分離手段により耐刷とともに現像剤中に逆極性粒子を蓄積させることにより、トナーや後処理剤がキャリア表面に固着（スペント化）しキャリアの荷電性が低下しても、逆極性粒子がキャリア表面に付着することでトナーを摩擦帯電し、耐刷に伴うキャリアの電荷付与性（トナーとキャリアの摩擦帯電によりトナーを帯電させる性能）の低下を補助する効果が適切な程度で発揮され、トナーが所定の帯電量に帯電し、キャリア劣化を有効に補うことができる。

また、現像剤槽中におけるキャリア表面には、混合攪拌により逆極性粒子が付着するが、この付着量は、キャリアの質量に対して０．０１〜０．１質量％であることが好ましい。この範囲にすることで、キャリア劣化に伴うトナー帯電量低下を適度に補い、より安定したトナー帯電量を得ることができる。

キャリア表面への逆極性粒子の付着量の制御は、現像装置に補給するトナーを、あらかじめ所定量の逆極性粒子と混合処理し、トナー表面に適度に付着させた補給トナーを用いることで行うことが好ましい。この補給トナーに付着させた逆極性粒子のうち、粒径０．２〜０．６μｍの逆極性粒子が、トナーの質量に対して０．２〜４質量％でトナー表面に付着していることが好ましい。このようにすることで、トナーと逆極性粒子を現像剤槽に均一に補給することができ、また、分離手段によるトナー表面からの逆極性粒子の分離が、粒径０．２〜０．６μｍの粒径のものが容易に分離する。この分離された粒径０．２〜０．６μｍの逆極性粒子は、現像剤槽に戻され、現像剤槽でキャリアと混合攪拌されることで、キャリア表面に固着することができる。キャリア表面に固着した逆極性粒子は、耐刷に伴うキャリア劣化を補い、トナーの荷電性を良好に保つことができる。逆極性粒子が０．２μｍ未満の粒径では、分離手段によるトナー表面からの分離が難しく、また、０．６μｍを越える逆極性粒子は、キャリア表面に固着されにくい。

他のキャリア表面への逆極性粒子の付着量の制御は、現像剤槽の攪拌条件（現像剤槽内の現像剤量、攪拌部材の回転数等）、分離手段による分離条件（分離電圧条件、分離手段と現像剤担持体とのギャップ等）、キャリア表面物性等を制御することで得ることができるが、これら以外でも、付着量に関連する因子があれば用いることができる。

（逆極性粒子）
好適に使用される逆極性粒子はトナーの帯電極性と逆極性に帯電する材料から選択される。例えば、チタン酸ストロンチウム、チタン酸バリウム等の無機微粒子を使用することができる。また、負又は正の帯電性を付与するような表面処理を施しても良い。また、これらの粒子を複数、混合して用いても良く、少なくとも比誘電率が６．７以上の粒子を含むようにすれば良い。

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）
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（スチレン又はスチレン置換体を含む単重合体又は共重合体）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質量部に対して２〜２０質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質量部に対して０．１〜１０質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質量部に対して０．１〜１０質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質量部に対して０．１〜５質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１０〜１００ｎｍであることが好ましい。

（キャリア）
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、キャリア表面に正又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）を一種又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、キャリア表面に正又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３の装置を用いて現像剤からトナー又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。まず、導電性スリーブ３１表面に現像剤をマグネットロール３２の磁力によって均一に担持させ、その後円筒電極３４を現像剤と非接触に配置する。その後バイアス電源３３によって金属スリーブに電圧を印加しながらマグネットロール３２を回転させることで、印加した電圧と同極性の粒子が電界によって円筒電極３４に飛翔する。この操作を電圧の極性を変えて行うことでトナー又は逆極性粒子の帯電極性を知ることができる。

（現像剤調製）
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質量％、トナーとキャリアの粒径差に起因する表面積の比にも依存するが、好ましくは５〜２０質量％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質量部に対して０．０１〜５．００質量部、特に０．０１〜２．００質量部が好ましい。

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。

また、現像装置に補給する補給トナーもあらかじめ逆極性粒子を外添処理したものを用いる。外添処理装置としては、ヘンシェルミキサーなどを用いて調製することができる。

（現像装置２ａ）
現像装置２ａにおいては、現像剤担持体１１上の現像剤から逆極性粒子を分離する分離手段として、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。逆極性粒子が正又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、２．５×１０⁶Ｖ／ｍ以上の電界が形成されることが好ましい。２．５×１０⁶Ｖ／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又は現像剤担持体の一方、又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（ＡｕｔｏｍａｔｉｃＴｏｎｅｒＤｅｎｓｉｔｙＣｏｎｔｒｏｌ）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。

