(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
現像剤担持体と、現像剤担持体に一成分現像剤の非磁性トナーを供給して担持させる現像剤供給部材と、現像剤担持体上に担持されたトナーを薄層に規制する、現像剤担持体の表面に当接した弾性規制部材とを備え、前記トナーは、５〜３０重量％の低軟化点物質を内包し、その形状係数ＳＦ１が１００〜１５０を有する現像装置において、
前記現像剤担持体は、その表面に少なくとも球状粒子を含有した樹脂で形成した被覆層を有し、
前記被覆層の樹脂は、メチルメタクリレートモノマーと含窒素ビニルモノマーの共重合体であり、
前記被覆層を形成した現像剤担持体の表面の中心線平均粗さＲａ（μｍ）、トナーの平均粒径ｒ（μｍ）、および球状粒子の体積平均粒径Ｒ（μｍ）の間に、
０．６５≦Ｒａ≦１．３  かつ０．５≦Ｒ／ｒ≦１．９
の関係を有することを特徴とする現像装置。
【請求項２】
前記被覆層にさらに導電性微粉末を含有する請求項１の現像装置。
【請求項３】
前記被覆層にさらに固体潤滑剤を含有する請求項１または２の現像装置。
【請求項４】
前記非磁性トナーは、重合法により製造された請求項１〜３のいずれかの項に記載の現像装置。
【請求項５】
前記規制部材は、バネ弾性を有する板材に、ポリアミド含有エラストマー層を接着もしくは成形により設けてなる請求項１〜４のいずれかの項に記載の現像装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真方式等を採用したカラー画像形成装置に具備され、像担持体上に形成された静電潜像を可視化するために用いられる現像装置、特に重合法によって製造された一成分現像剤の非磁性トナーを用いるのに好適な現像装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、フルカラーの画像形成装置、たとえば複写機では、４つの感光ドラムを用い、各感光ドラム上に形成された静電潜像をシアン、マゼンタ、イエローおよびブラックのトナーを用いて現像し、感光ドラムに転写ベルト（ベルト状転写体）で転写材を搬送して、現像により得られた各色のトナー像を転写材に転写し、フルカラー画像を形成する方法や、転写ドラム（転写材保持体）の表面に転写材を静電気力やグリッパー等の機械的作用により巻き付けて、転写材を転写ドラムと対向した１つの感光ドラムに搬送し、感光ドラム上に形成されたトナー像を転写材に転写し、このトナー像の形成および転写の工程を４色分繰り返すことにより、フルカラー画像を得る方法が一般的に利用されている。
【０００３】
近年、画像形成装置には、フルカラー用の転写材として、通常の紙やオーバーヘッドプロジェクター用フィルム（ＯＨＰ）以外に、厚紙やカード、葉書等の小サイズ紙への対応を可能とする要請が増してきている。
【０００４】
上記の転写材の搬送に転写ベルトを用いる画像形成装置は、転写材が平板状で搬送されるために、多用な転写材に画像形成が可能で適用範囲が広いが、複数のトナー像を正確に転写材の所定位置に重ね合わせる必要があり、少しのレジストレーションの相違によっても画質が低下し、レジストレーションの精度を高めるため、転写材の搬送機構が複雑化し、部品点数の増加を招く問題がある。
【０００５】
一方、転写材を転写ドラム表面に吸着等により巻き付けて搬送する画像形成装置は、坪量の大きな厚紙を用いた場合、転写材のコシの強さで転写材の後端が転写ドラム表面との密着不良を起こし、結果的に転写に起因する画像欠陥を起こしやすい。小サイズ紙においても、同様な原因による画像欠陥が発生する場合がある。
【０００６】
このようなことから、中間転写体を用いる画像形成方法が種々提案されている。たとえば、中間転写ドラム、つまりドラム状の中間転写体を用いるフルカラー画像形成装置は、米国特許第５，１８７，５２６号に記載されている。しかしながら、同特許の記載には、トナー粒子の形状および構成に関し、具体的な言及がない。特開昭５９−１２５７３９号公報は、平均粒径１０μｍ以下のトナーで形成したトナー像を、中間転写体に転写し、その中間転写体上のトナー像を転写材に転写する方法を記載しており、トナーの製造方法の１つとして懸濁重合法による直接製造法を述べている。しかし、この公報の画像形成工程における転写は、押圧転写または粘着転写を行っており、多数枚の転写により中間転写体の表面が汚染されやすい問題を有している。
【０００７】
中間転写体を用いる画像形成装置では、トナー像を感光ドラムのような静電荷像保持体から中間転写体に一旦転写した後、中間転写体から転写材上に再度転写することから、トナーの転写効率を従来にも増して高める必要がある。
【０００８】
そこで、本出願人は、図４に示すような中間転写体を用いた画像形成装置を先頃提案した（特開平７−２０９５５２号）。
【０００９】
図４において、符号１０１は第１の像担持体としての感光ドラムで、感光ドラム１０１が図中矢印方向に回転駆動され、その回転過程で感光ドラム１０１の表面が帯電手段１０２に負に一様帯電される。つぎに、第１の画像情報に応じてＯＮ／ＯＦＦ制御された露光手段１０３により露光走査が行われ、感光ドラム１０１の表面に第１色目の静電潜像が形成される。この潜像は、第１の現像装置１０４ａによって内包した第１色目の負に帯電した現像剤により現像され、第１色目のトナー像として可視化される。ここで、用いるトナーは懸濁重合法によって製造され、低軟化点物質を含有し、形状係数ＳＦ１が１００〜１５０を有する。
【００１０】
上記のように可視化された第１色目のトナー像は、回転駆動される第２の像担持体としての中間転写体１０５表面に、中間転写体１０５と対向する部位において静電転写される（１次転写）。この工程が複数回繰り返され、感光ドラム１０１の表面に順次形成された第２色目、第３色目、第４色目の潜像を、第２の現像装置１０４ｂ、第３の現像装置１０４ｃ、第４の現像装置１０４ｄにより、各々内包した色の異なる現像剤によって現像し、得られトナー像を中間転写体１０５上に転写することにより、中間転写体１０５上に４色のトナー像を積層したカラー画像が形成される。
【００１１】
中間転写体１０５上のカラー画像は、中間転写体１０５と接触して回転する転写ローラ１０６とのニップ部へ搬送された転写材１０７の表面に一括して静電転写される（２次転写）。カラー画像を転写された転写材１０７は定着装置１１１に送られ、そこでカラー画像が転写材１０７に加熱定着される。
【００１２】
１次転写時に感光ドラム１０１の表面に残留した１次転写残りのトナー、および２次転写時に中間転写体１０５の表面に残留した２次転写残りのトナーは、それぞれクリーニング手段１０９、１１０によって感光ドラム１０１および中間転写体１０５の表面から除去される。
【００１３】
上記提案の画像形成装置では、トナーとして、重合方法により製造された形状係数ＳＦ１が１００〜１５０の略球形状のトナー（重合トナー）を用いることにより、従来の粉砕法によって製造された不定形のトナー（粉砕トナー）と比べて、転写効率を大幅に向上させることが可能となり、中間転写体を用いたために２回の転写行程を経ることになっても、転写の点で十分良好なカラー画像を再現することが可能となる。
【００１４】
また重合トナーには、たとえばパラフィン系のワックス等の低軟化点物質を含有させており、定着装置１１１の定着ローラに多量のシリコーンオイル等を塗布することなく、オフセットの発生を防止でき、その点でも良好なフルカラー画像得ることが可能となる。
【００１５】
現像装置１０４（１０４ａ〜１０４ｄ）の現像方式は特に限定していない。一般にカラー画像形成装置に採用される現像方式には、非磁性１成分方式と非磁性２成分方式があるが、後者の非磁性２成分方式は、トナーとキャリアとを混合した二成分現像剤を用いるため、トナーの消費にともなってその混合比を調整する必要があり、装置構成が複雑かつ大型化する問題がある。
