(57)【要約】【課題】  帯電能力が低下した場合に発生する画像濃度ムラを最小限に抑えて経時に渡って高品位の画像を形成できる画像形成装置を提供すること。【解決手段】  現像装置を具え、該現像装置のある条件において、潜像開始タイミングを通常の開始タイミングより遅らせるように切り換えることを特徴とする。【選択図】      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
現像装置を具え、該現像装置のある条件において、潜像開始タイミングを通常の開始タイミングより遅らせるように切り換えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
現像ローラ周期毎の現像濃度を検出した結果に基づいて、潜像開始タイミングをフィードバックするように構成した請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
プリント出力の１ジョブ終了直後と終了してからある一定時間経過後の現像濃度を検出した結果に基づいて、潜像開始タイミングをフィードバックするように構成した請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項４】
現像装置のホッパ内トナー残量を検出した結果に基づいて、潜像開始タイミングをフィードバックするように構成した請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項５】
ホッパ内トナー残量検知とプリント出力画素数カウント情報に基づいて、潜像開始タイミングをフィードバックするように構成した請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項６】
トナーカートリッジ交換情報および交換後のカウンタ情報に基づいて、潜像開始タイミングをフィードバックするように構成した請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項７】
現像装置を具え、該現像装置の現像ローラ上のトナー層電位を検出する電位センサを設け、現像動作のトナー層電位を検出することを特徴とする画像形成装置。
【請求項８】
現像ローラ上のトナー層電位の検出を、現像動作の終了時との比較結果を基に判断するように構成した請求項７に記載の画像形成装置。
【請求項９】
現像ローラ上のトナー層電位の検出を、現像動作の開始直後との比較結果を基に判断するように構成した請求項７に記載の画像形成装置。
【請求項１０】
現像ローラ上のトナー層電位を検出する時、新品現像装置状態のトナー層電位と現在の状態とを比較検出するように構成した請求項７に記載の画像形成装置。
【請求項１１】
新品現像装置状態のトナー層電位と現在の状態における現像ローラ周期毎のトナー層電位を比較検出するように構成した請求項１０に記載の画像形成装置。
【請求項１２】
現像開始直後の立上がり電位の検出結果に基づき、通常の動作タイミングと異なる制御を行なうように構成した請求項８ないし１１のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項１３】
現像開始直後の立上がり電位の検出結果に基づいて、潜像形成開始タイミングにフィードバックするように構成した請求項１２に記載の画像形成装置。
【請求項１４】
現像開始直後の立上がり電位の検出結果に基づいて、現像バイアス制御のタイミングにフィードバックするように構成した請求項１２に記載の画像形成装置。
【請求項１５】
ジョブモードによって、連続プリント出力時の場合には、画像１枚目の潜像開始タイミングを通常の開始タイミングより遅らせ、２枚目以降については通常のタイミングとするように構成した請求項１３又は１４に記載の画像形成装置。
【請求項１６】
使用するトナーの円形度を０．９以上に設定したものを使用するように構成した請求項１ないし１５のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項１７】
タンデム型である、請求項１ないし１６のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項１８】
請求項１ないし１７のいずれかに記載の画像形成装置の現像装置を用いたプロセスカートリッジ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、プリンタ、ファックス、複写機等の、電子写真、静電記録、静電印刷等において、感光体表面に形成された静電荷像を顕在化するための現像剤用トナーを用いる画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、本出願人より提案され、この発明でも一部構成を採用している画像形成装置（例えば、特許文献１参照）をはじめ、各種の画像形成装置や現像装置が知られている（例えば、特許文献２〜４参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−１４８９３７号公報
【特許文献２】特開平１１−１５２６２号公報
【特許文献３】特開平８−１０６２０８号公報
【特許文献４】特開平６−９５４８１号公報
【０００４】
しかし、特許文献１は、現像剤ホッパ内トナーが現像剤搬送部材で撹拌されつつ現像ローラ近傍に搬送され、現像ローラと供給ローラに挟まれたトナーが主として現像ローラ表面と摩擦帯電して付着し、搬送され、規制ローラでトナー層厚を均一に均すとともに帯電させて現像領域に至る。ここでトナーは薄層形成部だけではなく搬送部材の接触でも多大な機械的ストレスを受ける。トナーは一般的に母体樹脂の周りに流動性を付与するために無機物の外添剤を付着させており、前記ストレスで母体樹脂に埋没してしまう。これによりトナーは十分帯電していても流動性が低下して凝集することと現像ローラに対する非静電的付着力が増加することにより現像ローラ上のトナー付着量の増加、現像能力の低下等が起こり、地汚れ、濃度低下等の悪影響が経時で現れる。
【０００５】
特許文献２は、一成分現像装置において現像ローラの表面摩擦係数を規定しているが、トナー帯電を現像ローラ表面との摩擦に頼るために帯電量低下による現像量低下が予測される。
【０００６】
特許文献３は、現像剤の現像剤担持体への十分な充填を目的とし、撹拌・搬送手段の回転数と１回転当たりの現像剤量の積が現像剤溜り部の容積と供給部材上の容積の和と現像剤の充填率の積以下と規定して現像剤供給を消費に追随させようとし、現像剤へのハザードを最小限に抑えようとしたものであるが、撹拌部材によりトナー劣化を抑えることはできない。
【０００７】
特許文献４は、感光体表面電位センサからの検出出力と現像ローラの表面電位センサからの検出出力から両電位差が一定になるようにバイアス電圧制御手段により、トナー付着量が一定に保たれ安定した濃度で現像することができる。但し、ここでは、感光体表面電位センサとの両出力を用いており、現像ローラ用の表面電位センサでの制御は行っていない。感光体側でセンスするには、一旦トナーを現像する必要があり、その工程分出力までの時間を要することになるため作業性が低下する。
【０００８】
前記のようにホッパ内のトナーを現像剤搬送部材で現像ローラ近傍まで搬送し、現像ローラと規制ローラの間を通過させ、摩擦帯電を行い現像ローラ上に均一に帯電したトナー薄層を形成して対向する静電潜像に現像されることで顕像化する画像形成装置では現像器内をトナーが搬送される時に機械的なハザードを受ける。トナーは母体樹脂にＣＣＡもしくはＣＣＲが混ぜ合わされており、部材と摩擦することで電荷を得る。同様にトナーの母体樹脂の回りに打ち込まれている無機物が主流である添加剤が存在し、他のトナーもしくは部材との非静電的付着力を低減させることで流動性を与えているが、添加剤そのものも帯電する場合があり、トナー帯電に寄与している場合も多い。ところが、母体樹脂の硬度は金属等と比較すると極めて低く、プロセスを繰り返していく内にトナーの添加剤が母体樹脂に埋没する現象が報告されている。添加剤が埋没するとトナー自体の流動性が低下してトナー同士が付着し易くなるので現像ローラ上の付着量が増加したり、添加剤のトナー母体樹脂に対する被覆面積が減少するので帯電量も減少するために現像能力が変化してしまう。
【０００９】
また、現像ローラやトナーを摩擦帯電する現像ドクタ等のトナー帯電に寄与する部材においては、経時使用により帯電させる能力が低下することも、現像能力変化と考えられる。画像上では、現像ローラ上の付着量増加による画像濃度過多、帯電能力低下による画像濃度低下などとなる。特に問題となるのは、帯電能力が低下した場合において、トナーは部材と摩擦することで電荷を得るため、プリント出力後に時間経過した次のプリント出力時に濃度ムラが発生する。具体的には、プリント出力が頻繁にされている場合には問題ないが、長時間放置されると、現像ローラ上に付着したトナーが現像ローラと規制ローラの間を通過する（トナーは部材と摩擦する）前と、通過した後では帯電量が異なるため、現像ローラ周期に当る１周目とそれ以降で画像上の濃度に差が生ずる。現像ローラ１周目の濃度が薄く、それ以降では通常濃度となることから画像全体でみると濃度ムラとなる。文字画像など画像ベタ部が少ない場合には目立たないが、画像ベタ部が多くなると顕著になる。近年、省エネのために低温定着対応トナーを用いることが多くなってきており、低温で定着させるためにトナー母体樹脂が軟らかくなってきているため、前記現象が問題となってきた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
そこでこの発明は、前記従来のものの問題点を解決し、帯電能力が低下した場合に発生する画像濃度ムラを最小限に抑えて経時に渡って高品位の画像を形成できる画像形成装置を提案することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、現像装置を具え、該現像装置のある条件において、潜像開始タイミングを通常の開始タイミングより遅らせるように切り換えることを特徴とする画像形成装置である。請求項２に記載の発明は、請求項１において、現像ローラ周期毎の現像濃度を検出した結果に基づいて、潜像開始タイミングをフィードバックするように構成したことを特徴とする。請求項３に記載の発明は、請求項１において、プリント出力の１ジョブ終了直後と終了してからある一定時間経過後の現像濃度を検出した結果に基づいて、潜像開始タイミングをフィードバックするように構成したことを特徴とする。請求項４に記載の発明は、請求項１において、現像装置のホッパ内トナー残量を検出した結果に基づいて、潜像開始タイミングをフィードバックするように構成したことを特徴とする。請求項５に記載の発明は、請求項１において、ホッパ内トナー残量検知とプリント出力画素数カウント情報に基づいて、潜像開始タイミングをフィードバックするように構成したことを特徴とする。請求項６に記載の発明は、請求項１において、トナーカートリッジ交換情報および交換後のカウンタ情報に基づいて、潜像開始タイミングをフィードバックするように構成したことを特徴とする。
【００１２】
請求項７に記載の発明は、現像装置を具え、該現像装置の現像ローラ上のトナー層電位を検出する電位センサを設け、現像動作のトナー層電位を検出することを特徴とする画像形成装置である。請求項８に記載の発明は、請求項７において、現像ローラ上のトナー層電位の検出を、現像動作の終了時との比較結果を基に判断するように構成したことを特徴とする。請求項９に記載の発明は、請求項７において、現像ローラ上のトナー層電位の検出を、現像動作の開始直後との比較結果を基に判断するように構成したことを特徴とする。請求項１０に記載の発明は、請求項７において、現像ローラ上のトナー層電位を検出する時、新品現像装置状態のトナー層電位と現在の状態とを比較検出するように構成したことを特徴とする。請求項１１に記載の発明は、請求項１０において、新品現像装置状態のトナー層電位と現在の状態における現像ローラ周期毎のトナー層電位を比較検出するように構成したことを特徴とする。請求項１２に記載の発明は、請求項８ないし１１のいずれかにおいて、現像開始直後の立上がり電位の検出結果に基づき、通常の動作タイミングと異なる制御を行うように構成したことを特徴とする。
【００１３】
請求項１３に記載の発明は、請求項１２において、現像開始直後の立上がり電位の検出結果に基づいて、潜像形成開始タイミングにフィードバックするように構成したことを特徴とする。請求項１４に記載の発明は、請求項１２において、現像開始直後の立上がり電位の検出結果に基づいて、現像バイアス制御のタイミングにフィードバックするように構成したことを特徴とする。請求項１５に記載の発明は、請求項１３又は１４において、ジョブモードによって、連続プリント出力時の場合には、画像１枚目の潜像開始タイミングを通常の開始タイミングより遅らせ、２枚目以降については通常のタイミングとするように構成したことを特徴とする。請求項１６に記載の発明は、請求項１ないし１５のいずれかにおいて、使用するトナーの円形度を０．９以上に設定したものを使用するように構成したことを特徴とする。
【００１４】
請求項１７に記載の発明は、タンデム型である、請求項１ないし１６のいずれかに記載の画像形成装置である。請求項１８に記載の発明は、請求項１ないし１７のいずれかに記載の画像形成装置の現像装置を用いたプロセスカートリッジである。
【発明の効果】
【００１５】
