(57)【要約】【課題】トナー帯電量が経時的に、或いは環境に依存して変動しても、適正転写バイアス電界の変動を抑え、高効率で安定な転写特性を有し、高品質の画像を得ることが可能な画像形成方法、画像形成装置および現像剤を提供する。【解決手段】像担持体上にトナー粒子により形成されたトナー像を、転写媒体に転写させることにより画像を形成する画像形成方法であって、トナー粒子は、着色剤と樹脂を含み、トナー粒子と、像担持体との静電付着力の平均値Feを、【数１５】2008116927.tif 000016ε'：像担持体の比誘電率、q：トナー１粒子あたりの帯電量、r：トナー粒子の体積平均半径としたとき求められるa/rが、0.2≦a/r≦0.7とする。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体上にトナー粒子により形成されたトナー像を、転写媒体に転写させることにより画像を形成する画像形成方法であって、
前記トナー粒子は、着色剤と樹脂を含み、
前記トナー粒子と、前記像担持体との静電付着力の平均値Feを、
【数１】
2008116927.tif 000010
としたとき求められるa/rが、
0.2≦a/r≦0.7
であることを特徴とする画像形成方法。
【請求項２】
前記トナー像を、搬送媒体を介して前記転写媒体へ転写させることを特徴とする請求項１に記載の画像形成方法。
【請求項３】
像担持体上にトナー粒子により形成されたトナー像を、搬送媒体を介して転写媒体に転写させることにより画像を形成する画像形成方法であって、
前記トナー粒子は、着色剤と樹脂を含み、
前記トナー粒子と、前記搬送媒体との静電付着力の平均値Feを、
【数２】
2008116927.tif 000011
としたとき求められるa/rが、
0.2≦a/r≦0.7
であることを特徴とする画像形成方法。
【請求項４】
トナー粒子によりトナー像を形成するための像担持体と、この像担持体上に前記トナー粒子により形成されたトナー像を、転写媒体に転写させることにより画像を形成する画像形成装置であって、
前記トナー粒子は、着色剤と樹脂を含み、
前記トナー粒子と前記像担持体との静電付着力の平均値Feを、
【数３】
2008116927.tif 000012
としたとき求められるa/rが、
0.2≦a/r≦0.7
であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
前記トナー像を、前記転写媒体に搬送するための搬送媒体を備えることを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
【請求項６】
トナー粒子によりトナー像を形成するための像担持体と、前記トナー像を搬送するための搬送媒体を備え、搬送された前記トナー像を転写媒体に転写させることにより画像を形成する画像形成装置であって、
前記トナー粒子は、着色剤と樹脂を含み、
前記トナー粒子と前記搬送媒体との静電付着力の平均値Feを、
【数４】
2008116927.tif 000013
としたとき求められるa/rが、
0.2≦a/r≦0.7
であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】
着色剤と樹脂を含むトナー粒子を有し、像坦持体上に前記トナー粒子により形成されたトナー像を転写媒体上に転写させることにより画像を形成するための現像剤であって、
トナー粒子の前記像坦持体との静電付着力の平均値Feを、
【数５】
2008116927.tif 000014
として求められるa/rが、
0.2≦a/r≦0.7
であることを特徴とする現像剤。
【請求項８】
着色剤と樹脂を含むトナー粒子を有し、搬送媒体を介して転写媒体上にトナー像を形成する現像剤であって、
トナー粒子の搬送媒体との静電付着力の平均値Feを、
【数６】
2008116927.tif 000015
として求められるa/rが、
0.2≦a/r≦0.7
であることを特徴とする現像剤。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば複写機、プリンタなど電子写真方式で画像を形成する際に用いられる画像形成方法、画像形成装置および現像剤に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、電子写真方式を用いた画像形成装置において、トナーは、感光体などの静電潜像担持体、転写ベルトなどの中間転写媒体といった搬送媒体を経て搬送され、紙などの転写媒体上の所望の位置に付着される。そして、ヒートローラなどで圧着して、転写媒体にトナーを定着させることにより、転写媒体上に画像が形成される。
【０００３】