【００１６】
そこで、近年にあっては、前者の非磁性一成分方式が多く採用されており、この現像方式に適した現像装置として、図５に示すような構成のものが広く用いられている。
【００１７】
図５において、符号１１５は現像容器、１１２は現像容器１１５の開口部に設置された現像剤担持体としての現像スリーブであり、現像スリーブ１１２は、図中矢印方向に回転駆動され、その表面には現像ブレード１１３とトナー供給回収ローラ１１４が当接されている。
【００１８】
トナー規制部材としての現像ブレード１１３は、リン青銅等の弾性材からなる支持部材１１３ａの現像スリーブ１１２との対向面側に、ウレタンゴム等の弾性部材１１３ｂを接着して構成されており、現像スリーブ１１２の表面に弾性的に当接して、現像スリーブ１１２の表面上のトナーをトナー薄層に形成するとともに、トナーに摩擦帯電電荷を付与する機能を有している。
【００１９】
トナー供給回収ローラ１１３は、ＳＵＳ等からなる芯金１１４ａの外周面にウレタンフォーム等の弾性部材１１４ｂを被覆して構成されており、現像容器１１５内に収容されている非磁性トナーを現像スリーブ１１２の表面に供給するとともに、感光ドラム１０１と対向した現像部での現像に寄与せずに現像容器１１５に戻ってきたトナーを、現像スリーブ１１２の表面から掻き落とす機能を有する。
【００２０】
このような構成の現像装置は、従来の粉砕法の非磁性トナーに対し良好で、現像スリーブ１１２の表面に十分に摩擦帯電電荷が付与された非磁性トナーの薄層を好適に形成することができる。
【００２１】
これに対し、上述した重合トナー、すなわち重合法で形成された形状係数ＳＦ１が１００〜１５０を有し、略球形で、低軟化点物質を含有するトナーに、上記の現像装置を適用すると、以下のような不都合を生じた。
【００２２】
一般にトナーには、その摩擦帯電電荷を高めて安定化させることを主目的として、トナーよりも粒径の小さい粉体を外添している。重合トナーにおいても、たとえばシリカ等の微粉体を外添剤として添加しており、個々のトナーの粒子の表面には、外添剤がまぶされたような状態で付着している。
【００２３】
ところが、重合トナーは球形であるため、トナーに対する外添剤の付着力が粉砕トナーに比べて弱い傾向にあり、現像スリーブ１１２上のトナーの表面にある外添剤は、現像スリーブ１１２が回転を続けて行くにつれてトナーから徐々に遊離してしまう。このため、供給回収ローラ１１４により現像に寄与しなかったトナーを除去するときに、トナーは除去できるが、遊離した外添剤は除去しきれず、現像スリーブ１１２の表面に残存してしまう。
【００２４】
このような現像スリーブ１１２表面への外添剤の付着が継続して発生すると、やがて現像スリーブ１１２の表面に外添剤の膜が形成され、現像スリーブ１１２とこれに当接する現像ブレード１１３とのニップ部で、本来、トナーに電荷を付与するべきであるにもかかわらず、外添剤の膜によりこれが妨げられ、トナーに十分な電荷を付与できなくなる。さらには、帯電が不十分なトナーがニップ部をすり抜けてしまい、トナーのいわゆるぼた落ちと称する現象が生じる。
【００２５】
特開平８−１８５０４１号は、上記の現像スリーブ１１２の表面に、樹脂を主成分とし、これにカーボン、グラファイトのような導電性微粉末や固体潤滑剤を分散した被覆層を設けることにより、現像スリーブ９の表面に外添剤が付着するのを防止することを提案している。
【００２６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近年の６００ｄｐｉ、１２００ｄｐｉ等の画像形成装置の高画質化のために、トナーの小粒径化乃至は微粒子化が図られている。感光ドラム上の潜像を忠実に再現し、高解像度を得るためには、トナーは重量平均粒径が約４〜７μｍの微小のものを使用する必要がある。また現像装置は、常に、ランニングコストの低減、高品質および高信頼性が求められており、また高耐久性および長寿命化が求められている。
【００２７】
このような微粒子化されたトナーを用いると、上記従来の現像装置にあっては、特に低湿環境下で現像動作を繰り返した際に、十分な画像濃度を得るのが困難になる。
【００２８】
つまり、現像スリーブ１１２上にコーティングしたトナーの帯電量が現像スリーブとの接触により高く成りすぎ、トナーが現像スリーブ表面との鏡映力で、感光ドラム１上の潜像に移動しにくくなる。また、現像スリーブ１１２表面のトナー層の下層に高帯電量のトナーが存在することにより、その上層にあるトナーは現像スリーブ表面との接触の機会を持てず、帯電電荷を獲得しづらくなる。その結果、現像スリーブ上の上層トナー、下層トナーのいずれも潜像に移動しがたいため、画像濃度が低下し、さらに上層トナーが飛散しやすくなるのである。
【００２９】
この現象は、微粒子化にともなって、トナーの単位重量あたりの表面積が大きくなるため、助長される傾向にある。
【００３０】
この対策として、現像スリーブ１１２の表面粗さを適度に粗くする方法が考えられる。これにより、現像スリーブによるトナーの搬送性を向上させつつ、現像スリーブ表面の現像ブレード１１３の圧接下でのトナーの転がり、入れ替わりを助長させる。その結果、現像スリーブ上に適度な帯電電荷量を均一に有するトナー層を形成することができる。
【００３１】
現像スリーブ１１２の表面粗さを粗くするには、被覆層を形成する樹脂中のカーボン、グラファイトの添加比率を増すことで実現できるが、第一に、この方法は被覆層が脆弱化し、摩耗しやすくなるので、耐久性の点で難がある。特に非磁性一成分現像装置は、そもそも現像スリーブ１１２表面に現像ブレード１１３およびトナー供給回収ローラ１１４が圧接しているため、現像スリーブの耐摩耗性の向上が必要になってくる。
【００３２】
第二に、不均一な形状の微粒子を添加した被覆層によって現像スリーブ１１２表面の粗度を制御するのは困難であり、現像スリーブ表面の形状が不均一になりやすく、好ましくなかった。
【００３３】
特開平３−２００９８６号に示されるように、樹脂中に個体潤滑剤やカーボンなどの導電性微粉末に加えて、さらに球状粒子を分散した導電性被覆層を現像スリーブ１１２の表面に設ける提案がなされている。
【００３４】
この提案の方法は、現像スリーブ１１２表面の形状が均一化し、トナーの搬送性および摩擦帯電性が均一化し、さらに現像スリーブ表面の耐摩耗性の向上が図れるメリットを有する。しかしながら、この方法を用いても、微粒子化された重合トナーのトナー層を現像スリーブ上に安定して良好に形成することは困難である。
【００３５】
このようなことから、微粒子の重合トナーを現像装置に適用する上で、現像性等に影響を与える影響因子、つまり、重合トナーの粒径、現像スリーブの表面粗さ、現像スリーブ表面の被覆層に添加する球状粒子の粒径等を考慮する必要があり、これらを適切に規定することが望まれていた。
【００３６】
本発明の目的は、一成分現像剤の非磁性トナーに、高画質のカラー画像の形成を目的として、微粒子化し、低軟化点物質を内包した重合トナーを用いても、現像スリーブ上に良好なトナー薄層を安定して形成して、現像に供することを可能とした現像装置を提供することである。
【００３７】
【課題を解決するための手段】
上記目的は本発明に係る現像装置にて達成される。要約すれば、本発明は、現像剤担持体と、現像剤担持体に一成分現像剤の非磁性トナーを供給して担持させる現像剤供給部材と、現像剤担持体上に担持されたトナーを薄層に規制する、現像剤担持体の表面に当接した弾性規制部材とを備え、前記トナーは、５〜３０重量％の低軟化点物質を内包し、その形状係数ＳＦ１が１００〜１５０を有する現像装置において、