この発明は、前記のようであって、潜像開始タイミングを通常の開始タイミングより遅らせることにより、現像ローラ１周目の現像剤の帯電量低下による通常画像濃度より薄い画像が転写紙に現像されず、潜像開始タイミングをずらしたところからの現像ローラ上の画像が転写されるため、帯電能力が低下した場合に発生する画像濃度ムラを最小限に抑えて画像上の濃度ムラを目立たなくすることができる。したがって、経時に渡って高品位の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という効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下の実施の形態では、一成分トナーを用いた一成分現像装置の方が顕著に現れるため、一成分現像装置を用いた例で説明する。二成分現像装置の場合には、説明中、一成分トナーを二成分現像剤、トナー薄層を現像剤層と置き換えると略同様に説明が可能である。
【００１７】
画像形成装置である電子写真式カラープリンタ（以下、カラープリンタという）に適用した実施の形態の一例について説明する。まず、図１を用いて、本実施の形態に係るカラープリンタの概略構成及び動作について説明する。このカラープリンタ１は、感光体ユニット１０、書き込み光学ユニット２０、現像ユニット３０、中間転写ユニット４０、２次転写ユニット５０、定着ユニット６０、両面印刷用紙反転ユニット７０等で構成されている。そして、Ｂｌａｃｋ：黒（以下、Ｂｋという）、Ｃｙａｎ：シアン（以下、Ｃという）、Ｍａｇｅｎｔａ：マゼンタ（以下、Ｍという）、Ｙｅｌｌｏｗ：イエロー（以下、Ｙという）のカラー画像を感光体ユニット１０の感光体ベルト１１上に順次顕像化し、これらを重ね合わせて最終的な４色フルカラー画像を形成する。
【００１８】
感光体ベルト１１の周りには、感光体クリーニング装置１２、帯電ローラ１３、現像ユニット３０の選択された現像器、中間転写ユニット４０の中間転写ベルト４１などが配置されている。感光体ベルト１１は、駆動ローラ１４、１次転写対向ローラ１５、張架ローラ１６間に張架され矢印Ａ方向に図示しない駆動モータによって回転移動を行う。なお、つなぎ目のある感光体ベルト１１を用いる場合には、感光体ベルト１１端部の非画像形成領域につなぎ目マークを設け、図示しないセンサにより検出を行い、つなぎ目を避けて画像形成を行う。
【００１９】
書き込み光学ユニット２０は、カラー画像データを光信号に変換して、各色画像に対応した光書き込みを行い、感光体ベルト１１に静電潜像を形成する。この書き込み光学ユニット２０は、光源としての半導体レーザ、レーザ発光駆動制御部（いずれも不図示）、ポリゴンミラー２２、３つの反射ミラー２３ａ、ｂ、ｃなどで構成されている。
【００２０】
現像ユニット３０は、Ｂｋ現像器３１Ｋ、Ｃ現像器３１Ｃ、Ｍ現像器３１Ｍ、Ｙ現像器３１Ｙと、各現像器を図中左右方向に移動させ感光体ベルト１１に対し接離動作を行う図示しない接離機構などで構成されている。各現像器３１Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙの各現像剤収容ケース３２Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙには、現像剤として各色のトナーからなる一成分現像剤がそれぞれ収容されている。図示の例では装置本体下側から順に黒トナーを収容したＢｋ現像器３１Ｋ、シアントナーを収容したＣ現像器３１Ｃ、マゼンタトナーを収容したＭ現像器３１Ｍ、イエロートナーを収容したＹ現像器３１Ｙになっている。前記接離機構は、図示しない電磁ソレノイドを作動させることで、現像剤収容ケース３２Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙを感光体ベルト１１側（図中左側）に移動させるようになっている。現像時には各現像器３１Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙのうち選択されたいずれか一つが移動し、感光体ベルト１１に当接する。一方、電磁ソレノイドをオフにすると電磁ソレノイドに内蔵された引き戻しバネにより感光体ベルト１１に当接していた現像器が感光体ベルト１１から離間する方向（図中右側）に移動する。なお、各現像器３１Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙについては、後で詳述する。
【００２１】
カラープリンタ本体の待機状態では、現像ユニット３０はいずれの現像器３１Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙも感光体ベルト１１と離間した位置にセットされており、プリント動作が開始されると、カラー画像データに基づきレーザ光による光書き込み、静電潜像形成が始まる（以下、Ｂｋ画像データによる静電潜像をＢｋ静電潜像という。Ｃ、Ｍ、Ｙについても同様）。このＢｋ静電潜像の先端部から現像可能とすべくＢｋ現像位置に静電潜像先端部が到達する前に、現像ローラ１１０を回転開始して、Ｂｋ静電潜像をＢｋトナーで現像する。そして、以後Ｂｋ静電潜像領域の現像動作を続けるが、Ｂｋ静電潜像後端部がＢｋ現像位置を通過した時点で、Ｂｋ現像器３１Ｋが感光体ベルト１１から離間し、速やかに次の色の現像器が感光体ベルト１１に当接する。これは少なくとも、次の画像データによる静電潜像先端部が現像位置に到達する前に完了させる。
【００２２】
中間転写ユニット４０は、中間転写ベルト４１、ベルトクリーニング装置４２、位置検出用センサ４３などで構成されている。中間転写ベルト４１は、駆動ローラ４４、１次転写ローラ４５、２次転写対向ローラ４６、クリーニング対向ローラ４７及びテンションローラ４８に張架されており、図示しない駆動モータにより矢印Ｂ方向に駆動制御される。中間転写ベルト４１端部の非画像形成領域には複数の位置検出用マーク（不図示）が設けられており、これらの位置検出用マークのうちのいずれか一つ（画像形成動作開始時に位置検出用センサ４３を最初に通過した位置検出用マーク）を位置出用センサ４３で検出し、この検出タイミングで画像形成を開始する。また、ベルトクリーニング装置４２は、クリーニングブラシ４２ａ、接離機構（不図示）等で構成されており、１色目のＢｋ画像を中間転写ベルト４１に転写している間、及び、２、３、４色目の画像を中間転写ベルト４１に転写している間は接離機構によって中間転写ベルト４１面からクリーニングブラシ４２ａを離間させておく。なお、中間転写ベルト４１面からクリーニングされたトナーは、中間転写ユニット４０内部に設けられた排トナータンク４９に蓄えられる。
【００２３】
カラープリンタ１の転写紙カセット８０内には、転写紙が収納されており、給紙コロ８１ａ、ｂ、ｃによってレジストローラ対８２方向に給紙、搬送される。また、カラープリンタ１の右側面には、ＯＨＰ用紙や厚紙などの手差し給紙用の手差しトレイ８３が設けられている。
【００２４】
２次転写ユニット５０は、２次転写ローラ５１、２次転写ローラ５１を中間転写ベルト４１に対して接離するためのクラッチ等を備えた揺動機構（不図示）などで構成されている。転写紙が転写位置に到達するタイミングに合わせて２次転写ローラ５１が揺動機構の回転軸を中心に揺動する。この２次転写ローラ５１と前記２次転写対向ローラ４６とにより転写紙と中間転写ベルト４１とを一定の圧力で接触させる。２次転写ローラ５１は中間転写ユニット４０に設けられた図示しない位置決め部材により２次転写対向ローラ４６との平行度の位置精度が保たれている。また、２次転写ローラ５１に設けた図示しない位置決めコロにより中間転写ベルト４１に対する２次転写ローラ５１の接触圧を一定にしている。２次転写ローラ５１を中間転写ベルト４１に接触させると同時に、２次転写ローラ５１はトナーと逆極性の転写バイアスが印加され、中間転写ベルト４１上の重ねトナー像を転写紙に一括転写する。
【００２５】
なお、前記各ユニットは装置から容易に脱着できるようになっている。例えば、図１において、中間転写ユニット４０をはずす場合には、図示しない前面カバーを開け、紙面の奥側から手前側にユニットをスライドさせることで、容易にはずすことができる。
【００２６】
前記構成のカラープリンタ１において、画像形成サイクルが開始されると、まず感光体ベルト１１は矢印Ａの反時計回りに、中間転写ベルト４１は矢印Ｂの時計回りに図示しない駆動モータによって回転される。中間転写ベルト４１上に設けられた図示しない位置検出用マークを位置検出用センサ４３で検出し、位置検出用マークの検知タイミングに応じて感光体ベルト１１上にＢｋトナー像形成、Ｃトナー像形成、Ｍトナー像形成、Ｙトナー像形成が行われ、最終的にＢｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙの順に中間転写ベルト４１上に重ねてトナー像が形成される。このとき１次転写ローラ４５に印加するバイアスは順次電圧を高くすることが一般的であるが、中間転写ベルト４１の抵抗特性等に応じて異なる。
【００２７】
前記Ｂｋトナー像形成は次のように行なわれる。図示しない電源の印加電圧により帯電ローラ１３は感光体ベルト１１を一様帯電する。そして、書込みのためのレーザ光ＬＤはＢｋカラー画像信号に基づいて露光を行う。この露光が行われたとき、当初一様荷電された感光体ベルト１１の露光された部分は、露光光量に比例する電荷が消失し、Ｂｋ静電潜像が形成される。そして、このＢｋ静電潜像に現像ローラ１１０上のＢｋトナーが接触することにより、感光体ベルト１１の電荷が残っている部分にはトナーが付着せず、電荷の無い部分、つまり露光された部分にはＢｋトナーが吸着され、静電潜像と相似なＢｋトナー像が形成される。そして、感光体ベルト１１上に形成されたＢｋトナー像は、１次転写位置において中間転写ベルト４１に接する。この１次転写位置では、１次転写ローラ４５と１次転写対向ローラ１５とにより中間転写ベルト４１と感光体ベルト１１との間にニップが形成されており、１次転写ローラ４５にＢｋトナー像と逆極性のバイアスを印加することによりＢｋトナー像を中間転写ベルト４１に転写する。
【００２８】
感光体ベルト１１上の若干の未転写残留トナーは、感光体ベルト１１の再使用に備えて感光体クリーニング装置１２で清掃される。ここで回収されたトナーは回収パイプを経由して図示しない排トナータンクに蓄えられる。
【００２９】
感光体ベルト１１側ではＢｋ画像形成工程の次にＣ画像形成工程に進み、前記位置検出用センサ４３の検知タイミングに応じてＣ画像データによるレーザ光ＬＤによる書き込みが行われ、Ｃ静電潜像が形成される。そして、先のＢｋ静電潜像の後端部が通過した後で、かつＣ静電潜像の先端部が到達する前にＢｋ現像器が現像位置から退避し、Ｃ現像器３１Ｃが現像位置にセットされてＣ静電潜像がＣトナーで現像される。以後、Ｃ静電潜像領域の現像を続けるが、Ｃ静電潜像の後端部が通過した時点で、先のＢｋ現像器３１ｋの場合と同様にＣ現像器３１Ｃが現像位置から退避し、次のＭ現像器３１Ｍを現像位置に移動させる。これもやはり次のＭ静電潜像の先端部が現像位置に到達する前に完了させる。なお、Ｍ及びＹの画像形成工程については、それぞれの静電潜像形成、現像の動作が上述のＢｋ、Ｃの工程と同様であるので説明は省略する。
【００３０】
中間転写ベルト４１には、感光体ベルト１１に順次形成するＢｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙのトナー像を、同一面に順次位置合わせして、４色重ねのトナー像が形成され、次の２次転写工程において、この４色のトナー像が転写紙に一括転写される。
【００３１】
前記画像形成動作が開始される時期に、転写紙は前記転写紙カセット８０又は手差しトレイ８３のいずれかから給送され、レジストローラ対８２のニップで待機している。そして、２次転写ローラ５１に中間転写ベルト４１上の４色重ねのトナー像先端がさしかかるときに、ちょうど転写紙の先端がこのトナー像の先端に一致するようにレジストローラ対８２が駆動され、転写紙とトナー像との位置合わせが行われる。そして、転写紙が中間転写ベルト４１上のトナー像と重ねられて２次転写位置を通過する。このとき２次転写ローラ５１による転写バイアスで転写紙が荷電され、トナー画像のほとんどが転写紙上に転写される。
【００３２】
そして、中間転写ベルト４１から４色重ねトナー像を一括転写された転写紙は、定着ユニット６０に搬送され、所定温度に制御された定着ベルト６１と加圧ローラ６２のニップでトナー像が溶融定着され、装置本体外に送り出され（矢印Ｃ方向）、排紙トレイ８４に裏向きにスタックされ、フルカラーコピーを得る。
【００３３】
なお、両面印刷を行う場合には、定着ユニット６０を通過した転写紙は排出切替爪８５により矢印Ｄ方向に案内され、両面印刷用紙反転ユニット７０に送られる。転写紙後端が紙搬送切替爪７１を通過した後、搬送ローラ対７２が停止し、転写紙も停止する。そして、搬送ローラ対７２が一定のブランク時間ののち逆転を開始し、転写紙はスイッチバックを始める。このとき紙搬送切替爪７１が切り替わり、転写紙は矢印Ｅ方向に案内され、レジストローラ対８２に送られる。レジストローラ対８２に送られた転写紙は表裏反転した状態でレジストローラ対８２のニップで待機する。そして、所定のタイミングでレジストローラ対８２が駆動され、転写紙は２次転写位置に送られて中間転写ベルト４１から４色重ねトナー像を一括転写された後、定着ユニット６０でトナー像が溶融定着され、装置本体外に送り出される。
【００３４】
一方、１次転写後の感光体ベルト１１の表面は、感光体クリーニング装置１２でクリーニングされ、除電ランプ（不図示）で均一に除電される。また、転写紙にトナー像を転写した後の中間転写ベルト４１の表面は、ベルトクリーニング装置４２のクリーニングブラシ４２ａを接離機構で押圧することによってクリーニングされる。中間転写ベルト４１からクリーングされたトナーは排トナータンク４９に蓄えられる。