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、又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およびケーシング２６の少なくとも一方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。
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２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を分離する分離手段として、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。

第２の実施形態においても現像剤２４は第１の実施形態と同じものを用いている。すなわち、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、現像剤中での帯電極性として、トナーの帯電極性に対して逆極性に帯電され、その比誘電率が６．７以上の粒子を含んでなるものである。比誘電率は、６．７以上であれば良く、本発明の目的が達成される範囲内であれば、上限に制限はない。このような逆極性粒子を二成分系現像剤に含有させ、かつ分離手段により耐刷とともに現像剤中に逆極性粒子を蓄積させることにより、トナーや後処理剤がキャリア表面に固着（スペント化）しキャリアの荷電性が低下しても、逆極性粒子がキャリア表面に付着することでトナーを摩擦帯電し、耐刷に伴うキャリアの電荷付与性（トナーとキャリアの摩擦帯電によりトナーを帯電させる性能）の低下を補助する効果が適切な程度で発揮され、トナーが所定の帯電量に帯電し、キャリア劣化を有効に補うことができる。

他のキャリア表面への逆極性粒子の付着量の制御は、現像剤槽の攪拌条件（現像剤槽内の現像剤量、攪拌部材の回転数等）、分離手段による分離条件（分離電圧条件、分離手段と現像剤担持体とのギャップ等）、キャリア表面物性等を制御することで得ることができるが、これら以外でも、付着量に関連する因子があれば用いることができる。現像剤２４の詳細については、実施形態１に記載した内容とおなじであるため省略する。

（現像装置２ｂ）
現像装置２ｂにおいては、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。トナーが正又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、最大値として２．５×１０⁶Ｖ／ｍ以上５．５×１０⁶Ｖ／ｍ以下の電界が形成されることが好ましい。２．５×１０⁶Ｖ／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。また、５．５×１０⁶Ｖ／ｍ以上の電界を用いるとトナー担持体と現像剤担持体との間で、リークが発生し、好ましくない。

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、トナー担持体又は現像剤担持体の一方、又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、又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トナー担持体２５と現像剤担持体１１との間の電界によって、現像剤担持体１１側に残ら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トナーとともにトナー担持体２５に移行し、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。

以下、本発明の実施例について説明する。
１．現像装置Ａ
現像装置Ａとしては、図１に示した現像装置を用い、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＝２．８×１０⁶Ｖ／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。
２．現像装置Ｂ
現像装置Ｂとしては、図２に示した現像装置を用い、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＝３．０×１０６Ｖ／ｍであった。
３．トナー及び逆極性粒子の外添処理条件
表１にトナーに逆極性粒子を外添処理して作製したトナー試料１〜１９の処理条件を示す。まず、湿式造粒法により作製された粒径約６．５μｍのトナー母材１００質量％に対し、流動化剤として、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第１回目の外添処理した。ここで用いた第一の疎水性シリカは、平均一次粒径１６ｎｍのシリカ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、平均一次粒径２０ｎｍのシリカをＨＭＤＳにより表面処理したものである。疎水性酸化チタンは、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。続いてヘンシェルミキサーを用いて第２回目の処理を行い逆極性粒子を外添した。詳細な処理条件は表１の試料１〜１９に記載した。表中、外添量はトナー簿母材１００質量％に対する逆極性粒子の質量％を示す。

４．現像剤
使用したトナー及びキャリアはコニカミノルタ製ｂｉｚｈｕｂＣ３５０用キャリア（粒径約３３μｍ）と上記トナーを用いた。現像剤中のトナー比率は８質量％とした。トナー比率は現像剤全量に対するトナー、後処理剤の合計量の割合である。
５．実施例１〜１４と比較例１〜５
上記に示した現像装置Ａ、Ｂとトナー試料１〜１９及び現像剤を用いて耐久テストを行った。耐久テストは、コニカミノルタ製ｂｉｚｈｕｂＣ３５０を改造した画像形成装置を用いて、画像面積率５％のＡ４チャートを５万枚（Ａ４横通紙）コピーし、初期と耐久後の現像剤のトナー帯電量と耐久後のキャリア表面に付着している逆極性粒子の量を測定した。また、使用した逆極性粒子の比誘電率、及びトナーに外添処理した逆極性粒子のうち、粒径０．２〜０．６μｍの逆極性粒子の付着量の測定も行った。これらの測定結果と、トナー帯電量の変化量、及び評価結果を判定として、表２に示す。

