現像装置、プロセスカートリッジ、画像形成装置
【課題】現像剤を収容する現像剤収容部を現像剤供給部材の上方に設けた縦型現像装置において、現像剤供給部材に安定して現像剤を補給することができ、良好な現像動作を行うことができる現像装置、画像形成装置、プロセスカートリッジを提供することである。
【解決手段】現像剤を担持して感光体１との対向部まで搬送する現像ローラ２と、回転しながら現像ローラ２に当接して現像剤を供給する供給ローラ４と、供給ローラ４の上方に設けられ現像剤を収容する現像剤収容部５と、回転しながら現像剤収容部５内の現像剤を攪拌するアジテータ６とを備える現像装置２３において、アジテータ６は、回転軸６ａと、回転軸中心６Ａから互いに異なる距離ｌ、ｍをもつ位置にあって現像剤収容部５内の現像剤に攪拌作用を及ぼす複数の作用軸６ｂ、６ｃとからなる。
【解決手段】現像剤を担持して感光体１との対向部まで搬送する現像ローラ２と、回転しながら現像ローラ２に当接して現像剤を供給する供給ローラ４と、供給ローラ４の上方に設けられ現像剤を収容する現像剤収容部５と、回転しながら現像剤収容部５内の現像剤を攪拌するアジテータ６とを備える現像装置２３において、アジテータ６は、回転軸６ａと、回転軸中心６Ａから互いに異なる距離ｌ、ｍをもつ位置にあって現像剤収容部５内の現像剤に攪拌作用を及ぼす複数の作用軸６ｂ、６ｃとからなる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、現像装置、これを採用した複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置、及びプロセスカートリッジに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、非磁性又は磁性のトナーからなる現像剤を用いる一成分現像装置が知られている。一成分現像装置では、現像剤収容部内の現像剤を現像剤供給部材により現像剤担持体に供給し、金属薄板等の現像剤規制部材を現像剤担持体に押圧接触させ、現像担持体上の現像剤を摩擦帯電するとともに薄層化して像担持体上に形成された静電潜像を現像する。また、上記一成分現像装置として、大スペースの現像剤収容部を現像剤供給部材の上方に配置し、現像装置の薄型化を図るいわゆる縦型現像装置が知られている。縦型現像装置は、タンデム型のように４つの現像装置を並列に並べる画像形成装置において、装置全体の小型化を図るうえで有効なものである。
【０００３】
しかしながら、縦型現像装置の構成では、現像剤収容部から現像剤供給部材への現像剤供給方向が重力方向と同方向となり、現像剤の収容量により現像剤供給量が変動してしまい現像剤の安定供給が難しい。その結果、過剰な未帯電現像剤によるかぶり等の現像不良や、濃度変動等の画像不良を招いていた。更に近年、高画質化に伴うトナーの小粒径化が進み、トナーの凝集度が上がる傾向にある。暫くの間、装置が使用されなかったり、放置されたりした場合には、現像装置内のトナーが重力によって凝集し、その後の使用時に、現像剤供給部材や現像剤担持体の極近傍のトナーだけが使用され、所謂「空洞化」現象を発生させてしまう。その結果、トナーの供給不良による濃度低下や、カスレという不具合を生じることもある。特許文献１（図７）には、現像剤供給部材へのトナーの圧力を低減するために、縦型現像装置を上下に分割するものが記載されている。特許文献２には、現像剤の凝集を防止するために、縦型現像装置で現像剤供給部材近傍に現像剤攪拌部材を設けるものが記載されている。
【０００４】
図９に縦型現像装置の一例の概略構成図を示す。図９の現像装置１００は、現像剤担持体としての現像ローラ１０２と、現像ローラ１０２上に押圧接触しトナー層を薄層化するドクタブレード１０３と、現像ローラ１０２に当接しながら回転してトナーを供給する現像剤供給部材としての供給ローラ４１０とを備えている。供給ローラ１０４の上方には、トナーを収容する縦長の現像剤収容部１０５が配置されている。現像剤収容部１０５内には、供給ローラ１０４に近接して配置され現像剤収容部１０５内のトナーを攪拌しながら供給ローラ１０４にトナーを供給する第１のアジテータ１０６、第１のアジテータ１０６よりも上方に配置され現像剤収容部１０５内のトナーを攪拌する第２のアジテータ１０７を備えている。第１のアジテータ１０６は、回転軸１０６ａと回転軸中心１０６Ａから所定距離にある２本の作用軸１０６ｂ、１０６ｃとから構成される。第２のアジテータ１０７は、回転軸１０７ａと回転軸中心１０７Ａから所定距離にある２本の作用軸１０７ｂ、１０７ｃとから構成される。第２のアジテータ１０７により攪拌された現像剤収容部１０５内のトナーは、第１のアジテータ１０６の回転により攪拌されながら供給ローラ１０４に供給される。供給ローラ１０４に供給されたトナーは、現像ローラ１０２に供給される。現像ローラ１０２に供給されたトナーは、途中ドクタブレード１０３により薄層化された後、像担持体である感光体ドラム１０１と対向する現像領域に搬送される。現像領域では、感光体ドラム１０１上に形成された静電潜像にトナーを供給して現像を行う。
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−５４８７号公報
【特許文献２】特開２００１−１９４８８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
図９の現像装置１００では、例えば第１のアジテータ１０６の２本の作用軸１０６ｂ、１０６ｃが回転軸中心１０６Ａから等距離に設けられている。そのため、作用軸１０６ｂ、１０６ｃから攪拌作用を直接受ける攪拌領域より内側にあるトナーは、作用軸１０６ｂ、１０６ｃによる作用を直接受けることがないため攪拌されにくく、特に回転軸１０６ａ付近のトナーは滞留しやすい。
【０００７】
トナー劣化により帯電性が悪化したトナーが現像ローラ１０２上に帯電されると、感光体ドラム１０１上のトナー層は薄くなるが、初期状態に対し徐々に変化すれば、その変化は目立たない。一方、トナー劣化が促進された状態で、滞留した劣化していないトナーが供給ローラ１０４上に落下しドクタブレード１０３に進入すると、感光体ドラム１０１上のトナー層も濃く変化する。感光体ドラム１０１上のトナー層が濃く変化すると、画像濃度も濃くなる。その変化が突然発生した場合、例えば印刷物１枚の中で先端は薄く、後端は濃くなってしまう。
【０００８】
本発明は以上の問題点に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、現像剤を収容する現像剤収容部を現像剤供給部材の上方に設けた縦型現像装置において、現像剤供給部材に安定して現像剤を補給することができ、良好な現像動作を行うことができる現像装置、画像形成装置、プロセスカートリッジを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、現像剤を担持して潜像担持体との対向部まで搬送する現像剤担持体と、回転しながら該現像剤担持体に当接して現像剤を供給する現像剤供給部材と、該現像剤供給部材の上方に設けられ現像剤を収容する現像剤収容部と、回転しながら該現像剤収容部内の現像剤を攪拌する現像剤攪拌部材とを備える現像装置において、上記現像剤攪拌部材は、回転軸と、該回転軸中心から互いに異なる距離をもつ位置にあって上記現像剤収容部内の現像剤に攪拌作用を及ぼす複数の作用軸とからなることを特徴とするものである。
請求項２の発明は、請求項１の現像装置において、上記現像剤攪拌部材は、回転軸中心から最も近い距離にある作用軸の回転軌跡が回転軸中心を通る構成であることを特徴とするものである。
請求項３の発明は、請求項１又は２の現像装置において、上記現像剤撹拌部材が複数個設けられたことを特徴とするものである。
請求項４の発明は、請求項１、２又は３の現像装置において、上記現像剤供給部材の最も近傍に設けられた上記現像剤撹拌部材は、回転軸中心から最も遠い距離にある作用軸の回転軌跡最外周と該現像剤供給部材との間隔が１ｍｍ以下となる位置に配置されることを特徴とするものである。
請求項５の発明は、請求項１、２、３又は４の現像装置において、上記現像剤には、体積平均粒径が３〜８ΜＭで、体積平均粒径（ＤＶ）と個数平均粒径（ＤＮ）との比（ＤＶ／ＤＮ）が１．００〜１．４０の範囲にあるトナーを用いることを特徴とするものである。
請求項６の発明は、請求項１、２、３、４又は５の現像装置において、上記現像剤には、形状係数ＳＦ−１が１００〜１８０の範囲にあり、形状係数ＳＦ−２が１００〜１８０の範囲にあるトナーを用いることを特徴とするものである。
請求項７の発明は、請求項１、２、３、４、５又は６の現像装置において、上記現像剤には、少なくとも、窒素原子を含む官能基を有するポリエステルプレポリマーと、ポリエステルと、着色剤と、離型剤とを有機溶媒中に分散させたトナー材料液を、水系媒体中で架橋及び／又は伸長反応させて得られるトナーを用いることを特徴とするものである。
請求項８の発明は、潜像担持体と現像手段とを一体的に形成し、画像形成装置本体に着脱可能なプロセスカ−トリッジにおいて、上記現像手段として請求項１、２、３、４、５、６又は７の何れかの現像装置を採用することを特徴とするものである。
請求項９の発明は、潜像担持体と、該潜像担持体に静電潜像を形成する潜像形成手段と、該潜像担持体上の潜像を現像する現像手段とを備えた画像形成装置において、上記現像手段として請求項１、２、３、４、５、６又は７の何れかの現像装置を採用することを特徴とするものである。
この発明においては、現像剤攪拌部材の複数の作用軸が回転軸中心から互いに異なる距離に設けられている。そのため、作用軸が１本若しくは複数の作用軸が回転軸中心から等距離の位置に設けられている場合に比べ、作用軸の回転軌跡が占める領域が大きくなり、作用軸による攪拌作用を直接受ける現像剤が多くなる。その結果、現像剤が滞留しやすい領域が少なくなり、現像剤収容部内の現像剤を安定して現像剤供給部材へ補給することができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、現像剤を収容する現像剤収容部を現像剤供給部材の上方に設けた縦型現像装置において、現像剤供給部材に安定して現像剤を補給することができ、良好な現像動作を行うことができる現像装置、画像形成装置、プロセスカートリッジを提供できるという優れた効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明をカラー画像形成装置に採用される現像装置に適用した一実施形態について説明する。図１は、本実施形態に係る現像装置を採用するカラー画像形成装置の概略構成図である。図１のカラー画像形成装置は、タンデム型間接転写方式の画像形成装置であり、機枠体のほぼ中央部に作像ユニット２０Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋを並べている。作像ユニット２０Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋは、それぞれトナー像を担持するドラム状の感光体１Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋを備えている。ここで、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋはそれぞれイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの色を表す添字である。作像ユニット２０Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの上側には感光体１Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋに潜像を形成するための露光装置２１を配置している。
【００１２】
また、作像ユニット２０Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの下側には中間転写ベルト３０を設置している。中間転写ベルト３０の作像ユニット２０Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋに対向する位置の内側には、１次転写ローラ３１Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋが設けられている。また、１次転写ローラ３１Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの下流部には、中間転写ベルト３０の表面に対向して、２次転写装置３２が設けられている。また、記録媒体の搬送方向に関して、２次転写装置３２より下流部には定着装置３３が設けられている。
【００１３】
各作像ユニット２０Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋでは、それぞれの感光体１Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ上に各色のトナー像が形成される。感光体１Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ上に各色のトナー像は、順次中間転写ベルト３０上に転写され、中間転写ベルト３０上に単色トナー像を重ね合わせた複数色のカラートナー像が形成される。記録媒体はタイミングをとって、中間転写ベルト３０と２次転写装置３２との対向部に供給され、中間転写ベルト３０の表面に形成されているカラートナー像を記録媒体上に転写される。トナー像が転写された記録媒体は、中間転写ベルト３０から剥離され、定着装置３３によってトナー像を定着されることにより画像が形成される。
【００１４】
次に、作像ユニット２０Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋについて説明する。これらの作像ユニット２０Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋは、収容されるトナーの色が異なるほかは、同じの構成、動作をするものであるため、以下、添字Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋを省略して説明する。作像ユニット２０は、感光体１の周囲に、帯電装置２２、現像装置２３、クリーニング装置２４等が配置されている。また、感光体１とこれらの帯電装置２２、現像装置２３、クリーニング装置２４等が一体的に形成され、画像形成装置本体に脱着可能なプロセスカートリッジの形態をなしており、メンテナンス性が向上する。
【００１５】
次に、現像装置２３について説明する。図２は、現像装置の構成を説明する概略構成図である。図２の現像装置２３は、現像剤として非磁性一成分のトナーを用いる現像装置である。現像装置２３は、現像剤担持体としての現像ローラ２と、現像ローラ２上に押圧接触しトナー層を薄層化するドクタブレード３と、現像ローラ２に当接しながら回転して現像ローラ２にトナーを供給する現像剤供給部材としての供給ローラ４とを備えている。ドクタブレード３は、例えば金属薄板等の弾性部材からなる。供給ローラ４は、例えば発泡ポリウレタン等の弾性部材からなる。また、供給ローラ４の上方には、トナーを収容する縦長の現像剤収容部５が配置されている。現像剤収容部５内には、供給ローラ４に近接して配置され現像剤収容部５内のトナーを攪拌しながら供給ローラ４に供給する第１のアジテータ６、第１のアジテータ６よりも上方に配置され現像剤収容部５内のトナーを攪拌する第２のアジテータ７を備えている。
【００１６】
現像剤収容部５内のトナーは、図中反時計回りに回転する第２のアジテータ７により攪拌され、図中時計回りに回転する第１のアジテータ６によって供給ローラ４に供給される。図中反時計周りに回転する供給ローラ４に供給されたトナーは、現像ローラ２へ供給される。図中反時計回りに回転する現像ローラ２に供給されたトナーは、途中ドクタブレード３により薄層化された後、感光体１と対向する現像領域に搬送される。現像領域では、感光体１上に形成された静電潜像にトナーを供給して現像を行う。また、供給ローラ４は、現像領域よりも下流で、現像ローラ２から余剰トナーを掻き落とす。掻き落とされたトナーは、供給ローラ４の回転よる現像剤の流れにより、供給ローラ４の上方に配置される現像剤収容部５へ移動し、現像剤収容部５のトナーと混ざりあった後、再び供給ローラ４を介して現像ローラ１に供給されることになる。
【００１７】