【００３５】
なお、本実施の形態に係るカラープリンタでは、潜像担持体として感光体ベルトを用いているが、現像ローラの硬度を低く抑えることで、ドラム状の潜像担持体を用いることも可能である。
【００３６】
次に、現像ユニット３０についてより詳細に説明する。現像ユニット３０の各色現像器３１Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙは同一の構成となっているので、Ｂｋ現像器３１Ｋについて説明する。図２は、Ｂｋ現像器３１Ｋの概略構成図である。Ｂｋ現像器３１Ｋは、感光体ベルト１１に現像剤を移して可視像化する現像ローラ１１０、現像ローラ１１０に現像剤を予備帯電させながら供給する現像剤供給ローラ１２０、現像ローラ１１０の現像剤付着量を規制し、かつ現像剤を摩擦帯電させるローラ状の現像剤規制ローラ１３０、現像剤規制ローラ１３０の表面の現像剤を掻き落とす掻き落とし部材１３１、現像剤を現像器外部に漏れ出ないように収納するケースに囲まれた収容空間である現像剤ホッパ１０１、現像剤ホッパ１０１から現像剤供給ローラ１２０へ現像剤を搬送する３つの現像剤搬送部材１４１、１４２、１４３等から構成されている。
【００３７】
現像ローラ１１０は、感光体ベルト１１の進行方向と同方向、すなわち図中矢印ＣＷの方向（時計回り方向）に、感光体ベルト１１に対して線速比１．１〜２．０倍速で回転している。３つの現像剤搬送部材１４１、１４２、１４３は、それぞれ矢印ＣＷの方向に回転して現像剤を現像剤供給ローラ１２０に搬送する。現像剤供給ローラ１２０は現像ローラ１１０に所定のニップをもって接触させ、相対線速差を持つようにＣＷもしくはＣＣＷに回転し（図の例ではＣＷ）、現像剤供給ローラ１２０表面の現像剤を、該ニップ内で現像ローラ１１０表面に擦りつけることで現像剤を予備摩擦帯電させながら供給する。現像剤規制ローラ１３０は、スプリング１３２で軸受部１３３を現像ローラ１１０側に付勢することで、現像ローラ１１０に対して所定の荷重で当接している。この当接部のニップに現像剤供給ローラ１２０より供給されてきた現像剤を通過させることで、その通過量を一定にそろえ、現像ローラ１１０表面のスラスト方向で均一な現像剤層を形成する。また、通過した現像剤は、現像剤規制ローラ１３０と現像ローラ１１０との双方の表面とにより摩擦帯電されるので、感光体ベルト１１への現像に供給される現像剤は安定した帯電量を持つことができる。
【００３８】
静電潜像形成と現像動作タイミングについてさらに詳しく説明する。ここでは、Ｂｋ現像単色でのベタ現像やハーフトーン現像動作として図３〜５で説明する。前工程で現像動作終了後の停止している状態において、次の現像工程として、感光体ベルト１１当接位置から現像剤規制ローラ１３０間の現像ローラ表面には既に現像剤規制ローラ１３０通過後のトナーが担持している…Ａ部（約１／３周）と、次に現像ローラが駆動した時に現像剤規制ローラ１３０を通過するトナー…Ｂ部（１周）、更に１周目以降現像剤規制ローラ１３０を通過するトナーがある。通常、帯電能力が維持されている場合においては、これらＡ部、Ｂ部、Ｂ部以降（ここではＣ部を一例として示す）で示したトナーは現像剤規制ローラ１３０の通過回数が違っていても、トナーの帯電量にはそれほど違いがないため画像上濃度ムラとなることはない。
【００３９】
ところが、帯電能力が低下した場合においては、図３に示すように、これらＡ部、Ｂ部、Ｂ部以降で示したトナーは現像剤規制ローラ１３０の通過回数の違いから、トナーの帯電量にも違いが生じ、画像上濃度ムラとなることがある。特に、プリント出力後、ある時間が経過した後（以下、放置と表現）の次のプリント出力時に画像濃度ムラが目立つことがある。放置後の現像ローラ上トナーは、現像剤規制ローラ１３０の通過回数が増えるに従って帯電量Ｑが上昇し、現像ローラ２周目以降は通常の帯電量に復帰し、それ以上の帯電量（Ｑと表示）はほぼ同じとなる。また、現像ローラ上トナーが担持された量（Ｍと表示）も違っており、両方の関係の違いが画像上の濃度ムラとなって現れる。一成分現像では、これらの特性値を単位面積（Ａと表示）当りで除したＭ／Ａとして表す。特性値としては、画像先端のＡ部は、Ｑ／Ｍ…小、Ｍ／Ａ…通常。Ｂ部は、Ｑ／Ｍ…小、Ｍ／Ａ…小。Ｂ部以降は、Ｑ／Ｍ…通常、Ｍ／Ａ…通常。これが画像上の濃度としては、画像先端のＡ部は濃い。Ｂ部は薄い。Ｂ部以降は通常濃度。となることから画像ムラとして目立つことになる。
【００４０】
そこで濃度ムラが目立たなくなる方法として、Ａ部＋Ｂ部以上の現像ローラ距離を先に駆動し、その後に潜像先端がくるように通常のタイミングより遅らせる。具体的には、余裕をみて現像ローラ約１．５周分遅らせるようにした。この例においては、現像ローラの駆動時間として１周分が約０．３ｓｅｃなので、０．４５ｓｅｃ後に潜像先端書込み位置となるよう、つまり画像データに基づきレーザ光による光書き込み、静電潜像形成の開始を遅らせた。
【００４１】
帯電能力が低下する主原因は、トナーへのメカニカルストレスや熱ストレスであり、現像されずに現像ホッパ内に長時間残っているトナーの割合が多くなった場合に現れる。具体的には、ホッパ内トナー残量が減ってきた場合が顕著である。
【００４２】
図６は、トナー濃度を検出するためのセンサ５０１が感光体ベルト１１に向けて設けられており、図３で示した現像ローラ１１０に担持されたトナーの帯電能力を検出する。この例では光学式センサ（Ｐセンサと表現）を用いているが、濃度が検出できるものであればそれに限定するものではない。Ｐセンサ５０１の位置に対応して、ある大きさのパッチを現像させ、現像ローラ１１０に担持されたトナーの現像ローラ周期毎の濃度が判別できるように検出タイミングを設定しておき、ある濃度差以上となった場合には、プリント出力時における通常の潜像先端書込み位置（潜像開始タイミングと表現）よりも遅らせることにより、濃度ムラが目立たなくさせることができる。Ｐセンサ５０１によるトナー濃度の検出時期としては、いくつかの方法があり、例えばプリント出力前にパッチを現像させ、その検出結果に基づいて実際のプリント出力時の潜像開始タイミングをフィードバックさせる。
【００４３】
また、帯電能力が低下した状態において、連続的にプリント出力する場合や単枚数で出力する時でも次の出力までに時間経過がない（直ぐに出力する）場合には、その影響を受け難く画像濃度のムラとなっては現れない。ところが、時間経過（放置）された後にプリント出力される時の１枚目に画像濃度ムラとなって現れる。そこでＰセンサ５０１によるトナー濃度の検出時期として、プリント出力モードの１ジョブ終了後に比較判別するための１回目パッチを現像させ、ある放置時間経過した後に次の２回目パッチを現像させて、その濃度差がある濃度差以上となった場合には、その検出結果に基づいて実際のプリント出力時の潜像開始タイミングをフィードバックさせる。この例としては、１ジョブ終了後２分経過した時、５分経過した時、１０分経過した時などを設定し、１ジョブ終了後の濃度と比較判別する。設定した時間内に次のプリント出力が開始される場合には、帯電能力低下の影響を受け難いため、濃度比較用の２回目パッチは現像せず、その出力終了後が１ジョブ終了比較の１回目パッチを現像させて終了する。この検出方法としては、前記した例のように現像ローラ周期毎の濃度を検出する必要はなく、１ジョブ終了後の濃度が現像ローラ２周目以降の濃度とし、放置後の検出が現像ローラ１周目の濃度として比較判別すればよいことになる。
【００４４】
また、帯電能力が低下する状況は、ホッパ内トナー残量が減ってきた場合が顕著である。図７に示すように、トナー残量検知センサ５０２を設け、ある一定以下のトナー残量を検出した結果に基づいて、実際のプリント出力時の潜像開始タイミングをフィードバックさせる。この例では光学式センサを用いているが、他にトルク変化が検出できるメカニカルセンサなどトナー残量が検出できるものだあればそれに限定するものではない。
【００４５】
また、帯電能力低下による画像濃度ムラを目立たなくするために、より正確な状況を反映させるため、ホッパ内トナー残量の検出と併せて、検出後にトナー消費されるトナー量をプリント出力画素数をカウントすることによって判断し、その結果に基づいて、実際のプリント出力時の潜像開始タイミングをフィードバックさせる。ホッパ内トナー残量の検出はある一定量以下となった場合の検知はできるが、その後のトナー残量を正確に検出するためにはコストを掛けたセンサが必要となってくる。このため安価にトナー残量を把握するために画素数をカウントする方法を採用した。ここではプリント出力画素数を画像データから換算し、更に画素数に対応したトナー消費量を予め換算しテーブル化しておく。帯電能力低下は、トナー残量が少なくなるほど顕著になるため、トナー残量を検出した後のトナー消費量に併せてプリント出力時の潜像開始タイミングをフィードバックさせことで、より正確に濃度ムラを目立たなくさせることができる。
【００４６】
また、一成分現像方式においては、トナーを使い切りにして現像ユニットを交換する方式が一般的である。その理由として、現像ユニット内の部材同士が接触しているものが多く、例えば、現像剤規制部材の摩耗や現像ローラ表層の摩耗による寿命から画像品質の低下が二成分現像方式に比べて早いことなどが挙げられる。これに対して、この例では現像剤規制部材をローラ形状にして摩耗位置を変えることにより寿命を延ばす方式を採用したことにより、ホッパ内トナー容量を使い切りにするのではなく、トナーカートリッジを交換することによって、現像ユニットの交換時期を延ばすことが可能となっている。
【００４７】
帯電能力が低下する状況は、ホッパ内トナー残量が減ってきた場合が顕著であることから、トナーカートリッジを交換して新しいトナーがホッパ内に補給されると、帯電能力低下状態から通常の帯電能力に近い状態に新トナーとの割合に併せて徐々に復帰する。トナーカートリッジにはＩＣチップを取り付けておき、新品のトナーカートリッジを交換するとその情報を本体に読み込む。図８では、トナー残量検知センサ５０２によりトナーエンドを検知し、新品のトナーカートリッジ５１０に交換した時に、トナーエンド時のホッパ内トナー残量に新トナーが補給されて混ざった時の割合を、定量補給方式であれば補給時間や補給駆動回数から予め換算してテーブル化しておく。新品のトナーカートリッジを交換した情報を本体に読み込んでから、前記補給時間や補給駆動回数に対応させて、ホッパ内のトナー帯電能力状態を予測し、通常状態に近くなったと判断するまでは、前記した検出方法と組合わせて潜像開始タイミングをフィードバックさせことで、濃度ムラを目立たなくさせることができる。トナーカートリッジ５１０には、アジテータ５１１が設けられており、現像ユニットに装着するとユニットにある駆動ギヤによって定常回転し、トナー補給口５１２から補給されてホッパ内に新トナーが混ざることになる。
【００４８】
また、帯電能力が低下した状態でも、連続的にプリント出力する場合には、その影響を受け難く画像濃度のムラとなっては現れない。前記それぞれの検出方法において、プリント出力モードによって潜像開始タイミングをフィードバックさせて遅らせたり、通常の潜像開始タイミングにしたりと切り換える。この例では、各々の検出方法に基づいた結果をフィードバックさせる場合には、連続プリント出力モードにおいては、１枚目だけ潜像開始タイミングをフィードバックさせて遅らせ、２枚目以降では通常の潜像開始タイミングに戻す。潜像開始タイミングを遅らせることは、プリント出力までの時間が掛かることになる。検出結果に基づいて毎回潜像開始タイミングを遅らせるより、２枚目以降は通常に戻すことにより、出力時間が掛かることを極力抑えることができる。
【００４９】
図９〜１２は別の実施の形態を示す。この実施の形態では、装置構成は前記実施の形態と略同様である。異なるところは前記実施の形態が潜像開始タイミングを通常の開始タイミングより遅らせて画像上の濃度ムラを目立たないようにしたが、この実施の形態では現像ローラ表面の近傍に設けたセンサで、現像ローラ上に形成されたトナー層電位を計測して、その電位変動から画像ムラ状態を予測するものである。
【００５０】
図９に示すように、現像ローラ１１０の表面近傍に電位センサ６０１ａ又は６０１ｂを設ける。好ましくは、現像ローラ上に形成されたトナー層電位を現像剤規制ローラ１３０通過直後に測定するのが最も望ましいことから電位センサ６０１ａであるが、位置的な制約がある場合には、感光体上へトナーを現像しないモードにすれば、電位センサ６０１ｂでも構わない。あるいは両電位センサを設けてもよい。電位センサ６０１は本体側に固定されて現像ユニットが感光体に接する位置にきた時に、ある測定可能Ｇａｐが得られる位置が望ましい。場合によっては、現像ユニットに設けても構わない。
【００５１】
図１０に現像プロセスモデル図を示す。感光体電位（以下、Ｖｄ）、画像部電位（Ｖ１）、現像ローラ電位（Ｖｂ）…現像バイアスとも言う、のそれぞれによって画像が作成される。このとき、現像ローラ上のトナー層電位をＶｔと模式的に表現した。図示例として、各々の電位の値を示している。
【００５２】
図１１に放置での電位低下モデル図を示す。現像動作が終了して次の現像動作が始まるまでの時間を現像動作停止後時間とした時、帯電量が通常と変わらない場合（帯電量正常）のトナー層電位（Ｖｎ）はほとんど変化しない。ところが、帯電量低下の場合には、電位が除々に低下（Ｖｅ）してくる。帯電量は、トナー特性、現像ローラ特性、現像剤規制部材特性によるものである。したがって、帯電量が低下する要因は、それぞれ、または単独で劣化して特性値が変化した結果である。なお、帯電量正常においても、何日間も停止している場合は、現像動作停止からは低下することもあるが、帯電量低下と比較すると減衰の仕方が緩やかである。