このとき、トナーは、これらの搬送媒体に対して、トナー粒子の持つ電荷量に基づく静電気力、ファンデルワールス力、液架橋力により付着している。そして、付着したトナーは、主に外部電界により、媒体から剥離されて、次の搬送媒体に付着する。このように搬送媒体へ付着・剥離して搬送されたトナーは、最終的に転写媒体に定着される。従って、トナーの媒体への付着力を静電的に制御することにより、効率よくトナーを搬送して、最終的に高品質の画像を形成する、すなわち、転写特性を向上させることができる。
【０００４】
近年、画像形成装置においてクリーナレスプロセスの適用が進められている。クリーナレスプロセスは、感光体上のトナーを、クリーナを用いることなく、静電的に付着力を制御して、現像と同時に回収するものである。クリーナレスプロセスにおいて、付着力の制御不良により、残転写トナーの影響で、露光が阻害されたり、現像器への回収が間に合わずに再転写され、画像欠陥の原因となる、という問題がある。
【０００５】
また、このようなクリーナレスプロセスを、タンデム構成のカラー画像形成装置に適用した場合、付着力の制御不良により、感光体から（中間）転写媒体に転写されたトナーが、後段の感光体からの転写領域において転写電界を受け、圧着されることにより逆転写されてしまう可能性がある。そして、この逆転写されたトナーが、クリーナレスプロセスにより現像器に回収されると、前段の色のトナーが混入され、色管理が困難となる。一般に、転写効率を上げるために転写電界を増大させると、逆転写は生じやすくなる。従って、転写効率をある程度犠牲にしても、逆転写を防ぐ条件を採用しなければならないという問題がある。
【０００６】
外部電界によりトナーを搬送媒体から引き剥がして、搬送させるためには、トナーと搬送媒体との付着力に対して、トナー帯電量×電界の強さが大きくなるような電界（必要転写電界）をかける必要がある。従って、トナー帯電量が経時的に変動したり、環境に依存して変動することにより、必要転写電界Eも変動することになる。近年、画質向上を図るためにトナーを小粒径化することが進められている。小粒径化により表面積が増大するため、表面電荷密度のわずかな変化でも、重量あたりの帯電量Q/Mとしては大きな変動となる。従って、トナー帯電量がある程度変動しても、必要転写電界があまり変動することなく、安定して制御できることが望ましい。
【０００７】
これまで、付着力に着目して転写特性を改善する手法は、種々提案されている。例えば、特許文献１においては、未帯電トナーの像担持体との付着力Ｆ／体積平均粒径Ｄが、4.5nN/μm以下であることを規定し、未帯電トナーの付着力を弱くすることにより、未帯電トナーの像担持体との付着力を小さくして、転写残りを少なくする、という手法が提案されている。しかしながら、付着力の静電的な制御、トナー帯電量の変動による影響については、何ら言及されていない。
【特許文献１】特開２００４−２１２５４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、トナー帯電量が経時的に、或いは環境に依存して変動しても、適正転写バイアス電界の変動を抑え、高効率で安定な転写特性を有し、高品質の画像を得ることが可能な画像形成方法、画像形成装置および現像剤を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一態様によれば、像担持体上にトナー粒子により形成されたトナー像を、転写媒体に転写させることにより画像を形成する画像形成方法であって、トナー粒子は、着色剤と樹脂を含み、トナー粒子と、像担持体との静電付着力の平均値Feを、
【数７】
2008116927.tif 000002
としたとき求められるa/rが、
0.2≦a/r≦0.7
である画像形成方法が提供される。
【００１０】
また、本発明の一態様によれば、像担持体上にトナー粒子により形成されたトナー像を、搬送媒体を介して転写媒体に転写させることにより画像を形成する画像形成方法であって、トナー粒子は、着色剤と樹脂を含み、トナー粒子と、搬送媒体との静電付着力の平均値Feを、
【数８】
2008116927.tif 000003
としたとき求められるa/rが、
0.2≦a/r≦0.7
である画像形成方法が提供される。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の一態様の画像形成方法、画像形成装置または現像剤により、トナー帯電量が経時的に、或いは環境に依存して変動しても、適正転写バイアス電界の変動を抑え、高効率で安定な転写特性を有し、高品質の画像を得ることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明の一態様によれば、像担持体上にトナー粒子により形成されたトナー像を、転写媒体に転写させることにより画像を形成する画像形成方法であって、トナー粒子は、着色剤と樹脂を含み、トナー粒子と、像担持体との静電付着力の平均値Feを、
【数９】
2008116927.tif 000004