次に、現像剤攪拌部材としての第１のアジテータ及び第２のアジテータについて説明する。図３は、現像装置の構成を説明する要部拡大構成図である。図４は、第１のアジテータの回転軌跡を説明する模式図である。図５の（ａ）は、第１のアジテータの構成を説明する平面図であり、（ｂ）は第１のアジテータの回転軌跡を説明する模式図である。図６の（ａ）は、第２のアジテータの構成を説明する平面図であり、（ｂ）は第２のアジテータの回転軌跡を説明する模式図である。図３乃至図５に示すように、第１のアジテータ６は、回転軸６ａと、回転軸中心６Ａから距離ｌにある円筒状の作用軸６ｂと、回転軸中心６Ａから距離ｍにある円筒状の作用軸６ｃとから構成される。また、図６に示すように、第２のアジテータ７は、回転軸７と、回転軸中心７Ａから距離ｎにある円筒状の作用軸７ｂ、回転軸中心７Ａから距離ｏにある円筒状の作用軸７ｃ、回転軸中心７Ａから距離ｐにある円筒状の作用軸７ｄ、７ｅとから構成される。このとき、最外周にある作用軸７ｄ、７ｅは、回転軸中心７Ａから等距離に設けても良い。
【００１８】
このように構成される第１・第２のアジテータ６、７は、回転することにより遠心力を発生させ周方向に攪拌力を持つことができ、また作用軸６ｂ、６ｃ、７ｂ、７ｃ、７ｄ、７ｅが占める空間にトナーを落下せしめることになる。そのため、第１・第２のアジテータ６、７は、スクリュー状の攪拌部材やフィルム等からなる回転羽根等に比べ、上下方向への攪拌力が大きく、縦長の現像剤収容部５内のトナーを効率良く混合することができる。また、第１のアジテータ６は、２本の作用軸６ｂ、６ｃが回転軸中心６Ａから互いに異なる距離ｌ、ｍをもつことで、作用軸６ｂによる攪拌領域６Ｂ（黒塗りで図示）と作用軸６ｃによる攪拌領域６Ｃ（図中黒塗り）とが互いに異なる。そのため、第１のアジテータ６は、回転軸中心から等距離に２本の作用軸をもつアジテータに比べトナーが滞留しやすい領域を少なくすることができ、トナーの攪拌力を向上させることができる。また、第２のアジテータ７は、４本の作用軸７ｂ、７ｃ、７ｄ、７ｅが回転軸中心７Ａから互いに異なる距離ｎ、ｏ、ｐをもつことで、作用軸７ｂによる攪拌領域７Ｂ（黒塗りで図示）、作用軸７ｃによる攪拌領域７Ｃ（黒塗りで図示）、作用軸７ｄ、７ｅによる攪拌領域７ＤＥ（黒塗りで図示）とが互いに異なる。そのため、第２のアジテータ７は、回転軸中心から等距離に４本の作用軸をもつアジテータに比べトナーが滞留しやすい領域を少なくすることができ、トナーの攪拌力を向上させることができる。なお、これら回転軸６ａ、７ａ及び作用軸６ｂ、６ｃ、７ｂ、７ｃ、７ｄ、７ｅの形状は円筒状に限定されるものではなく、断面形状が多角形状であってもよいが、円筒状の軸はトナーへの負荷が小さく、且つ生産性に優れる。
【００１９】
また、本実施形態に係る第１のアジテータ６は、図５（ｂ）に示すように、回転軸中心６Ａから最も近い距離にある作用軸６ｂの回転軌跡６Ｂが回転軸中心６Ａを通る構成となっている。第２のアジテータ７は、図６（ｂ）に示すように、回転軸中心７Ａから最も近い距離にある作用軸７ｂの回転軌跡７Ｂが回転軸中心７Ａを通る構成となっている。ここで、回転軸中心と作用軸の中心とは異なる。このような構成とすることにより、トナーが最も滞留しやすい回転軸中心６Ａ、７Ａ領域のトナーを攪拌することができ、回転軸中心６Ａ、７Ａ領域でトナーが滞留することを防止できる。
【００２０】
また、図２に示すように、現像装置２３は、現像剤収容部５内に複数個のアジテータ６、７を設けることにより、１つのアジテータのみを設ける場合に比べ、現像剤収容部５内のトナーの攪拌性を向上させることができる。アジテータを複数個設ける場合には、互いの大きさが違ってよい。アジテータの大きさを変えることで、供給ローラ４にトナーを供給する第１のアジテータ６、現像剤収容部５内のトナーを循環させる第２のアジテータ７というように、目的が異なるアジテータにも対応できる。図３に示すように、第１のアジテータ６は、第１のアジテータ６の最外周の回転軌跡と供給ローラ４の間隔が１ｍｍ以下となるように、供給ローラ４の近傍に設けられている。そのため、第１のアジテータ６の回転によってトナーを矢印Ａ方向に搬送しながら供給ローラ４に供給することができ、供給ローラ４へのトナー供給性を向上させることができる。第２のアジテータ７は、第１のアジテータ６に比べ作用軸が多く設けられ、最外周となる作用軸の回転軸中心からの距離も大きいため、第１のアジテータ６に比べトナーの攪拌力も大きくなる。
【００２１】
また、図５及び図６に示す第１・第２のアジテータ６、７においては、全ての作用軸６ｂ、６ｃ、７ｂ、７ｃ、７ｄ、７ｅの直径が同径となるように構成されているが、回転振れを抑制するために複数設けられた作用軸の直径が互いに異なっていてもよい。図７（ａ）は、別の実施形態に係るアジテータの構成を示す平面図であり、（ｂ）はこのアジテータの回転軌跡を説明する模式図である。図７に示すアジテータ８は、回転軸８ａと、回転軸中心８Ａから距離ｑにあり、直径ｑの円筒状の作用軸８ｂと、回転軸中心８Ａから距離ｒにあり、直径ｑよりも小さい直径ｓとなる円筒状の作用軸８ｃとから構成される。このように構成されるアジテータ８は、重心と回転軸中心８Ａが一致するため、回転振れが抑制される。
【００２２】
次に、本実施形態で使用されるトナーについて説明する。
６００ｄｐｉ以上の微少ドットを再現するために、トナーの重量平均粒径は３〜８［μｍ］が好ましい。この範囲では、微小な潜像ドットに対して、十分に小さい粒径のトナー粒子を有していることから、ドット再現性に優れる。重量平均粒径（Ｄ４）が３［μｍ］未満では、転写効率の低下、ブレードクリーニング性の低下といった現象が発生しやすい。重量平均粒径（Ｄ４）が８［μｍ］を超えると、文字やラインの飛び散りを抑えることが難しい。また、重量平均粒径（Ｄ４）と個数平均粒径（Ｄ１）との比（Ｄ４／Ｄ１）は１．００〜１．４０の範囲にあることが好ましい。（Ｄ４／Ｄ１）が１．００に近いほど粒径分布がシャープであることを示す。このような小粒径で粒径分布の狭いトナーでは、トナーの帯電量分布が均一になり、地肌かぶりの少ない高品位な画像を得ることができ、また、静電転写方式では転写率を高くすることができる。
【００２３】
次に、トナー粒子の粒度分布の測定方法について説明する。
コールターカウンター法によるトナー粒子の粒度分布の測定装置としては、コールターカウンターＴＡ−ＩＩやコールターマルチサイザーＩＩ（いずれもコールター社製）があげられる。以下に測定方法について述べる。
【００２４】
まず、電解水溶液１００〜１５０［ｍｌ］中に分散剤として界面活性剤（好ましくはアルキルベンゼンスルホン酸塩）を０．１〜５［ｍｌ］加える。ここで、電解液とは１級塩化ナトリウムを用いて約１％ＮａＣｌ水溶液を調製したもので、例えばＩＳＯＴＯＮ−ＩＩ（コールター社製）が使用できる。ここで、更に測定試料を２〜２０［ｍｇ］加える。試料を懸濁した電解液は、超音波分散器で約１〜３分間分散処理を行ない、前記測定装置により、アパーチャーとして１００［μｍ］アパーチャーを用いて、トナー粒子又はトナーの重量、個数を測定して、重量分布と個数分布を算出する。得られた分布から、トナーの重量平均粒径（Ｄ４）、個数平均粒径（Ｄ１）を求めることができる。チャンネルとしては、２．００〜２．５２［μｍ］未満；２．５２〜３．１７［μｍ］未満；３．１７〜４．００［μｍ］未満；４．００〜５．０４［μｍ］未満；５．０４〜６．３５［μｍ］未満；６．３５〜８．００［μｍ］未満；８．００〜１０．０８［μｍ］未満；１０．０８〜１２．７０［μｍ］未満；１２．７０〜１６．００［μｍ］未満；１６．００〜２０．２０［μｍ］未満；２０．２０〜２５．４０［μｍ］未満；２５．４０〜３２．００［μｍ］未満；３２．００〜４０．３０［μｍ］未満の１３チャンネルを使用し、粒径２．００［μｍ］以上乃至４０．３０［μｍ］未満の粒子を対象とする。
【００２５】
トナーの形状係数ＳＦ−１は１００〜１８０、形状係数ＳＦ−２は１００〜１８０の範囲にあることが好ましい。図８（ａ）（ｂ）は、形状係数ＳＦ−１、形状係数ＳＦ−２を説明するためにトナーの形状を表した模式図である。形状係数ＳＦ−１は、トナー形状の丸さの割合を示すものであり、下記式（１）で表される。トナーを２次元平面に投影してできる形状の最大長ＭＸＬＮＧの二乗を図形面積ＡＲＥＡで除して、１００π／４を乗じた値である。
ＳＦ−１＝｛（ＭＸＬＮＧ）２／ＡＲＥＡ｝×（１００π／４）・・・式（１）
ＳＦ−１の値が１００の場合トナーの形状は真球となり、ＳＦ−１の値が大きくなるほど不定形になる。
また、形状係数ＳＦ−２は、トナーの形状の凹凸の割合を示すものであり、下記式（２）で表される。トナーを２次元平面に投影してできる図形の周長ＰＥＲＩの二乗を図形面積ＡＲＥＡで除して、１００／４πを乗じた値である。
ＳＦ−２＝｛（ＰＥＲＩ）２／ＡＲＥＡ｝×（１００／４π）・・・式（２）
ＳＦ−２の値が１００の場合トナー表面に凹凸が存在しなくなり、ＳＦ−２の値が大きくなるほどトナー表面の凹凸が顕著になる。
【００２６】
形状係数の測定は、具体的には、走査型電子顕微鏡（Ｓ−８００：日立製作所製）でトナーの写真を撮り、これを画像解析装置（ＬＵＳＥＸ３：ニレコ社製）に導入して解析して計算した。トナーの形状が球形に近くなると、トナーとトナーあるいはトナーと感光体との接触状態が点接触になるために、トナー同士の吸着力は弱くなり従って流動性が高くなり、また、トナーと感光体との吸着力も弱くなって、転写率は高くなる。形状係数ＳＦ−１、ＳＦ−２のいずれかが１８０を超えると、転写率が低下するため好ましくない。
【００２７】
また、本実施形態で好適に用いられるトナーは、少なくとも、窒素原子を含む官能基を有するポリエステルプレポリマーと、ポリエステルと、着色剤と、離型剤とを有機溶媒中に分散させたトナー材料液を、水系溶媒中で架橋及び／又は伸長反応させて得られるトナーである。以下に、トナーの構成材料及び製造方法について説明する。
【００２８】
（ポリエステル）
ポリエステルは、多価アルコール化合物と多価カルボン酸化合物との重縮合反応によって得られる。
【００２９】
多価アルコール化合物（ＰＯ）としては、２価アルコール（ＤＩＯ）および３価以上の多価アルコール（ＴＯ）が挙げられ、（ＤＩＯ）単独、または（ＤＩＯ）と少量の（ＴＯ）との混合物が好ましい。２価アルコール（ＤＩＯ）としては、アルキレングリコール（エチレングリコール、１，２−プロピレングリコール、１，３−プロピレングリコール、１，４−ブタンジオール、１，６−ヘキサンジオールなど）；アルキレンエーテルグリコール（ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ジプロピレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレンエーテルグリコールなど）；脂環式ジオール（１，４−シクロヘキサンジメタノール、水素添加ビスフェノールＡなど）；ビスフェノール類（ビスフェノールＡ、ビスフェノールＦ、ビスフェノールＳなど）；上記脂環式ジオールのアルキレンオキサイド（エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイドなど）付加物；上記ビスフェノール類のアルキレンオキサイド（エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイドなど）付加物などが挙げられる。これらのうち好ましいものは、炭素数２〜１２のアルキレングリコールおよびビスフェノール類のアルキレンオキサイド付加物であり、特に好ましいものはビスフェノール類のアルキレンオキサイド付加物、およびこれと炭素数２〜１２のアルキレングリコールとの併用である。３価以上の多価アルコール（ＴＯ）としては、３〜８価またはそれ以上の多価脂肪族アルコール（グリセリン、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ソルビトールなど）；３価以上のフェノール類（トリスフェノールＰＡ、フェノールノボラック、クレゾールノボラックなど）；上記３価以上のポリフェノール類のアルキレンオキサイド付加物などが挙げられる。
【００３０】
多価カルボン酸（ＰＣ）としては、２価カルボン酸（ＤＩＣ）および３価以上の多価カルボン酸（ＴＣ）が挙げられ、（ＤＩＣ）単独、および（ＤＩＣ）と少量の（ＴＣ）との混合物が好ましい。２価カルボン酸（ＤＩＣ）としては、アルキレンジカルボン酸（コハク酸、アジピン酸、セバシン酸など）；アルケニレンジカルボン酸（マレイン酸、フマール酸など）；芳香族ジカルボン酸（フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、ナフタレンジカルボン酸など）などが挙げられる。これらのうち好ましいものは、炭素数４〜２０のアルケニレンジカルボン酸および炭素数８〜２０の芳香族ジカルボン酸である。３価以上の多価カルボン酸（ＴＣ）としては、炭素数９〜２０の芳香族多価カルボン酸（トリメリット酸、ピロメリット酸など）などが挙げられる。なお、多価カルボン酸（ＰＣ）としては、上述のものの酸無水物または低級アルキルエステル（メチルエステル、エチルエステル、イソプロピルエステルなど）を用いて多価アルコール（ＰＯ）と反応させてもよい。
【００３１】
多価アルコール（ＰＯ）と多価カルボン酸（ＰＣ）の比率は、水酸基［ＯＨ］とカルボキシル基［ＣＯＯＨ］の当量比［ＯＨ］／［ＣＯＯＨ］として、通常２／１〜１／１、好ましくは１．５／１〜１／１、さらに好ましくは１．３／１〜１．０２／１である。
【００３２】
多価アルコール（ＰＯ）と多価カルボン酸（ＰＣ）の重縮合反応は、テトラブトキシチタネート、ジブチルチンオキサイドなど公知のエステル化触媒の存在下、１５０〜２８０℃に加熱し、必要により減圧としながら生成する水を留去して、水酸基を有するポリエステルを得る。ポリエステルの水酸基価は５以上であることが好ましく、ポリエステルの酸価は通常１〜３０、好ましくは５〜２０である。酸価を持たせることで負帯電性となりやすく、さらには記録紙への定着時、記録紙とトナーの親和性がよく低温定着性が向上する。しかし、酸価が３０を超えると帯電の安定性、特に環境変動に対し悪化傾向がある。
また、重量平均分子量１万〜４０万、好ましくは２万〜２０万である。重量平均分子量が１万未満では、耐オフセット性が悪化するため好ましくない。また、４０万を超えると低温定着性が悪化するため好ましくない。
【００３３】
ポリエステルには、上記の重縮合反応で得られる未変性ポリエステルの他に、ウレア変性のポリエステルが好ましく含有される。ウレア変性のポリエステルは、上記の重縮合反応で得られるポリエステルの末端のカルボキシル基や水酸基等と多価イソシアネート化合物（ＰＩＣ）とを反応させ、イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー（Ａ）を得、これとアミン類との反応により分子鎖が架橋及び／又は伸長されて得られるものである。
【００３４】
多価イソシアネート化合物（ＰＩＣ）としては、脂肪族多価イソシアネート（テトラメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、２，６−ジイソシアナトメチルカプロエートなど）；脂環式ポリイソシアネート（イソホロンジイソシアネート、シクロヘキシルメタンジイソシアネートなど）；芳香族ジイソシアネート（トリレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネートなど）；芳香脂肪族ジイソシアネート（α，α，α’，α’−テトラメチルキシリレンジイソシアネートなど）；イソシアネート類；前記ポリイソシアネートをフェノール誘導体、オキシム、カプロラクタムなどでブロックしたもの；およびこれら２種以上の併用が挙げられる。
【００３５】
多価イソシアネート化合物（ＰＩＣ）の比率は、イソシアネート基［ＮＣＯ］と、水酸基を有するポリエステルの水酸基［ＯＨ］の当量比［ＮＣＯ］／［ＯＨ］として、通常５／１〜１／１、好ましくは４／１〜１．２／１、さらに好ましくは２．５／１〜１．５／１である。［ＮＣＯ］／［ＯＨ］が５を超えると低温定着性が悪化する。［ＮＣＯ］のモル比が１未満では、ウレア変性ポリエステルを用いる場合、そのエステル中のウレア含量が低くなり、耐ホットオフセット性が悪化する。
【００３６】
イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー（Ａ）中の多価イソシアネート化合物（ＰＩＣ）構成成分の含有量は、通常０．５〜４０［ｗｔ％］、好ましくは１〜３０［ｗｔ％］、さらに好ましくは２〜２０［ｗｔ％］である。０．５［ｗｔ％］未満では、耐ホットオフセット性が悪化するとともに、耐熱保存性と低温定着性の両立の面で不利になる。また、４０［ｗｔ％］を超えると低温定着性が悪化する。イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー（Ａ）中の１分子当たりに含有されるイソシアネート基は、通常１個以上、好ましくは、平均１．５〜３個、さらに好ましくは、平均１．８〜２．５個である。１分子当たり１個未満では、ウレア変性ポリエステルの分子量が低くなり、耐ホットオフセット性が悪化する。
【００３７】
次に、ポリエステルプレポリマー（Ａ）と反応させるアミン類（Ｂ）としては、２価アミン化合物（Ｂ１）、３価以上の多価アミン化合物（Ｂ２）、アミノアルコール（Ｂ３）、アミノメルカプタン（Ｂ４）、アミノ酸（Ｂ５）、およびＢ１〜Ｂ５のアミノ基をブロックしたもの（Ｂ６）などが挙げられる。