【００５３】
図１２に立上がり電位モデル図を示す。現像動作が開始してからの時間経過によるトナー層電位の変化を示している。帯電量正常の場合には、トナー層電位Ｖｍａｘへの立上がりが早い。これに対して、帯電量が低下している場合には、現像ローラ周期で示したように、Ｖｍａｘへの立上がりが遅い。図１１で示した帯電量低下の場合でも、Ｖｍａｘへの立上がりが早ければ、画像上では特に問題とはならないこともある。
【００５４】
具体例として、現像動作前回終了時のトナー層電位をＶｅとした時、正常帯電時のＶｎと比較し、例えばＶｅ／Ｖｎの比率である値以下となった場合に帯電量低下と判断する。別実施例では、動作終了直後のトナー層電位Ｖｅ１と一定時間経過後のＶｅ２との比率Ｖｅ２／Ｖｅ１比較で減衰が早い場合には、帯電量低下と判断する。
【００５５】
現像動作開始時のトナー層電位をＶｔ１とした時、正常帯電量Ｖｍａｘとの比較、例えばＶｔ１／Ｖｍａｘの比率である値以下となった場合に帯電量低下と判断する。別の例では、現像ローラ１周目Ｖｔ１、２周目Ｖｔ２、３周目Ｖｔ３…と周期毎のトナー層電位を各々比較して帯電量立上がりの違いを判断する。これより現像ローラ１周目の立上がりが悪い場合には、それに対応してトナーが感光体に現像されないことから、画像先端の濃度が低下して画像ムラとなることが予測できる。
【００５６】
また、スリーブ周期によってもまだＶｍａｘまで至らない場合には、すでにかなりの帯電量低下が起こっており、トナー、帯電部材（現像ローラや現像剤規制ローラ）の劣化が考えられ、比較した値によっては、現像ユニット交換の判断として交換信号を表示する方法もある。
【００５７】
新品現像ユニットにおけるトナー層電位Ｖｎｅｗを記憶しておくことにより、現在のトナー層電位Ｖｅ／Ｖｎｅｗとを比較することで帯電量の低下判断が可能である。例えば、現像終了時のトナー層電位Ｖｅや、現像開始直後Ｖｔ１の比率Ｖｔ１／Ｖｎｅｗ、スリーブ周期毎のＶｔｎの比率Ｖｔ２／Ｖｎｅｗを比較することにより、より早く劣化の度合いを判断することができる。また、新品状態のトナー層電位を記憶しておくことにより、経時でのトナー層電位が変化してしまった場合や周期毎に電位の変動がある場合には、異物混入は異物付着によっての異常の可能性もある。この場合、現像ローラ逆転モードにより、現像ローラ、現像剤規制ローラ、供給ローラを通常回転とは反対方法にある角度回転させるなどの異常対応モードを行うことで異物除去ができ、正常状態に戻すことも可能である。異常対応モードでも回復しない場合には、現像ユニット交換の信号を表示する方法もある。この例では、電位センサを軸方向においてある位置に固定しているが、異常検出のためや軸方向の異常画像検出のために軸方向に移動可能に設けても構わない。
【００５８】
また、現像動作が終了したときのトナー層電位と現像動作開始時のトナー層電位比較との組合せを行うことにより更に正確に帯電量低下度合いを判断することもできる。
【００５９】
潜像開始動作タイミングをずらす代わりに、現像バイアスを印加する方法を述べる。現像ローラ周期に対応して帯電量の低下を検出した場合、帯電量の低下分と現像バイアスを画像濃度を濃くする方向に印加する。前もって帯電量、画像濃度、現像バイアスとの関係のデータテーブルを作成しておき、それに基づいて、現像ローラ周期毎に濃度を補足すれば画像上の濃度ムラが目立たなくすることができる。動作タイミングを遅らせる必要がないので、通常と同じプリント出力時間で対応できる効果がある。
【００６０】
帯電能力が低下する主原因は、トナーへのメカニカルストレスや熱ストレスであり、現像されずに現像ホッパ内に長時間残っているトナーの割合が多くなった場合に現れる。具体的には、ホッパ内トナー残量が減ってきた場合が顕著である。
【００６１】
従来使用している粉砕トナーと比較すると円形度０．９以上のトナーでは、球形状に近いためトナーが転がり易くなるため現像ユニットに掛かるトルクが小さくなることから、トナーに掛かるストレスが少なくなり、結果として添加剤の埋没が抑えられる。従って、粉砕トナーに比べて帯電能力の低下がし難くなることから、前記フィードバックによる潜像開始タイミングを遅らせる頻度が少なくなるため、余分なプリント出力時間が掛かることが少なくなるメリットがある。
【００６２】
一般的にタンデム型下画像形成装置では、カラー画像の出力装置で代表され、各色分の現像装置を構成している。したがって、前記効果は相乗的に大きくなり、単に現像装置だけの時よりも得られるメリットが大きい。具体的な効果としては、（１）共通部品を使用して各色対応の制御方法が採用できコストダウンが図れる、（２）各色サプライに対応したプロセス条件においても容易に制御でき、画像上の不具合を抑えることができる、（３）各サプライに対応したトナーの受けるストレスを抑えることが可能となりトナーの寿命を延ばせることから、トナーの劣化によるトナー交換頻度を少なくしメンテナンス性の向上に繋がる、などが挙げられる。
【００６３】
一般的にプロセスカートリッジは、少なくとも感光体と他の作像装置を含んだ構成を指し、本実施の形態では、少なくとも感光体と現像装置を含んだ構成が該当する。プロセスカートリッジは、他の機種と共通使用することが一般的で、部品共通化による量産効果によるコスト低減効果が多大であり、本構成を展開することによってその多大なコスト低減効果が得られる。また、近年環境問題より、プロセスカートリッジにおいても使い捨てではなく、リサイクルして再使用することが一般的なことからも、そのコスト低減効果からトータル的のコスト低減に繋がる。
【００６４】
感光体、帯電装置、現像装置及びクリーニング装置等の構成要素のうち、複数のものをプロセスカートリッジとして一体に結合して構成することができる。そしてこのプロセスカートリッジを複写機やプリンタ等の画像形成装置本体に対して着脱可能に取り付けられるように構成する。少なくとも現像装置と感光体が一体に結合したプロセスカートリッジを有する画像形成装置は、感光体が所定の周速度で回転駆動される。感光体は回転過程において、帯電装置によりその周面に正または負の所定電位の均一帯電を受け、次いで、スリット露光やレーザビーム走査露光等の露光装置からの画像露光光を受け、こうして感光体の周面に静電潜像が順次形成され、形成された静電潜像は、次いで現像装置によりトナー現像され、現像されたトナー像は、給紙部から感光体と転写装置との間に感光体の回転と同期されて給送された転写材に、転写装置により順次転写されていく。像転写を受けた転写材は感光体面から分離されて定着装置へ導入されて定着され、複写物（コピー）として装置外へプリントアウトされる。像転写後の感光体の表面は、クリーニング装置によって転写残りトナーの除去を受けて清浄面化され、更に除電された後、繰り返し画像形成に使用される。プロセスカートリッジは独立して取り外しが可能で感光体ユニット、現像装置とも寿命は延びるが、必ずしもその長さは一致しない場合もあり、その時はそれぞれ別々に容易に交換することが可能となる。また、独立して配設できるので簡単な機構を追加することで、非現像時に現像ローラを感光体から退避させることが可能となるので、現像ローラへのトナーフィルミングの促進が低減され、更に現像装置の寿命が延びる。
【００６５】
前記円形度０．９以上のトナーについて補足説明する。円形度０．９以上というのは、使用するトナーの形状係数を規定したものである。トナー粒子の平均径による面積に対して投影面積の比率が９６％以上のものとした。通常の粉砕トナーでは９６％よりも小さい。これらのトナーは重合法（乳化、懸濁、分散）等で製造されることが多い。またトナー径を均一に作ることも可能である。本実施の形態では重合法で製造したトナー平均粒径６μｍ、メイン樹脂はポリエステル、添加剤はシリカ、チタンを外添している。形状係数は０．９６である。比較例として従来の粉砕法で作られたトナーは同じく平均粒径６μｍ、メイン樹脂はポリエステル、添加剤はシリカ、チタンを外添している。ただし形状係数は０．８５である。
【００６６】
（トナー円形度測定方法）
この発明におけるトナーは特定の形状を有すことが重要であり、平均円形度が０．９５未満で、球形からあまりに離れた不定形の形状では、満足した転写性やチリのない高画質画像が得られない。なお形状の計測方法としては粒子を含む懸濁液を平板上の撮像部検知帯に通過させ、ＣＣＤカメラで光学的に粒子画像を検知し、解析する光学的検知帯の手法が適当である。この手法で得られる投影面積の等しい相当円の周囲長を実在粒子の周囲長で除した値である平均円形度が０．９６以上のトナーが適正な濃度の再現性のある高精細な画像を形成するのに有効であることが判明した。より好ましくは、平均円形度が０．９６０から０．９９８である。この値はフロー式粒子像分析装置ＦＰＩＡ−２０００（東亜医用電子株式会社製）により平均円形度として計測できる。具体的な測定方法としては、容器中の予め不純固形物を除去した水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０．１〜０．５ｍｌ加え、更に測定試料を０．１〜０．５ｇ程度加える。試料を分散した懸濁液は超音波分散器で約１〜３分間分散処理を行い、分散液濃度を３０００〜１万個／μｌとして前記装置によりトナーの形状及び分布を測定することによって得られる。
【００６７】
（球状トナーの製造方法）
この発明記載の円形度０．９６〜１．００のトナーを製造する方法としては、懸濁重合法、乳化凝集法、分散重合法、界面重合法、溶解懸濁法、転相乳化法等の湿式造粒による製造方法が挙げられる。溶融混練物の粉砕・分級によるトナーにおいても、トナーの加熱処理等により円形度の高いトナーを製造することが可能だが、エネルギー効率の点で望ましくない。前述の湿式造粒法のうち、円形度の高いトナーが安定して得られる点、シャープな粒径分布が得られる点、トナーの帯電制御の点で、懸濁重合法、分散重合法が優れている。また、トナーの低温定着性の点で有利なポリエステル樹脂が使用できる点で溶解懸濁法が優れている。以下、懸濁重合法、分散重合法、溶解懸濁法について詳述する。
【００６８】
（懸濁重合法）
後述の特定モノマーに対して、分散安定剤、及び着色剤、さらに必要に応じて架橋剤や、荷電制御剤、離型剤等をボールミル等により均一に分散させた後、これに重合開始剤を加え、モノマー相を得、モノマー相とあらかじめ撹拌して作製しておいた水系分散媒相を撹拌槽に入れ、ホモジナイザー等により攪拌し、得られた懸濁液を窒素置換後に加熱して重合反応を完了させることにより着色樹脂粒子が得られ、これを洗浄、乾燥することにより円形度の高いトナー粒子が得られる。
【００６９】
懸濁重合に使用される重合性単量体はビニル基を有するモノマーであり、具体的には以下のようなモノマーが挙げられる。即ち、スチレン、ｏ−メチルスチレン、ｍ−メチルスチレン、ｐ−メチルスチレン、２，４−ジメチルスチレン、ブチルスチレン、オクチルスチレンなどのスチレン及びその誘導体が挙げられ、なかでもスチレン単量体が最も好ましい。他のビニル系単量体として、プロピレン、ブチレン、イソブチレンなどのエチレン系不飽和モノオレフィン類、塩化ビニル、塩化ビニリデン、臭化ビニル、フッ化ビニルなどのハロゲン化ビニル類、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、ベンゾエ酸ビニル、酪酸ビニルなどのビニルエステル類、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ｎ−ブチル、アクリル酸イソブチル、アクリル酸プロピル、アクリル酸−ｎ−オクチル、アクリル酸ドデシル、アクリル酸−２−エチルヘキシル、アクリル酸ステアリル、アクリル酸−２−クロルエチル、アクリル酸フェニル、α−クロルアクリル酸メチル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸プロピル、メタクリル酸ｎ−ブチル、メタクリル酸イソプロピル、メタクリル酸ｎ−オクチル、メタクリル酸ドデシル、メタクリル酸２−エチルヘキシル、メタクリル酸ステアリル、メタクリル酸フェニル、メタクリル酸ジエチルアミノエチルなどのα−メチレン脂肪族モノカルボン酸エステル類、アクリロニトリル、メタアクリロニトリル、アクリルアミドなどのアクリル酸もしくはメタクリル酸誘導体、ビニルメチルエーテル、ビニルイソブチルエーテルなどのビニルエーテル類、ビニルメチルケトン、ビニルヘキシルケトン、メチルイソプロペニルケトンなどのビニルケトン類、Ｎ−ビニルピロール、Ｎ−ビニルカルバゾール、Ｎ−ビニルインドール、Ｎ−ビニルピロリドンなどのＮ−ビニル化合物類、ビニルナフタレンなどを挙げることができ、これらの単量体を単独あるいは混合して用いることができる。
【００７０】
懸濁重合法では、単量体組成物中に、架橋重合体を生成させるために、次のような架橋剤を存在させて懸濁重合させてもよい。架橋剤としては、ジビニルベンゼン、ジビニルナフタレン、ポリエチレングリコールジアクリレート、ジエチレングリコールジアクリレート、トリエチレングリコールジアクリレート、１，３−ブチレングリコールジアクリレート、１，６−ヘキサングリコールジメタクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、ジプロピレングリコールジメタクリレート、ポリプロピレングリコールジメタクリレート、２，２′−ビス（４−メタクリルロキシジエトキシフェニル）プロパン、２，２′−ビス（４−アクリルオキシジエトキシフェニル）プロパン、トリメチロールプロパントリメタクリレート、トリメチロールメタンテトラアクリレート、ジブロムネオペンチルグリコールジメタクリレート、フタル酸ジアリルなどが挙げられる。架橋剤の使用量が多過ぎると、トナーが熱で溶融しにくくなり、熱定着性、熱圧定着性が劣ることになる。また、架橋剤の使用量が少な過ぎると、トナーとして必要な耐ブロッキング性、耐久性などの性質が低下し、熱ロール定着において、トナーの一部が紙に完全に固着しないでロール表面に付着し、次の紙に転写するという、コールドオフセットが発生してしまう。従って、用いる架橋剤量は、重合性単量体１００重量部に対して０．００１〜１５重量部、好ましくは０．１〜１０重量部である。