としたとき求められるa/rが、
0.2≦a/r≦0.7
である。
【００１３】
また、本発明の一態様の画像形成方法は、像担持体上にトナー粒子により形成されたトナー像を、搬送媒体を介して転写媒体に転写させることにより画像を形成する画像形成方法であって、トナー粒子は、着色剤と樹脂を含み、トナー粒子と、搬送媒体との静電付着力の平均値Feを、
【数１０】
2008116927.tif 000005
としたとき求められるa/rが、
0.2≦a/r≦0.7
である。
【００１４】
ここで、トナー粒子は、カーボンブラック、縮合多環系顔料、アゾ系顔料、フタロシアニン系顔料、無機顔料といった公知の顔料、染料などの着色剤と、ポリエステル系樹脂、スチレン−アクリル系樹脂、環状オレフィン系樹脂などのバインダー樹脂を含む。さらに、必要に応じて、ポリエチレン系、ポリプロピレン系、カルナバ、ライス、パラフィンといったワックスなどの定着補助剤、帯電制御剤(CCA)や、流動性改善を目的とした、シリカ、アルミナ、酸化チタンなどの無機微粒子、有機微粒子などが外添された公知の組成で、粉砕法、又は重合法などの化学製法により形成される。
【００１５】
また、像坦持体（静電潜像担持体）には、プラス帯電又はマイナス帯電のOPC(Organic Photoconductor)、アモルファスシリコンなど公知の感光体が用いられる。これらの感光体において、電荷発生層、電荷輸送層、保護層が積層されていても、これらの層のうち複数の層の機能を有する層が形成されていても良い。搬送媒体は、転写ベルトまたは中間転写ベルト、ローラのいずれかである。そして、転写媒体は、用紙など最終的に画像が形成される媒体である。
【００１６】
トナー粒子は、1成分現像剤として用いられる。また、さらに磁性キャリアが加えることにより、2成分現像剤として用いられる。磁性キャリアは、フェライト、マグネタイト、酸化鉄などの磁性粒子や、それらの磁性粉を混入した樹脂粒子や、磁性粉のなどの表面の少なくとも一部にフッ素系樹脂、シリコーン系樹脂、アクリル系樹脂などの樹脂コートが施された粒子から構成される。
【００１７】
磁性キャリア粒子の体積平均粒径は、20〜100μmが望ましい。20μmより小さいと、一粒の磁力が小さいために現像剤担持体から離脱して感光体に付着しやすくなり、100μmより大きいと、磁気ブラシが硬くなってブラシのはけ目が画像に現れたり、緻密なトナー供給ができなくなる。好ましくは30〜60μmである。
【００１８】
トナー粒子の搬送媒体との静電付着力の平均値Feは、トナー粒子の搬送媒体に対する平均付着力F(N)とトナー粒子の非静電付着力F０より求められる。
【００１９】
トナー粒子の搬送媒体に対する平均付着力F(N)は、日立工機製の分離用超遠心機(CP100MX)、アングルロータ(Angle Roter:P100AT2)、粉体付着力測定用に製作されたセルを用い、以下のようにして測定される。
【００２０】
（平均付着力F(N)の測定方法）
(1)付着力を測定する対象の搬送媒体と同等の表面保護層を表面に形成させたシートを作成する。例えば、感光体との付着力であれば感光体シート、中間転写ベルトとの付着力であればベルト素材と同等のシートを作成する。
付着力を測定するためには、表面保護層が同等であることが望ましい。実際用いられると同様に、電荷発生層（CGL層）、電荷輸送層（CTL層）が積層されていても良い。付着力は、付着対象物の物質より、形状（表面粗さなど）、トナー粒子の帯電量、環境温湿度などへの依存度が大きいため、厳密に同じ物質である必要はない。
このシートをアルミ素管に巻きつけて感光層をGND電位とし、感光体ドラム位置にセットする。通常の作像と同様にトナーを表面に現像/付着させる。中間転写ベルトへのトナー付着力の測定においては、中間転写ベルト素材と同等のシートに転写させる。
(2)トナーを付着させたシートを、サンプルセットに設置する。図1に示すように、サンプルセット1は板A2、板B3と、円筒形のスペーサ4より構成されている。板A2、板B3、スペーサ4の外周直径は7mm、スペーサ4の厚みは1mm、高さ3mmとなっている。トナーを付着させたシートを、板Aの大きさにカットし、板A2のスペーサと接する側に両面テープで貼り付ける。
(3)図2に示すように、セル5内に、サンプルセットをセットする。そして、このセル5を、図3に示すアングルロータ6内に、板A2のサンプルを貼り付けた側の裏側が回転中心を向くようにセットし、アングルロータ6を超遠心機（図示せず）に装着する。
(4)超遠心機を10000rpmで回転させたあとA及びBを取り出し、それぞれに付着しているトナー粒子を、メンディングテープで剥離し、白紙に貼り付ける。そして、このトナーが付着したメンディングテープの反射濃度を、Macbeth濃度計にて測定する。
(5)別途、トナー量に対する反射濃度の校正式を作成しておき、それに照らし合わせて分離したトナー量、及び分離しなかったトナー量を算出する。