【００３８】
２価アミン化合物（Ｂ１）としては、芳香族ジアミン（フェニレンジアミン、ジエチルトルエンジアミン、４，４’−ジアミノジフェニルメタンなど）；脂環式ジアミン（４，４’−ジアミノ−３，３’−ジメチルジシクロヘキシルメタン、ジアミンシクロヘキサン、イソホロンジアミンなど）；および脂肪族ジアミン（エチレンジアミン、テトラメチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミンなど）などが挙げられる。
【００３９】
３価以上の多価アミン化合物（Ｂ２）としては、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミンなどが挙げられる。アミノアルコール（Ｂ３）としては、エタノールアミン、ヒドロキシエチルアニリンなどが挙げられる。アミノメルカプタン（Ｂ４）としては、アミノエチルメルカプタン、アミノプロピルメルカプタンなどが挙げられる。
【００４０】
アミノ酸（Ｂ５）としては、アミノプロピオン酸、アミノカプロン酸などが挙げられる。Ｂ１〜Ｂ５のアミノ基をブロックしたもの（Ｂ６）としては、前記Ｂ１〜Ｂ５のアミン類とケトン類（アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンなど）から得られるケチミン化合物、オキサゾリジン化合物などが挙げられる。これらアミン類（Ｂ）のうち好ましいものは、Ｂ１およびＢ１と少量のＢ２の混合物である。
【００４１】
アミン類（Ｂ）の比率は、イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー（Ａ）中のイソシアネート基［ＮＣＯ］と、アミン類（Ｂ）中のアミノ基［ＮＨｘ］の当量比［ＮＣＯ］／［ＮＨｘ］として、通常１／２〜２／１、好ましくは１．５／１〜１／１．５、さらに好ましくは１．２／１〜１／１．２である。［ＮＣＯ］／［ＮＨｘ］が２を超えるか、１／２未満では、ウレア変性ポリエステルの分子量が低くなり、耐ホットオフセット性が悪化する。また、ウレア変性ポリエステル中には、ウレア結合と共にウレタン結合を含有していてもよい。ウレア結合含有量とウレタン結合含有量のモル比は、通常１００／０〜１０／９０であり、好ましくは８０／２０〜２０／８０、さらに好ましくは、６０／４０〜３０／７０である。ウレア結合のモル比が１０％未満では、耐ホットオフセット性が悪化する。
【００４２】
ウレア変性ポリエステルは、ワンショット法、などにより製造される。多価アルコール（ＰＯ）と多価カルボン酸（ＰＣ）を、テトラブトキシチタネート、ジブチルチンオキサイドなど公知のエステル化触媒の存在下、１５０〜２８０℃に加熱し、必要により減圧としながら生成する水を留去して、水酸基を有するポリエステルを得る。次いで４０〜１４０℃にて、これに多価イソシアネート（ＰＩＣ）を反応させ、イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー（Ａ）を得る。さらにこの（Ａ）にアミン類（Ｂ）を０〜１４０℃にて反応させ、ウレア変性ポリエステルを得る。
（ＰＩＣ）を反応させる際、及び（Ａ）と（Ｂ）を反応させる際には、必要により溶剤を用いることもできる。使用可能な溶剤としては、芳香族溶剤（トルエン、キシレンなど）；ケトン類（アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンなど）；エステル類（酢酸エチルなど）；アミド類（ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミドなど）およびエーテル類（テトラヒドロフランなど）などのイソシアネート（ＰＩＣ）に対して不活性なものが挙げられる。
また、ポリエステルプレポリマー（Ａ）とアミン類（Ｂ）との架橋及び／又は伸長反応には、必要により反応停止剤を用い、得られるウレア変性ポリエステルの分子量を調整することができる。反応停止剤としては、モノアミン（ジエチルアミン、ジブチルアミン、ブチルアミン、ラウリルアミンなど）、およびそれらをブロックしたもの（ケチミン化合物）などが挙げられる。
【００４３】
ウレア変性ポリエステルの重量平均分子量は、通常１万以上、好ましくは２万〜１０００万、さらに好ましくは３万〜１００万である。１万未満では耐ホットオフセット性が悪化する。ウレア変性ポリエステル等の数平均分子量は、先の未変性ポリエステルを用いる場合は特に限定されるものではなく、前記重量平均分子量とするのに得やすい数平均分子量でよい。ウレア変性ポリエステルを単独で使用する場合は、その数平均分子量は、通常２０００〜１５０００、好ましくは２０００〜１００００、さらに好ましくは２０００〜８０００である。２００００を超えると低温定着性およびフルカラー装置に用いた場合の光沢性が悪化する。
【００４４】
未変性ポリエステルとウレア変性ポリエステルとを併用することで、低温定着性およびフルカラー画像形成装置１００に用いた場合の光沢性が向上するので、ウレア変性ポリエステルを単独で使用するよりも好ましい。尚、未変性ポリエステルはウレア結合以外の化学結合で変性されたポリエステルを含んでも良い。未変性ポリエステルとウレア変性ポリエステルとは、少なくとも一部が相溶していることが低温定着性、耐ホットオフセット性の面で好ましい。従って、未変性ポリエステルとウレア変性ポリエステルとは類似の組成であることが好ましい。
【００４５】
また、未変性ポリエステルとウレア変性ポリエステルとの重量比は、通常２０／８０〜９５／５、好ましくは７０／３０〜９５／５、さらに好ましくは７５／２５〜９５／５、特に好ましくは８０／２０〜９３／７である。ウレア変性ポリエステルの重量比が５％未満では、耐ホットオフセット性が悪化するとともに、耐熱保存性と低温定着性の両立の面で不利になる。未変性ポリエステルとウレア変性ポリエステルとを含むバインダー樹脂のガラス転移点（Ｔｇ）は、通常４５〜６５℃、好ましくは４５〜６０℃である。４５℃未満ではトナーの耐熱性が悪化し、６５℃を超えると低温定着性が不十分となる。また、ウレア変性ポリエステルは、得られるトナー母体粒子の表面に存在しやすいため、公知のポリエステル系トナーと比較して、ガラス転移点が低くても耐熱保存性が良好な傾向を示す。
【００４６】
（着色剤）
着色剤としては、公知の染料及び顔料が全て使用でき、例えば、カーボンブラック、ニグロシン染料、鉄黒、ナフトールイエローＳ、ハンザイエロー（１０Ｇ、５Ｇ、Ｇ）、カドミュウムイエロー、黄色酸化鉄、黄土、黄鉛、チタン黄、ポリアゾイエロー、オイルイエロー、ハンザイエロー（ＧＲ、Ａ、ＲＮ、Ｒ）、ピグメントイエローＬ、ベンジジンイエロー（Ｇ、ＧＲ）、パーマネントイエロー（ＮＣＧ）、バルカンファストイエロー（５Ｇ、Ｒ）、タートラジンレーキ、キノリンイエローレーキ、アンスラザンイエローＢＧＬ、イソインドリノンイエロー、ベンガラ、鉛丹、鉛朱、カドミュウムレッド、カドミュウムマーキュリレッド、アンチモン朱、パーマネントレッド４Ｒ、パラレッド、ファイセーレッド、パラクロルオルトニトロアニリンレッド、リソールファストスカーレットＧ、ブ
リリアントファストスカーレット、ブリリアントカーンミンＢＳ、パーマネントレッド（Ｆ２Ｒ、Ｆ４Ｒ、ＦＲＬ、ＦＲＬＬ、Ｆ４ＲＨ）、ファストスカーレットＶＤ、ベルカンファストルビンＢ、ブリリアントスカーレットＧ、リソールルビンＧＸ、パーマネントレッドＦ５Ｒ、ブリリアントカーミン６Ｂ、ピグメントスカーレット３Ｂ、ボルドー５Ｂ、トルイジンマルーン、パーマネントボルドーＦ２Ｋ、ヘリオボルドーＢＬ、ボルドー１０Ｂ、ボンマルーンライト、ボンマルーンメジアム、エオシンレーキ、ローダミンレーキＢ、ローダミンレーキＹ、アリザリンレーキ、チオインジゴレッドＢ、チオインジゴマルーン、オイルレッド、キナクリドンレッド、ピラゾロンレッド、ポリアゾレッド、クロームバーミリオン、ベンジジンオレンジ、ペリノンオレンジ、オイルオレンジ、コバルトブルー、セルリアンブルー、アルカリブルーレーキ、ピーコックブルーレーキ、ビクトリアブルーレーキ、無金属フタロシアニンブルー、フタロシアニンブルー、ファストスカイブルー、インダンスレンブルー（ＲＳ、ＢＣ）、インジゴ、群青、紺青、アントラキノンブルー、ファストバイオレットＢ、メチルバイオレットレーキ、コバルト紫、マンガン紫、ジオキサンバイオレット、アントラキノンバイオレット、クロムグリーン、ジンクグリーン、酸化クロム、ピリジアン、エメラルドグリーン、ピグメントグリーンＢ、ナフトールグリーンＢ、グリーンゴールド、アシッドグリーンレーキ、マラカイトグリーンレーキ、フタロシアニングリーン、アントラキノングリーン、酸化チタン、亜鉛華、リトボン及びそれらの混合物が使用できる。着色剤の含有量はトナーに対して通常１〜１５重量％、好ましくは３〜１０重量％である。
【００４７】
着色剤は樹脂と複合化されたマスターバッチとして用いることもできる。マスターバッチの製造、またはマスターバッチとともに混練されるバインダー樹脂としては、ポリスチレン、ポリ−ｐ−クロロスチレン、ポリビニルトルエンなどのスチレン及びその置換体の重合体、あるいはこれらとビニル化合物との共重合体、ポリメチルメタクリレート、ポリブチルメタクリレート、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、エポキシ樹脂、エポキシポリオール樹脂、ポリウレタン、ポリアミド、ポリビニルブチラール、ポリアクリル酸樹脂、ロジン、変性ロジン、テルペン樹脂、脂肪族又は脂環族炭化水素樹脂、芳香族系石油樹脂、塩素化パラフィン、パラフィンワックスなどが挙げられ、単独あるいは混合して使用できる。
【００４８】
（荷電制御剤）
荷電制御剤としては公知のものが使用でき、例えばニグロシン系染料、トリフェニルメタン系染料、クロム含有金属錯体染料、モリブデン酸キレート顔料、ローダミン系染料、アルコキシ系アミン、４級アンモニウム塩（フッ素変性４級アンモニウム塩を含む）、アルキルアミド、燐の単体または化合物、タングステンの単体または化合物、フッ素系活性剤、サリチル酸金属塩及び、サリチル酸誘導体の金属塩等である。具体的にはニグロシン系染料のボントロン０３、４級アンモニウム塩のボントロンＰ−５１、含金属アゾ染料のボントロンＳ−３４、オキシナフトエ酸系金属錯体のＥ−８２、サリチル酸系金属錯体のＥ−８４、フェノール系縮合物のＥ−８９（以上、オリエント化学工業社製）、４級アンモニウム塩モリブデン錯体のＴＰ−３０２、ＴＰ−４１５（以上、保土谷化学工業社製）
、４級アンモニウム塩のコピーチャージＰＳＹ ＶＰ２０３８、トリフェニルメタン誘導体のコピーブルーＰＲ、４級アンモニウム塩のコピーチャージ ＮＥＧ ＶＰ２０３６、コピーチャージ ＮＸ ＶＰ４３４（以上、ヘキスト社製）、ＬＲＡ−９０１、ホウ素錯体であるＬＲ−１４７（日本カーリット社製）、銅フタロシアニン、ペリレン、キナクリドン、アゾ系顔料、その他スルホン酸基、カルボキシル基、４級アンモニウム塩等の官能基を有する高分子系の化合物が挙げられる。このうち、特にトナーを負極性に制御する物質が好ましく使用される。
【００４９】
荷電制御剤の使用量は、バインダー樹脂の種類、必要に応じて使用される添加剤の有無、分散方法を含めたトナー製造方法によって決定されるもので、一義的に限定されるものではないが、好ましくはバインダー樹脂１００重量部に対して、０．１〜１０重量部の範囲で用いられる。好ましくは、０．２〜５重量部の範囲がよい。１０重量部を超える場合にはトナーの帯電性が大きすぎ、荷電制御剤の効果を減退させ、現像ローラとの静電的吸引力が増大し、現像剤の流動性低下や、画像濃度の低下を招く。
【００５０】
（離型剤）
離型剤としては、融点が５０〜１２０℃の低融点のワックスが、バインダー樹脂との分散の中でより離型剤として効果的に定着ローラとトナー界面との間で働き、これにより定着ローラにオイルの如き離型剤を塗布することなく高温オフセットに対し効果を示す。このようなワックス成分としては、以下のものが挙げられる。ロウ類及びワックス類としては、カルナバワックス、綿ロウ、木ロウ、ライスワックス等の植物系ワックス、ミツロウ、ラノリン等の動物系ワックス、オゾケライト、セルシン等の鉱物系ワックス、及びおよびパラフィン、マイクロクリスタリン、ペトロラタム等の石油ワックス等が挙げられる。また、これら天然ワックスの外に、フィッシャー・トロプシュワックス、ポリエチレンワックス等の合成炭化水素ワックス、エステル、ケトン、エーテル等の合成ワックス等が挙
げられる。さらに、１２−ヒドロキシステアリン酸アミド、ステアリン酸アミド、無水フタル酸イミド、塩素化炭化水素等の脂肪酸アミド及び、低分子量の結晶性高分子樹脂である、ポリ−ｎ−ステアリルメタクリレート、ポリ−ｎ−ラウリルメタクリレート等のポリアクリレートのホモ重合体あるいは共重合体（例えば、ｎ−ステアリルアクリレート−エチルメタクリレートの共重合体等）等、側鎖に長いアルキル基を有する結晶性高分子等も用いることができる。
【００５１】
荷電制御剤、離型剤はマスターバッチ、バインダー樹脂とともに溶融混練することもできるし、もちろん有機溶剤に溶解、分散する際に加えても良い。
【００５２】
（外添剤）
トナー粒子の流動性や現像性、帯電性を補助するための外添剤として、無機微粒子が好ましく用いられる。この無機微粒子の一次粒子径は、５×１０−３〜２［μｍ］であることが好ましく、特に５×１０−３〜０．５［μｍ］であることが好ましい。また、ＢＥＴ法による比表面積は、２０〜５００［ｍ２／ｇ］であることが好ましい。この無機微粒子の使用割合は、トナーの０．０１〜５［ｗｔ％］であることが好ましく、特に０．０１〜２．０［ｗｔ％］であることが好ましい。
【００５３】
無機微粒子の具体例としては、例えばシリカ、アルミナ、酸化チタン、チタン酸バリウム、チタン酸マグネシウム、チタン酸カルシウム、チタン酸ストロンチウム、酸化亜鉛、酸化スズ、ケイ砂、クレー、雲母、ケイ灰石、ケイソウ土、酸化クロム、酸化セリウム、ベンガラ、三酸化アンチモン、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム、硫酸バリウム、炭酸バリウム、炭酸カルシウム、炭化ケイ素、窒化ケイ素などを挙げることができる。中でも、流動性付与剤としては、疎水性シリカ微粒子と疎水性酸化チタン微粒子を併用するのが好ましい。特に両微粒子の平均粒径が５×１０−２［μｍ］以下のものを使用して攪拌混合を行った場合、トナーとの静電力、ファンデルワールス力は格段に向上することより、所望の帯電レベルを得るために行われる現像装置内部の攪拌混合によっても、トナーから流動性付与剤が脱離することなく、ホタルなどが発生しない良好な画像品質が得られて、さらに転写残トナーの低減が図られる。酸化チタン微粒子は、環境安定性、画像濃度安定性に優れている反面、帯電立ち上がり特性の悪化傾向にあることより、酸化チタン微粒子添加量がシリカ微粒子添加量よりも多くなると、この副作用の影響が大きくなることが考えられる。しかし、疎水性シリカ微粒子及び疎水性酸化チタン微粒子の添加量が０．３〜１．５ｗｔ％の範囲では、帯電立ち上がり特性が大きく損なわれず、所望の帯電立ち上がり特性が得られ、すなわち、コピーの繰り返しを行っても、安定した画像品質が得られる。
【００５４】
次に、トナーの製造方法について説明する。ここでは、好ましい製造方法について示すが、これに限られるものではない。
【００５５】
（トナーの製造方法）
１）着色剤、未変性ポリエステル、イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー、離型剤を有機溶媒中に分散させトナー材料液を作る。
有機溶媒は、沸点が１００℃未満の揮発性であることが、トナー母体粒子形成後の除去が容易である点から好ましい。具体的には、トルエン、キシレン、ベンゼン、四塩化炭素、塩化メチレン、１，２−ジクロロエタン、１，１，２−トリクロロエタン、トリクロロエチレン、クロロホルム、モノクロロベンゼン、ジクロロエチリデン、酢酸メチル、酢酸エチル、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンなどを単独あるいは２種以上組合せて用いることができる。特に、トルエン、キシレン等の芳香族系溶媒および塩化メチレン、１，２−ジクロロエタン、クロロホルム、四塩化炭素等のハロゲン化炭化水素が好ましい。有機溶媒の使用量は、ポリエステルプレポリマー１００重量部に対し、通常０〜３００重量部、好ましくは０〜１００重量部、さらに好ましくは２５〜７０重量部である。
【００５６】
２）トナー材料液を界面活性剤、樹脂微粒子の存在下、水系媒体中で乳化させる。