【００７１】
懸濁重合法における分散安定剤としては次のものが使用可能である。即ち、ポリビニルアルコール、でん粉、メチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシメチルセルロース、ポリアクリル酸ナトリウム、ポリメタクリル酸ナトリウム等の水溶性高分子、硫酸バリウム、硫酸カルシウム、炭酸バリウム、炭酸マグネシウム、リン酸カルシウム、タルク、粘土、けいそう土、金属酸化物粉末などが用いられる。これらは水に対して０．１〜１０重量％の範囲で用いるのが好ましい。
【００７２】
懸濁重合法における、重合開始剤は造粒後の単量体組成物を含む分散液中に添加してもよいが、個々の単量体組成物粒子に均一に重合開始剤を付与する点からは、造粒前の単量体組成物に含有させておくことが望ましい。このような重合開始剤としては、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−メチキシ−２，４−ジメチルバレロニトリル、アゾビスブチロニトリルなどのアゾ系またはジアゾ系重合開始剤、ベンゾイルパーオキサイド、メチルエチルケトンパーオキサイド、イソプロピルパーオキサイド、２，４−ジクロリルベンゾイルパーオキサイド、ラウリルパーオキサイドなどの過酸化物系重合開始剤が挙げられる。
【００７３】
懸濁重合法においては、磁性体を含有する型の磁性トナーが可能である。磁性トナーとするには、単量体組成物に磁性粒子を添加すればよい。この発明に用いることができる磁性体には例えば、鉄、コバルト、ニッケルなどの強磁性金属の粉末、もしくはマグネタイト、ヘマタイト、フェライトなどの合金や化合物の粉末が挙げられる。磁性粒子としては、粒径が０．０５〜５μｍ、好ましくは０．１〜１μｍのものが用いられるが、小粒径トナーを生成する場合には、粒径０．８μｍ以下の磁性粒子を使用することが望ましい。この磁性粒子は、単量体組成物１００重量部中に１０〜６０重量部含有されていることが望ましい。また、これら磁性粒子はシランカップリング剤、チタンカップリング剤などの表面処理剤、あるいは適当な反応性の樹脂などで処理されていてもよい。この場合、磁性粒子の表面積あるいは表面に存在する水酸基の密度にもよるが、通常、磁性粒子１００重量部に対して表面処理剤が５重量部以下、好ましくは０．１〜３重量部の処理で、充分な重合性単量体への分散性が得られ、トナー物性に対しても悪影響を及ぼさない。
【００７４】
（分散重合）
親水性有機液体に、その親水性有機液体に溶解する高分子分散剤を加え、これに前記親水性液体には溶解するが、生成する重合体は前記親水性液体にて膨潤されるか、あるいは殆ど溶解しない一種または二種以上のビニル単量体を加えて重合することにより製造される。また、予め目的とする粒径よりは小さく、粒度分布の狭い重合体粒子を利用して上述の系で成長させる反応も含まれる。成長反応に利用する単量体は、種粒子を製造したものと同じ単量体でもまた別の単量体でもよいが、重合体は親水性有機液体に溶解してはならない。
【００７５】
前記の種粒子の形成時及び種粒子の成長反応時に用いる単量体の希釈剤としての親水性有機液体としては、メチルアルコール、エチルアルコール、変性エチルアルコール、イソプロピルアルコール、ｎ−ブチルアルコール、イソブチルアルコール、ｔ−ブチルアルコール、ｓ−ブチルアルコール、ｔ−アミルアルコール、３−ペンタノール、オクチルアルコール、ベンジルアルコール、シクロヘキサノール、フルフリルアルコール、テトラヒドロフルフリルアルコール、エチレングリコール、グリセリン、ジエチレングリコールなどのアルコール類、メチルセロソルブ、セロソルブ、イソプロピルセロソルブ、ブチルセロソルブ、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテルなどのエーテルアルコール類などが代表的なものとして挙げられる。
【００７６】
これらの有機液体は単独で、もしくは二種以上の混合物して用いることができる。なお、アルコール類及びエーテルアルコール類以外の有機液体と、上述のアルコール類及びエーテルアルコール類とを併用することで、有機液体が生成重合体粒子に対して溶解性をもたせない条件下で、有機液体のＳＰ値を種々変化させて重合を行うことにより、生成される粒子の大きさ、種粒子同士の合一及び新粒子の発生を抑制することが可能である。この場合の併用する有機液体としては、ヘキサン、オクタン、石油エーテル、シクロヘキサン、ベンゼン、トルエン、キシレンなどの炭化水素類、四塩化炭素、トリクロルエチレン、テトラブロムエタンなどのハロゲン化炭化水素類、エチルエーテル、ジメチルグリコール、シリオキサン、テトラヒドロフランなどのエーテル類、メチラール、ジエチルアセタールなどのアセタール類、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサンなどのケトン類、ギ酸ブチル、酢酸ブチル、プロピオン酸エチル、セロソルブアセテートなどのエステル類、ギ酸、酢酸、プロピオン酸などの酸類、ニトロプロペン、ニトロベンゼン、ジメチルアミン、モノエタノールアミン、ピリジン、ジメチルスルホキシド、ジメチルホルムアミドなどの硫黄、窒素含有有機化合物類、その他水も含まれる。また、重合開始時、重合途中、重合末期とそれぞれ混合溶媒の種類及び組成を変化させ、生成する重合体粒子の平均粒径、粒径分布、乾燥条件などを調整することができる。
【００７７】
種粒子製造時、または成長粒子の製造時に使用される高分子分散剤の適当な例としては、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−ヒドロキシプロピル、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−ヒドロキシプロピル、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、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窒素原子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、並びにメチルセルロース、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、または前記親水性モノマーとスチレン、α−メチルスチレン、ビニルトルエンなどのベンゼン核を有するものまたはその誘導体、またはアクリロニトリル、メタクリロニトリル、アクリルアミドなどのアクリル酸もしくはメタクリル酸誘導体との共重合体、さらに、架橋性モノマー、例えばエチレングリコールジメタクリレート、ジエチレングリコールジメタクリレート、メタクリル酸アリル、ジビニルベンゼンなどとの共重合体も使用可能である。
【００７８】
これらの高分子分散剤は、使用する親水性有機液体、目的とする重合体粒子の種、及び種粒子の製造か成長粒子の製造かにより適宜選択されるが、特に重合体粒子同士の合一を主に立体的に防ぐ意味で、重合体粒子表面への親和性、吸着性が高く、しかも親水性有機液体への親和性、溶解性の高いものが選ばれる。また、立体的に粒子同士の反撥を高めるために、分子鎖がある程度の長さのもの、好ましくは分子量が１万以上のものが選ばれる。しかし、あまり分子量が高いと、液粘度の上昇が著しく、操作性、撹拌性が悪くなり、生成重合体の粒子表面への析出確率のばらつきを与えるため注意を要する。また、先に挙げた高分子分散剤の単量体を一部、目的とする重合体粒子を構成する単量体に共存させておくことも安定化には効果がある。
【００７９】
さらに、これら高分子分散剤とともにコバルト、鉄、ニッケル、アルミニウム、銅、錫、鉛、マグネシウムなどの金属またはその合金（特に粒径１μｍ以下のものが好ましい）、酸化鉄、酸化銅、酸化ニッケル、酸化亜鉛、酸化チタン、酸化珪素などの酸化物の無機化合物微粉体、高級アルコール硫酸エステル塩、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、燐酸エステルなどの陰イオン界面活性剤、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ウム塩、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四級アンモニウム塩型の陽イオン界面活性剤、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、アラニン型「例えばドデシルジ（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」などのアミノ酸型やベタイン型の両性界面活性剤を併用しても、生成重合体粒子の安定性及び粒径分布の改良をさらに高めることができる。
【００８０】
一般に、種粒子製造時の高分子分散剤の使用量は目的とする重合体粒子形成用の重合性単量体の種類によって異なるが、親水性有機液体に対し０．１重量％〜１０重量％、好ましくは１〜５重量％である。高分子分散安定剤の濃度が低い場合には、生成する重合体粒子は比較的大粒径のものが得られ、濃度の高い場合には小粒径のものが得られるが、１０重量％を越えて用いても小径化への効果は少ない。
【００８１】
また、前記のビニル単量体とは、親水性有機液体に溶解可能なものであり、例えば、スチレン、ｏ−メチルスチレン、ｍ−メチルスチレン、ｐ−メチルスチレン、α−メチルスチレン、ｐ−エチルエチレン、２，４−ジメチルスチレン、ｐ−ｎ−ブチルスチレン、ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルスチレン、ｐ−ｎ−ヘキシルスチレン、ｐ−ｎ−オクチルスチレン、ｐ−ｎ−ノニルスチレン、ｐ−ｎ−デシルスチレン、ｐ−ｎ−ドデシルスチレン、ｐ−メトキシスチレン、ｐ−フェニルスチレン、ｐ−クロルスチレン、３，４−ジクロルスチレンなどのスチレン類、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ｎ−ブチル、アクリル酸イソブチル、アクリル酸プロピル、アクリル酸ｎ−オクチル、アクリル酸ドデシル、アクリル酸ラウリル、アクリル酸２−エチルヘキシル、アクリル酸ステアリル、アクリル酸２−クロルエチル、アクリル酸フェニル、α−クロルアクリル酸メチル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸プロピル、メタクリル酸ｎ−ブチル、メタクリル酸イソブチル、メタクリル酸ｎ−オクチル、メタクリル酸ドデシル、メタクリル酸ラウリル、メタクリル酸２−エチルヘキシル、メタクリル酸ステアリル、メタクリル酸フェニル、メタクリル酸ジメチルアミノエチル、メタクリル酸ジエチルアミノエチルなどのα−メチル脂肪酸モノカルボン酸エステル類、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、アクリルアミドなどのアクリル酸、もしくはメタクリル酸誘導体、塩化ビニル、塩化ビニリデン、臭化ビニル、フッ化ビニルなどのハロゲン化ビニル類などからなる単独または相互の混合物及びこれらを５０重量％以上含有し、これらと共重合し得る単量体との相互の混合物を意味する。
【００８２】
また、前記の重合体は、耐オフセット性を高めるために、重合性の二重結合を二個以上有するいわゆる架橋剤の存在下に重合させたものであってもよい。好ましく用いられる架橋剤としては、ジビニルベンゼン、ジビニルナフタレン及びそれらの誘導体である芳香族ジビニル化合物、その他エチレングリコールジメタクリレート、ジエチレングリコールメタクリレート、トリエチレングリコールメタクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、アリルメタクリレート、ｔｅｒｔ−ブチルアミノエチルメタクリレート、テトラエチレングリコールジメタクリレート、１，３−ブタンジオールジメタクリレートなどのジエチレン性カルボン酸エステル、Ｎ，Ｎ−ジビニルアニリン、ジビニルエーテル、ジビニルスルフィド、ジビニルスルホンなど全てのジビニル化合物、及び三個以上のビニル基を持つ化合物が挙げられ、これらは単独または混合物などで用いられる。
【００８３】
このように架橋された種粒子を用いて成長重合反応を引き続いて行った場合には、成長する重合体粒子の内部が架橋されたものとなる。また一方で、成長反応に用いるビニル単量体溶液に前記の架橋剤を含有させた場合には、粒子表面が硬化された重合体が得られる。また、平均分子量を調節する目的として、連鎖移動定数の大きな化合物を共存させて重合を行わせるものに、例えば、メルカプト基をもつ低分子化合物や四塩化炭素、四臭化炭素が挙げられる。
【００８４】
また、前記単量体の重合開始剤としては、例えば２，２′−アゾビスイソブチロニトリル、２，２′−アゾビス（２，４−ジメチルバレロニトリル）などのアゾ系重合開始剤、ラウリルパーオキシド、ベンゾイルパーオキシド、ｔ−ブチルパーオクトエートなどの過酸化物系重合開始剤、過硫酸カリウムなどの過硫酸化物系重合開始剤、これにチオ硫酸ナトリウム、アミンなどを併用した系などが用いられる。重合開始剤濃度は、ビニル単量体１００重量部に対して０．１〜１０重量部が望ましい。