(6)トナーを付着させたシートを、(2)と同様にカットして板Aに貼り付け、(3)と同様に超遠心機にセットする。そして、超遠心機を20000rpmで回転させて(4)と同様に取り出し、板Aと板Bに付着するトナー量を計測する。同様に10000rpm毎に100000rpmまで繰り返す。分離のための最低回転数および設定間隔は、付着力の大小または付着力の分布の広狭により適宜変更可能である。
(7)セル中にセットされたサンプルが、ロータの回転によって受ける遠心加速度RCFは、
RCF=1.118×10-5×r×N2×g  ・・・(2)
r：サンプルセット位置の回転中心からの距離
N：回転速度(rpm)
g：重力加速度
であり、トナー粒子が受ける遠心力Fは、1個のトナー粒子の重さがmのとき、
F=RCF×m
m=(4/3)π×r3×ρ・・・(3)
r：真球相当半径
ρ：トナーの比重
となるので、各回転数のときに、トナーにかかる遠心力Fに、夫々の回転数での分離トナー比率を掛けたものの総和を、その現像剤におけるトナーと感光体との平均付着力F(N)とする。
【００２１】
このような平均付着力F(N)の測定方法において、平均付着力F(N)には、トナーの帯電量が大きく影響する。従って、精度良く測定するためには、実際のプロセスに即してトナーを付着させた測定サンプルを作成することが望ましい。
【００２２】
このようにして測定される平均付着力F(N)は、非静電付着力F０と静電付着力Feとの和で表される。また、静電付着力Feは、トナー１粒子あたりの帯電量qの二乗に比例する。
F = Fe + F０= K・q2 + F０・・・(4)
K:傾き（比例定数）
【００２３】
非静電付着力F０は、例えば、トナー/キャリア混合比率を変動させ、x軸にq2、y軸に平均付着力Fをプロットし、直線近似してy切片を求めることにより得ることができる。そして、非静電付着力F０の値は1.5×10-8＜F０＜1×10−7(N)であることが望ましい。F０が1.5×10-8(N)以下であると、未帯電トナーの感光体との付着力が小さくなり、電界により制御できないトナー粒子が飛散する要因となる。一方、F０が1×10−7(N)以上であると、必要転写電界が大きくなりすぎる、現像されにくいなどの不具合が発生する。
【００２４】
このようにして求められたトナー粒子の媒体に対する平均付着力F(N)とトナー粒子の非静電付着力F０より、トナー粒子の搬送媒体との静電付着力の平均値Feが求められる。
【００２５】
トナー粒子を、電界Eによって移動させるためには、付着力Fより大きな電界の力qEが必要である。すなわち、必要転写電界Eは、
E > F/q = K・q + F０/q・・・(5)
となる。従って、F０を大きくして、電界の力がかからないトナー粒子の移動を抑えても、傾きKを小さくすることにより、高帯電のトナー粒子でも必要転写電界を抑えることが可能である。
【００２６】
上述したように、帯電量が経時的に変動したり、環境に依存して変動することにより、必要転写電界Eも変動する。さらに、小粒径化により、重量あたりの帯電量Q/Mとしては大きな変動となる。そして、電界により制御できないトナー粒子による転写残りや逆転写が生じる。
【００２７】
また、一般に、トナー粒子の粒度分布、帯電量分布は、ある程度狭くする必要がある。これは、付着力や粒径、帯電量は、通常平均値で制御されるため、それらの平均値と著しく離れた粒子が存在すると、転写残りや逆転写の原因となる。
【００２８】
傾きKを小さくすることにより、トナー帯電量が変動し、付着力や粒径、帯電量に分布があっても、転写電界を大きく変動させる必要はない。また、転写残りや逆転写を抑えることができ、クリーナレスプロセスにおいても、持続的に安定して制御が可能となる。
【００２９】
従って、傾きKの値を抑えることにより、高転写効率および転写特性の安定性と、高画質の維持を両立することができる。
【００３０】
トナー粒子の静電付着力の実測値は、一般に用いられている球形粒子の静電付着力の理論値の10倍以上であることが知られている。例えば、Journal of Imaging Science and Technology vol.48、No.5 2004によれば、静電付着力の理論値Fiは、
Fi=α・q2／4πε0D2・・・(6)
ε0：真空の誘電率
α：感光体とトナー粒子との誘電率の差に起因する補正係数
q：1個のトナー粒子の帯電量
D：トナー粒子の粒径
と表され、実測値と理論値との差について考察されている。また、同様に、Japan Hardcopy 2005 B-13においても、実測値を理論付けするための考察がおこなわれている。しかしながら、実測値と理論値との差が生じるメカニズムを、明確に説明するための理論は、未だ構築されていない。
【００３１】