水系媒体は、水単独でも良いし、アルコール（メタノール、イソプロピルアルコール、エチレングリコールなど）、ジメチルホルムアミド、テトラヒドロフラン、セルソルブ類（メチルセルソルブなど）、低級ケトン類（アセトン、メチルエチルケトンなど）などの有機溶媒を含むものであってもよい。トナー材料液１００重量部に対する水系媒体の使用量は、通常５０〜２０００重量部、好ましくは１００〜１０００重量部である。５０重量部未満ではトナー材料液の分散状態が悪く、所定の粒径のトナー粒子が得られない。２００００重量部を超えると経済的でない。また、水系媒体中の分散を良好にするために、界面活性剤、樹脂微粒子等の分散剤を適宜加える。
【００５７】
界面活性剤としては、アルキルベンゼンスルホン酸塩、α−オレフィンスルホン酸塩、リン酸エステルなどのアニオン性界面活性剤、アルキルアミン塩、アミノアルコール脂肪酸誘導体、ポリアミン脂肪酸誘導体、イミダゾリンなどのアミン塩型や、アルキルトリメチルアンモニム塩、ジアルキルジメチルアンモニウム塩、アルキルジメチルベンジルアンモニウム塩、ピリジニウム塩、アルキルイソキノリニウム塩、塩化ベンゼトニウムなどの４級アンモニウム塩型のカチオン性界面活性剤、脂肪酸アミド誘導体、多価アルコール誘導体などの非イオン界面活性剤、例えばアラニン、ドデシルジ（アミノエチル）グリシン、ジ（オクチルアミノエチル）グリシンやＮ−アルキル−Ｎ，Ｎ−ジメチルアンモニウムベタインなどの両性界面活性剤が挙げられる。
【００５８】
また、フルオロアルキル基を有する界面活性剤を用いることにより、非常に少量でその効果をあげることができる。好ましく用いられるフルオロアルキル基を有するアニオン性界面活性剤としては、炭素数２〜１０のフルオロアルキルカルボン酸及びその金属塩、パーフルオロオクタンスルホニルグルタミン酸ジナトリウム、３−［ω−フルオロアルキル（Ｃ６〜Ｃ１１）オキシ］−１−アルキル（Ｃ３〜Ｃ４）スルホン酸ナトリウム、３−［ω−フルオロアルカノイル（Ｃ６〜Ｃ８）−Ｎ−エチルアミノ］−１−プロパンスルホン酸ナトリウム、フルオロアルキル（Ｃ１１〜Ｃ２０）カルボン酸及び金属塩、パーフルオロアルキルカルボン酸（Ｃ７〜Ｃ１３）及びその金属塩、パーフルオロアルキル（Ｃ４〜Ｃ１２）スルホン酸及びその金属塩、パーフルオロオクタンスルホン酸ジエタノールアミ
ド、Ｎ−プロピル−Ｎ−（２−ヒドロキシエチル）パーフルオロオクタンスルホンアミド、パーフルオロアルキル（Ｃ６〜Ｃ１０）スルホンアミドプロピルトリメチルアンモニウム塩、パーフルオロアルキル（Ｃ６〜Ｃ１０）−Ｎ−エチルスルホニルグリシン塩、モノパーフルオロアルキル（Ｃ６〜Ｃ１６）エチルリン酸エステルなどが挙げられる。
商品名としては、サーフロンＳ−１１１、Ｓ−１１２、Ｓ−１１３（旭硝子社製）、フロラードＦＣ−９３、ＦＣ−９５、ＦＣ−９８、ＦＣ−１２９（住友３Ｍ社製）、ユニダインＤＳ−１０１、ＤＳ−１０２（ダイキン工業社製）、メガファックＦ−１１０、Ｆ−１２０、Ｆ−１１３、Ｆ−１９１、Ｆ−８１２、Ｆ−８３３（大日本インキ社製）、エクトップＥＦ−１０２、１０３、１０４、１０５、１１２、１２３Ａ、１２３Ｂ、３０６Ａ、５０１、２０１、２０４、（トーケムプロダクツ社製）、フタージェントＦ−１００、Ｆ１５０（ネオス社製）などが挙げられる。
【００５９】
また、カチオン性界面活性剤としては、フルオロアルキル基を有する脂肪族１級、２級もしくは２級アミン酸、パーフルオロアルキル（Ｃ６−Ｃ１０）スルホンアミドプロピルトリメチルアンモニウム塩などの脂肪族４級アンモニウム塩、ベンザルコニウム塩、塩化ベンゼトニウム、ピリジニウム塩、イミダゾリニウム塩、商品名としてはサーフロンＳ−１２１（旭硝子社製）、フロラードＦＣ−１３５（住友３Ｍ社製）、ユニダインＤＳ−２０２（ダイキンエ業杜製）、メガファックＦ−１５０、Ｆ−８２４（大日本インキ社製）、エクトップＥＦ−１３２（トーケムプロダクツ社製）、フタージェントＦ−３００（ネオス社製）などが挙げられる。
【００６０】
樹脂微粒子は、水系媒体中で形成されるトナー母体粒子を安定化させるために加えられる。このために、トナー母体粒子の表面上に存在する被覆率が１０〜９０％の範囲になるように加えられることが好ましい。例えば、ポリメタクリル酸メチル微粒子１［μｍ］、及び３［μｍ］、ポリスチレン微粒子０．５［μｍ］及び２［μｍ］、ポリ（スチレン―アクリロニトリル）微粒子１［μｍ］、商品名では、ＰＢ−２００Ｈ（花王社製）、ＳＧＰ（総研社製）、テクノポリマーＳＢ（積水化成品工業社製）、ＳＧＰ−３Ｇ（総研社製）、ミクロパール（積水ファインケミカル社製）等がある。また、リン酸三カルシウム、炭酸カルシウム、酸化チタン、コロイダルシリカ、ヒドロキシアパタイト等の無機化合物分散剤も用いることができる。
【００６１】
上記の樹脂微粒子、無機化合物分散剤と併用して使用可能な分散剤として、高分子系保護コロイドにより分散液滴を安定化させても良い。例えばアクリル酸、メタクリル酸、α−シアノアクリル酸、α−シアノメタクリル酸、イタコン酸、クロトン酸、フマール酸、マレイン酸または無水マレイン酸などの酸類、あるいは水酸基を含有する（メタ）アクリル系単量体、例えばアクリル酸−β−ヒドロキシエチル、メタクリル酸−β−ヒドロキシエチル、アクリル酸−β−ヒドロキシプロビル、メタクリル酸−β−ヒドロキシプロピル、アクリル酸−γ−ヒドロキシプロピル、メタクリル酸−γ−ヒドロキシプロピル、アクリル酸−３−クロロ２−ヒドロキシプロビル、メタクリル酸−３−クロロ−２−ヒドロキシプロピル、ジエチレングリコールモノアクリル酸エステル、ジエチレングリコールモノ
メタクリル酸エステル、グリセリンモノアクリル酸エステル、グリセリンモノメタクリル酸エステル、Ｎ−メチロールアクリルアミド、Ｎ−メチロールメタクリルアミドなど、ビニルアルコールまたはビニルアルコールとのエーテル類、例えばビニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテル、ビニルプロピルエーテルなど、またはビニルアルコールとカルボキシル基を含有する化合物のエステル類、例えば酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、酪酸ビニルなど、アクリルアミド、メタクリルアミド、ジアセトンアクリルアミドあるいはこれらのメチロール化合物、アクリル酸クロライド、メタクリル酸クロライドなどの酸クロライド類、ビニルピリジン、ビニルピロリドン、ビニルイミダゾール、エチレンイミンなどの含窒素化合物、またはその複素環を有するものなどのホモポリマーまたは共重合体、
ポリオキシエチレン、ポリオキシプロピレン、ポリオキシエチレンアルキルアミン、ポリオキシプロピレンアルキルアミン、ポリオキシエチレンアルキルアミド、ポリオキシプロピレンアルキルアミド、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンラウリルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルフェニルエステル、ポリオキシエチレンノニルフェニルエステルなどのポリオキシエチレン系、メチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロースなどのセルロース類などが使用できる。
【００６２】
分散の方法としては特に限定されるものではないが、低速せん断式、高速せん断式、摩擦式、高圧ジェット式、超音波などの公知の設備が適用できる。この中でも、分散体の粒径を２〜２０［μｍ］にするために高速せん断式が好ましい。高速せん断式分散機を使用した場合、回転数は特に限定はないが、通常１０００〜３００００［ｒｐｍ］、好ましくは５０００〜２００００［ｒｐｍ］である。分散時間は特に限定はないが、バッチ方式の場合は、通常０．１〜５分である。分散時の温度としては、通常、０〜１５０℃（加圧下）、好ましくは４０〜９８℃である。
【００６３】
３）乳化液の作製と同時に、アミン類（Ｂ）を添加し、イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー（Ａ）との反応を行わせる。
この反応は、分子鎖の架橋及び／又は伸長を伴う。反応時間は、ポリエステルプレポリマー（Ａ）の有するイソシアネート基構造とアミン類（Ｂ）との反応性により選択されるが、通常１０分〜４０時間、好ましくは２〜２４時間である。反応温度は、通常、０〜１５０℃、好ましくは４０〜９８℃である。また、必要に応じて公知の触媒を使用することができる。具体的にはジブチルチンラウレート、ジオクチルチンラウレートなどが挙げられる。
【００６４】
４）反応終了後、乳化分散体（反応物）から有機溶媒を除去し、洗浄、乾燥してトナー母体粒子を得る。
有機溶媒を除去するためには、系全体を徐々に層流の攪拌状態で昇温し、一定の温度域で強い攪拌を与えた後、脱溶媒を行うことで紡錘形のトナー母体粒子が作製できる。また、分散安定剤としてリン酸カルシウム塩などの酸、アルカリに溶解可能な物を用いた場合は、塩酸等の酸により、リン酸カルシウム塩を溶解した後、水洗するなどの方法によって、トナー母体粒子からリン酸カルシウム塩を除去する。その他酵素による分解などの操作によっても除去できる。
【００６５】
５）上記で得られたトナー母体粒子に、荷電制御剤を打ち込み、ついで、シリカ微粒子、酸化チタン微粒子等の無機微粒子を外添させ、トナーを得る。荷電制御剤の打ち込み、及び無機微粒子の外添は、ミキサー等を用いた公知の方法によって行われる。これにより、小粒径であって、粒径分布のシャープなトナーを容易に得ることができる。さらに、有機溶媒を除去する工程で強い攪拌を与えることで、真球状からラクビーボール状の間の形状を制御することができ、さらに、表面のモフォロジーも滑らかなものから梅干形状の間で制御することができる。
【００６６】
以上、本実施形態の現像装置２３によれば、現像剤攪拌部材であるアジテータ６は、作用軸６ｂ、６ｃが回転軸中心６Ａから互いに異なる距離ｌ、ｍに設けられている。アジテータ７は、作用軸７ｂ、７ｃ、７ｄが回転軸中心７Ａから互いに異なる距離ｎ、ｏ、ｐに設けられている。アジテータ８は、作用軸８ｂ、８ｃが回転軸中心８Ａから互いに異なる距離ｑ、ｒに設けられている。そのため、作用軸が１本若しくは複数の作用軸が回転軸中心から等距離の位置に設けられている場合に比べ、アジテータ６、７、８では、作用軸の回転軌跡６Ｂ、６Ｃ、７Ｂ、７Ｃ、７Ｄ、８Ｂ、８Ｃが占める領域が大きくなり、作用軸による攪拌作用を直接受ける現像剤が多くなる。その結果、現像剤が滞留しやすい領域が少なくなり、現像剤収容部５内の現像剤を安定して現像剤供給部材へ補給することができる。
また、本実施形態に係る現像装置２３によれば、アジテータ６、７、８の回転軸中心６Ａ、７Ａ、８Ａから最も近い距離にある作用軸６ｂ、７ｂ、８ｂの回転軌跡６Ｂ、７Ｂ、８Ｂの回転軌跡が回転軸中心６Ａ、７Ａ、８Ａを通る構成となっている。そのため、トナーが最も滞留しやすい回転軸中心６Ａ、７Ａ領域のトナーを攪拌することができ、回転軸中心６Ａ、７Ａ領域でトナーが滞留することを防止できる。
また、本実施形態に係る現像装置２３によれば、複数個のアジテータ６、７が設けられているため、現像剤収容部５内のトナー攪拌性を向上させることができる。
また、本実施形態に係る現像装置２３によれば、供給ローラ４の最も近傍に設けられたアジテータ６は、回転軸中心６Ａから最も遠い距離にある作用軸６ｃの回転軌跡６Ｃの最外周と供給ローラ４との間隔が１ｍｍ以下となる位置に配置される。これにより、供給ローラ４へのトナー供給性を向上させることができる。
また、上記現像装置２３で用いられるトナーは、体積平均粒径が３〜８［μｍ］、体積平均粒径（Ｄｖ）と個数平均粒径（Ｄｎ）との比（Ｄｖ／Ｄｎ）が１．００〜１．４０の範囲にあることを特徴とするものである。このような小粒径で粒径分布の狭いトナーを用いることで、トナー帯電量分布が均一で、地肌かぶりの少ない高品位の画像を得るとともに、高転写率を得ることができる。一方、このような小粒径のトナーは凝集度が高いので、本発明の課題が顕著に発生するため、上記現像装置２３を用いることは有効である。
また、トナーの形状係数ＳＦ−１が１００〜１８０の範囲にあり、形状係数ＳＦ−２が１００〜１８０の範囲とする。このような形状のトナーを用いることで、流動性を良好にし、トナーの供給性を向上させ、また、トナー層の均一化を保ちムラのない高品位な画像を得ることができる。さらに、トナー間の吸着力、感光体１とトナー吸着力を弱め、高転写率を得ることができる。一方、このようなトナーは、本発明の課題が顕著に発生するため、上記現像装置２３を用いることは有効である。
また、トナーは、少なくとも、窒素原子を含む官能基を有するポリエステルプレポリマーと、ポリエステルと、着色剤と、離型剤とを有機溶媒中に分散させたトナー材料液を、水系媒体中で架橋及び／又は伸長反応させて得られるものとする。これは、形状及び表面のモフォロジー制御可能なトナーの工法であり、小粒径で、粒径分布のシャープなトナーを容易に得ることができる。これにより、高品位の画像を得るとともに、高転写率を得ることができる。
また、本実施形態に係るプロセスカートリッジは、感光体１と上記現像装置２３とを一体的に形成し、画像形成装置本体に脱着可能なプロセスカ−トリッジとして構成することにより、メンテナンス性の向上が図れる。
また、本実施形態に係る画像形成装置は、上述したように良好な現像動作を行うことができる現像装置を備えていることから、画像濃度が急激に変化することを抑制して高品質な画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本実施形態に係る現像装置を採用するカラー画像形成装置の概略構成図。
【図２】同現像装置の構成を説明する概略構成図。
【図３】同現像装置の構成を説明する要部拡大構成図。
【図４】同現像装置の第１のアジテータの回転軌跡を説明する模式図。
【図５】（ａ）は、第１のアジテータの構成を説明する平面図であり、（ｂ）は第１のアジテータの回転軌跡を説明する模式図。
【図６】（ａ）は、第２のアジテータの構成を説明する平面図であり、（ｂ）は第２のアジテータの回転軌跡を説明する模式図。
【図７】（ａ）は、別の実施形態に係るアジテータの構成を示す平面図であり、（ｂ）はこのアジテータの回転軌跡を説明する模式図。
【図８】形状係数ＳＦ−１、形状係数ＳＦ−２を説明するためにトナーの形状を表した模式図。
【図９】従来の現像装置の構成を示す概略構成図。
【符号の説明】
【００６８】
１ 感光体
２ 現像ローラ
３ ドクタブレード
４ 供給ローラ
５ 現像剤収容部
６ 第１のアジテータ
６ａ 回転軸
６Ａ 回転軸中心
６ｂ、６ｃ 作用軸
７ 第２のアジテータ
７ａ 回転軸
７Ａ 回転軸中心
７ｂ、７ｃ、７ｄ 作用軸
２０ 作像ユニット
２１ 露光装置
２２ 帯電装置
２３ 現像装置
２４ クリーニング装置
３０ 中間転写ベルト
【技術分野】
【０００１】
本発明は、現像装置、これを採用した複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置、及びプロセスカートリッジに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、非磁性又は磁性のトナーからなる現像剤を用いる一成分現像装置が知られている。一成分現像装置では、現像剤収容部内の現像剤を現像剤供給部材により現像剤担持体に供給し、金属薄板等の現像剤規制部材を現像剤担持体に押圧接触させ、現像担持体上の現像剤を摩擦帯電するとともに薄層化して像担持体上に形成された静電潜像を現像する。また、上記一成分現像装置として、大スペースの現像剤収容部を現像剤供給部材の上方に配置し、現像装置の薄型化を図るいわゆる縦型現像装置が知られている。縦型現像装置は、タンデム型のように４つの現像装置を並列に並べる画像形成装置において、装置全体の小型化を図るうえで有効なものである。
【０００３】
しかしながら、縦型現像装置の構成では、現像剤収容部から現像剤供給部材への現像剤供給方向が重力方向と同方向となり、現像剤の収容量により現像剤供給量が変動してしまい現像剤の安定供給が難しい。その結果、過剰な未帯電現像剤によるかぶり等の現像不良や、濃度変動等の画像不良を招いていた。更に近年、高画質化に伴うトナーの小粒径化が進み、トナーの凝集度が上がる傾向にある。暫くの間、装置が使用されなかったり、放置されたりした場合には、現像装置内のトナーが重力によって凝集し、その後の使用時に、現像剤供給部材や現像剤担持体の極近傍のトナーだけが使用され、所謂「空洞化」現象を発生させてしまう。その結果、トナーの供給不良による濃度低下や、カスレという不具合を生じることもある。特許文献１（図７）には、現像剤供給部材へのトナーの圧力を低減するために、縦型現像装置を上下に分割するものが記載されている。特許文献２には、現像剤の凝集を防止するために、縦型現像装置で現像剤供給部材近傍に現像剤攪拌部材を設けるものが記載されている。
【０００４】