前記現像剤担持体は、その表面に少なくとも球状粒子を含有した樹脂で形成した被覆層を有し、
前記被覆層の樹脂は、メチルメタクリレートモノマーと含窒素ビニルモノマーの共重合体であり、
前記被覆層を形成した現像剤担持体の表面の中心線平均粗さＲａ（μｍ）、トナーの平均粒径ｒ（μｍ）、および球状粒子の体積平均粒径Ｒ（μｍ）の間に、
０．６５≦Ｒａ≦１．３  かつ０．５≦Ｒ／ｒ≦１．９
の関係を有することを特徴とする現像装置である。
【００３８】
本発明によれば、前記被覆層にさらに導電性微粉末を含有することができ、また固体潤滑剤を含有することができる。また前記非磁性トナーは、重合法により製造される。前記規制部材は、バネ弾性を有する板材に、ポリアミド含有エラストマー層を接着もしくは成形により設けてなる。
【００３９】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の現像装置を備えた画像形成装置の要部を示す構成図である。
【００４０】
図１において、符号１は像担持体としての感光ドラムであり、感光ドラム１は、アルミニウムやニッケル等の金属のシリンダからなる基体の外周面に、ＯＰＣ、アモルファスＳｅ、アモルファスＳｉ等の感光層を形成して構成されている。この感光ドラム１は、図の矢印方向に所定の周速度で回転駆動され、回転過程で、その表面が帯電装置である帯電ローラ２によって暗部電位（ＶＤ  ）−７００Ｖに一様帯電される。つぎに、感光ドラム１の表面に第１色目の画像情報に応じてＯＮ／ＯＦＦ制御されたレーザービーム３による走査露光が施され、感光ドラム１の表面に第１色目の静電潜像が明部電位（ＶＬ  ）−１００Ｖで形成される。
【００４１】
このようにして形成された潜像は、現像装置４によって現像され、トナー像として可視化される。現像装置４は４色分、すなわち第１色目のイエロートナーを内包した第１の現像装置４ａ、第２色目のマゼンタトナーを内包した第２の現像装置４ｂ、第３色目のシアントナーを内包した第３の現像装置４ｃ、第４色目のブラックトナーを内包した第４の現像装置４ｄが設置されている。上記の潜像は、第１の現像装置４ａにより現像され、第１色目としてイエロートナー像が形成される。現像方法としては、イメージ露光と反転現像とを組み合わせて用いることが多い。
【００４２】
上記の第１色目のイエロートナー像は、第２の像担持体としての中間転写体５に図示しない高圧電源からトナーの帯電極性と逆極性の電圧を印加することにより、感光ドラム１と接触する第１の転写部位６ａで、中間転写体５の表面に静電転写される（１次転写）。中間転写体５は、転写材の長さよりも若干長い周長を有し、感光ドラム１に所定の圧力を持って圧接され、感光ドラム１とほぼ等しい周速度で図の矢印方向に回転駆動されている。１次転写が終了した感光ドラム１の表面に残留した１次転写残りのトナーは、クリーニング装置７ａによって除去される。
【００４３】
この工程がさらに３回繰り返され、感光ドラム１の表面に順次形成された第２色目、第３色目、第４色目の潜像を、第２の現像装置４ｂ、第３の現像装置４ｃ、第４の現像装置４ｄにより、それぞれマゼンタ、シアン、ブラックのトナーを用いて現像し、得られトナー像を中間転写体１０５上に転写することにより、中間転写体１０５上にイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの４色のトナー像を積層したカラー画像が形成される。
【００４４】
その後、中間転写体５上のカラー画像は、転写ローラ６ｂに図示しない高圧電源からトナーの帯電極性とは逆極性の電圧を印加することにより、中間転写体５と接触した第２の転写部位６ｂで、そこに所定のタイミングで搬送されてくる転写材Ｐの表面に一括して転写される（２次転写）。転写ローラ８は、２次転写時に、それまでの離間状態から中間転写体５の表面に所定の押圧力で圧接して接触状態になる。転写ローラ８は、従動回転または駆動回転により回転する。
【００４５】
カラー画像を転写された転写材Ｐは、図示しない定着装置に送られ、そこでカラー画像が転写材Ｐに加熱定着されて永久画像とされた後、画像形成装置の機外に排出される。２次転写が終了した中間転写体５の表面に残留した２次転写残りのトナーは、中間転写体５に対して所定のタイミングで動作状態になったクリーニング装置７ｂにより、中間転写体５の表面から除去される。
【００４６】
本発明にかかる現像装置４（現像装置４ａ〜４ｄ）の構成の詳細について、図２に基づき説明する。
【００４７】
現像装置４は、非磁性トナーを収容した現像容器１２に、現像スリーブ９、現像ブレード１０、トナー供給回収ローラ１１および撹拌羽根１３を備えて構成されている。
【００４８】
現像スリーブ９は、通常、アルミニウムおよびその合金、ステンレス鋼等の金属の円筒体からなっているが、金属は円筒体への成型加工が容易であればよく、特に限定されない。本発明では、図３に示すように、外径１６ｍｍのアルミニウムの円筒をスリーブ基体９ａとして用い、その表面に被覆層９ｂを設けて現像スリーブ９とした。
【００４９】
現像スリーブ９表面の被覆層９ｂに用いられる結着樹脂（バインダー樹脂）には共重合体を使用するが、共重合体としては、メチルメタクリレートを主成分とするものが好適である。メチルメタクリレートは、ポリマーとして用いた場合、機械的強度に優れる性質があるが、このメチルメタクリレートを含窒素ビニルモノマーを含む共重合体として用いると、さらにトナーに対する摩擦帯電電荷付与性を向上させる性質があり、現像スリーブ９の被覆層としてより好適となる。
【００５０】
含窒素ビニルモノマーの代表例としては、たとえばｐ−ジメチルアミノスチレン、ジメチルアミノメチルアクリレート、ジメチルアミノエチルアクリレート、ジメチルアミノプロピルアクリレート、ジエチルアミノメチルアクリレート、ジエチルアミノエチルアクリレート、ジメチルアミノメチルメタクリレート、ジメチルアミノエチルメタクリレートなどがあり、さらに、Ｎ−ビニルイミダゾール、Ｎ−ビニルカルバゾール、Ｎ−ビニルピロールなどの含窒素複素環式Ｎ−ビニル化合物がある。
【００５１】
これらメチルメタクリレートモノマーと含窒素ビニルモノマーの比率は、モル比で９９９：１〜８：２である。比率が９９９：１を上回ると、含窒素ビニルモノマーの添加効果である摩擦帯電電荷付与性の向上が認められなくなる。また比率が８：２を下回ると、樹脂のガラス転移点Ｔｇが下がることにより、この樹脂で形成した被覆層が安定しなくなり好ましくない。被覆層の厚さは４〜２０μｍの範囲が、均一な膜厚を得るために好ましい。
【００５２】
本発明によれば、現像スリーブ９表面の被覆層９ｂには球状粒子９ｃを配合している。この球状粒子は、現像スリーブ９表面の被覆層９ｂ中に存在することによって、現像スリーブ９の表面に均一な表面粗度を与えると同時に、被覆層表面にある程度の凸部を与えることにより、被覆層表面への現像ブレード１０、トナー供給回収ローラ１２による押圧力にともなう、トナー融着やトナー汚染を発生しにくくする効果がある。
【００５３】
本発明では、この球状粒子の真密度を３ｇ／ｃｍ３  以下としている。真密度が３ｇ／ｃｍ３  を超えると、被覆層中での球状粒子の分散性が不十分となり、被覆層表面に均一な粗さを付与しづらくなる。
【００５４】
球状粒子としては、たとえば球状の樹脂粒子、球状の金属酸化物粒子、球状の炭素化物粒子など、公知のものが使用可能である。
【００５５】