また、各測定方法を以下に説明する。

（トナー帯電量の測定方法）
トナー帯電量の測定は、図３の装置を用いて、次のように測定した。サンプリングした現像剤１ｇを導電性スリーブ３１の表面全体に均一になる様に乗せる。導電性スリーブ３１表面と円筒電極３４の間隔は２ｍｍ、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、バイアス電源３３から印加する電圧は２ｋＶとした。この状態で３０秒間放置して、トナーを円筒電極３４に収集する。３０秒後に円筒電極３４の電位Ｖｍを読み取ると共に、トナーの電荷量を求め、さらに収集したトナーの質量を精密天秤で測定し、平均帯電量を求めた。

（逆極性粒子の比誘電率の測定方法）
図６に示すような上下電極５１、５２およびガイド５３からなる粉体測定用電極とＬＣＲメータ５５を使用し逆極性粒子の比誘電率を測定した。測定の手順を以下に説明する。下電極５２には逆極性粒子０．３０ｇをいれて上電極５１、５２ではさみ、荷重５００ｇをかけた。その後、上電極５１の上面と下電極５２の底面との間隔をマイクロメータで測定し、予め測定しておいたそれぞれの電極厚さから電極間のギャップを算出する。両電極間の静電容量をＬＣＲメーターで測定し、電極間ギャップと電極面積から以下に示す計算式（１）から比誘電率ε_rを求めた。

ε_r＝Ｃ・Ｌ／（ε₀・Ｓ）・・・（１）
但し、Ｃ：静電容量、Ｓ：電極面積、Ｌ：電極間ギャップ、ε₀：真空の誘電率である。

（補給トナー表面に付着している粒径０．２〜０．６μｍの逆極性粒子の量の測定）
あらかじめ逆極性粒子を外添処理した補給トナーとキャリアとをトナー濃度（Ｔ／Ｃ）が８質量％になるように混合し、この現像剤を３０ｇとり、５０ｍｌのポリビンにいれ、ボールミルで１００ｒｐｍで３０分間回転させ、混合攪拌する。

その後、図４の装置において、マグネットロール３２に対し、円周方向に自由に回転できるよう設けられた導電性スリーブ３１の表面に現像剤をマグネットロール３２の磁力によって均一に吸着させておき、バイアス電源３３によって電圧を印加しながらマグネットロール３２を回転させた。その下を接地された導電性の平板電極３６上を通過させ、現像剤中のトナーとトナーに付着した逆極性粒子を電界により飛翔させて平板電極３６表面にトナー層（Ｍ１ｇ）を形成した。この際印加する電圧は１５０Ｖ、導電性スリーブ３１表面と平板電極３６の上面の最近接距離は２ｍｍとした。この際、形成される電界は１５０Ｖ／２ｍｍ＝０．０７５×１０⁶Ｖ／ｍと小さく、トナーからの逆極性粒子の分離は生じない程度にした。トナー層を形成した後、平板電極３６を図５の装置に付け替えた。

図５の装置はＪａｐａｎＨａｒｄｃｏｐｙ２００４ＦａｌｌＭｅｅｔｉｎｇ論文集Ｐ１７に示されているものであり、平行平板電極３６、３７の間における荷電粒子の運動に伴う誘導電荷を捕らえるための装置である。この装置で電源３９、４０によりー１５０Ｖの直流電圧に周波数２ｋＨｚ、Ｖｐｐ１２００Ｖの矩形波を重畳した電圧を２０周期印加し、停止前の電圧が印加波形のマイナス側である−９００Ｖとなるようにして電圧を停止した。平行平板電極の間隔は１５０μｍとした。このように形成された電界により、逆極性粒子はトナーから離脱しトナーと逆方向へと往復運動したのち、電極３７に付着して停止する。一方トナーは往復運動の後電極３６に付着して停止する。電極３６から電極３７へ移動した粒子は逆極性粒子のみであり、粒径０．２〜０．６μｍの逆極性粒子のほとんどを移行させることができる。また、電極上に付着した逆極性粒子の重さから、逆極性粒子の質量（Ｍａｇ）を測定した。

逆極性粒子の粒径は、前記電極に付着した逆極性粒子を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）のＫＥＹＥＮＣＥ製ＶＥ８８００にて撮影し、その画像を米国ＭｅｄｉａＣｙｂｅｒｎｅｔｉｃｓ社製の画像処理ソフトＩｍａｇｅ−ＰｒｏＰｌｕｓで粒径解析する方法で測定した。粒子個数は３００個となるまでＳＥＭ画像を撮影し、３００個の個数と粒径の分布を測定した。この粒径分布から粒径０．２〜０．６μｍの逆極性粒子のしめる個数比率を計算し、質量比率ｋに換算した。これらの値から以下に示す計算式（２）を用いて、補給トナーに付着している粒径０．２〜０．６μｍの逆極性粒子の量Ｇ（質量％）を求めた。