図９に縦型現像装置の一例の概略構成図を示す。図９の現像装置１００は、現像剤担持体としての現像ローラ１０２と、現像ローラ１０２上に押圧接触しトナー層を薄層化するドクタブレード１０３と、現像ローラ１０２に当接しながら回転してトナーを供給する現像剤供給部材としての供給ローラ４１０とを備えている。供給ローラ１０４の上方には、トナーを収容する縦長の現像剤収容部１０５が配置されている。現像剤収容部１０５内には、供給ローラ１０４に近接して配置され現像剤収容部１０５内のトナーを攪拌しながら供給ローラ１０４にトナーを供給する第１のアジテータ１０６、第１のアジテータ１０６よりも上方に配置され現像剤収容部１０５内のトナーを攪拌する第２のアジテータ１０７を備えている。第１のアジテータ１０６は、回転軸１０６ａと回転軸中心１０６Ａから所定距離にある２本の作用軸１０６ｂ、１０６ｃとから構成される。第２のアジテータ１０７は、回転軸１０７ａと回転軸中心１０７Ａから所定距離にある２本の作用軸１０７ｂ、１０７ｃとから構成される。第２のアジテータ１０７により攪拌された現像剤収容部１０５内のトナーは、第１のアジテータ１０６の回転により攪拌されながら供給ローラ１０４に供給される。供給ローラ１０４に供給されたトナーは、現像ローラ１０２に供給される。現像ローラ１０２に供給されたトナーは、途中ドクタブレード１０３により薄層化された後、像担持体である感光体ドラム１０１と対向する現像領域に搬送される。現像領域では、感光体ドラム１０１上に形成された静電潜像にトナーを供給して現像を行う。
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−５４８７号公報
【特許文献２】特開２００１−１９４８８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
図９の現像装置１００では、例えば第１のアジテータ１０６の２本の作用軸１０６ｂ、１０６ｃが回転軸中心１０６Ａから等距離に設けられている。そのため、作用軸１０６ｂ、１０６ｃから攪拌作用を直接受ける攪拌領域より内側にあるトナーは、作用軸１０６ｂ、１０６ｃによる作用を直接受けることがないため攪拌されにくく、特に回転軸１０６ａ付近のトナーは滞留しやすい。
【０００７】
トナー劣化により帯電性が悪化したトナーが現像ローラ１０２上に帯電されると、感光体ドラム１０１上のトナー層は薄くなるが、初期状態に対し徐々に変化すれば、その変化は目立たない。一方、トナー劣化が促進された状態で、滞留した劣化していないトナーが供給ローラ１０４上に落下しドクタブレード１０３に進入すると、感光体ドラム１０１上のトナー層も濃く変化する。感光体ドラム１０１上のトナー層が濃く変化すると、画像濃度も濃くなる。その変化が突然発生した場合、例えば印刷物１枚の中で先端は薄く、後端は濃くなってしまう。
【０００８】
本発明は以上の問題点に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、現像剤を収容する現像剤収容部を現像剤供給部材の上方に設けた縦型現像装置において、現像剤供給部材に安定して現像剤を補給することができ、良好な現像動作を行うことができる現像装置、画像形成装置、プロセスカートリッジを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、現像剤を担持して潜像担持体との対向部まで搬送する現像剤担持体と、回転しながら該現像剤担持体に当接して現像剤を供給する現像剤供給部材と、該現像剤供給部材の上方に設けられ現像剤を収容する現像剤収容部と、回転しながら該現像剤収容部内の現像剤を攪拌する現像剤攪拌部材とを備える現像装置において、上記現像剤攪拌部材は、回転軸と、該回転軸中心から互いに異なる距離をもつ位置にあって上記現像剤収容部内の現像剤に攪拌作用を及ぼす複数の作用軸とからなることを特徴とするものである。
請求項２の発明は、請求項１の現像装置において、上記現像剤攪拌部材は、回転軸中心から最も近い距離にある作用軸の回転軌跡が回転軸中心を通る構成であることを特徴とするものである。
請求項３の発明は、請求項１又は２の現像装置において、上記現像剤撹拌部材が複数個設けられたことを特徴とするものである。
請求項４の発明は、請求項１、２又は３の現像装置において、上記現像剤供給部材の最も近傍に設けられた上記現像剤撹拌部材は、回転軸中心から最も遠い距離にある作用軸の回転軌跡最外周と該現像剤供給部材との間隔が１ｍｍ以下となる位置に配置されることを特徴とするものである。
請求項５の発明は、請求項１、２、３又は４の現像装置において、上記現像剤には、体積平均粒径が３〜８ΜＭで、体積平均粒径（ＤＶ）と個数平均粒径（ＤＮ）との比（ＤＶ／ＤＮ）が１．００〜１．４０の範囲にあるトナーを用いることを特徴とするものである。
請求項６の発明は、請求項１、２、３、４又は５の現像装置において、上記現像剤には、形状係数ＳＦ−１が１００〜１８０の範囲にあり、形状係数ＳＦ−２が１００〜１８０の範囲にあるトナーを用いることを特徴とするものである。
請求項７の発明は、請求項１、２、３、４、５又は６の現像装置において、上記現像剤には、少なくとも、窒素原子を含む官能基を有するポリエステルプレポリマーと、ポリエステルと、着色剤と、離型剤とを有機溶媒中に分散させたトナー材料液を、水系媒体中で架橋及び／又は伸長反応させて得られるトナーを用いることを特徴とするものである。
請求項８の発明は、潜像担持体と現像手段とを一体的に形成し、画像形成装置本体に着脱可能なプロセスカ−トリッジにおいて、上記現像手段として請求項１、２、３、４、５、６又は７の何れかの現像装置を採用することを特徴とするものである。
請求項９の発明は、潜像担持体と、該潜像担持体に静電潜像を形成する潜像形成手段と、該潜像担持体上の潜像を現像する現像手段とを備えた画像形成装置において、上記現像手段として請求項１、２、３、４、５、６又は７の何れかの現像装置を採用することを特徴とするものである。
この発明においては、現像剤攪拌部材の複数の作用軸が回転軸中心から互いに異なる距離に設けられている。そのため、作用軸が１本若しくは複数の作用軸が回転軸中心から等距離の位置に設けられている場合に比べ、作用軸の回転軌跡が占める領域が大きくなり、作用軸による攪拌作用を直接受ける現像剤が多くなる。その結果、現像剤が滞留しやすい領域が少なくなり、現像剤収容部内の現像剤を安定して現像剤供給部材へ補給することができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、現像剤を収容する現像剤収容部を現像剤供給部材の上方に設けた縦型現像装置において、現像剤供給部材に安定して現像剤を補給することができ、良好な現像動作を行うことができる現像装置、画像形成装置、プロセスカートリッジを提供できるという優れた効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明をカラー画像形成装置に採用される現像装置に適用した一実施形態について説明する。図１は、本実施形態に係る現像装置を採用するカラー画像形成装置の概略構成図である。図１のカラー画像形成装置は、タンデム型間接転写方式の画像形成装置であり、機枠体のほぼ中央部に作像ユニット２０Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋを並べている。作像ユニット２０Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋは、それぞれトナー像を担持するドラム状の感光体１Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋを備えている。ここで、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋはそれぞれイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの色を表す添字である。作像ユニット２０Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの上側には感光体１Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋに潜像を形成するための露光装置２１を配置している。
【００１２】
また、作像ユニット２０Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの下側には中間転写ベルト３０を設置している。中間転写ベルト３０の作像ユニット２０Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋに対向する位置の内側には、１次転写ローラ３１Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋが設けられている。また、１次転写ローラ３１Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの下流部には、中間転写ベルト３０の表面に対向して、２次転写装置３２が設けられている。また、記録媒体の搬送方向に関して、２次転写装置３２より下流部には定着装置３３が設けられている。
【００１３】
各作像ユニット２０Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋでは、それぞれの感光体１Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ上に各色のトナー像が形成される。感光体１Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ上に各色のトナー像は、順次中間転写ベルト３０上に転写され、中間転写ベルト３０上に単色トナー像を重ね合わせた複数色のカラートナー像が形成される。記録媒体はタイミングをとって、中間転写ベルト３０と２次転写装置３２との対向部に供給され、中間転写ベルト３０の表面に形成されているカラートナー像を記録媒体上に転写される。トナー像が転写された記録媒体は、中間転写ベルト３０から剥離され、定着装置３３によってトナー像を定着されることにより画像が形成される。
【００１４】
次に、作像ユニット２０Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋについて説明する。これらの作像ユニット２０Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋは、収容されるトナーの色が異なるほかは、同じの構成、動作をするものであるため、以下、添字Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋを省略して説明する。作像ユニット２０は、感光体１の周囲に、帯電装置２２、現像装置２３、クリーニング装置２４等が配置されている。また、感光体１とこれらの帯電装置２２、現像装置２３、クリーニング装置２４等が一体的に形成され、画像形成装置本体に脱着可能なプロセスカートリッジの形態をなしており、メンテナンス性が向上する。
【００１５】
次に、現像装置２３について説明する。図２は、現像装置の構成を説明する概略構成図である。図２の現像装置２３は、現像剤として非磁性一成分のトナーを用いる現像装置である。現像装置２３は、現像剤担持体としての現像ローラ２と、現像ローラ２上に押圧接触しトナー層を薄層化するドクタブレード３と、現像ローラ２に当接しながら回転して現像ローラ２にトナーを供給する現像剤供給部材としての供給ローラ４とを備えている。ドクタブレード３は、例えば金属薄板等の弾性部材からなる。供給ローラ４は、例えば発泡ポリウレタン等の弾性部材からなる。また、供給ローラ４の上方には、トナーを収容する縦長の現像剤収容部５が配置されている。現像剤収容部５内には、供給ローラ４に近接して配置され現像剤収容部５内のトナーを攪拌しながら供給ローラ４に供給する第１のアジテータ６、第１のアジテータ６よりも上方に配置され現像剤収容部５内のトナーを攪拌する第２のアジテータ７を備えている。
【００１６】
現像剤収容部５内のトナーは、図中反時計回りに回転する第２のアジテータ７により攪拌され、図中時計回りに回転する第１のアジテータ６によって供給ローラ４に供給される。図中反時計周りに回転する供給ローラ４に供給されたトナーは、現像ローラ２へ供給される。図中反時計回りに回転する現像ローラ２に供給されたトナーは、途中ドクタブレード３により薄層化された後、感光体１と対向する現像領域に搬送される。現像領域では、感光体１上に形成された静電潜像にトナーを供給して現像を行う。また、供給ローラ４は、現像領域よりも下流で、現像ローラ２から余剰トナーを掻き落とす。掻き落とされたトナーは、供給ローラ４の回転よる現像剤の流れにより、供給ローラ４の上方に配置される現像剤収容部５へ移動し、現像剤収容部５のトナーと混ざりあった後、再び供給ローラ４を介して現像ローラ１に供給されることになる。
【００１７】
次に、現像剤攪拌部材としての第１のアジテータ及び第２のアジテータについて説明する。図３は、現像装置の構成を説明する要部拡大構成図である。図４は、第１のアジテータの回転軌跡を説明する模式図である。図５の（ａ）は、第１のアジテータの構成を説明する平面図であり、（ｂ）は第１のアジテータの回転軌跡を説明する模式図である。図６の（ａ）は、第２のアジテータの構成を説明する平面図であり、（ｂ）は第２のアジテータの回転軌跡を説明する模式図である。図３乃至図５に示すように、第１のアジテータ６は、回転軸６ａと、回転軸中心６Ａから距離ｌにある円筒状の作用軸６ｂと、回転軸中心６Ａから距離ｍにある円筒状の作用軸６ｃとから構成される。また、図６に示すように、第２のアジテータ７は、回転軸７と、回転軸中心７Ａから距離ｎにある円筒状の作用軸７ｂ、回転軸中心７Ａから距離ｏにある円筒状の作用軸７ｃ、回転軸中心７Ａから距離ｐにある円筒状の作用軸７ｄ、７ｅとから構成される。このとき、最外周にある作用軸７ｄ、７ｅは、回転軸中心７Ａから等距離に設けても良い。
【００１８】
このように構成される第１・第２のアジテータ６、７は、回転することにより遠心力を発生させ周方向に攪拌力を持つことができ、また作用軸６ｂ、６ｃ、７ｂ、７ｃ、７ｄ、７ｅが占める空間にトナーを落下せしめることになる。そのため、第１・第２のアジテータ６、７は、スクリュー状の攪拌部材やフィルム等からなる回転羽根等に比べ、上下方向への攪拌力が大きく、縦長の現像剤収容部５内のトナーを効率良く混合することができる。また、第１のアジテータ６は、２本の作用軸６ｂ、６ｃが回転軸中心６Ａから互いに異なる距離ｌ、ｍをもつことで、作用軸６ｂによる攪拌領域６Ｂ（黒塗りで図示）と作用軸６ｃによる攪拌領域６Ｃ（図中黒塗り）とが互いに異なる。そのため、第１のアジテータ６は、回転軸中心から等距離に２本の作用軸をもつアジテータに比べトナーが滞留しやすい領域を少なくすることができ、トナーの攪拌力を向上させることができる。また、第２のアジテータ７は、４本の作用軸７ｂ、７ｃ、７ｄ、７ｅが回転軸中心７Ａから互いに異なる距離ｎ、ｏ、ｐをもつことで、作用軸７ｂによる攪拌領域７Ｂ（黒塗りで図示）、作用軸７ｃによる攪拌領域７Ｃ（黒塗りで図示）、作用軸７ｄ、７ｅによる攪拌領域７ＤＥ（黒塗りで図示）とが互いに異なる。そのため、第２のアジテータ７は、回転軸中心から等距離に４本の作用軸をもつアジテータに比べトナーが滞留しやすい領域を少なくすることができ、トナーの攪拌力を向上させることができる。なお、これら回転軸６ａ、７ａ及び作用軸６ｂ、６ｃ、７ｂ、７ｃ、７ｄ、７ｅの形状は円筒状に限定されるものではなく、断面形状が多角形状であってもよいが、円筒状の軸はトナーへの負荷が小さく、且つ生産性に優れる。
【００１９】
また、本実施形態に係る第１のアジテータ６は、図５（ｂ）に示すように、回転軸中心６Ａから最も近い距離にある作用軸６ｂの回転軌跡６Ｂが回転軸中心６Ａを通る構成となっている。第２のアジテータ７は、図６（ｂ）に示すように、回転軸中心７Ａから最も近い距離にある作用軸７ｂの回転軌跡７Ｂが回転軸中心７Ａを通る構成となっている。ここで、回転軸中心と作用軸の中心とは異なる。このような構成とすることにより、トナーが最も滞留しやすい回転軸中心６Ａ、７Ａ領域のトナーを攪拌することができ、回転軸中心６Ａ、７Ａ領域でトナーが滞留することを防止できる。
【００２０】
また、図２に示すように、現像装置２３は、現像剤収容部５内に複数個のアジテータ６、７を設けることにより、１つのアジテータのみを設ける場合に比べ、現像剤収容部５内のトナーの攪拌性を向上させることができる。アジテータを複数個設ける場合には、互いの大きさが違ってよい。アジテータの大きさを変えることで、供給ローラ４にトナーを供給する第１のアジテータ６、現像剤収容部５内のトナーを循環させる第２のアジテータ７というように、目的が異なるアジテータにも対応できる。図３に示すように、第１のアジテータ６は、第１のアジテータ６の最外周の回転軌跡と供給ローラ４の間隔が１ｍｍ以下となるように、供給ローラ４の近傍に設けられている。そのため、第１のアジテータ６の回転によってトナーを矢印Ａ方向に搬送しながら供給ローラ４に供給することができ、供給ローラ４へのトナー供給性を向上させることができる。第２のアジテータ７は、第１のアジテータ６に比べ作用軸が多く設けられ、最外周となる作用軸の回転軸中心からの距離も大きいため、第１のアジテータ６に比べトナーの攪拌力も大きくなる。