【００８５】
種粒子を得るための重合条件は、重合体粒子の目標平均粒径、目標粒径分布に合わせて、親水性有機液体中の高分子分散剤、ビニル単量体の濃度、及び配合比が決定される。一般に、粒子の平均粒径を小さくしようとするならば、高分子分散剤の濃度を高く、また平均粒径を大きくしようとするならば、高分子分散剤の濃度が低く設定される。一方、粒子径分布を非常に鋭くしようとするならば、ビニル単量体濃度を低く、また、比較的広い分布でもよい場合は、ビニル単量体濃度は高く設定される。
【００８６】
粒子の製造は親水性有機液体に、高分子分散安定剤を完全に溶解した後、一種または二種以上のビニル単量体、重合開始剤、その他必要ならば無機微粉末、界面活性剤、染料、顔料などを添加し、３０〜３００ｒｐｍの通常の撹拌にて、好ましくはなるべく低速で、しかもパドル型よりもタービン型の撹拌翼を用いて、槽内の流れが均一になるような速度で撹拌しながら、用いた重合開始剤の重合速度に対応した温度にて加熱し重合が行なわれる。なお、重合初期の温度が生成する粒子種に大きな影響を与えるため、単量体を添加した後に温度を重合温度まで上げ、重合開始剤を小量の溶媒に溶解して投入した方が望ましい。重合の際には窒素ガス、アルゴンガスなどの不活性気体にて反応容器内の空気中の酸素を充分に追い出す必要がある。もし、酸素パージが不充分であると微粒子が発生し易い。重合を高重合率域で行うには５〜４０時間の重合時間が必要であるが、所望の粒子径、粒子径分布の状態で重合を停止させたり、また重合開始剤を順次添加したり、高圧下で反応を行うことにより重合速度を速めることができる。
【００８７】
重合終了後は、そのまま染着工程に用いてもよいし、沈降分離、遠心分離、デカンテーションなどの操作により不必要な微粒子、残存モノマー、高分子分散安定剤などを除いた後に、重合体スラリーとして回収して染着を行なってもよいが、分散安定剤を除去しない方が染着の安定性は高く、不要な凝集が抑制される。
【００８８】
分散重合法における染着は次のようなものである。即ち、樹脂粒子を溶解せしめない有機溶媒中に樹脂粒子を分散し、この前または後に前記溶媒中に染料を溶解させ、前記染料を樹脂粒子中に浸透させ着色せしめた後、前記有機溶媒を除去して染着トナーを製造する方法において、前記染料の前記有機溶媒に対する液解度（Ｄ１）及び前記樹脂粒子Ａの樹脂に対する前記染料の溶解度（Ｄ２）の関係が、（Ｄ１）／（Ｄ２）≦０．５となる染料を選択使用する。これにより、樹脂粒子の深部まで染料が浸透（拡散）したトナーを効率よく製造することができる。この明細書における溶解度は２５℃の温度で測定されたものと定義される。なお、染料の樹脂中への溶解度とは、染料の溶媒中への溶解度と全く同じ定義であり、樹脂中に染料が相溶状態で含有させることができる最大量を意味する。この溶解状態あるいは染料の析出状態の観察は顕微鏡を用いることにより容易に行うことができる。樹脂に対する染料の溶解性を知るには、前記した直接観察による方法の代わりに間接的な観察方法によってもよい。この方法は樹脂と溶解度係数が近似する液体、即ち樹脂をよく溶解する溶媒を用い、この溶媒に対する染料の溶解度を樹脂に対する溶解度として定めてもよい。
【００８９】
着色に使用する染料としては、前述のように使用する有機溶媒への該染料の溶解度（Ｄ１）より樹脂粒子を構成する樹脂への該染料の比（Ｄ１）／（Ｄ２）が０．５以下である必要がある。さらに（Ｄ１）／（Ｄ２）が０．２以下とすることが好ましい。染料としては、前記の溶解特性を満たせば特に制限はないが、カチオン染料、アニオン染料などの水溶性染料は環境変動が大きいおそれがあり、またトナーの電気抵抗が低くなり、転写率が低下するおそれがあるので、バット染料、分散染料、油溶性染料の使用が好ましく、特に油溶性染料が好ましい。また、所望の色調に応じて数種の染料が併用することもできる。染着される染料と樹脂粒子との比率（重量）は、着色度に応じて任意に選択されるが、通常は樹脂粒子１重量部に対して、染料１〜５０重量部の割合で用いるのが好ましい。例えば、染着溶媒にＳＰ値の高いメタノール、エタノールなどのアルコール類を使用し、樹脂粒子としてＳＰ値が９程度のスチレン−アクリル系樹脂を使用した場合、使用し得る染料としては、例えば、以下のような染料が挙げられる。
C.I. SOLVENT YELLOW(6,9,17,31,35,1,102,103,105)
C.I. SOLVENT ORANGE(2,7,13,14,66)
C.I. SOLVENT RED(5,16,17,18,19,22,23,143,145,146,149,150,151,157,158)
C.I. SOLVENT VIOLET(31,32,33,37)
C.I. SOLVENT BLUE(22,63,78,83〜86,91,94,95,104)
C.I. SOLVENT GREEN(24,25)
C.I. SOLVENT BROWN(3,9)など。
【００９０】
市販染料では例えば保土谷化学工業社製の愛染ＳＯＴ染料Ｙｅｌｌｏｗ−１，３，４、Ｏｒａｎｇｅ−１，２，３、Ｓｃａｒｌｅｔ−１、Ｒｅｄ−１，２，３、Ｂｒｏｗｎ−２、Ｂｌｕｅ−１，２、Ｖｉｏｌｅｔ−１、Ｇｒｅｅｎ−１，２，３、Ｂｌａｃｋ−１，４，６，８やＢＡＳＦ社製のｓｕｄａｎ染料、Ｙｅｌｌｏｗ−１４０，１５０、Ｏｒａｎｇｅ−２２０、Ｒｅｄ−２９０，３８０，４６０、Ｂｌｕｅ−６７０や三菱化成社製のダイアレジン、Ｙｅｌｌｏｗ−３Ｇ，Ｆ，Ｈ２Ｇ，ＨＧ，ＨＣ，ＨＬ、Ｏｒａｎｇｅ−ＨＳ，Ｇ、Ｒｅｄ−ＧＧ，Ｓ，ＨＳ，Ａ，Ｋ，Ｈ５Ｂ、Ｖｉｏｌｅｔ−Ｄ、Ｂｌｕｅ−Ｊ，Ｇ，Ｎ，Ｋ，Ｐ，Ｈ３Ｇ，４Ｇ、Ｇｒｅｅｎ−Ｃ、Ｂｒｏｗｎ−Ａやオリエント化学社製のオイルカラー、Ｙｅｌｌｏｗ−３Ｇ，ＧＧ−Ｓ，＃１０５、Ｏｒａｎｇｅ−ＰＳ，ＰＲ，＃２０１、Ｓｃａｒｌｅｔ−＃３０８、Ｒｅｄ−５Ｂ、Ｂｒｏｗｎ−ＧＲ，＃４１６、Ｇｒｅｅｎ−ＢＧ，＃５０２、Ｂｌｕｅ−ＢＯＳ，ＨＮ、Ｂｌａｃｋ−ＨＢＢ，＃８０３，ＥＥ，ＥＸ、住友化学工業社製のスミプラスト、ブルーＧＰ，ＯＲ、レッドＦＢ，３Ｂ、イエローＦＬ７Ｇ，ＧＣ、日本化薬社製のカヤロン、ポリエステルブラックＥＸ−ＳＨ３、カヤセットＲｅｄ−ＢのブルーＡ−２Ｒなどを使用することができる。もちろん染料は樹脂粒子と染着時に使用する溶媒の組合わせで適宜選択されるため、前記例に限られるものではない。
【００９１】
染料を樹脂粒子に染着させるために用いる染着用有機溶媒としては、使用する樹脂粒子が溶解しないもの、あるいは若干の膨潤をきたすもの、具体的には溶解性パラメーター（ＳＰ値）の差が１．０以上、好ましくは２．０以上のものが使用される。例えば、スチレン−アクリル系樹脂粒子に対しては、ＳＰ値が高いメタノール、エタノール、ｎ−プロパノールなどのアルコール系、あるいはＳＰ値が低いｎ−ヘキサン、ｎ−ヘプタンなどを使用する。ＳＰ値の差があまりに大きすぎると、樹脂粒子に対する濡れが悪くなり、樹脂粒子の良好な分散が得られないため、最適なＳＰ値の差は２〜５が好ましい。
【００９２】
染料を溶解した有機溶媒中に樹脂粒子を分散させた後、液温度を樹脂粒子のガラス転移温度以下に保ち、撹拌することが好ましい。これにより、樹脂粒子の凝集を防ぎながら染着することが可能となる。撹拌の方法は市販されている撹拌機、例えばホモミキサー、マグネチックスタラーなどを用いて撹拌すればよい。また、分散重合などで重合終了時得られるスラリー、つまり有機溶媒中に重合樹脂粒子が分散している状態の分散液に、染料を直接添加して前記の条件にて加熱撹拌してもよい。加熱温度がガラス転移温度超過の場合は樹脂粒子同士の融着が生じてしまう。染着後のスラリーを乾燥する方法としては、特に限定はされないが、濾過した後に減圧乾燥あるいは濾別しないで直接減圧乾燥すればよい。本発明において濾別した後に風乾または減圧乾燥して得られた着色粒子は、凝集は殆どなく、投入した樹脂粒子の粒度分布を殆ど損なわないで再現する。
【００９３】
（溶解懸濁法）
次に、溶解懸濁法により球状トナー粒子を製造する方法について述べる。溶解懸濁法は樹脂を溶媒に溶解して油相を作成し、水系媒体から成る水相中で乳化した後に、乳化分散体中の溶媒を除去して樹脂粒子を得る方法である。
【００９４】
水系媒体として、水単独でもよいが、水と混和可能な溶剤を併用することもできる。混和可能な溶剤としては、アルコール（メタノール、イソプロパノール、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）などが挙げられる。
用いる樹脂としては、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；スチレン−ｐ−クロロスチレン共重合体、スチレン−プロピレン共重合体、スチレン−ビニルトルエン共重合体、スチレン−ビニルナフタリン共重合体、スチレン−アクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリル酸エチル共重合体、スチレン−アクリル酸ブチル共重合体、スチレン−アクリル酸オクチル共重合体、スチレン−メタクリル酸メチル共重合体、スチレン−メタクリル酸エチル共重合体、スチレン−メタクリル酸ブチル共重合体、スチレン−α−クロルメタクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−ビニルメチルケトン共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−イソプレン共重合体、スチレン−アクリロニトリル−インデン共重合体、スチレン−マレイン酸共重合体、スチレン−マレイン酸エステル共重合体などのスチレン系共重合体；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、脂肪族叉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。
【００９５】
油相作成に使用可能な溶剤としては、沸点が１００℃未満の揮発性であることが、除去が容易である点から好ましい。該溶媒としては、例えば、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。トナー組成物１００部に対する溶剤の使用量は、通常１０〜９００部である。
【００９６】
油相作成は、他のトナー組成物である着色剤（又は着色剤マスターバッチ）、離型剤、荷電制御剤を、水系媒体中で分散体を形成させる際に同時に添加して、混合してもよいが、あらかじめ油相中に混合する方がより好ましい。
【００９７】
また、着色剤、離型剤、荷電制御剤などの他のトナー原料は、必ずしも、水系媒体中で粒子を形成させる時に混合しておく必要はなく、粒子を形成せしめた後、添加してもよい。たとえば、着色剤を含まない粒子を形成させた後、公知の染着の方法で着色剤を添加することもできる。
【００９８】
油相と水相の分散には通常の攪拌による混合機が全て使用可能だが、より好ましくは高速回転体とステータを有すホモジナイザー、高圧ホモジナイザーの他ボールミル、ビーズミル、サンドミルといったメディアを用いた分散機などが用いられる。
【００９９】
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。分散体の粒径を２〜２０μｍにするために高速せん断式が好ましい。回転羽根を有する乳化機としては、特に限定されるものではなく、乳化機、分散機として一般に市販されているものであれば使用することができる。例えば、ウルトラタラックス（ＩＫＡ社製）、ポリトロン（キネマティカ社製）、ＴＫオートホモミクサー（特殊機化工業（株）製）、エバラマイルダー（荏原製作所（株）製）、ＴＫパイプラインホモミクサー、ＴＫホモミックラインフロー（特殊機化工業（株）製）、コロイドミル（神鋼パンテック社製）、スラッシャー、トリゴナル湿式微粉砕機（三井三池化工機（株）製）、キャビトロン（ユーロテック社製）、ファインフローミル（太平洋機工（株）製）等の連続式乳化機、クレアミックス（エムテクニック社製) 、フィルミックス（特殊機化工業（株）製）等のバッチまたは連続両用乳化機等が挙げられる。
【０１００】
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１０００〜３００００ｒｐｍ、好ましくは５０００〜２００００ｒｐｍ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１０〜９８℃である。高温の条件の法が分散体の粘度が適度に低くなり、分散が容易な点で好ましい。
【０１０１】
溶解懸濁法では、分散した油相を安定化させる目的で、あらかじめ水系媒体に固体微粒子を分散する方法が用いられる。
【０１０２】
さらに固体微粒子分散剤の液滴への吸着性を調整するためにその他の分散剤を併用することができる。その他の分散剤はトナー組成物を乳化する前や乳化後揮発成分を除去する時などに添加できる。
【０１０３】
［固体微粒子分散剤］
固体微粒子分散剤は水系媒体中で水に難溶の固体状で存在するものであり、平均粒径が０．０１から1μｍの微粒子のものが好ましい。
【０１０４】
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、ペンガラ、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。さらに好ましくはリン酸三カルシウム、炭酸カルシウム、コロイド状酸化チタン、コロイダルシリカ、ヒドロキシアパタイトなども用いる事ができる。特に水中でリン酸ナトリウムと塩化カルシウムを塩基性下反応させて合成したヒドロキシアパタイトが好ましい。
【０１０５】