球状の樹脂粒子としては、ポリアクリレート、ポリメタクリレート等のアクリル系樹脂粒子、ナイロン等のポリアミド系樹脂粒子、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン系樹脂粒子、シリコーン系樹脂粒子などが挙げられる。この球状の樹脂粒子に、ＳｉＯ２  、ＳｒＴｉＯ３  、ＭｇＯのような金属酸化物や、ＳｉＮのような窒化物あるいはＳｉＣのような炭化物などの無機微粉末を付着させたり、固着させて用いてもよい。この無機微粉末は、球状粒子の結着樹脂との密着性の向上や球状粒子に疎水性を与える等の目的で、カップリング剤により処理して、球状粒子に対し用いることができる。
【００５６】
球状粒子には導電性を持たせることができ、これにより球状粒子表面に電荷を蓄積しにくくし、現像スリーブ表面へのトナーの付着を軽減したり、トナーに対する帯電電荷の付与性を向上することができる。
【００５７】
導電性の球状粒子は、たとえば以下に示す方法で得ることができるが、これに限定されるものではない。１つの方法は、フェノール樹脂、ナフタレン樹脂、フラン樹脂、キシレン樹脂等の樹脂球状粒子や、メソカーボンマイクロビーズを焼成して、炭化またはさらに進んで黒鉛化すれば、これにより、低密度かつ良導電性の球状炭素粒子が得られる。
【００５８】
別の方法は、芯粒子となる球状樹脂粒子に導電性微粒子を適当な配合比で機械的に混合し、この樹脂粒子の周囲に導電性微粒子を付着させた後、機械的衝撃力などによる局部的温度上昇で樹脂粒子の表面を軟化させ、樹脂粒子の表面に導電性微粒子を成膜するもので、表面が導電処理された形態の球状樹脂粒子を得ることができる。芯粒子となる樹脂材料としては、真密度の小さい球形粒子を得ることができるのものが好ましく、たとえばＰＭＭＡ、アクリル樹脂、ポリブタジエン樹脂等を用いることができる。
【００５９】
被覆層の結着樹脂に対する球状粒子の添加量は、結着樹脂１００重量部に対し２〜１２０重量部の範囲が特に好ましい結果を与える。球状粒子の添加量が２重量部未満では、球状粒子の添加効果が小さく、１２０重量部を超えると、逆に被覆層が脆弱化し、被覆層の耐摩耗性が悪化する。
【００６０】
本発明によれば、被覆層は結着樹脂と球状粒子とで形成することができるが、必要に応じて、導電性物質および離型性物質の一方または両方を含有させることができる。好ましくは両方を含有させることがよい。
【００６１】
導電性物質としては、カーボンブラック、導電性カーボンブラック、カーボンファイバー等の炭素物、アルミニウム、銅、ニッケル、銀等の金属粉体、酸化アンチモン、酸化スズ、酸化インジウム等の金属酸化物等が挙げられる。離型性物質としては、グラファイト、フッ化グラファイト、窒化ホウ素、二硫化モリブデン等の固体潤滑剤が挙げられる。
【００６２】
導電性物質の添加量は、結着樹脂１００重量部に対し２〜３５重量部が好ましく、４０重量部を超えると被覆層の被膜強度の低下およびトナーの帯電量の低下を招き、２重量部を下回ると、被覆層のチャージアップにより、トナーへの良好な帯電電荷の付与が行えなくなる。
【００６３】
固体潤滑剤の添加量としては、結着樹脂１００重量部に対し１０〜１２０重量部の範囲が、特に好ましい結果を与える。固体潤滑剤の添加量が１２０重量部を超えた場合は、被覆層の被膜強度の低下およびトナーの帯電量の低下が認められ、１０重量部未満の場合は添加の効果がなく、現像スリーブ表面のトナー汚染を招きやすくなる。
【００６４】
現像スリーブ９の表面への被覆層の形成は、結着樹脂と球状粒子とを含有し、、必要に応じて導電性物質および離型性物質の一方または両方をさらに含有する塗工液を調製し、これをスプレー法やディッピング法等の公知の方法を用いて、現像スリーブ９の表面に塗工し、乾燥することにより行われる。
【００６５】
本実施例では、前記したように、現像スリーブ９の基体９ａとして、外径１６ｍｍのアルミニウム円筒を用い、この基体表面に上記の被覆層９ｂを形成して現像スリーブ９とした。現像スリーブ９は、図１の感光ドラム１との対向部が同方向に移動する向き（順方向）の矢印方向に、９０ｍｍ／秒の周速度で回転駆動した。この現像スリーブ９の表面には、図２に示すように、前記の現像ブレード１０およびトナー供給回収ローラ１１が当接されている。
【００６６】
現像ブレード１０は、バネ弾性を有する厚さ０．１ｍｍのリン青銅板１０ａに、厚さ１ｍｍのポリアミドエラストマー層１０ｂを接着もしくは射出成型により設けてなっており、リン青銅板１０ａの弾性により現像スリーブ９に対する現像ブレード１０の圧接力を維持し、ポリアミドエラストマー層１０ｂにより負極性のトナーに対する摩擦帯電性を持たせてある。ポリアミドエラストマー層１０ｂは、現像スリーブ９の表面に約２０ｇｆ／ｃｍの線圧で当接した。このポリアミドエラストマーは、ポリアミドとポリエーテルをエステル結合もしくはアミド結合させたものである。
【００６７】
ポリアミド成分としては、ポリアミド６、６・６、６・１２、１１、１２、１２・１２、またはそれらモノマーの重縮合から得られるコポリアミドからなり、好ましくはポリアミドの末端アミノ基を二塩基酸等によりカルボキシル化されたものが用いられる。
【００６８】
二塩基酸としては、シュウ酸、コハク酸、アジピン酸、スベリン酸、セバシン酸、ドデカン二酸等の脂肪族飽和ジカルボン酸；マレイン酸等の脂肪族不飽和ジカルボン酸；フタル酸、テレフタル酸等の芳香族ジカルボン酸；およびこれらの二塩基酸とエチレングリコール、ブタンジオール、ヘキサンジオール、オクタンジオール、デカンジオール等のジオールからなるポリジカルボン酸等が用いられる。
【００６９】
ポリエーテル成分としては、単独重合または共重合した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グリコール等のポリエーテルジオールや、両末端がアミノ化されたポリエーテルジアミンなどが用いられる。
【００７０】
本実施例では、現像ブレード１０はつぎのように作製した。ポリアミド成分として、二塩基酸のドデカン二酸でカルボキシル化した１２−ナイロン（ポリアミド１２）を使用し、これとポリエーテル成分のポリエチレングリコールとを反応させて、ポリアミドエラストマーを合成した。合成後、ポリアミドエラストマーを所定時間乾燥してから、このエラストマーをリン青銅板１０ａを装備した金型に注入して、溶融温度２００℃、金型温度３０℃で射出成型し、リン青銅板１０ａにポリアミドエラストマー層１０ｂを設けた現像ブレード１０を得た。
【００７１】
トナー供給回収ローラ１１は、現像スリーブ９へのトナーの供給および現像スリーブ９からの現像残りのトナーの剥ぎ取りを良好に行わせる点で、スポンジ構造や芯金上にレーヨン、ナイロン等の繊維を植毛したファーブラシ構造のものが好ましい。
【００７２】
本実施例では、トナー供給回収ローラ１１として、芯金上にゴムスポンジを設けた直径１２ｍｍのスポンジローラを用いた。このスポンジのトナー供給回収ローラ１１は、現像スリーブ９に対して直接当接して、現像スリーブ９と当接部が逆向きに移動する向き（カウンター方向）に図示しない駆動手段により回転駆動した。
【００７３】
本発明で用いる一成分現像剤の非磁性トナーについて詳述する。本発明では、トナー粒子の球形の度合いを表す形状係数ＳＦ１が１００〜１５０の範囲の実質的に球形の非磁性トナーを使用することが１つの特徴である。
【００７４】
トナーの形状係数ＳＦ１は、トナー粒子を走査型電子顕微鏡（日立製作所製ＦＥ−ＳＥＭ，Ｓ−８００）で観察し、無作為に選んだ１００個のトナーの粒子像に関する画像情報を画像解析装置（ニコレ社製Ｌｕｓｅｘ３）に入力して、下記式から算出される。
【００７５】
ＳＦ１＝｛（ＭＸＬＮＧ）２  ／ＡＲＥＡ｝×（π／４）×（１００）
（ただし、ＭＸＬＮＧはトナーの絶対最大長を、ＡＲＥＡはトナーの投影面積を表す）
本発明では、上記したように、形状係数ＳＦ１が１００〜１５０の範囲のトナーを使用する。より好ましくは、形状係数ＳＦ１は１００〜１２５、さらに好ましくは１００〜１１０である。