【００２１】
また、図５及び図６に示す第１・第２のアジテータ６、７においては、全ての作用軸６ｂ、６ｃ、７ｂ、７ｃ、７ｄ、７ｅの直径が同径となるように構成されているが、回転振れを抑制するために複数設けられた作用軸の直径が互いに異なっていてもよい。図７（ａ）は、別の実施形態に係るアジテータの構成を示す平面図であり、（ｂ）はこのアジテータの回転軌跡を説明する模式図である。図７に示すアジテータ８は、回転軸８ａと、回転軸中心８Ａから距離ｑにあり、直径ｑの円筒状の作用軸８ｂと、回転軸中心８Ａから距離ｒにあり、直径ｑよりも小さい直径ｓとなる円筒状の作用軸８ｃとから構成される。このように構成されるアジテータ８は、重心と回転軸中心８Ａが一致するため、回転振れが抑制される。
【００２２】
次に、本実施形態で使用されるトナーについて説明する。
６００ｄｐｉ以上の微少ドットを再現するために、トナーの重量平均粒径は３〜８［μｍ］が好ましい。この範囲では、微小な潜像ドットに対して、十分に小さい粒径のトナー粒子を有していることから、ドット再現性に優れる。重量平均粒径（Ｄ４）が３［μｍ］未満では、転写効率の低下、ブレードクリーニング性の低下といった現象が発生しやすい。重量平均粒径（Ｄ４）が８［μｍ］を超えると、文字やラインの飛び散りを抑えることが難しい。また、重量平均粒径（Ｄ４）と個数平均粒径（Ｄ１）との比（Ｄ４／Ｄ１）は１．００〜１．４０の範囲にあることが好ましい。（Ｄ４／Ｄ１）が１．００に近いほど粒径分布がシャープであることを示す。このような小粒径で粒径分布の狭いトナーでは、トナーの帯電量分布が均一になり、地肌かぶりの少ない高品位な画像を得ることができ、また、静電転写方式では転写率を高くすることができる。
【００２３】
次に、トナー粒子の粒度分布の測定方法について説明する。
コールターカウンター法によるトナー粒子の粒度分布の測定装置としては、コールターカウンターＴＡ−ＩＩやコールターマルチサイザーＩＩ（いずれもコールター社製）があげられる。以下に測定方法について述べる。
【００２４】
まず、電解水溶液１００〜１５０［ｍｌ］中に分散剤として界面活性剤（好ましくはアルキルベンゼンスルホン酸塩）を０．１〜５［ｍｌ］加える。ここで、電解液とは１級塩化ナトリウムを用いて約１％ＮａＣｌ水溶液を調製したもので、例えばＩＳＯＴＯＮ−ＩＩ（コールター社製）が使用できる。ここで、更に測定試料を２〜２０［ｍｇ］加える。試料を懸濁した電解液は、超音波分散器で約１〜３分間分散処理を行ない、前記測定装置により、アパーチャーとして１００［μｍ］アパーチャーを用いて、トナー粒子又はトナーの重量、個数を測定して、重量分布と個数分布を算出する。得られた分布から、トナーの重量平均粒径（Ｄ４）、個数平均粒径（Ｄ１）を求めることができる。チャンネルとしては、２．００〜２．５２［μｍ］未満；２．５２〜３．１７［μｍ］未満；３．１７〜４．００［μｍ］未満；４．００〜５．０４［μｍ］未満；５．０４〜６．３５［μｍ］未満；６．３５〜８．００［μｍ］未満；８．００〜１０．０８［μｍ］未満；１０．０８〜１２．７０［μｍ］未満；１２．７０〜１６．００［μｍ］未満；１６．００〜２０．２０［μｍ］未満；２０．２０〜２５．４０［μｍ］未満；２５．４０〜３２．００［μｍ］未満；３２．００〜４０．３０［μｍ］未満の１３チャンネルを使用し、粒径２．００［μｍ］以上乃至４０．３０［μｍ］未満の粒子を対象とする。
【００２５】
トナーの形状係数ＳＦ−１は１００〜１８０、形状係数ＳＦ−２は１００〜１８０の範囲にあることが好ましい。図８（ａ）（ｂ）は、形状係数ＳＦ−１、形状係数ＳＦ−２を説明するためにトナーの形状を表した模式図である。形状係数ＳＦ−１は、トナー形状の丸さの割合を示すものであり、下記式（１）で表される。トナーを２次元平面に投影してできる形状の最大長ＭＸＬＮＧの二乗を図形面積ＡＲＥＡで除して、１００π／４を乗じた値である。
ＳＦ−１＝｛（ＭＸＬＮＧ）２／ＡＲＥＡ｝×（１００π／４）・・・式（１）
ＳＦ−１の値が１００の場合トナーの形状は真球となり、ＳＦ−１の値が大きくなるほど不定形になる。
また、形状係数ＳＦ−２は、トナーの形状の凹凸の割合を示すものであり、下記式（２）で表される。トナーを２次元平面に投影してできる図形の周長ＰＥＲＩの二乗を図形面積ＡＲＥＡで除して、１００／４πを乗じた値である。
ＳＦ−２＝｛（ＰＥＲＩ）２／ＡＲＥＡ｝×（１００／４π）・・・式（２）
ＳＦ−２の値が１００の場合トナー表面に凹凸が存在しなくなり、ＳＦ−２の値が大きくなるほどトナー表面の凹凸が顕著になる。
【００２６】
形状係数の測定は、具体的には、走査型電子顕微鏡（Ｓ−８００：日立製作所製）でトナーの写真を撮り、これを画像解析装置（ＬＵＳＥＸ３：ニレコ社製）に導入して解析して計算した。トナーの形状が球形に近くなると、トナーとトナーあるいはトナーと感光体との接触状態が点接触になるために、トナー同士の吸着力は弱くなり従って流動性が高くなり、また、トナーと感光体との吸着力も弱くなって、転写率は高くなる。形状係数ＳＦ−１、ＳＦ−２のいずれかが１８０を超えると、転写率が低下するため好ましくない。
【００２７】
また、本実施形態で好適に用いられるトナーは、少なくとも、窒素原子を含む官能基を有するポリエステルプレポリマーと、ポリエステルと、着色剤と、離型剤とを有機溶媒中に分散させたトナー材料液を、水系溶媒中で架橋及び／又は伸長反応させて得られるトナーである。以下に、トナーの構成材料及び製造方法について説明する。
【００２８】
（ポリエステル）
ポリエステルは、多価アルコール化合物と多価カルボン酸化合物との重縮合反応によって得られる。
【００２９】
多価アルコール化合物（ＰＯ）としては、２価アルコール（ＤＩＯ）および３価以上の多価アルコール（ＴＯ）が挙げられ、（ＤＩＯ）単独、または（ＤＩＯ）と少量の（ＴＯ）との混合物が好ましい。２価アルコール（ＤＩＯ）としては、アルキレングリコール（エチレングリコール、１，２−プロピレングリコール、１，３−プロピレングリコール、１，４−ブタンジオール、１，６−ヘキサンジオールなど）；アルキレンエーテルグリコール（ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ジプロピレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレンエーテルグリコールなど）；脂環式ジオール（１，４−シクロヘキサンジメタノール、水素添加ビスフェノールＡなど）；ビスフェノール類（ビスフェノールＡ、ビスフェノールＦ、ビスフェノールＳなど）；上記脂環式ジオールのアルキレンオキサイド（エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイドなど）付加物；上記ビスフェノール類のアルキレンオキサイド（エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイドなど）付加物などが挙げられる。これらのうち好ましいものは、炭素数２〜１２のアルキレングリコールおよびビスフェノール類のアルキレンオキサイド付加物であり、特に好ましいものはビスフェノール類のアルキレンオキサイド付加物、およびこれと炭素数２〜１２のアルキレングリコールとの併用である。３価以上の多価アルコール（ＴＯ）としては、３〜８価またはそれ以上の多価脂肪族アルコール（グリセリン、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ソルビトールなど）；３価以上のフェノール類（トリスフェノールＰＡ、フェノールノボラック、クレゾールノボラックなど）；上記３価以上のポリフェノール類のアルキレンオキサイド付加物などが挙げられる。
【００３０】
多価カルボン酸（ＰＣ）としては、２価カルボン酸（ＤＩＣ）および３価以上の多価カルボン酸（ＴＣ）が挙げられ、（ＤＩＣ）単独、および（ＤＩＣ）と少量の（ＴＣ）との混合物が好ましい。２価カルボン酸（ＤＩＣ）としては、アルキレンジカルボン酸（コハク酸、アジピン酸、セバシン酸など）；アルケニレンジカルボン酸（マレイン酸、フマール酸など）；芳香族ジカルボン酸（フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、ナフタレンジカルボン酸など）などが挙げられる。これらのうち好ましいものは、炭素数４〜２０のアルケニレンジカルボン酸および炭素数８〜２０の芳香族ジカルボン酸である。３価以上の多価カルボン酸（ＴＣ）としては、炭素数９〜２０の芳香族多価カルボン酸（トリメリット酸、ピロメリット酸など）などが挙げられる。なお、多価カルボン酸（ＰＣ）としては、上述のものの酸無水物または低級アルキルエステル（メチルエステル、エチルエステル、イソプロピルエステルなど）を用いて多価アルコール（ＰＯ）と反応させてもよい。
【００３１】
多価アルコール（ＰＯ）と多価カルボン酸（ＰＣ）の比率は、水酸基［ＯＨ］とカルボキシル基［ＣＯＯＨ］の当量比［ＯＨ］／［ＣＯＯＨ］として、通常２／１〜１／１、好ましくは１．５／１〜１／１、さらに好ましくは１．３／１〜１．０２／１である。
【００３２】
多価アルコール（ＰＯ）と多価カルボン酸（ＰＣ）の重縮合反応は、テトラブトキシチタネート、ジブチルチンオキサイドなど公知のエステル化触媒の存在下、１５０〜２８０℃に加熱し、必要により減圧としながら生成する水を留去して、水酸基を有するポリエステルを得る。ポリエステルの水酸基価は５以上であることが好ましく、ポリエステルの酸価は通常１〜３０、好ましくは５〜２０である。酸価を持たせることで負帯電性となりやすく、さらには記録紙への定着時、記録紙とトナーの親和性がよく低温定着性が向上する。しかし、酸価が３０を超えると帯電の安定性、特に環境変動に対し悪化傾向がある。
また、重量平均分子量１万〜４０万、好ましくは２万〜２０万である。重量平均分子量が１万未満では、耐オフセット性が悪化するため好ましくない。また、４０万を超えると低温定着性が悪化するため好ましくない。
【００３３】
ポリエステルには、上記の重縮合反応で得られる未変性ポリエステルの他に、ウレア変性のポリエステルが好ましく含有される。ウレア変性のポリエステルは、上記の重縮合反応で得られるポリエステルの末端のカルボキシル基や水酸基等と多価イソシアネート化合物（ＰＩＣ）とを反応させ、イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー（Ａ）を得、これとアミン類との反応により分子鎖が架橋及び／又は伸長されて得られるものである。
【００３４】
多価イソシアネート化合物（ＰＩＣ）としては、脂肪族多価イソシアネート（テトラメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、２，６−ジイソシアナトメチルカプロエートなど）；脂環式ポリイソシアネート（イソホロンジイソシアネート、シクロヘキシルメタンジイソシアネートなど）；芳香族ジイソシアネート（トリレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネートなど）；芳香脂肪族ジイソシアネート（α，α，α’，α’−テトラメチルキシリレンジイソシアネートなど）；イソシアネート類；前記ポリイソシアネートをフェノール誘導体、オキシム、カプロラクタムなどでブロックしたもの；およびこれら２種以上の併用が挙げられる。
【００３５】
多価イソシアネート化合物（ＰＩＣ）の比率は、イソシアネート基［ＮＣＯ］と、水酸基を有するポリエステルの水酸基［ＯＨ］の当量比［ＮＣＯ］／［ＯＨ］として、通常５／１〜１／１、好ましくは４／１〜１．２／１、さらに好ましくは２．５／１〜１．５／１である。［ＮＣＯ］／［ＯＨ］が５を超えると低温定着性が悪化する。［ＮＣＯ］のモル比が１未満では、ウレア変性ポリエステルを用いる場合、そのエステル中のウレア含量が低くなり、耐ホットオフセット性が悪化する。
【００３６】
イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー（Ａ）中の多価イソシアネート化合物（ＰＩＣ）構成成分の含有量は、通常０．５〜４０［ｗｔ％］、好ましくは１〜３０［ｗｔ％］、さらに好ましくは２〜２０［ｗｔ％］である。０．５［ｗｔ％］未満では、耐ホットオフセット性が悪化するとともに、耐熱保存性と低温定着性の両立の面で不利になる。また、４０［ｗｔ％］を超えると低温定着性が悪化する。イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー（Ａ）中の１分子当たりに含有されるイソシアネート基は、通常１個以上、好ましくは、平均１．５〜３個、さらに好ましくは、平均１．８〜２．５個である。１分子当たり１個未満では、ウレア変性ポリエステルの分子量が低くなり、耐ホットオフセット性が悪化する。
【００３７】
次に、ポリエステルプレポリマー（Ａ）と反応させるアミン類（Ｂ）としては、２価アミン化合物（Ｂ１）、３価以上の多価アミン化合物（Ｂ２）、アミノアルコール（Ｂ３）、アミノメルカプタン（Ｂ４）、アミノ酸（Ｂ５）、およびＢ１〜Ｂ５のアミノ基をブロックしたもの（Ｂ６）などが挙げられる。
【００３８】
２価アミン化合物（Ｂ１）としては、芳香族ジアミン（フェニレンジアミン、ジエチルトルエンジアミン、４，４’−ジアミノジフェニルメタンなど）；脂環式ジアミン（４，４’−ジアミノ−３，３’−ジメチルジシクロヘキシルメタン、ジアミンシクロヘキサン、イソホロンジアミンなど）；および脂肪族ジアミン（エチレンジアミン、テトラメチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミンなど）などが挙げられる。
【００３９】
３価以上の多価アミン化合物（Ｂ２）としては、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミンなどが挙げられる。アミノアルコール（Ｂ３）としては、エタノールアミン、ヒドロキシエチルアニリンなどが挙げられる。アミノメルカプタン（Ｂ４）としては、アミノエチルメルカプタン、アミノプロピルメルカプタンなどが挙げられる。
【００４０】
アミノ酸（Ｂ５）としては、アミノプロピオン酸、アミノカプロン酸などが挙げられる。Ｂ１〜Ｂ５のアミノ基をブロックしたもの（Ｂ６）としては、前記Ｂ１〜Ｂ５のアミン類とケトン類（アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンなど）から得られるケチミン化合物、オキサゾリジン化合物などが挙げられる。これらアミン類（Ｂ）のうち好ましいものは、Ｂ１およびＢ１と少量のＢ２の混合物である。
【００４１】
アミン類（Ｂ）の比率は、イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー（Ａ）中のイソシアネート基［ＮＣＯ］と、アミン類（Ｂ）中のアミノ基［ＮＨｘ］の当量比［ＮＣＯ］／［ＮＨｘ］として、通常１／２〜２／１、好ましくは１．５／１〜１／１．５、さらに好ましくは１．２／１〜１／１．２である。［ＮＣＯ］／［ＮＨｘ］が２を超えるか、１／２未満では、ウレア変性ポリエステルの分子量が低くなり、耐ホットオフセット性が悪化する。また、ウレア変性ポリエステル中には、ウレア結合と共にウレタン結合を含有していてもよい。ウレア結合含有量とウレタン結合含有量のモル比は、通常１００／０〜１０／９０であり、好ましくは８０／２０〜２０／８０、さらに好ましくは、６０／４０〜３０／７０である。ウレア結合のモル比が１０％未満では、耐ホットオフセット性が悪化する。
【００４２】
ウレア変性ポリエステルは、ワンショット法、などにより製造される。多価アルコール（ＰＯ）と多価カルボン酸（ＰＣ）を、テトラブトキシチタネート、ジブチルチンオキサイドなど公知のエステル化触媒の存在下、１５０〜２８０℃に加熱し、必要により減圧としながら生成する水を留去して、水酸基を有するポリエステルを得る。次いで４０〜１４０℃にて、これに多価イソシアネート（ＰＩＣ）を反応させ、イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー（Ａ）を得る。さらにこの（Ａ）にアミン類（Ｂ）を０〜１４０℃にて反応させ、ウレア変性ポリエステルを得る。
（ＰＩＣ）を反応させる際、及び（Ａ）と（Ｂ）を反応させる際には、必要により溶剤を用いることもできる。使用可能な溶剤としては、芳香族溶剤（トルエン、キシレンなど）；ケトン類（アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンなど）；エステル類（酢酸エチルなど）；アミド類（ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミドなど）およびエーテル類（テトラヒドロフランなど）などのイソシアネート（ＰＩＣ）に対して不活性なものが挙げられる。