トナー粒子が、真球であり、電荷が球の中心に位置すると仮定した場合、鏡像力の式は、
【数１１】
2008116927.tif 000006
で与えられる。
【００３２】
しかしながら、従来の粉砕製法を用いて形成された場合、トナー粒子は非定型である。また、化学製法を用いた場合は、通常クリーニング性能を良好にするために、意図的に非球形とする場合がある。さらに、トナー粒子（バルク）は、定着性能補助のためのワックス、帯電性制御のための帯電制御剤(CCA)、着色剤が、バインダー樹脂中に分散された構造であるため、均質ではない。加えて、トナー粒子表面には、流動性確保、クリーニング性能補助、帯電性制御などの目的で、1種類もしくは複数種類の有機または無機の微粒子（外添剤）が付着されている。
【００３３】
このように、トナー粒子において、バルク、表面とも複雑な構造を有しており、上述した真球で、電荷が球の中心に位置すると仮定した場合の鏡像力の式が当てはまることはまずない。付着力の実測値も、上述の式により求めた理論値よりも1、2桁も大きい。
【００３４】
そこで、発明者らは、電荷の位置が半径rの真球の中心にあるのではなく、中心から像担持体、搬送媒体などの被付着物との接点方向にaだけシフトした位置に偏在するとして、上述の鏡像力の式(7)に、を導入した式；
【数１２】
2008116927.tif 000007
とすることにより、実際の付着力特性をよく表すことができることを見出した。
【００３５】
トナーが帯電した際に、電荷は、トナー粒子（バルク）表面の帯電サイト、外添剤などに存在し、表面に均一に存在するとは限らない。その不均一性を表す指針としてa/rを捉えることができる。すなわち、トナー粒子表面の電荷分布が均一であるほど、a/rは0に近づき、電荷の位置が真球の中心にあると仮定した場合の理論値に近づく。そして、電荷分布が不均一であるほど、電荷がより多く存在する表面部分が、被付着物と接触して強い鏡像力を発生すると考えられ、その状態をa/rの増加として表すことができる。
【００３６】
a/rは、上述のように実測した平均付着力より求められた静電付着力より求められる。その範囲は、
0.2≦a/r≦0.7
である必要がある。
【００３７】
a/rが0に近づくと、トナー粒子がほぼ真球であり、表面物質は均質で、外添剤がほぼ完全に表面を覆っている状態になると考えられる。外添剤は帯電性の制御だけでなく、流動性を補助する目的を持っているため、a/rが0.2未満となり、外添剤が表面をほぼ完全に覆うような形態で付着していると、流動化剤としての機能が損なわれてしまう。従って、a/rは0.2以上である必要がある。
【００３８】
一方、a/rが0.7を超えて1に近づくと、上述した傾きKは、
【数１３】
2008116927.tif 000008
となるため、大きくなる方向にシフトする。a/rが0.7を超え、傾きKが大きくなると、非静電付着力が小さい時に低い必要転写電界を示すトナーの最適帯電量qのマージンは小さくなる。また、帯電量qが変動した場合、必要転写電界Eがドラスティックに変動し、高転写効率を維持することが困難となる。従って、a/rを0.7以下とすることにより、最適トナー帯電量qの十分なマージンが得られ、帯電量が変動しても、初期設定した転写条件を変動させることなく、高転写効率および転写特性の安定性と、高画質の維持を両立することができる。
【００３９】
ここで、トナー１粒子あたりの帯電量qは、重量あたりの帯電量Q(μC/g)より、
q = (4/3) πr3 × d ×Q・・・(9)
r：トナー粒子の体積平均半径
d：トナー粒子の比重
として求めることができる。トナーの転写前帯電量Q(μC/g)は、-20〜-80μC/gであることが望ましい。帯電量が-20μC/gより小さいと、特に小粒径トナーにおいては電界による制御が困難となるため、現像剤担持体の回転による遠心力で現像器外に飛散したり、感光体上の非画像部を汚染するなどの問題が生ずる。また、-80μC/gを超えると、現像領域において、静電潜像に十分な量のトナーを供給することが困難となり、高濃度画像が得られないという問題が生ずる。
【００４０】
尚、フルカラー画像形成装置において用いられる4連タンデムプロセスにクリーナレスプロセスを適用する場合など、より高精度な付着力の制御が必要な場合は、帯電量をより狭い範囲に制御する必要があり、-25〜-50(μC/g)であることが望ましい。
【００４１】
そして、トナー粒子の体積平均半径rは、1.5〜4μmであることが望ましい。1.5μmより小さいと、電界で制御できるだけの電荷量を各トナー粒子に与えると、重量あたりの帯電量が大きくなりすぎて、所望の現像量を得ることが困難である。また、4μmより大きいと、精細画像の再現性や粒状性が悪化する。より好ましくは2〜3μmである。
【００４２】
このような画像形成方法、画像形成装置または現像剤を用いて、例えば以下のような電子写真プロセスにより、画像が形成される。