【００７６】
本発明で用いられるトナーの粒径は、高画質化のために微小な潜像ドットを中実に現像できるように、トナー重量平均粒径で１０μｍ以下であることが好ましく、より好ましくは４〜８μｍである。重量平均粒径が４μｍ未満のトナー粒子にあっては、転写効率の低下から感光ドラムや中間転写体上に転写残りのトナーが多く、さらにカブリ、転写不良に基づく画像の不均一ムラの原因となりやすく、本発明で使用するには好ましくない。トナーの重量平均粒径が１０μｍを超える場合には、感光ドラムの表面、中間転写体等の部材へのトナーの融着が起きやすくなり、同様に好ましくない。
【００７７】
トナーの粒度分布は種々の方法によって測定することができる。本発明では、コールターカウンターを用いて行った。
【００７８】
たとえば、測定装置としてコールカウンターＴＡ−ＩＩ（コールター社製）を用い、個数分布および体積分布を出力するインターフェイス（日科機製）、およびパーソナルコンピュータＣＸ−１（キヤノン製）を接続した。電解液は、１級塩化ナトリウムを用いて、約１％のＮａｃｌ水溶液を調製した。１％Ｎａｃｌ水溶液として、たとえばＩＳＯＴＯＮ    Ｒ−ＩＩ  （コールターサイエンティフィックジャパン製）を使用できる。
【００７９】
上記の電解液１００〜１５０ｍｌ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０．１〜５ｍｌ加え、さらに測定試料のトナーを２〜２０ｍｇ加える。試料を懸濁した電解液は、超音波分散器で約１〜３分間分散処理を行い、上記のコールターカウンターＴＡ−ＩＩ  型により、１００μｍのアパチャーを用いて、個数を基準として２〜４０μｍのトナー粒子の粒度分布を測定し、それから本発明で規定する重量平均粒径を求める。
【００８０】
本発明でトナーに含有させる低軟化点物質としては、４０〜１５０℃の軟化点を有するものが好ましく、さらにＡＳＴＭ    Ｄ３４１８−８に準拠して測定されたＤＳＣ曲線における主体極大ピーク値が、４０〜９０℃を示す化合物が好ましい。極大ピーク値が４０℃未満であると、低軟化点物質の自己凝集力が弱くなり、結果として耐高温オフセット性が弱くなり、好ましくない。一方、極大ピークが９０℃を超えると定着温度が高くなり、定着画像表面を適度に平滑化させることが困難となり、混色性低下の点から好ましくない。さらに直接重合方法によりトナーを製造する場合には、水系媒体中でトナーの造粒、重合を行うため、極大ピーク値の温度が高いと、主に造粒中に低軟化点物質が析出してくるため、好ましくない。
【００８１】
低軟化点物質の極大ピーク値の温度の測定には、たとえばパーキンエルマー社製のＤＳＣ−７を用いる。装置検出部の温度補正は、インジウムと亜鉛の融点を用い、熱量の補正についてはインジウムの融解熱を用いる。サンプルはアルミニウム製パンを用い、対照用に空パンをセットし、昇温速度１０℃／分で測定を行う。
【００８２】
低軟化点物質としては、パラフィンワックス、ポリオレフィンワックス、フィッシャートロピッシュワックス、アミドワックス、高級脂肪酸、エステルワックスおよびこれらの誘導体（たとえばグラフト化合物またはブロック化合物等）が挙げられる。
【００８３】
さらに、フルカラー複写機やプリンターで使用されるトナーは、定着工程で各カラートナー（色トナー）が十分に混色することが必要であり、このことから色再現性の向上やＯＨＰ画像の透明性が重要である。カラートナーは、一般に黒トナーと比べて、シャープメルトで低分子量の樹脂を使用することが好ましい。
【００８４】
通常の黒トナーには、定着時の高温オフセット性を向上させるために、ポリエチレンワックスやポリプロピレンワックスに代表される比較的結晶性の高い離型剤が用いられている。しかし、カラートナーにおいては、この離型剤の結晶性のためにＯＨＰのトナー画像は、出力した際に透明性が阻害される。
【００８５】
このため通常、カラートナーの構成成分として離型剤を添加せずに、加熱定着ローラにシリコーンオイル等を均一塗布することにより、耐高温オフセット性の向上を図っている。しかしながら、このようにして定着したトナー像を有する転写材は、表面に余分なシリコーンオイル等が付着しているため、ユーザーが使用する際に不快感を抱かせ、好ましくない。
【００８６】
従って、低軟化点物質としては、ＯＨＰの透明性を阻害せず、耐高温オフセット性を有する、炭素数が１０個以上、好ましくは１８個以上の長鎖アルキル基を１つ以上、好ましくは２つ以上有するエステルワックスが好ましい。特に炭素数が１０個以上の長鎖アルキルエステル部分を１つ以上有するエステルワックスが、本発明において好ましい。
【００８７】
また、近年、フルカラーの両面画像の必要性も増してきている。両面の画像形成の場合、一方の面にトナー像を形成した転写材を、つぎにその反対の裏面にトナー像を形成するときに、定着器の加熱部に再度通過させるので、トナーの高温オフセット性を十分に考慮する必要がある。その点からも、トナーは低軟化点物質の添加が重要である。
【００８８】
低軟化点物質の添加量は、トナーに対し５〜３０重量％の割合とすることが好ましい。低軟化点物質の添加量が５重量％未満では、耐高温オフセット性が低下し、さらに両面画像形成における転写材裏面のトナー像の定着時に、トナー像がオフセットする傾向がある。低軟化点物質の添加量が３０重量を超える場合は、たとえば粉砕法によるトナー製造では、製造装置内でトナーの融着が発生しやすく、また重合法によるトナー製造では、造粒時にトナー粒子同士の合一が起きやすく、粒度分布の広いものが生成しやすい。
【００８９】
本発明で使用可能なトナーの製造方法としては、樹脂、低軟化点物質からなる離型剤、着色剤、荷電制御剤等を、加圧ニーダーやエクストルーダーまたはメディア分散機を用いて均一に分散した後、機械的またはジェト気流下でターゲットに衝突させ、所望のトナー粒径に微粉砕化した後（必要によりトナー粒子の平滑化および球形化の工程を付加することができる）、さらに分級工程を経て粒度分布をシャープにし、トナーを得る粉砕方法の他に、特公昭５６−１３９４５号等に記載のディスクまたは多流体ノズルを用い、溶融混合物を空気中に霧化して球状トナーを得る方法（溶融スプレー法）や、特公昭３６−１０２３１号、特開昭５９−５３８５６号、特開昭５９−６１８４２号に述べられている懸濁重合方法を用いて直接トナーを生成する方法、単量体は可溶で重合体が不要な水系有機溶媒を用い、直接トナーを生成する分散重合方法、または水溶性極性重合開始剤の存在下で直接重合してトナーを生成するソープフリー重合法に代表される乳化重合方法等がある。
【００９０】
このうち粉砕方法は、ルーゼックス（Ｌｕｓｅｘ）で測定したトナーの形状係数ＳＦ１を所定の１００〜１５０の範囲に収めることが困難であり、溶融スプレー法では、ＳＦ１を所定の範囲に納めることはできても、得られたトナーの粒度分布が広くなりやすい。他方、分散重合方法では、得られるトナーは極めてシャープな粒度分布を示すが、使用する材料の選択の幅が狭いことや、使用した有機溶媒の廃溶媒の処理や溶媒の引火を防ぐ措置を講じる等の観点から、製造装置が複雑で煩雑化しやすい難点がある。ソープフリー重合法に代表される乳化重合方法は、トナーの粒度分布が比較的シャープに揃うため有効であるが、使用した乳化剤や重合開始剤末端がトナー粒子の表面に存在することがあり、トナーの環境特性を悪化させやすい。
【００９１】
このようなことから、本発明では、トナーの製造方法として、好ましくは、上記の常圧下または加圧下での懸濁重合方法を用いる。これらの懸濁重合方法によれば、比較的容易に平均粒径４〜８μｍの微粒子トナーをシャープな粒度分布で得ることができ、またトナーの形状係数ＳＦ１を１００〜１５０に調整できる。さらに本発明では、単量体の重合により一旦得た重合体粒子に重ねて単量体を吸着させた後、重合開始剤を用いて単量体を重合させるシード重合方法も、好適に用いることができる。