また、ポリエステルプレポリマー（Ａ）とアミン類（Ｂ）との架橋及び／又は伸長反応には、必要により反応停止剤を用い、得られるウレア変性ポリエステルの分子量を調整することができる。反応停止剤としては、モノアミン（ジエチルアミン、ジブチルアミン、ブチルアミン、ラウリルアミンなど）、およびそれらをブロックしたもの（ケチミン化合物）などが挙げられる。
【００４３】
ウレア変性ポリエステルの重量平均分子量は、通常１万以上、好ましくは２万〜１０００万、さらに好ましくは３万〜１００万である。１万未満では耐ホットオフセット性が悪化する。ウレア変性ポリエステル等の数平均分子量は、先の未変性ポリエステルを用いる場合は特に限定されるものではなく、前記重量平均分子量とするのに得やすい数平均分子量でよい。ウレア変性ポリエステルを単独で使用する場合は、その数平均分子量は、通常２０００〜１５０００、好ましくは２０００〜１００００、さらに好ましくは２０００〜８０００である。２００００を超えると低温定着性およびフルカラー装置に用いた場合の光沢性が悪化する。
【００４４】
未変性ポリエステルとウレア変性ポリエステルとを併用することで、低温定着性およびフルカラー画像形成装置１００に用いた場合の光沢性が向上するので、ウレア変性ポリエステルを単独で使用するよりも好ましい。尚、未変性ポリエステルはウレア結合以外の化学結合で変性されたポリエステルを含んでも良い。未変性ポリエステルとウレア変性ポリエステルとは、少なくとも一部が相溶していることが低温定着性、耐ホットオフセット性の面で好ましい。従って、未変性ポリエステルとウレア変性ポリエステルとは類似の組成であることが好ましい。
【００４５】
また、未変性ポリエステルとウレア変性ポリエステルとの重量比は、通常２０／８０〜９５／５、好ましくは７０／３０〜９５／５、さらに好ましくは７５／２５〜９５／５、特に好ましくは８０／２０〜９３／７である。ウレア変性ポリエステルの重量比が５％未満では、耐ホットオフセット性が悪化するとともに、耐熱保存性と低温定着性の両立の面で不利になる。未変性ポリエステルとウレア変性ポリエステルとを含むバインダー樹脂のガラス転移点（Ｔｇ）は、通常４５〜６５℃、好ましくは４５〜６０℃である。４５℃未満ではトナーの耐熱性が悪化し、６５℃を超えると低温定着性が不十分となる。また、ウレア変性ポリエステルは、得られるトナー母体粒子の表面に存在しやすいため、公知のポリエステル系トナーと比較して、ガラス転移点が低くても耐熱保存性が良好な傾向を示す。
【００４６】
（着色剤）
着色剤としては、公知の染料及び顔料が全て使用でき、例えば、カーボンブラック、ニグロシン染料、鉄黒、ナフトールイエローＳ、ハンザイエロー（１０Ｇ、５Ｇ、Ｇ）、カドミュウムイエロー、黄色酸化鉄、黄土、黄鉛、チタン黄、ポリアゾイエロー、オイルイエロー、ハンザイエロー（ＧＲ、Ａ、ＲＮ、Ｒ）、ピグメントイエローＬ、ベンジジンイエロー（Ｇ、ＧＲ）、パーマネントイエロー（ＮＣＧ）、バルカンファストイエロー（５Ｇ、Ｒ）、タートラジンレーキ、キノリンイエローレーキ、アンスラザンイエローＢＧＬ、イソインドリノンイエロー、ベンガラ、鉛丹、鉛朱、カドミュウムレッド、カドミュウムマーキュリレッド、アンチモン朱、パーマネントレッド４Ｒ、パラレッド、ファイセーレッド、パラクロルオルトニトロアニリンレッド、リソールファストスカーレットＧ、ブ
リリアントファストスカーレット、ブリリアントカーンミンＢＳ、パーマネントレッド（Ｆ２Ｒ、Ｆ４Ｒ、ＦＲＬ、ＦＲＬＬ、Ｆ４ＲＨ）、ファストスカーレットＶＤ、ベルカンファストルビンＢ、ブリリアントスカーレットＧ、リソールルビンＧＸ、パーマネントレッドＦ５Ｒ、ブリリアントカーミン６Ｂ、ピグメントスカーレット３Ｂ、ボルドー５Ｂ、トルイジンマルーン、パーマネントボルドーＦ２Ｋ、ヘリオボルドーＢＬ、ボルドー１０Ｂ、ボンマルーンライト、ボンマルーンメジアム、エオシンレーキ、ローダミンレーキＢ、ローダミンレーキＹ、アリザリンレーキ、チオインジゴレッドＢ、チオインジゴマルーン、オイルレッド、キナクリドンレッド、ピラゾロンレッド、ポリアゾレッド、クロームバーミリオン、ベンジジンオレンジ、ペリノンオレンジ、オイルオレンジ、コバルトブルー、セルリアンブルー、アルカリブルーレーキ、ピーコックブルーレーキ、ビクトリアブルーレーキ、無金属フタロシアニンブルー、フタロシアニンブルー、ファストスカイブルー、インダンスレンブルー（ＲＳ、ＢＣ）、インジゴ、群青、紺青、アントラキノンブルー、ファストバイオレットＢ、メチルバイオレットレーキ、コバルト紫、マンガン紫、ジオキサンバイオレット、アントラキノンバイオレット、クロムグリーン、ジンクグリーン、酸化クロム、ピリジアン、エメラルドグリーン、ピグメントグリーンＢ、ナフトールグリーンＢ、グリーンゴールド、アシッドグリーンレーキ、マラカイトグリーンレーキ、フタロシアニングリーン、アントラキノングリーン、酸化チタン、亜鉛華、リトボン及びそれらの混合物が使用できる。着色剤の含有量はトナーに対して通常１〜１５重量％、好ましくは３〜１０重量％である。
【００４７】
着色剤は樹脂と複合化されたマスターバッチとして用いることもできる。マスターバッチの製造、またはマスターバッチとともに混練されるバインダー樹脂としては、ポリスチレン、ポリ−ｐ−クロロスチレン、ポリビニルトルエンなどのスチレン及びその置換体の重合体、あるいはこれらとビニル化合物との共重合体、ポリメチルメタクリレート、ポリブチルメタクリレート、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、エポキシ樹脂、エポキシポリオール樹脂、ポリウレタン、ポリアミド、ポリビニルブチラール、ポリアクリル酸樹脂、ロジン、変性ロジン、テルペン樹脂、脂肪族又は脂環族炭化水素樹脂、芳香族系石油樹脂、塩素化パラフィン、パラフィンワックスなどが挙げられ、単独あるいは混合して使用できる。
【００４８】
（荷電制御剤）
荷電制御剤としては公知のものが使用でき、例えばニグロシン系染料、トリフェニルメタン系染料、クロム含有金属錯体染料、モリブデン酸キレート顔料、ローダミン系染料、アルコキシ系アミン、４級アンモニウム塩（フッ素変性４級アンモニウム塩を含む）、アルキルアミド、燐の単体または化合物、タングステンの単体または化合物、フッ素系活性剤、サリチル酸金属塩及び、サリチル酸誘導体の金属塩等である。具体的にはニグロシン系染料のボントロン０３、４級アンモニウム塩のボントロンＰ−５１、含金属アゾ染料のボントロンＳ−３４、オキシナフトエ酸系金属錯体のＥ−８２、サリチル酸系金属錯体のＥ−８４、フェノール系縮合物のＥ−８９（以上、オリエント化学工業社製）、４級アンモニウム塩モリブデン錯体のＴＰ−３０２、ＴＰ−４１５（以上、保土谷化学工業社製）
、４級アンモニウム塩のコピーチャージＰＳＹ ＶＰ２０３８、トリフェニルメタン誘導体のコピーブルーＰＲ、４級アンモニウム塩のコピーチャージ ＮＥＧ ＶＰ２０３６、コピーチャージ ＮＸ ＶＰ４３４（以上、ヘキスト社製）、ＬＲＡ−９０１、ホウ素錯体であるＬＲ−１４７（日本カーリット社製）、銅フタロシアニン、ペリレン、キナクリドン、アゾ系顔料、その他スルホン酸基、カルボキシル基、４級アンモニウム塩等の官能基を有する高分子系の化合物が挙げられる。このうち、特にトナーを負極性に制御する物質が好ましく使用される。
【００４９】
荷電制御剤の使用量は、バインダー樹脂の種類、必要に応じて使用される添加剤の有無、分散方法を含めたトナー製造方法によって決定されるもので、一義的に限定されるものではないが、好ましくはバインダー樹脂１００重量部に対して、０．１〜１０重量部の範囲で用いられる。好ましくは、０．２〜５重量部の範囲がよい。１０重量部を超える場合にはトナーの帯電性が大きすぎ、荷電制御剤の効果を減退させ、現像ローラとの静電的吸引力が増大し、現像剤の流動性低下や、画像濃度の低下を招く。
【００５０】
（離型剤）
離型剤としては、融点が５０〜１２０℃の低融点のワックスが、バインダー樹脂との分散の中でより離型剤として効果的に定着ローラとトナー界面との間で働き、これにより定着ローラにオイルの如き離型剤を塗布することなく高温オフセットに対し効果を示す。このようなワックス成分としては、以下のものが挙げられる。ロウ類及びワックス類としては、カルナバワックス、綿ロウ、木ロウ、ライスワックス等の植物系ワックス、ミツロウ、ラノリン等の動物系ワックス、オゾケライト、セルシン等の鉱物系ワックス、及びおよびパラフィン、マイクロクリスタリン、ペトロラタム等の石油ワックス等が挙げられる。また、これら天然ワックスの外に、フィッシャー・トロプシュワックス、ポリエチレンワックス等の合成炭化水素ワックス、エステル、ケトン、エーテル等の合成ワックス等が挙
げられる。さらに、１２−ヒドロキシステアリン酸アミド、ステアリン酸アミド、無水フタル酸イミド、塩素化炭化水素等の脂肪酸アミド及び、低分子量の結晶性高分子樹脂である、ポリ−ｎ−ステアリルメタクリレート、ポリ−ｎ−ラウリルメタクリレート等のポリアクリレートのホモ重合体あるいは共重合体（例えば、ｎ−ステアリルアクリレート−エチルメタクリレートの共重合体等）等、側鎖に長いアルキル基を有する結晶性高分子等も用いることができる。
【００５１】
荷電制御剤、離型剤はマスターバッチ、バインダー樹脂とともに溶融混練することもできるし、もちろん有機溶剤に溶解、分散する際に加えても良い。
【００５２】
（外添剤）
トナー粒子の流動性や現像性、帯電性を補助するための外添剤として、無機微粒子が好ましく用いられる。この無機微粒子の一次粒子径は、５×１０−３〜２［μｍ］であることが好ましく、特に５×１０−３〜０．５［μｍ］であることが好ましい。また、ＢＥＴ法による比表面積は、２０〜５００［ｍ２／ｇ］であることが好ましい。この無機微粒子の使用割合は、トナーの０．０１〜５［ｗｔ％］であることが好ましく、特に０．０１〜２．０［ｗｔ％］であることが好ましい。
【００５３】
無機微粒子の具体例としては、例えばシリカ、アルミナ、酸化チタン、チタン酸バリウム、チタン酸マグネシウム、チタン酸カルシウム、チタン酸ストロンチウム、酸化亜鉛、酸化スズ、ケイ砂、クレー、雲母、ケイ灰石、ケイソウ土、酸化クロム、酸化セリウム、ベンガラ、三酸化アンチモン、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム、硫酸バリウム、炭酸バリウム、炭酸カルシウム、炭化ケイ素、窒化ケイ素などを挙げることができる。中でも、流動性付与剤としては、疎水性シリカ微粒子と疎水性酸化チタン微粒子を併用するのが好ましい。特に両微粒子の平均粒径が５×１０−２［μｍ］以下のものを使用して攪拌混合を行った場合、トナーとの静電力、ファンデルワールス力は格段に向上することより、所望の帯電レベルを得るために行われる現像装置内部の攪拌混合によっても、トナーから流動性付与剤が脱離することなく、ホタルなどが発生しない良好な画像品質が得られて、さらに転写残トナーの低減が図られる。酸化チタン微粒子は、環境安定性、画像濃度安定性に優れている反面、帯電立ち上がり特性の悪化傾向にあることより、酸化チタン微粒子添加量がシリカ微粒子添加量よりも多くなると、この副作用の影響が大きくなることが考えられる。しかし、疎水性シリカ微粒子及び疎水性酸化チタン微粒子の添加量が０．３〜１．５ｗｔ％の範囲では、帯電立ち上がり特性が大きく損なわれず、所望の帯電立ち上がり特性が得られ、すなわち、コピーの繰り返しを行っても、安定した画像品質が得られる。
【００５４】
次に、トナーの製造方法について説明する。ここでは、好ましい製造方法について示すが、これに限られるものではない。
【００５５】
（トナーの製造方法）
１）着色剤、未変性ポリエステル、イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー、離型剤を有機溶媒中に分散させトナー材料液を作る。
有機溶媒は、沸点が１００℃未満の揮発性であることが、トナー母体粒子形成後の除去が容易である点から好ましい。具体的には、トルエン、キシレン、ベンゼン、四塩化炭素、塩化メチレン、１，２−ジクロロエタン、１，１，２−トリクロロエタン、トリクロロエチレン、クロロホルム、モノクロロベンゼン、ジクロロエチリデン、酢酸メチル、酢酸エチル、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンなどを単独あるいは２種以上組合せて用いることができる。特に、トルエン、キシレン等の芳香族系溶媒および塩化メチレン、１，２−ジクロロエタン、クロロホルム、四塩化炭素等のハロゲン化炭化水素が好ましい。有機溶媒の使用量は、ポリエステルプレポリマー１００重量部に対し、通常０〜３００重量部、好ましくは０〜１００重量部、さらに好ましくは２５〜７０重量部である。
【００５６】
２）トナー材料液を界面活性剤、樹脂微粒子の存在下、水系媒体中で乳化させる。
水系媒体は、水単独でも良いし、アルコール（メタノール、イソプロピルアルコール、エチレングリコールなど）、ジメチルホルムアミド、テトラヒドロフラン、セルソルブ類（メチルセルソルブなど）、低級ケトン類（アセトン、メチルエチルケトンなど）などの有機溶媒を含むものであってもよい。トナー材料液１００重量部に対する水系媒体の使用量は、通常５０〜２０００重量部、好ましくは１００〜１０００重量部である。５０重量部未満ではトナー材料液の分散状態が悪く、所定の粒径のトナー粒子が得られない。２００００重量部を超えると経済的でない。また、水系媒体中の分散を良好にするために、界面活性剤、樹脂微粒子等の分散剤を適宜加える。
【００５７】
界面活性剤としては、アルキルベンゼンスルホン酸塩、α−オレフィンスルホン酸塩、リン酸エステルなどのアニオン性界面活性剤、アルキルアミン塩、アミノアルコール脂肪酸誘導体、ポリアミン脂肪酸誘導体、イミダゾリンなどのアミン塩型や、アルキルトリメチルアンモニム塩、ジアルキルジメチルアンモニウム塩、アルキルジメチルベンジルアンモニウム塩、ピリジニウム塩、アルキルイソキノリニウム塩、塩化ベンゼトニウムなどの４級アンモニウム塩型のカチオン性界面活性剤、脂肪酸アミド誘導体、多価アルコール誘導体などの非イオン界面活性剤、例えばアラニン、ドデシルジ（アミノエチル）グリシン、ジ（オクチルアミノエチル）グリシンやＮ−アルキル−Ｎ，Ｎ−ジメチルアンモニウムベタインなどの両性界面活性剤が挙げられる。
【００５８】
また、フルオロアルキル基を有する界面活性剤を用いることにより、非常に少量でその効果をあげることができる。好ましく用いられるフルオロアルキル基を有するアニオン性界面活性剤としては、炭素数２〜１０のフルオロアルキルカルボン酸及びその金属塩、パーフルオロオクタンスルホニルグルタミン酸ジナトリウム、３−［ω−フルオロアルキル（Ｃ６〜Ｃ１１）オキシ］−１−アルキル（Ｃ３〜Ｃ４）スルホン酸ナトリウム、３−［ω−フルオロアルカノイル（Ｃ６〜Ｃ８）−Ｎ−エチルアミノ］−１−プロパンスルホン酸ナトリウム、フルオロアルキル（Ｃ１１〜Ｃ２０）カルボン酸及び金属塩、パーフルオロアルキルカルボン酸（Ｃ７〜Ｃ１３）及びその金属塩、パーフルオロアルキル（Ｃ４〜Ｃ１２）スルホン酸及びその金属塩、パーフルオロオクタンスルホン酸ジエタノールアミ
ド、Ｎ−プロピル−Ｎ−（２−ヒドロキシエチル）パーフルオロオクタンスルホンアミド、パーフルオロアルキル（Ｃ６〜Ｃ１０）スルホンアミドプロピルトリメチルアンモニウム塩、パーフルオロアルキル（Ｃ６〜Ｃ１０）−Ｎ−エチルスルホニルグリシン塩、モノパーフルオロアルキル（Ｃ６〜Ｃ１６）エチルリン酸エステルなどが挙げられる。
商品名としては、サーフロンＳ−１１１、Ｓ−１１２、Ｓ−１１３（旭硝子社製）、フロラードＦＣ−９３、ＦＣ−９５、ＦＣ−９８、ＦＣ−１２９（住友３Ｍ社製）、ユニダインＤＳ−１０１、ＤＳ−１０２（ダイキン工業社製）、メガファックＦ−１１０、Ｆ−１２０、Ｆ−１１３、Ｆ−１９１、Ｆ−８１２、Ｆ−８３３（大日本インキ社製）、エクトップＥＦ−１０２、１０３、１０４、１０５、１１２、１２３Ａ、１２３Ｂ、３０６Ａ、５０１、２０１、２０４、（トーケムプロダクツ社製）、フタージェントＦ−１００、Ｆ１５０（ネオス社製）などが挙げられる。
【００５９】
また、カチオン性界面活性剤としては、フルオロアルキル基を有する脂肪族１級、２級もしくは２級アミン酸、パーフルオロアルキル（Ｃ６−Ｃ１０）スルホンアミドプロピルトリメチルアンモニウム塩などの脂肪族４級アンモニウム塩、ベンザルコニウム塩、塩化ベンゼトニウム、ピリジニウム塩、イミダゾリニウム塩、商品名としてはサーフロンＳ−１２１（旭硝子社製）、フロラードＦＣ−１３５（住友３Ｍ社製）、ユニダインＤＳ−２０２（ダイキンエ業杜製）、メガファックＦ−１５０、Ｆ−８２４（大日本インキ社製）、エクトップＥＦ−１３２（トーケムプロダクツ社製）、フタージェントＦ−３００（ネオス社製）などが挙げられる。
【００６０】