有機物の固体微粒子分散剤としては低分子有機化合物の微結晶や高分子系微粒子たとえばソープフリー乳化重合や懸濁重合、分散重合によって得られるポリスチレン、メタクリル酸エステルやアクリル酸エステル共重合体やシリコーン、ベンゾグアナミン、ナイロンなどの重縮合系、熱硬化性樹脂による重合体粒子が挙げられる。
【０１０６】
なお、固体微粒子分散剤としてリン酸カルシウム塩などの酸、カルボキシル基を有す（メタ）アクリル酸と共重合された高分子微粒子などのアルカリに溶解可能な物を用いた場合は、塩酸や水酸化ナトリウム等の酸 塩基により、固体微粒子分散剤を溶解した後、水洗するなどの方法によって、形状が調整されたトナー粒子から固体微粒子分散剤を除去する。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。
【０１０７】
［その他、乳化時併用もしくは後で加える分散剤］
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陰イオン界面活性荊、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ウム塩、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四級アンモニウム塩型の陽イオン界面活性剤、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べタインなどの両性界面活性剤が挙げられる。
【０１０８】
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挙げることができる。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ぴその金属塩、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−［オメガーフルオロアルキル（Ｃ６〜Ｃ１１）オキシ］−１−アルキル（Ｃ３〜Ｃ４）スルホン酸ナトリウム、３−［オメガー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）カルボン酸及ぴ金属塩、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）スルホン酸及ぴその金属塩、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−ｌ２９（住友３Ｍ社製）、ユニダインＤＳ一１０１、ＤＳ−ｌ０２、（タイキン工莱社製）、メガファックＦ−ｌｌ０、Ｆ−ｌ２０、Ｆ−１１３、Ｆ−１９１、Ｆ−８１２、Ｆ−８３３（大日本インキ社製）、エクトップＥＦ−１０２、ｌ０３、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。
【０１０９】
また、カチオン界面活性剤としては、フルオロアルキル基を右する脂肪族一級、二級もしくは二級アミン酸、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−ｌ２１（旭硝子社製）、フロラードＦＣ−１３５（住友３Ｍ社製）、ユニダインＤＳ−２０２（ダイキン工業杜製）、メガファックＦ−１５０、Ｆ−８２４（大日本インキ社製）、エクトップＥＦ−ｌ３２（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。
【０１１０】
高分子系保護コロイドにより分散液滴の安定化を調節しても良い。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、ピニルビリジン、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窒素原子、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。分散剤を使用した場合には、該分散剤がトナー粒子表面に残存したままとすることもできるが、反応後、洗浄除去するほうがトナーの帯電面から好ましい。
【０１１１】
得られた乳化分散体から有機溶媒を除去するためには、系全体を徐々に昇温し、液滴中の有機溶媒を完全に蒸発除去する方法を採用することができる。あるいはまた、乳化分散体を乾燥雰囲気中に噴霧して、液滴中の非水溶性有機溶媒を完全に除去してトナー微粒子を形成し、合せて水系分散剤を蒸発除去することも可能である。乳化分散体が噴霧される乾燥雰囲気としては、空気、窒素、炭酸ガス、燃焼ガス等を加熱した気体、特に使用される最高沸点溶媒の沸点以上の温度に加熱された各種気流が一般に用いられる。スプレイドライアー、ベルトドライアー、ロータリーキルンなどの短時間の処理で十分目的とする品質が得られる。
【０１１２】
溶解懸濁法では、通常乳化した油滴の表面に固体微粒子が付着し液滴を球状で安定化するが、揮発成分が除去されていく過程で、液滴の体積は減少していくが固体微粒子はそのまま付着して残り、液滴の表面積の減少は遅く、体積の減少に追いつかずに球体を維持できずに不定形化することがある。
【０１１３】
溶解懸濁法において、円形度の高い球形のトナーを得るには、トナー揮発成分を除去する際に固体微粒子の界面での吸着力を弱め、液滴からの脱離を促進し、球体を維持しながら粒子化する必要がある。例えば界面活性剤や高分子保護コロイドを添加し、交換吸着させたり、水系媒体中のｐＨを調節することによって液滴表面と固体微粒子の荷電を変化させたりすることによって固体微粒子の界面での吸着力を弱めることができる。
【０１１４】
（粉砕トナーの球形化処理）
粉砕・分級法によるトナーはそのままでは不定形で、粉砕処理方法にもよるが、円形度は０．９３０〜０．９５０であり、この発明の円形度０．９６〜１．００となることはないが、後述する機械的な球形化処理や、加熱処理により、円形度を高めることが可能であり、この発明の円形度０．９６〜１．００のトナーを得ることができる。
【０１１５】
［機械的処理］
例えば、特開平０９−０８５７４１号公報に記載のターボミル（ターボ工業製）を用いた方法や、クリプトロン（川崎重工製）、Ｑ型ミキサー（三井鉱山製）、ハイブリダイザー（奈良機械製）、メカノフィュージョン装置（ホソカワミクロン製等）で連続処理することにより、粉砕トナーの形状を球形化することが可能である。
【０１１６】
［加熱処理（乾式）］
例えば、サーフュージョンシステム（日本ニューマチック工業）を用いて、１００〜３００℃の熱風でトナー粒子表面を半溶融させることにより、粉砕トナーの形状を球形化することが可能である。
【０１１７】
［加熱処理（湿式）］
粉砕法によって得られたトナーをトナーが可塑性を持つような温度（２００℃程度）の高温液体中に浸漬することによって、粉砕トナーの形状を球形化することが可能である。
【０１１８】
（荷電制御剤に関する記載）
使用するトナーは、必要に応じて帯電制御剤を含有してもよい。帯電制御剤としては公知のものが全て使用でき、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、四級アンモニウム塩（フッ素変性四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、第四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）、第四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）、第四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、第四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（日本カ一リット社製）、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、四級アンモニウム塩等の官能基を有する高分子化合物が挙げられる。水系媒体中でトナー粒子を製造する場合、イオン強度の制御と廃水汚染観点から、水に溶解しにくい荷電制御剤が好ましい。
【０１１９】
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重量部を越える場合にはトナーの帯電性が大きすぎ、主帯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。これらの帯電制御剤、離型剤はマスターバッチ、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よい。
【０１２０】
（着色剤に関する記載）
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、ポ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。使用量は一般にバインダー樹脂１００重量部に対し０．１〜５０重量部である。
【０１２１】
トナーの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、先にあげた変性、未変性ポリエステル樹脂の他にポリスチレン、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；スチレン−ｐ−クロロスチレン共重合体、スチレン−プロピレン共重合体、スチレン−ビニルトルエン共重合体、スチレン−ビニルナフタリン共重合体、スチレン−アクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリル酸エチル共重合体、スチレン−アクリル酸ブチル共重合体、スチレン−アクリル酸オクチル共重合体、スチレン−メタクリル酸メチル共重合体、スチレン−メタクリル酸エチル共重合体、スチレン−メタクリル酸ブチル共重合体、スチレン−α−クロルメタクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−ビニルメチルケトン共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−イソプレン共重合体、スチレン−アクリロニトリル−インデン共重合体、スチレン−マレイン酸共重合体、スチレン−マレイン酸エステル共重合体などのスチレン系共重合体；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、脂肪族叉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。
【０１２２】
本マスターバッチはマスターバッチ用の樹脂と着色剤とを高せん断力をかけて混合、混練してマスターバッチを得ることができる。この際着色剤と樹脂の相互作用を高めるために、有機溶剤を用いることができる。またいわゆるフラッシング法と呼ばれる着色剤の水を含んだ水性ペーストを樹脂と有機溶剤とともに混合混練し、着色剤を樹脂側に移行させ、水分と有機溶剤成分を除去する方法も着色剤のウエットケーキをそのまま用いることができるため乾燥する必要がなく、好ましく用いられる。混合混練するには３本ロールミル等の高せん断分散装置が好ましく用いられる。
【０１２３】
（離型剤に関する記載）
ワックスとしては、例えば固形のパラフィンワックス、マイクロワックス、ライスワックス、脂肪酸アミド系ワックス、脂肪酸系ワックス、脂肪族族モノケトン類、脂肪酸金属塩系ワックス、脂肪酸エステル系ワックス、部分ケン化脂肪酸エステル系ワックス、シリコーンワニス、高級アルコール、カルナウバワックスなどを挙げることができる。また低分子量ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィンなども用いることができる。前記ワックスは、その融点が４０〜１２０℃のものであり、特に５０〜１１０℃のものであることが好ましい。ワックスの融点が過大のときには低温での定着性が不足する場合があり、一方融点が過小のときには耐オフセット性、耐久性が低下する場合があるなお、ワックスの融点は、示差走査熱量測定法（ＤＳＣ）によって求めることができる。すなわち、数ｍｇの試料を一定の昇温速度、例えば（１０℃／ｍｉｎ）で加熟したときの融解ピーク値を融点とする。
【０１２４】
（外添剤の混合）
トナーの流動性や保存性、現像性、転写性を高めるために、以上のようにして製造されたトナーにさらに疎水性シリカ微粉末等の無機微粒子を添加混合してもよい。外添剤の混合は一般の粉体の混合機が用いられるがジャケット等装備して、内部の温度を調節できることが好ましい。外添剤に与える負荷の履歴を変えるには、途中または漸次外添剤を加えていけばよい。もちろん混合機の回転数、転動速度、時間、温度などを変化させてもよい。はじめに強い負荷を、次に比較的弱い負荷を与えてもよいし、その逆でもよい。使用できる混合設備の例としては、Ｖ型混合機、ロッキングミキサー、レーディゲミキサー、ナウターミキサー、ヘンシェルミキサーなどが挙げられる。
【０１２５】
（外添剤としての無機微粒子）
トナーの流動性や現像性、転写性、クリーニング性、帯電性を補助するための外添剤として、無機微粒子を用いることができる。この無機微粒子の一次粒子径は、０．０１〜２μｍであることが好ましい。また、ＢＥＴ法による比表面積は、２０〜５００ｍ2／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０．１〜１５重量％であることが好ましく、特に０．５〜１０重量％であることが好ましい。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、ペンガラ、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。