【００９２】
本発明で好適に用いることができるトナーは、上述したように、ルーゼックスで測定した形状係数ＳＦ１が１００〜１５０、より好ましくは１００〜１２５、さらに好ましくは１００〜１１０であり、かつ低軟化点物質を１〜３０重量％含有している。トナーは、好ましくは、透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）を用いたトナー粒子の断層面測定方法で、低軟化点物質が結着樹脂による外殻（外殻樹脂層）で内包されたコア−シェル構造を有する。このような構造のトナーは、懸濁重合方法により直接製造が可能である。
【００９３】
定着性を良好にするためには、多量の低軟化点物質をトナーに含有させることがよく、そのためには、上記のように、低軟化点物質を外殻樹脂で内包化させるとよい。低軟化点物質を外殻樹脂で内包化してないトナーは、粉砕工程で特殊な凍結粉砕を行わないと十分に微粉砕化できず、粒度分布の広いものしか得られないことになり、また製造装置へのトナー融着も発生して好ましくない。冷凍粉砕は、装置の結露防止策を必要とするので、製造装置が複雑化したり、トナーが吸湿した場合に作業性の低下を招くので、乾燥工程を追加する必要も出てくる。
【００９４】
トナーへの低軟化点物質の内包化は、水系溶媒中での材料の極性を、主要単量体よりも低軟化点物質の方で小さく設定し、さらに少量の極性の大きな樹脂または単量体を添加して、重合反応させることにより実施でき、これにより、低軟化点物質を外殻樹脂で被覆して内包したトナーが得られる。
【００９５】
トナーの粒度分布の制御や粒径の制御は、難水溶性の無機塩や保護コロイド作用を有する分散剤の種類や添加量を変える方法、機械的装置条件（たとえばローターの周速、パス回数、撹拌羽根の形状等の撹拌条件や容器条件）または水溶液中での固形分濃度等を制御することにより達成できる。
【００９６】
本発明において、トナーの結着樹脂としては、一般に使用されているスチレン−（メタ）アクリル共重合体、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、スチレン−ブタジエン共重合体を使用することができる。重合方法により直接的にトナーを得る方法においては、好ましくは、それらの単量体が用いられる。
【００９７】
結着樹脂の単量体としては、スチレン；ｏ−、ｍ−またはｐ−メチルスチレン、ｍ−またはｐ−エチルスチレンなどのスチレン系単量体；（メタ）アクリル酸メチル、（メタ）アクリル酸エチル、（メタ）アクリル酸プロピル、（メタ）アクリル酸ブチル、（メタ）アクリル酸オクチル、（メタ）アクリル酸ドデシル、（メタ）アクリル酸ステアリル、（メタ）アクリル酸ベヘニル、（メタ）アクリル酸２−エチルヘキシル、（メタ）アクリル酸ジメチルアミノエチル、（メタ）アクリル酸ジエチルアミノエチルなどの（メタ）アクリル酸エステル系単量体；ブタジエン、イソプレン、シクロヘキセン、（メタ）アクリロニトリル、アクリル酸アミドなどのビニル系単量体が好ましく用いられる。
【００９８】
これらの単量体は単独、または一般には「ポリマーハンドブック」（第２番ＩＩＩ  、第１３９〜１９２頁、Ｊｏｈｎ    Ｗｉｌｅｙ    ＆    Ｓｏｎｓ社製）に記載の理論ガラス転移温度（Ｔｇ）が４０〜７５℃を示すような単量体を適宜混合して用いることができる。理論ガラス転移点（Ｔｇ）が４０゜未満の場合には、トナーの保存安定性やトナーの耐久安定性が低下しやすく、一方７５℃を超える場合はトナーの定着点が上昇し、特にフルカラー画像形成の場合に、各色トナーの混色が不十分となりやすく、色再現性に乏しくなり、さらにＯＨＰ画像の透明性を低下させやすいので好ましくない。
【００９９】
本発明では、結着樹脂の分子量は、数平均分子量Ｍｎが５，０００〜１，０００，０００で、重量平均分子量Ｍｗと数平均分子量Ｍｎの比Ｍｗ／Ｍｎが２〜１００を示すものが好ましい。結着樹脂の分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー（ＧＰＣ）により測定することができる。
【０１００】
コア−シェル構造を有するトナーの場合、分子量の測定試料はつぎのように調製する。トナーをソックスレー抽出器を用いてトルエン溶媒で２０時間抽出し、ロータリーエバポレーターでトルエンを留去して抽出物を得、さらに低軟化点物質は溶解するが、外殻樹脂は溶解し得ない有機溶媒（たとえばクロロホルム等）を抽出物質に加え、十分洗浄を行った後、残留物をテトラヒドロフラン（ＴＨＦ）で溶解し、残留物を溶解したＴＨＦ溶液をポア径０．３μｍの耐有機溶媒性メンブランフィルターでろ過し、ろ過したＴＨＦ溶液を測定試料とする。
【０１０１】
このＴＨＦ溶液について、ウォーターズ社製クロマトグラフィー装置１５０Ｃを用い、昭和電工製のカラムＡ−８０１、８０２、８０３、８０４、８０５、８０６、８０７を連結したカラム構成で、標準ポリスチレン樹脂の検量線により、結着樹脂の分子量を測定する。
【０１０２】
トナーに低軟化点物質を安定して内包化させるためには、外殻樹脂層に使用する結着樹脂に極性樹脂を添加することが好ましい。このような目的で用いられる極性樹脂としては、スチレンと（メタ）アクリル酸との共重合体、マレイン酸共重合体、不飽和ポリエステル樹脂、飽和ポリエステル樹脂またはエポキシ樹脂が好ましい。これらの極性樹脂は、ビニル系単量体などの結着樹脂と反応しうる不飽和基を分子中に含まないものが特に好ましい。外殻樹脂層に不飽和基を有する極性樹脂を含む場合は、外殻樹脂層のビニル系単量体と架橋反応が起き、フルカラー用トナーとしては極めて高分子となり、４色のトナーの混色には不利となり好ましくない。
【０１０３】
トナーの着色剤としては、以下に示すイエロー着色剤、マゼンタ着色剤およびシアン着色剤を使用することができる。黒色着色剤としては、カーボンブラック、磁性体が使用でき、また上記のイエロー、マゼンタおよびシアンの３色の着色剤から黒色に調色したものを使用してもよい。
【０１０４】
イエロー着色剤としては、縮合アゾ化合物、イソインドリノン化合物、アンスラキノン化合物、アゾ金属錯体、メチン化合物、アリルアミド化合物に代表される化合物が用いられる。具体的には、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー１２、１３、１４、１５、１７、６２、７４、８３、９３、９５、１０９、１１０、１１１、１２８、１２９、１４７、１６８、１８０が好適に用いられる。
【０１０５】
マゼンタ着色剤としては、縮合アゾ化合物、ジケトピロロピロール化合物、アンスラキノン化合物、キナクリドン化合物、塩基染料レーキ化合物、ナフトール化合物、ベンズイミダゾロン化合物、チオインジゴ化合物、ペリレン化合物が用いられる。具体的には、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド２、３、５、６、７、２３、４８：２、４８：３、４８：４、５７：１、８１：１、１４４、１４６、１６６、１６９、１７７、１８４、１８５、２０２、２０６、２２１、２５４が特に好ましい。
【０１０６】
シアン着色剤としては、銅フタロシアニン化合物およびその誘導体、アンスラキノン化合物、塩基染料レーキ化合物等が用いられる。具体的には、Ｃ．Ｉ．ピグメントブルー１、７、１５、１５：１、１５：２、１５：３、１５：４、６０、６２、６６が特に好適に利用できる。
【０１０７】