Ｇ＝（Ｍａ／Ｍ１）×ｋ×１００・・・（２）
（キャリア表面への逆極性粒子の付着量の測定方法）
現像剤槽から現像剤を取り出し、図３に示す装置を用いて、現像剤からキャリアを分離する。この分離したキャリアを蛍光Ｘ線分析装置（リガク社製ＺＳＸ１００ｅ）でキャリア上の逆極性粒子の量を分析・定量し、キャリア表面に付着した逆極性粒子の付着量をキャリアの質量１００％に対する質量％で求めた。

評価結果の判定は、◎がトナー帯電量変化が絶対値で５．０μＣ未満、○がトナー帯電量変化が絶対値で５．０μＣ以上１０．０μＣ未満、△がトナー帯電量変化が絶対値で１０．０μＣ以上２０μＣ未満、×がトナー帯電量変化が絶対値で２０μＣ以上とした。

表２の結果から、逆極性粒子の比誘電率が６．７以上であればトナー帯電量の変化が少なく、安定していることが分かる。また、逆極性粒子の比誘電率が６．７以上であって、耐久後のキャリア表面の逆極性粒子の付着量が０．０１〜０．１質量％であれば、耐久時におけるキャリアの荷電性低下がきわめて少ないことが確認できる。さらに補給トナー表面に付着している粒径０．２〜０．６μｍの逆極性粒子の付着量が０．２〜４質量％であれば、キャリア表面への逆極性粒子の付着量を最適な範囲とすることができることが分かる。

本発明に係る第１の実施形態による現像装置及び画像形成装置の主要部を示す概略構成図である。本発明に係る第２の実施形態である現像装置及び画像形成装置の主要部を示す概略構成図である。トナーの帯電量を測定するための装置を示す概略構成図である。トナーを分離するための装置を示す概略構成図である。逆極性粒子を分離するための装置を示す概略構成図である。逆極性粒子の比誘電率を測定するための装置を示す概略構成図である。

符号の説明

１像担持体
２ａ、２ｂ現像装置
３帯電装置
４転写ローラ
５クリーニングブレード
６現像領域
７トナー補給装置
１１現像剤担持体
１２スリーブローラ
１３磁石ローラ
１４電源
１５規制部材（規制ブレード）
１６現像剤槽
１７バケットローラ
１８ケーシング
１９補給ローラ
２０ＡＴＤＣセンサ
２１ホッパ
２２逆極性粒子分離部材
２３補給トナー
２４現像剤
２５トナー担持体
３１導電性スリーブ
３２マグネットロール
３３バイアス電源
３４円筒電極

Claims

少なくともトナー、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する逆極性粒子からなる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、前記現像剤担持体の表面に担持される現像剤から逆極性粒子を分離する分離手段、および前記分離手段より分離される逆極性粒子を前記現像剤槽に回収する回収手段とを備えた現像装置において、前記逆極性粒子が２５℃における比誘電率が６．７以上の逆極性粒子を含むことを特徴とする現像装置。
前記キャリアが、前記現像剤槽で混合攪拌され、前記キャリア表面に逆極性粒子を付着させたものであり、前記キャリア表面に付着した逆極性粒子がキャリアの質量に対して０．０１〜０．１質量％であることを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
前記現像装置に補給されるトナーが、あらかじめ前記逆極性粒子と混合処理され、前記トナー表面に前記逆極性粒子を付着させたものであり、付着した逆極性粒子のうち、粒径０．２〜０．６μｍの逆極性粒子が、トナーの質量に対して０．２〜４質量％であることを特徴とする請求項２に記載の現像装置。
少なくともトナー、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からなる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、前記現像剤担持体の表面に担持される現像剤からトナーを分離する分離手段としてのトナー担持体を備えてなり、該トナー担持体が像担持体上の潜像を現像する現像装置において、前記逆極性粒子が２５℃における比誘電率が６．７以上の逆極性粒子を含むことを特徴とする現像装置。
前記キャリアが、前記現像剤槽で混合攪拌され、前記キャリア表面に逆極性粒子を付着させたものであり、前記キャリア表面に付着した逆極性粒子がキャリアの質量に対して０．０１〜０．１質量％であることを特徴とする請求項４に記載の現像装置。
前記現像装置に補給されるトナーが、あらかじめ前記逆極性粒子と混合処理され、前記トナー表面に前記逆極性粒子を付着させたものであり、付着した逆極性粒子のうち、粒径０．２〜０．６μｍの逆極性粒子が、トナーの質量に対して０．２〜４質量％であることを特徴とする請求項５に記載の現像装置。
請求項１乃至６の何れかの現像装置を用いて、像担持体上の静電潜像を現像することを特徴とする画像形成装置。