【０１２６】
（外添剤としての樹脂微粒子）
流動化剤とともに、樹脂微粒子を用いてもよい。たとえばソープフリー乳化重合や懸濁重合、分散重合によって得られるポリスチレン、メタクリル酸エステルやアクリル酸エステル共重合体やシリコーン、ベンゾグアナミン、ナイロンなどの重縮合系、熱硬化性樹脂による重合体粒子が挙げられる。このような樹脂微粒子と併用することによってトナーの帯電性が強化でき、逆帯電のトナー粒子を減少させ、地肌汚れを低減することができる。添加量はトナーに対し０．０１から５重量％、好ましくは０．１から２重量％を用いることができる。
トナーＡ  （懸濁重合実施例  円形度高）
スチレンモノマー４０重量部にカーボンブラックＭＡ１００（三菱化成社製）２０重量部と重合開始剤として２，２′−アゾビスイソブチロニトリルを０．５重量部加え、スリーワンモータ駆動撹拌翼、冷却器、ガス導入管、温度計を取り付けた５００ｍｌ四つ口セパラブルフラスコに入れ、窒素気流下、室温で３０分間撹拌し、フラスコ内を窒素で置換した。その後、７０℃の湯浴中で６時間６０ｒｐｍで撹拌し、グラフトカーボンブラックを得た。
【０１２７】
次いで、
スチレンモノマー                                  ５０．０重量部
ｎ−ブチルメタクリレート                          １４．５重量部
１，３−ブタンジオールジメタアクリレート            ０．５重量部
ｔ−ブチルアクリルアミドスルフォン酸                ３．０重量部
低分子量ポリエチレン                                ２．０重量部
（三井石油化学社製、三井ハイワックス２１０Ｐ）
前記グラフトカーボンブラック                      ３０．０重量部
からなる混合物をボールミルで１０時間分散した。この分散液に２，２′−アゾビスイソブチロニトリルおよび亜硝酸ナトリウムをそれぞれ１重量部ずつ溶解させた後、ポリビニルアルコールの２％水溶液２５０重量部に加え、ＴＫホモミキサー（特殊機化社製）により６０００ｒｐｍで１０分間撹拌し、懸濁液を得た。前記懸濁液をスリーワンモータ駆動撹拌翼、冷却器、ガス導入管、温度計を取り付けた５００ｍｌの四つ口セパラブルフラスコに入れ、窒素気流下、室温で３０分間撹拌し、フラスコ内の酸素を窒素で置換した。その後、７０℃の湯浴中で、９０ｒｐｍ、８時間撹拌して重合を完了させ懸濁重合粒子を作成した。この粒子１００重量部を水／メタノール＝１／１（重量比）の混合液に固形分３０％になるよう再分散し、荷電制御剤としてジターシャリーブチルサリチル酸亜鉛塩を３重量部添加し、撹拌後濾過乾燥し、着色粒子を得た。
【０１２８】
得られた着色粒子９５重量部に対して、３重量部のシリカ、２重量部の酸化チタン粒子をヘンシェルミキサーで２分間混合し、篩にかけ、トナーを得た。
このトナーをトナーＡとする。
トナーＡの円形度は０．９８であった。
トナーＡの重量平均粒径は５．８１μｍであった。
重量平均粒径５０μのシリコーンコートキャリア（マグネタイト芯材）９５重量部に対して、トナーＡ５重量部をロッキングミキサーで混合し、二成分現像剤を得た。
トナーＤ  （粉砕トナーによる比較例  円形度低）
下記原材料をヘンシェルミキサーで充分混合した後、小型二本ロールミルで、１５０℃、２時間混練した。
結着樹脂（スチレン−アクリル酸メチル共重合体）          １００．０重量部
着色剤（カーボンブラック＃４４、三菱カーボン社製）        １０．０重量部
荷電制御剤（ジターシャリーブチルサリチル酸亜鉛塩）
（オリエント化学製ボントロンＥ−８４）                        ２．０重量部
カルナバワックス                                            ５．０重量部
得られた混練物を２ｍｍのスクリーンを装着したパルベライザーで粗粉砕した後、ラボジェットで粉砕し、１００ＭＺＲで分級して着色粒子を得た。
【０１２９】
得られた着色粒子９５重量部に対して、３重量部のシリカ、２重量部の酸化チタン粒子をヘンシェルミキサーで２分間混合し、篩にかけ、トナーを得た。
このトナーをトナーＤとする。
トナーＤの円形度は０．９３であった。
トナーＤの重量平均粒径は５．７３μｍであった。
二成分現像剤作成はトナーＡと同様
トナーＧ  （粉砕トナーの加熱処理による実施例  円形度高）
トナーＤの製造例で得られた着色粒子を日本ニューマチック製サーフュージョンシステムを用いて、熱処理温度２５０℃、熱風風量１０００ l／ｍｉｎ、供給風量１００ l／ｍｉｎで２回処理し、着色粒子を得た。
【０１３０】
得られた着色粒子９５重量部に対して、３重量部のシリカ、２重量部の酸化チタン粒子をヘンシェルミキサーで２分間混合し、篩にかけ、トナーを得た。
このトナーをトナーＧとする。
トナーＧの円形度は０．９３であった。
トナーＧの重量平均粒径は５．５６μｍであった。
二成分現像剤作成はトナーＡと同様
使用した各トナーの円形度はトナーＡは０．９８、トナーＤは０．９３、トナーＧは０．９７である。このトナーを使用して経時変化を調べたところ、トナーＤの帯電の立上がりが遅く、初期より飛散量が多く、３２〔ｍｇ／ｍｉｎ〕であった。不定形であるが故に添加剤の分散効率が悪く帯電の均一性が得られなかったと考える。それに対してトナーＡ，Ｇでは問題なく飛散量も低い状態であったＡ：１５〔ｍｇ／ｍｉｎ〕、Ｇ：１９〔ｍｇ／ｍｉｎ〕。
【０１３１】
請求項２に記載の発明は、現像ローラ１周目、２周目以降などの現像濃度ムラを検出し、濃度ムラが発生している場合には、潜像開始タイミングを遅らせることにより、現像ローラ１周目の現像剤の帯電量低下による通常画像濃度より薄い画像が転写紙に現像されず、潜像開始タイミングをずらしたところからの現像ローラ上の画像が転写されるため、画像上の濃度ムラを目立たなくすることができる。
【０１３２】
請求項３に記載の発明は、プリント出力の１ジョブ終了直後と終了してからある一定時間経過後の現像濃度を比較したとき、現像剤の帯電量低下がある場合には濃度ムラとして現れるため、この現像濃度を検出した結果に基づいて、潜像開始タイミングをフィードバックすることにより画像上の濃度ムラを目立たなくすることができる。
【０１３３】
請求項４に記載の発明は、トナーカートリッジのトナーが少なくなると新しいトナーが補給されず現像装置のホッパ内には帯電量が低下し易くなったトナー割合が多くなることから濃度ムラとして現れるため、ホッパ内のトナー残量を検出した結果に基づいて、潜像開始タイミングをフィードバックすることにより画像上の濃度ムラを目立たなくすることができる。
【０１３４】
請求項５に記載の発明は、プリント出力画素数をカウントすることによりトナーの消費量を換算することができることから、現像装置のホッパ内トナー残量を検知した後にトナー量の減り具合を予測することで、より正確に、潜像開始タイミングをフィードバックすることにより画像上の濃度ムラを目立たなくすることができる。
【０１３５】
請求項６に記載の発明は、トナーカートリッジから新しいトナーが補給されると現像装置のホッパ内には帯電量が低下し易くなったトナー割合が減ることから濃度ムラとして現れ難くなるため、トナーカートリッジを交換した時の情報や交換後のカウンタ情報に基づいて、潜像開始タイミングをフィードバックすることにより画像上の濃度ムラを目立たなくすることができる。
【０１３６】
請求項７に記載の発明は、現像ローラ上のトナー層電位を計測することにより、現像動作開始から終了までの電位変動を検出することができ、画像上へ現像した時の画像ムラ状態を予測することができる。
【０１３７】
請求項８に記載の発明は、現像動作終了後と次回動作開始時の現像ローラ上のトナー層電位を計測比較することにより帯電量低下の判断ができ、画像上へ現像した時の画像ムラ状態を予測することができる。
【０１３８】
請求項９に記載の発明は、現像動作開始直後と一定時間経過した時の現像ローラ上のトナー層電位を計測比較することにより帯電量低下の判断ができ、画像上へ現像した時の画像ムラ状態を予測することができる。
【０１３９】
請求項１０に記載の発明は、新品状態と現在の状態との現像ローラ上のトナー層電位を計測することにより、現像剤の劣化状態や、トナー帯電に寄与する部材の状態変化を判断することができる。
【０１４０】
請求項１１に記載の発明は、新品状態と現在の状態との現像ローラ上のトナー層電位を現像ローラ周期において計測することにより、現像剤の劣化状態や、トナー帯電に寄与する部材の状態変化や、異物混入や異物付着によるトナー層電位の異常値を検出することができ、現像装置の異常を判断することができる。
【０１４１】
請求項１２に記載の発明は、現像ローラ１周目、２周目以降などの現像濃度ムラを予測し、通常動作タイミングと異なる制御を行うことで、１周目濃度を２周目以降の濃度に合わせることで、現像ローラ１周目の現像剤の帯電量低下による通常画像濃度より薄い画像が転写紙に現像されず、画像上の濃度ムラを目立たなくすることができる。
【０１４２】
請求項１３に記載の発明は、潜像開始タイミングを遅らせることにより、現像ローラ１周目の現像剤の帯電量低下による通常画像濃度より薄い画像が転写紙に現像されず、潜像開始タイミングをずらしたところからの現像ローラ上の画像が転写されるため、画像上の濃度ムラを目立たなくすることができる。
【０１４３】
請求項１４に記載の発明は、現像バイアスを通常バイアスより画像濃度が濃くなる方向に制御することにより、現像ローラ１周目の現像剤の帯電量低下による通常画像濃度に近づくため、画像上の濃度ムラを目立たなくすることができる。
【０１４４】
請求項１５に記載の発明は、帯電量が低下したトナーでの画像ムラは、連続出力時においては１枚目が発生し易いため、ジョブモードによってタイミングを変更することにより、出力時間が長くなることを防ぎ、プリント出力の生産性を落とすことがない。
【０１４５】
請求項１６に記載の発明は、円形度が増したトナーは、粉砕トナーのように円形度が低いトナーよりも、添加剤が埋没し難くなるため帯電量の低下が抑えられることから、画像先端部濃度低下による画像ムラが発生し難い。
【０１４６】
請求項１７に記載の発明は、特にカラー用タンデム型画像形成装置では各種サプライの違いによりトナー特性値などが異なった場合には、前記構成の検知、制御方法やフィードバックタイミングなどを変更することにより、画像先端部濃度低下による画像ムラを目立たなくすることができる。これによって現像剤の寿命を延ばすことができるため、現像装置の交換頻度が少なくでき、特に複数個の現像装置を頻繁に変えることなくメンテナンス性の向上に繋がる。部品を共通使用することでコストダウンが図れる。
【０１４７】
請求項１８に記載の発明は、請求項１７と同じく、現像剤の寿命を延ばすことができるため、プロセスカートリッジの交換頻度が少なくでき、特に複数個のプロセスカートリッジを頻繁に変えることなくメンテナンス性の向上に繋がる。部品を共通使用することでコストダウンが図れる。また、通常プロセスカートリッジにおいては、リサイクル（複数回使用）が多く行われるため、部品共通化による多機種への展開が可能であり、特にトータル的コスト低減に繋がる。
【図面の簡単な説明】
【０１４８】
【図１】この発明の実施の形態に係る画像形成装置を示す概略構成図である。
【図２】Ｂｋ現像器の概略構成図である。
【図３】Ｂｋ現像単色でのベタ現像やハーフトーン現像動作を説明する図面である。
【図４】Ｂｋ現像単色でのベタ現像やハーフトーン現像動作を説明する図面である。
【図５】Ｂｋ現像単色でのベタ現像やハーフトーン現像動作を説明する図面である。
【図６】トナー濃度を検出するためのセンサを設けた例を示す図面である。
【図７】Ｂｋ現像器にトナー残量検知センサを設けた例を示す図面である。
【図８】同上にさらにトナーカートリッジを設けた例を示す図面である。
【図９】この発明の別の実施の形態を示すＢｋ現像器の概略構成図である。
【図１０】同上の現像プロセスモデル図である。
【図１１】同上の放置での電位低下モデル図である。
【図１２】同上の立上がり電位モデル図である。
【符号の説明】
【０１４９】
１  カラープリンタ                            １０  感光体ユニット
１１  感光体ベルト                            １２  感光体クリーニング装置
１３  帯電ローラ                              ２０  書き込み光学ユニット
３０  現像ユニット                            ３１Ｋ，Ｃ，Ｍ，Ｙ  現像器
３２Ｋ，Ｃ，Ｍ，Ｙ  現像剤収容ケース          ４０  中間転写ユニット
４１  中間転写ベルト                          ５０  ２次転写ユニット
６０  定着ユニット                            ７０  両面印刷用紙反転ユニット
５０１  トナー濃度検出センサ                  ５０２  トナー残量検知センサ
５１０  トナーカートリッジ                    ５１１  アジテータ
５１２  トナー補給口                          ６０１ａ，６０１ｂ  電位センサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図５】
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