これらの着色剤は、単独または混合して使用でき、さらには固溶体の状態で用いることができる。着色剤は、色相、彩度、明度、耐候性、ＯＨＰ透明性、トナー中への分散性の点から適宜選択される。着色剤の添加量は、好ましくは、樹脂１００重量部に対し１〜２０重量部である。黒色着色剤として磁性体を用いた場合には、添加量は他の着色剤と異なり、好ましくは、樹脂１００重量部に対し４０〜１５０重量部である。
【０１０８】
トナーには、公知の荷電制御剤を配合することができる。荷電制御剤としては、無色でトナーの帯電速度が速くかつ一定の帯電量を安定して維持できるものが好ましい。さらにトナーを直接重合方法で製造する場合には、荷電制御剤は、重合阻害がなく、水系媒体へ溶解しないものが特に好ましい。
【０１０９】
荷電制御剤の具体例を示すと、ネガ系荷電制御剤としては、サリチル酸、アルキルサリチル酸、ジアルキルサリチル酸、ナフトエ酸、ダイカルボン酸の金属化合物、スルホン酸、カルボン酸を側鎖に持つ高分子型化合物、ホウ素化合物、尿素化合物、ケイ素化合物、カリークスアレーン等が挙げられる。ポジ系荷電制御剤としては、四級アンモニウム塩、この四級アンモニウム塩を側鎖に持つ高分子型化合物、グアニジン化合物、イミダゾール化合物等が挙げられる。
【０１１０】
これらの荷電制御剤の添加量は、樹脂１００重量部に対し０．５〜１０重量部が好ましい。しかし、トナーへの荷電制御剤の添加は必須ではない。たとえば、二成分現像方法の場合には、トナーのキャリアとの摩擦帯電を利用し、非磁性一成分ブレードコーティング現像方法の場合には、トナーの現像ブレードや現像スリーブとの摩擦帯電を積極的に利用することにより、トナー中への荷電制御剤の添加を必ずしも必要でなくできる。
【０１１１】
トナーを直接重合方法で製造する場合には、重合開始剤として、たとえば、２，２′−アゾビス−（２，４−ジメチルバレロニトリル）、２，２′−アゾビスイソブチロニトリル、１，１′−アゾビス（シクロヘキサン−１−カルボニトリル）、２，２′−アゾビス−４−メトキシ−２，４−ジメチルバレロニトリル、アゾビスイソブチロニトリル等のアゾ系またはジアゾ系重合開始剤；ベンゾイルペルオキシド、メチルエチルケトンペルオキシド、ジイソプロピルペルオキシカーボネート、クメンヒドロペルオキシド、２，４−ジクロロベンゾイルペルオキシド、ラウロイルペルオキシド等の過酸化物系重合開始剤が用いられる。
【０１１２】
これらの重合開始剤は、重合方法により若干異なるが、十時間半減期温度を参考に１種または複数種が選択され、単独または混合して使用される。重合開始剤の添加量は、目的とする重合度により変化するが、一般に単量体に対し０．５〜２０重量％である。重合度を制御するために、公知の架橋剤、連鎖移動剤、重合禁止剤等をさらに添加することもできる。
【０１１３】
トナーを分散安定剤を用いた懸濁重合方法により製造する場合、無機化合物および有機化合物の分散安定剤を使用することができる。
【０１１４】
無機化好物の分散安定剤の例としては、リン酸三カルシウム、リン酸マグネシウム、リン酸アルミニウム、リン酸亜鉛、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、メタケイ酸カルシウム、硫酸カルシウム、硫酸バリウム、ベントナイト、シリカ、アルミナ等が挙げられる。有機化合物の分散安定剤の例としては、ポリビニルアルコール、ゼラチン、メチルセルロース、メチルヒドロキシプロピルセルロース、エチルセルロース、カルボキシメチルセルロースのナトリウム塩、ポリアクリル酸およびその塩、デンプン等が挙げられる。これらの分散安定剤は、単量体１００重量部に対して０．２〜２０重量％の割合で使用することが好ましい。
【０１１５】
無機化合物の分散安定剤を用いる場合、市販品をそのまま用いてもよいが、細かい粒子を得るために、分散媒体中で無機化合物の微粒子を生成させてもよい。たとえば、分散媒体中でリン酸ナトリウム水溶液と塩化カルシウム水溶液を高撹拌下に混合して、リン酸三カルシウムを生成させ、リン酸三カルシウムの微粒子を得るなどである。
【０１１６】
分散媒体中に分散安定剤を微細に分散するために、０．００１〜０．重量部の界面活性剤を使用することができる。たとえば、ドデシルベンゼン硫酸ナトリウム、テトラデシル硫酸ナトリウム、ペンタデシル硫酸ナトリウム、オクチル硫酸ナトリウム、オレイン酸ナトリウム、ラウリル酸ナトリウム、ステアリン酸カリウム、オレイン酸カルシウム等が挙げられる。
【０１１７】
本発明の球形トナーを使用することによって転写効率が改善される。球形トナーを使用するにあたっては、所定の摩擦帯電電荷量を安定的に保持できるようにするために、外添剤が添加される。
【０１１８】
外添剤としては、シリカ、カーボンブラック；酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化マグネシウム、酸化亜鉛等の金属酸化物；硫酸カルシウム、硫酸バリウム、炭酸カルシウム等の金属塩；ステアリン酸カルシウム等の脂肪族金属塩等が用いられる。外添剤の添加量は、トナー１００重量部あたり０．０１〜１０重量部の範囲である。
【０１１９】
本発明についてさらに説明する。本発明者らは、上記した懸濁重合方法によって非磁性トナーを粒径を変えて複数種製造し、また図２の現像装置４の現像スリーブ９表面の被覆層９ｂを、これに添加した球状粒子９ｃの平均粒径等を異ならせて形成して、現像スリーブ９を複数個試作し、複数種のトナーを現像装置４に使用して現像に供し、連続画像形成の耐久試験を行った。比較のために、球状粒子を添加せずに被覆層を形成した現像スリーブも作製して、同様にした。
【０１２０】
製造した非磁性トナーは、重量平均粒径ｒが５．１μｍ、６．１μｍ、７．８μｍの３種である。
【０１２１】
被覆層は、結着樹脂として、前述したメチルメタクリレート−ジメチルアミノエチルメタクリレート共重合体（モル比９０：１０）を用い、この共重合体１００重量部に対し、導電性粒子としてカーボンブラック２．５重量部、潤滑剤として平均粒径３μｍのグラファイト２２．５重量部を添加し、さらに球状粒子として、体積平均粒径Ｒが３．０５μｍ、５．１μｍ、１１．６μｍの球状炭素粒子および８．４μｍ、１３．１μｍのＰＭＭＡ球状粒子から１種選択して添加し、その添加量を２．５重量部から２０重量部までの範囲で変えることにより、種類を異ならせた。
【０１２２】
被膜層の形成は、上記の結着樹脂（メチルメタクリレート−ジメチルアミノエチルメタクリレート共重合体）の一部をトルエンに溶解し、これに残りの結着樹脂と、導電性粒子（カーボンブラックおよびグラファイト）、球状粒子（炭素粒子またはＰＭＭＡ粒子）を入れ、さらにガラスビーズを入れて、サンドミルにより分散し、被覆層の塗工液を調製し、これを現像スリーブ９の表面に塗工して行った。
【０１２３】
球状粒子の測定は、レーザー回折型粒度分布計のコールターＬＳ１３０型粒度分布計（コールター社製）を用いて行い、得られた球状粒子の体積分布から体積平均粒径を求めた。測定用の溶媒としてはイソプロピルアルコールを用い、この溶媒１００〜１５０ｍｌに球状粒子を２〜２０ｍｇ加え、超音波分散器で約１〜３分間分散処理を行い、測定試料とした。屈折率としては１．３７５、光学モデルとして実数部１．５、虚数部０．３を用いた。
【０１２４】
また現像スリーブ９の表面の中心線平均粗さＲａ（μｍ）を測定したが、測定には小坂研究所製のサーフコーダーＳＥ−３４００を用い、ＪＩＳ    Ｂ０６０１に規定の表面粗さに基づき、現像スリーブの軸方向上３箇所で、各箇所につき周方向上２箇所の計６点で測定し、その平均を採った。
【０１２５】