【００４３】
（2成分現像プロセス）
図4に2成分現像プロセスによる画像形成装置を示す。図に示すように、感光体41と、これを帯電させるための帯電装置42、静電潜像を形成するための露光装置43、静電潜像にトナー粒子を供給するための現像器44、転写残りトナーを除去するためのクリーナ45、静電潜像を除去するための除電ランプ46と、最終転写媒体となる紙を供給する給紙装置47、紙にトナー像を定着させるための定着器48、感光体41上のトナー像を転写媒体49上に転写する転写装置50が配置されている。そして、このような画像形成装置を用いて、以下のような工程により転写媒体49に画像が形成される。
【００４４】
ベルト、ローラなどの感光体41を、チャージャワイヤ、櫛歯型チャージャ、スコロトロンといったコロナ帯電器、接触帯電ローラ、非接触帯電ローラ、固体チャージャ、接触帯電ブラシなど公知の帯電装置42によって、均一に所望の電位に帯電させる。
【００４５】
感光体41には、プラス帯電又はマイナス帯電のOPC(Organic Photoconductor)、アモルファスシリコンなど公知の感光体が用いられる。尚、これらの感光体において、電荷発生層、電荷輸送層、保護層が積層されていても、これらの層のうち複数の層の機能を有する層が形成されていても良い。
【００４６】
レーザー、LEDなど公知の手段を用いた露光装置43により露光することにより、感光体41上に静電潜像が形成される。
【００４７】
現像器44において、キャリアとトナー粒子からなる2成分現像剤が、ホッパー内に例えば100g〜700g収められている。そして、現像剤は、攪拌オーガによりマグローラを内包した現像ローラに搬送され、磁気ブラシ現象により、感光体41上の静電潜像に、帯電したトナー粒子を供給、付着させることにより、顕像化される。このとき、現像ローラには、トナー粒子を均一・安定に付着させるような電界を形成するために、DCもしくはDCにACを重畳した現像バイアスが印加される。
【００４８】
尚、現像されなかったトナー粒子は、マグローラの剥離極位置で現像ローラから離れ、攪拌オーガにより現像剤格納庫に回収される。現像剤格納庫には公知のトナー濃度センサが取り付けられ、濃度センサがトナー量の減少を検知すると、信号がトナー補給ホッパーに送られてNewトナーが補給される。このとき、印字データの積算又は／及び感光体上現像トナー量の検知から、トナー消費量を推定し、それをもとにNewトナーの補給を行っても良い。また、センサ出力と消費量の推定の両方の手段を用いても良い。
【００４９】
形成されたトナー像は、感光体41に対して接触配置され、ここに印加される転写電圧によりトナー像の転写を行う転写ローラ、転写ブレード、コロナチャージャ等公知の転写手段を用いて、ベルト、ローラなどの中間転写媒体を経て、もしくは直接、紙などの転写媒体49に転写される。
【００５０】
トナー像が転写された転写媒体49は、中間転写媒体または感光体41から剥離され、定着部48に搬送され、熱ローラ等公知の加熱・加圧定着手段によって定着され、マシン外に放出される。
【００５１】
トナー像が転写された後、感光体41上に転写されずに残存した転写残りトナーは、クリーナ45によって除去され、感光体41上の静電潜像は、除電ランプ46により消去される。
【００５２】
クリーナ45で除去された転写残りトナーは、攪拌オーガなどによって搬送路を経由して、廃トナーボックス内に貯蔵後、排出される。リサイクル方式においては、搬送路から現像器44の現像剤格納庫に回収され、再利用される。
【００５３】
（1成分現像プロセス）
1成分現像プロセスにおいては、2成分現像プロセスと同様の画像形成装置により、同様にして画像が形成されるが、現像器部分が異なっている。現像器にはトナー粒子のみが収められており、キャリアを用いることなく現像される。
【００５４】
トナー粒子は、搬送オーガ、中間搬送スポンジローラなど公知の構造により、導電性ゴム層を表面に持った弾性ローラ、もしくは表面にサンドブラストなどによって粗さが設けられたSUSなど金属ローラといった現像剤担持体の表面に供給される。そして、現像剤担持体の表面に供給されたトナー粒子は、現像剤担持体表面に圧着されたシリコンゴム、フッ素ゴム、金属ブレードなどのトナー帯電部材により摩擦帯電される。このとき、磁性粒子との摩擦によりあらかじめ帯電されたトナーを現像剤担自体に供給してもよい。感光体は、現像剤担持体と接触または規定のギャップを持って非接触で対峙しており、速度差を持って回転することによりトナー粒子が現像される。このとき、現像ローラには、トナー粒子を均一・安定に付着させるような電界を形成するために、DCもしくはDCにACを重畳した現像バイアスが印加される。
【００５５】
（クリーナレスプロセス）