樹脂微粒子は、水系媒体中で形成されるトナー母体粒子を安定化させるために加えられる。このために、トナー母体粒子の表面上に存在する被覆率が１０〜９０％の範囲になるように加えられることが好ましい。例えば、ポリメタクリル酸メチル微粒子１［μｍ］、及び３［μｍ］、ポリスチレン微粒子０．５［μｍ］及び２［μｍ］、ポリ（スチレン―アクリロニトリル）微粒子１［μｍ］、商品名では、ＰＢ−２００Ｈ（花王社製）、ＳＧＰ（総研社製）、テクノポリマーＳＢ（積水化成品工業社製）、ＳＧＰ−３Ｇ（総研社製）、ミクロパール（積水ファインケミカル社製）等がある。また、リン酸三カルシウム、炭酸カルシウム、酸化チタン、コロイダルシリカ、ヒドロキシアパタイト等の無機化合物分散剤も用いることができる。
【００６１】
上記の樹脂微粒子、無機化合物分散剤と併用して使用可能な分散剤として、高分子系保護コロイドにより分散液滴を安定化させても良い。例えばアクリル酸、メタクリル酸、α−シアノアクリル酸、α−シアノメタクリル酸、イタコン酸、クロトン酸、フマール酸、マレイン酸または無水マレイン酸などの酸類、あるいは水酸基を含有する（メタ）アクリル系単量体、例えばアクリル酸−β−ヒドロキシエチル、メタクリル酸−β−ヒドロキシエチル、アクリル酸−β−ヒドロキシプロビル、メタクリル酸−β−ヒドロキシプロピル、アクリル酸−γ−ヒドロキシプロピル、メタクリル酸−γ−ヒドロキシプロピル、アクリル酸−３−クロロ２−ヒドロキシプロビル、メタクリル酸−３−クロロ−２−ヒドロキシプロピル、ジエチレングリコールモノアクリル酸エステル、ジエチレングリコールモノ
メタクリル酸エステル、グリセリンモノアクリル酸エステル、グリセリンモノメタクリル酸エステル、Ｎ−メチロールアクリルアミド、Ｎ−メチロールメタクリルアミドなど、ビニルアルコールまたはビニルアルコールとのエーテル類、例えばビニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテル、ビニルプロピルエーテルなど、またはビニルアルコールとカルボキシル基を含有する化合物のエステル類、例えば酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、酪酸ビニルなど、アクリルアミド、メタクリルアミド、ジアセトンアクリルアミドあるいはこれらのメチロール化合物、アクリル酸クロライド、メタクリル酸クロライドなどの酸クロライド類、ビニルピリジン、ビニルピロリドン、ビニルイミダゾール、エチレンイミンなどの含窒素化合物、またはその複素環を有するものなどのホモポリマーまたは共重合体、
ポリオキシエチレン、ポリオキシプロピレン、ポリオキシエチレンアルキルアミン、ポリオキシプロピレンアルキルアミン、ポリオキシエチレンアルキルアミド、ポリオキシプロピレンアルキルアミド、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンラウリルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルフェニルエステル、ポリオキシエチレンノニルフェニルエステルなどのポリオキシエチレン系、メチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロースなどのセルロース類などが使用できる。
【００６２】
分散の方法としては特に限定されるものではないが、低速せん断式、高速せん断式、摩擦式、高圧ジェット式、超音波などの公知の設備が適用できる。この中でも、分散体の粒径を２〜２０［μｍ］にするために高速せん断式が好ましい。高速せん断式分散機を使用した場合、回転数は特に限定はないが、通常１０００〜３００００［ｒｐｍ］、好ましくは５０００〜２００００［ｒｐｍ］である。分散時間は特に限定はないが、バッチ方式の場合は、通常０．１〜５分である。分散時の温度としては、通常、０〜１５０℃（加圧下）、好ましくは４０〜９８℃である。
【００６３】
３）乳化液の作製と同時に、アミン類（Ｂ）を添加し、イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー（Ａ）との反応を行わせる。
この反応は、分子鎖の架橋及び／又は伸長を伴う。反応時間は、ポリエステルプレポリマー（Ａ）の有するイソシアネート基構造とアミン類（Ｂ）との反応性により選択されるが、通常１０分〜４０時間、好ましくは２〜２４時間である。反応温度は、通常、０〜１５０℃、好ましくは４０〜９８℃である。また、必要に応じて公知の触媒を使用することができる。具体的にはジブチルチンラウレート、ジオクチルチンラウレートなどが挙げられる。
【００６４】
４）反応終了後、乳化分散体（反応物）から有機溶媒を除去し、洗浄、乾燥してトナー母体粒子を得る。
有機溶媒を除去するためには、系全体を徐々に層流の攪拌状態で昇温し、一定の温度域で強い攪拌を与えた後、脱溶媒を行うことで紡錘形のトナー母体粒子が作製できる。また、分散安定剤としてリン酸カルシウム塩などの酸、アルカリに溶解可能な物を用いた場合は、塩酸等の酸により、リン酸カルシウム塩を溶解した後、水洗するなどの方法によって、トナー母体粒子からリン酸カルシウム塩を除去する。その他酵素による分解などの操作によっても除去できる。
【００６５】
５）上記で得られたトナー母体粒子に、荷電制御剤を打ち込み、ついで、シリカ微粒子、酸化チタン微粒子等の無機微粒子を外添させ、トナーを得る。荷電制御剤の打ち込み、及び無機微粒子の外添は、ミキサー等を用いた公知の方法によって行われる。これにより、小粒径であって、粒径分布のシャープなトナーを容易に得ることができる。さらに、有機溶媒を除去する工程で強い攪拌を与えることで、真球状からラクビーボール状の間の形状を制御することができ、さらに、表面のモフォロジーも滑らかなものから梅干形状の間で制御することができる。
【００６６】
以上、本実施形態の現像装置２３によれば、現像剤攪拌部材であるアジテータ６は、作用軸６ｂ、６ｃが回転軸中心６Ａから互いに異なる距離ｌ、ｍに設けられている。アジテータ７は、作用軸７ｂ、７ｃ、７ｄが回転軸中心７Ａから互いに異なる距離ｎ、ｏ、ｐに設けられている。アジテータ８は、作用軸８ｂ、８ｃが回転軸中心８Ａから互いに異なる距離ｑ、ｒに設けられている。そのため、作用軸が１本若しくは複数の作用軸が回転軸中心から等距離の位置に設けられている場合に比べ、アジテータ６、７、８では、作用軸の回転軌跡６Ｂ、６Ｃ、７Ｂ、７Ｃ、７Ｄ、８Ｂ、８Ｃが占める領域が大きくなり、作用軸による攪拌作用を直接受ける現像剤が多くなる。その結果、現像剤が滞留しやすい領域が少なくなり、現像剤収容部５内の現像剤を安定して現像剤供給部材へ補給することができる。
また、本実施形態に係る現像装置２３によれば、アジテータ６、７、８の回転軸中心６Ａ、７Ａ、８Ａから最も近い距離にある作用軸６ｂ、７ｂ、８ｂの回転軌跡６Ｂ、７Ｂ、８Ｂの回転軌跡が回転軸中心６Ａ、７Ａ、８Ａを通る構成となっている。そのため、トナーが最も滞留しやすい回転軸中心６Ａ、７Ａ領域のトナーを攪拌することができ、回転軸中心６Ａ、７Ａ領域でトナーが滞留することを防止できる。
また、本実施形態に係る現像装置２３によれば、複数個のアジテータ６、７が設けられているため、現像剤収容部５内のトナー攪拌性を向上させることができる。
また、本実施形態に係る現像装置２３によれば、供給ローラ４の最も近傍に設けられたアジテータ６は、回転軸中心６Ａから最も遠い距離にある作用軸６ｃの回転軌跡６Ｃの最外周と供給ローラ４との間隔が１ｍｍ以下となる位置に配置される。これにより、供給ローラ４へのトナー供給性を向上させることができる。
また、上記現像装置２３で用いられるトナーは、体積平均粒径が３〜８［μｍ］、体積平均粒径（Ｄｖ）と個数平均粒径（Ｄｎ）との比（Ｄｖ／Ｄｎ）が１．００〜１．４０の範囲にあることを特徴とするものである。このような小粒径で粒径分布の狭いトナーを用いることで、トナー帯電量分布が均一で、地肌かぶりの少ない高品位の画像を得るとともに、高転写率を得ることができる。一方、このような小粒径のトナーは凝集度が高いので、本発明の課題が顕著に発生するため、上記現像装置２３を用いることは有効である。
また、トナーの形状係数ＳＦ−１が１００〜１８０の範囲にあり、形状係数ＳＦ−２が１００〜１８０の範囲とする。このような形状のトナーを用いることで、流動性を良好にし、トナーの供給性を向上させ、また、トナー層の均一化を保ちムラのない高品位な画像を得ることができる。さらに、トナー間の吸着力、感光体１とトナー吸着力を弱め、高転写率を得ることができる。一方、このようなトナーは、本発明の課題が顕著に発生するため、上記現像装置２３を用いることは有効である。
また、トナーは、少なくとも、窒素原子を含む官能基を有するポリエステルプレポリマーと、ポリエステルと、着色剤と、離型剤とを有機溶媒中に分散させたトナー材料液を、水系媒体中で架橋及び／又は伸長反応させて得られるものとする。これは、形状及び表面のモフォロジー制御可能なトナーの工法であり、小粒径で、粒径分布のシャープなトナーを容易に得ることができる。これにより、高品位の画像を得るとともに、高転写率を得ることができる。
また、本実施形態に係るプロセスカートリッジは、感光体１と上記現像装置２３とを一体的に形成し、画像形成装置本体に脱着可能なプロセスカ−トリッジとして構成することにより、メンテナンス性の向上が図れる。
また、本実施形態に係る画像形成装置は、上述したように良好な現像動作を行うことができる現像装置を備えていることから、画像濃度が急激に変化することを抑制して高品質な画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本実施形態に係る現像装置を採用するカラー画像形成装置の概略構成図。
【図２】同現像装置の構成を説明する概略構成図。
【図３】同現像装置の構成を説明する要部拡大構成図。
【図４】同現像装置の第１のアジテータの回転軌跡を説明する模式図。
【図５】（ａ）は、第１のアジテータの構成を説明する平面図であり、（ｂ）は第１のアジテータの回転軌跡を説明する模式図。
【図６】（ａ）は、第２のアジテータの構成を説明する平面図であり、（ｂ）は第２のアジテータの回転軌跡を説明する模式図。
【図７】（ａ）は、別の実施形態に係るアジテータの構成を示す平面図であり、（ｂ）はこのアジテータの回転軌跡を説明する模式図。
【図８】形状係数ＳＦ−１、形状係数ＳＦ−２を説明するためにトナーの形状を表した模式図。
【図９】従来の現像装置の構成を示す概略構成図。
【符号の説明】
【００６８】
１ 感光体
２ 現像ローラ
３ ドクタブレード
４ 供給ローラ
５ 現像剤収容部
６ 第１のアジテータ
６ａ 回転軸
６Ａ 回転軸中心
６ｂ、６ｃ 作用軸
７ 第２のアジテータ
７ａ 回転軸
７Ａ 回転軸中心
７ｂ、７ｃ、７ｄ 作用軸
２０ 作像ユニット
２１ 露光装置
２２ 帯電装置
２３ 現像装置
２４ クリーニング装置
３０ 中間転写ベルト
【特許請求の範囲】
【請求項１】
現像剤を担持して潜像担持体との対向部まで搬送する現像剤担持体と、回転しながら該現像剤担持体に当接して現像剤を供給する現像剤供給部材と、該現像剤供給部材の上方に設けられ現像剤を収容する現像剤収容部と、回転しながら該現像剤収容部内の現像剤を攪拌する現像剤攪拌部材とを備える現像装置において、
上記現像剤攪拌部材は、回転軸と、該回転軸中心から互いに異なる距離をもつ位置にあって上記現像剤収容部内の現像剤に攪拌作用を及ぼす複数の作用軸とからなることを特徴とする現像装置。
【請求項２】
請求項１の現像装置において、
上記現像剤攪拌部材は、回転軸中心から最も近い距離にある作用軸の回転軌跡が回転軸中心を通る構成であることを特徴とする現像装置。
【請求項３】
請求項１又は２の現像装置において、
上記現像剤撹拌部材が複数個設けられたことを特徴とする現像装置。
【請求項４】
請求項１、２又は３の現像装置において、
上記現像剤供給部材の最も近傍に設けられた上記現像剤撹拌部材は、回転軸中心から最も遠い距離にある作用軸の回転軌跡最外周と該現像剤供給部材との間隔が１ｍｍ以下となる位置に配置されることを特徴とする現像装置。
【請求項５】
請求項１、２、３又は４の現像装置において、
上記現像剤には、体積平均粒径が３〜８μｍで、体積平均粒径（Ｄｖ）と個数平均粒径（Ｄｎ）との比（Ｄｖ／Ｄｎ）が１．００〜１．４０の範囲にあるトナーを用いることを特徴とする現像装置。
【請求項６】
請求項１、２、３、４又は５の現像装置において、
上記現像剤には、形状係数ＳＦ−１が１００〜１８０の範囲にあり、形状係数ＳＦ−２が１００〜１８０の範囲にあるトナーを用いることを特徴とする現像成装置。
【請求項７】
請求項１、２、３、４、５又は６の現像装置において、
上記現像剤には、少なくとも、窒素原子を含む官能基を有するポリエステルプレポリマーと、ポリエステルと、着色剤と、離型剤とを有機溶媒中に分散させたトナー材料液を、水系媒体中で架橋及び／又は伸長反応させて得られるトナーを用いることを特徴とする画像形成装置。
【請求項８】
潜像担持体と現像手段とを一体的に形成し、画像形成装置本体に着脱可能なプロセスカ−トリッジにおいて、
上記現像手段として請求項１、２、３、４、５、６又は７の何れかの現像装置を採用することを特徴とするプロセスカートリッジ。
【請求項９】
潜像担持体と、該潜像担持体に静電潜像を形成する潜像形成手段と、該潜像担持体上の潜像を現像する現像手段とを備えた画像形成装置において、
上記現像手段として請求項１、２、３、４、５、６又は７の何れかの現像装置を採用することを特徴とする画像形成装置。
【請求項１】
現像剤を担持して潜像担持体との対向部まで搬送する現像剤担持体と、回転しながら該現像剤担持体に当接して現像剤を供給する現像剤供給部材と、該現像剤供給部材の上方に設けられ現像剤を収容する現像剤収容部と、回転しながら該現像剤収容部内の現像剤を攪拌する現像剤攪拌部材とを備える現像装置において、
上記現像剤攪拌部材は、回転軸と、該回転軸中心から互いに異なる距離をもつ位置にあって上記現像剤収容部内の現像剤に攪拌作用を及ぼす複数の作用軸とからなることを特徴とする現像装置。
【請求項２】
請求項１の現像装置において、
上記現像剤攪拌部材は、回転軸中心から最も近い距離にある作用軸の回転軌跡が回転軸中心を通る構成であることを特徴とする現像装置。
【請求項３】
請求項１又は２の現像装置において、
上記現像剤撹拌部材が複数個設けられたことを特徴とする現像装置。
【請求項４】
請求項１、２又は３の現像装置において、
上記現像剤供給部材の最も近傍に設けられた上記現像剤撹拌部材は、回転軸中心から最も遠い距離にある作用軸の回転軌跡最外周と該現像剤供給部材との間隔が１ｍｍ以下となる位置に配置されることを特徴とする現像装置。
【請求項５】
請求項１、２、３又は４の現像装置において、
上記現像剤には、体積平均粒径が３〜８μｍで、体積平均粒径（Ｄｖ）と個数平均粒径（Ｄｎ）との比（Ｄｖ／Ｄｎ）が１．００〜１．４０の範囲にあるトナーを用いることを特徴とする現像装置。
【請求項６】
請求項１、２、３、４又は５の現像装置において、
上記現像剤には、形状係数ＳＦ−１が１００〜１８０の範囲にあり、形状係数ＳＦ−２が１００〜１８０の範囲にあるトナーを用いることを特徴とする現像成装置。
【請求項７】
請求項１、２、３、４、５又は６の現像装置において、
上記現像剤には、少なくとも、窒素原子を含む官能基を有するポリエステルプレポリマーと、ポリエステルと、着色剤と、離型剤とを有機溶媒中に分散させたトナー材料液を、水系媒体中で架橋及び／又は伸長反応させて得られるトナーを用いることを特徴とする画像形成装置。
【請求項８】
潜像担持体と現像手段とを一体的に形成し、画像形成装置本体に着脱可能なプロセスカ−トリッジにおいて、
上記現像手段として請求項１、２、３、４、５、６又は７の何れかの現像装置を採用することを特徴とするプロセスカートリッジ。
【請求項９】
潜像担持体と、該潜像担持体に静電潜像を形成する潜像形成手段と、該潜像担持体上の潜像を現像する現像手段とを備えた画像形成装置において、
上記現像手段として請求項１、２、３、４、５、６又は７の何れかの現像装置を採用することを特徴とする画像形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００９−２５１３３７（Ｐ２００９−２５１３３７Ａ）
【公開日】平成２１年１０月２９日（２００９．１０．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１０００８６（Ｐ２００８−１０００８６）
【出願日】平成２０年４月８日（２００８．４．８）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１０月２９日（２００９．１０．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年４月８日（２００８．４．８）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
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