図１の感光ドラム１上には静電潜像を、非露光部の表面電位−７００Ｖ、露光部の表面電位−１００Ｖで形成した。現像装置４の現像動作時、図示しない電源から現像スリーブ９に現像バイアスとして、周波数２０００Ｈｚ  、ピーク・ピーク間電圧１６００Ｖの交流電圧に−３００Ｖの直流電圧を重畳した電圧を印加し、感光ドラム１の露光部にトナーを付着して、潜像を反転現像した。
【０１２６】
画像形成は、Ａ４サイズで連続５０００枚の耐久試験とした。画像形成の環境は、１５℃、１０％の低温低湿環境（Ｌ／Ｌ環境）と３２．５℃、８５％の高温高湿環境（Ｈ／Ｈ環境）の２つを試した。結果を表１に示す。
【０１２７】
表１において、濃度は、トナーのチャージアップが厳しく、濃度が悪化しがちなＬ／Ｌ環境での結果を、カブリは、トナー自体の摩擦帯電能が低く、カブリが悪化しがちなＨ／Ｈ環境での結果を示す。また縦すじムラは、両環境とも同じ程度であったので、両環境での結果を示す。
【０１２８】
【表１】
0003581580.tif 000002
【０１２９】
表１のＡは、現像スリーブ表面の被覆層に球状粒子が未添加の比較例であるが、この比較例では、画像の縦すじムラ、カブリは問題なかったが、画像濃度は初期濃度および５０００枚に至る後期の耐久濃度とも、トナー径によらず不十分となった。この原因は、現像スリーブの表面粗さＲａが０．６１μｍと小さすぎたため、トナーの搬送性が低くなりすぎ、現像スリーブ上に必要な量のトナーを保持して搬送できなかったためと考えられる。また耐久試験終了後の現像スリーブの表面に付着しているトナーをエアー吹き付けにより除去したところ、現像スリーブ表面には吹き払ったトナー層の下層に白い粉体層、すなわち外添剤のシリカが付着していることが認められ、さらに若干のトナー融着も認められた。
【０１３０】
これに対し、被覆層に球状粒子を添加したものは、概ね良好な結果を示したが、注意すべき影響因子があることが分かる。
【０１３１】
まず、初期濃度に注目すると、表面粗さＲａとの相関があることが分かる。つまり、同じ粒径の球状炭素粒子を添加した表１のＢ、Ｃを比較すると、Ｒａが０．６３μｍのＢでは、初期濃度は、トナーの粒径が大きくなるにつれて若干よくなる傾向が見られるものの、いずれも不十分である。これに対し、Ｒａが０．６５μｍのＣでは、トナーの粒径にかかわらずに初期濃度を満足している。表のＤ以降も、初期濃度を満足している。すなわち、初期濃度を満足するためには、現像スリーブの表面粗さＲａは、０．６５μｍ以上とする必要がある。
【０１３２】
つぎに、耐久濃度を見ると、表のＢ、Ｃ、Ｄの結果から、耐久濃度は、トナー粒径ｒが大きく、被覆層に添加した球状粒子の粒径Ｒが小さいものが悪くなっており、これら両者の比Ｒ／ｒが小さいと、耐久濃度が悪化する。耐久濃度を満足するには、Ｒ／ｒの比を０．５以上とする必要がある。
【０１３３】
この耐久濃度が低くなる原因を調べるために、耐久試験終了後のＢ、Ｃ、Ｄの現像スリーブの表面に付着しているトナーをエアー吹き付けにより除去したところ、Ｂ、Ｃ、Ｄの現像スリーブ表面には吹き払ったトナー層の下層に外添剤シリカの白い粉体層が、耐久濃度の低いものほど多く付着していることが認められ、さらに若干のトナー融着も認められた。つまり、耐久試験による濃度薄は、現像スリーブ表面の汚染が原因であり、トナーの粒径ｒに応じて球状粒子の粒径Ｒを大きくしていく必要があることが判明した。すなわち、上記したように、Ｒ／ｒを０．５以上にすることである。
【０１３４】
つぎに、縦すじムラに見ると、この画像ムラは、被覆層に添加した球状粒子の粒径Ｒが大きく、トナー粒径ｒが小さいものが悪くなっており、Ｒ／ｒとの相関がある。表Ｋ〜Ｐまで見ると、Ｒ／ｒが２を超えると、縦すじムラが発生しており、これが１．９以下なら、縦すじムラのない画像となる。
【０１３５】
この原因について調べたところ、現像ブレード１０のポリアミドエラストマー層１０ｂ表面が、現像スリーブ９とのニップ部で摺擦する際に、現像スリーブ９表面の被覆層中の球状粒子によりスジ状に削られ、現像ブレード１０で規制するトナーがこのスジ状の削れを通って抜けるため、画像に縦すじムラが発生する。このスジ状の削れは球状粒子の粒径が大きいほど大きく、また同じ削れでもトナーの粒径が小さいほどトナー粒子が通過しやすいことから、上記のように、球状粒子Ｒとトナー粒径ｒの比１．９以下とすることにより、画像の縦すじムラの発生を防止できたものと思われる。
【０１３６】
最後に、カブリについて見ると、カブリは、トナー粒径、球状粒子の粒径に関係せず、現像スリーブ９の表面粗さＲａにのみ影響を受け、Ｒａが１．３μｍを超えると、現像スリーブ９上のトナーのコーティング量が過大になり、カブリが悪化している。
【０１３７】
以上から、球状粒子を含有した被覆層を表面に形成した現像スリーブ９の表面の中心線平均粗さＲａ（μｍ）、およびトナーの平均粒径ｒ（μｍ）、球状粒子の体積平均粒子Ｒ（μｍ）の影響因子について、
０．６５≦Ｒａ≦１．３    かつ０．５≦Ｒ／ｒ≦１．９
の関係を規定することにより、現像スリーブ９の耐摩耗性を向上し、適度なトナー搬送性を確保し、トナーに摩擦帯電電荷を良好に付与することが、安定して行うことが可能になった。
【０１３８】
以上を要するに、本発明では、重合トナー等の形状係数ＳＦ１が１００〜１５０で実質的な球形を有し、低軟化点物質を５〜３０重量％含有する非磁性トナーを現像装置に使用するに際し、現像スリーブの表面に球状粒子を含有した樹脂による被覆層を形成したので、現像スリーブの耐摩耗性を向上し、さらに現像スリーブ上へのトナーの薄層形成を行う上での重要な影響因子である現像スリーブの表面粗さ、球状粒子およびトナーの粒径の関係を規定したので、現像スリーブによる適度なトナー搬送性とトナーへの摩擦帯電電荷付与性を安定的に発揮させて、現像スリーブ上に良好なトナー薄層を形成して現像に供することができる。
【０１３９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、現像装置の現像剤担持体、即ち、現像スリーブの表面に球状粒子を含有した樹脂による被覆層を形成し、この被覆層の樹脂は、メチルメタクリレートモノマーと含窒素ビニルモノマーの共重合体であり、その現像スリーブの表面粗さ、球状粒子およびトナーの粒径の関係を規定したので、形状係数ＳＦ１が１００〜１５０で実質的な球形を有し、低軟化点物質を５〜３０重量％含有する重合トナー等の非磁性トナーを使用しても、現像スリーブによる適度なトナー搬送性とトナーへの摩擦帯電電荷付与性を安定的に発揮させて、現像スリーブ上に良好なトナー薄層を形成して現像に供することができ、特に、被覆層の樹脂として、メチルメタクリレートモノマーと含窒素ビニルモノマーの共重合体を用いることにより、さらにトナーに対する摩擦帯電電荷付与性を向上させることができ、その結果、高濃度を維持し、カブリのない良好な画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の現像装置が設置された画像形成装置を示す概略図である。
【図２】図１の画像形成装置に設置された現像装置の一実施例を示す概略断面図である。
【図３】図２の現像装置に設置された現像スリーブの表面部分を示す断面図である。
【図４】従来の現像装置が設置された画像形成装置を示す概略図である。
【図５】図４の画像形成装置に設置された現像装置を示す概略断面図である。
【符号の説明】
１        感光ドラム
４        現像装置
９        現像スリーブ
９ｂ    被覆層
９ｃ    球状粒子
１０    現像ブレード
１２    現像容器
【図１】
0003581580.tif 000003
【図２】
0003581580.tif 000004
【図３】
0003581580.tif 000005
【図４】
0003581580.tif 000006
【図５】
0003581580.tif 000007