クリーナレスプロセスにおいては、2成分現像プロセスと同様の画像形成装置により、同様にして画像が形成されるが、図5に示すように、クリーナがない点で異なっている。転写残りトナーは、クリーナを用いることなく、現像と同時に回収される
2成分現像プロセスと同様に、感光体51を帯電、露光し、トナー粒子を付着することにより現像し、中間転写媒体を介して、または直接転写媒体59にトナー像を転写する。図5では、直接転写法を採用し、転写ローラ57により転写を行っている。そして、非画像部に残留した転写残りトナーは、感光体51に残留したまま、次の除電、帯電装置52による帯電、露光装置53による露光工程を経て、現像領域に再び搬送される。そして、転写残りトナーは、現像剤担持体である磁気ブラシにより現像器54に回収されるとともに、新たに現像される。
【００５６】
このとき、除電工程の前または後に、固定ブラシ、フェルト、回転ブラシ、横摺動ブラシなどのメモリー攪乱部材55を配置しても良い。また、一時回収部材を配置して、転写残りトナーを一旦回収し、再び感光体51上に放出して、現像器54に回収させても良い。さらに、転写残りトナーの帯電量を所望の値にそろえるために、感光体51上にトナー帯電装置を配置しても良い。また、トナー帯電装置、メモリー撹乱部材、一時回収部材、帯電装置は、役割の一部または全部を一つの部材で兼ねさせても良い。そして、これらの部材には、その機能を効率的に果たすために、プラス又はマイナスのDC及び／又はAC電圧が印加されても良い。
【００５７】
例えば、転写領域と感光体51の帯電部材の間に、３つの役割すべてを果たす二つの横摺動ブラシの先端が、感光体51に接触するように設置される。そして、上流側のブラシには、現像トナー電荷と同極性、下流側のブラシには、現像トナー電荷と異極性の電圧が印加される。
【００５８】
転写残りトナーには、異極性トナー及び同極性で非常に高い電荷をもったトナーが混在しており、同極性のブラシに接触した異極性トナーは、電荷が反転してすり抜け、もしくはブラシに一旦回収される。その下流の異極性ブラシに到達する転写残りトナーは、すべてが現像トナーと同極性に揃えられており、異極性のブラシと接触することで強い同極性電荷が緩和されてすり抜け、もしくはブラシに一旦回収される。
【００５９】
弱い電荷量に揃えられ、またブラシのメカニカルな接触によって画像構造を失った転写残りトナーは、感光体51の帯電部材によって非接触で感光体51と共に帯電され、ちょうど現像トナーと同程度の帯電量に揃えられる。これにより、現像領域において、新しい潜像における非画像部の転写残りトナーは、現像器54内に回収され、画像部の転写残りトナーは、そのまま新たに現像器54から供給されたトナー粒子と共に転写媒体に転写される。
【００６０】
（4連タンデムプロセス）
図6に4連タンデムプロセスによる画像形成装置を示す。図に示すように、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色トナー粒子をそれぞれ収めた現像器、感光体、帯電・露光・転写装置を備えた画像形成ユニット60ａ、60b、60c、60dが、４色分備えられ、転写媒体69aの搬送経路に沿って並列に並べられている。そして、図4と同様に、紙にトナー像を定着させるための定着器68が配置されている。そして、このような画像形成装置を用いて、以下のような工程により画像が形成される。ここでは、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの色の順に並んでいる場合を例に挙げて説明する。
【００６１】
イエロー画像形成ユニットにおいて、感光体61a上にイエロートナー像が形成され、転写媒体69aに転写される。直接転写の場合、最終転写媒体である紙等が、転写ベルトまたはローラなどの搬送部材によって搬送され、イエロー画像ユニットの転写領域に供給される。図６では搬送部材である転写ベルト64により搬送された用紙上に、転写ローラ65にて転写を行う構成を示している。このとき、転写ベルトの体積抵抗は107Ωcm〜1012Ωcmが望ましい。転写ベルトには、エチレンプロピレンゴム(EPDM)、クロロブレン(CR)ゴムなどのゴム系、ポリイミド、ポリカーボネート、Polyvinylidene Difluoride(PVDF)、EthyleneTetrafluoro Ethylene (ETFE)などの樹脂系の材料が用いられる。また樹脂シート、ゴム弾性層、保護層などを1層または2層以上積層して複層化したものなど、種々の構成とすることが可能である。転写方式としては、転写ローラ、転写ブレード、コロナチャージャなど公知の転写手段によるものを用いることができる。
【００６２】
転写位置では、感光体61aと接している転写ベルト64を感光体61a側に押しつけるように設けられている転写ローラ65から、転写ベルト64と感光体61aとの間に位置されている転写媒体69aに転写バイアス電源装置からの所定の大きさおよび極性の転写バイアス電圧が供給される。この転写バイアス電圧が供給されることで、感光体61aの外周面に、静電的に付着しているトナー像（トナー）が、転写媒体69aに引き寄せられて、転写媒体69aに転写される。
【００６３】
尚、図7に示すように、中間転写媒体として中間転写ベルト69bを設けてもよい。中間転写ベルト69bは、半導電性を有し、厚さが50~3000μmの樹脂、またはゴム、またはそれらの積層部材が用いられ、感光体61a側と対向したベルト背面側に転写ローラ65（転写手段）が接触している。転写ローラ65には、転写バイアス電圧印加部により所定の転写バイアス電圧が印加されており、感光体61aと中間転写ベルト69bとが接触している転写ニップ部と、またはその周辺において、転写電界がかかるようになっている。
【００６４】
本実施の形態では、ベルト背面に、体積抵抗率が105Ωcm〜109Ωcmの半導電性スポンジを用いた転写ローラ65を接触させ、DC300V〜3000Vを印加することで、中間転写ベルト69b上に各プロセスユニットの感光体上のトナー像を転写させる。そしてこのようなプロセスユニットが４つ並んで重ね転写を行うことで、フルカラー画像が形成され、その後、2次転写位置において、紙など転写媒体69a’へ転写され、定着器68により画像が加熱定着されて最終画像となる。
【００６５】
中間転写ベルトにおいては、その材料、構成は、上述の転写ベルト64のものと同様のものが用いられる。表面抵抗は107Ωcm〜1012Ωcmが望ましく、例えば109Ωcmとする。
【００６６】
マゼンタ画像形成ユニット60bにおいて、同様に感光体61b上にマゼンタトナー像が形成され、すでにイエロートナー像が転写されている転写媒体69aが、マゼンタ画像形成ユニット60bの転写領域に供給されて、イエロートナー像の上から位置を合わせてマゼンタトナー像が転写される。このとき、搬送媒体上のイエロートナーは、マゼンタ感光体61bと接触することによって、トナー帯電量と転写電界の強さによっては、マゼンタ感光体61bに逆転写される場合がある。
【００６７】
シアン、ブラックの画像形成ユニット60c、60dにおいても同様に、トナー像が形成され、転写媒体69a上に順次重ねて転写される。尚、シアン、ブラックの感光体61c、61dにも、同様に、それぞれ、前段のトナーが逆転写される場合がある。
【００６８】
4色のトナー像が重なって形成された転写媒体69aは、搬送部材から剥離され、定着器68に搬送され、熱ローラなどを用いた公知の加熱・加圧定着方式によって定着され、マシン外に放出される。また、中間転写媒体69bを用いた場合は、2次転写手段に供給部材によって供給された紙等の最終転写媒体69a’に、4色分のトナー像をまとめて転写させ、その後定着器68に搬送され、同様に定着されて、マシン外に放出される。
【００６９】
各画像形成ユニットにおいて、2成分現像プロセスと同様に、感光体61ａ、61b、61c、61dは除電され、クリーニング工程により、転写残りトナー及び逆転写トナーを除去した後、再び画像形成プロセスに復帰する。そして、現像器では、上述した2成分現像プロセスと同様に、トナー比濃度が調整される。尚、ここではイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの色順で画像形成ユニットが並んでいる例を挙げて説明したが、この色順は特に限定されるものではない。
【００７０】
（4連タンデムクリーナレスプロセス）
4連タンデムクリーナレスプロセスにおいては、4連タンデムプロセスと同様の画像形成装置により、同様にして画像が形成されるが、上述のクリーナレスプロセスと同様に、クリーナがない点で異なっている。
【００７１】
クリーナレスプロセスと同様に、転写残りトナー及び逆転写トナーは、クリーナを用いることなく、現像と同時に帯電量が調整されて回収される。
【００７２】
なお、上述したこれらの現像プロセスにおいて、接触式の帯電装置を用いることにより、感光体の光導電層のオゾン劣化を防ぎ、感光体の寿命を延長させることが可能である。
【００７３】
これまで、感光体を帯電させるために、非接触の帯電装置であるコロナチャージャが広く使われてきた。しかしながら、コロナチャージャにおいては、オゾンを大量に発生させるため、悪臭や、感光体表面の劣化が生じる。これに対して、悪臭をフィルタカットし、クリーニングブレードなどで劣化層を少しずつ除去することにより、オゾンの影響を抑えることできる。しかしながら、磨耗量が一定量を超えれば光導電性に支障が出るため、感光体の寿命が短くなる。これに対して、接触帯電装置は、オゾンが発生しないという利点がある。
【００７４】
例えば、帯電装置として、少なくともイオン導電性ゴム、カーボン分散ゴムなどの弾性層が形成され、体積抵抗が104〜10８Ωcm程度の帯電ローラを用いる。この帯電ローラを、感光体に一定圧力で接触させ、感光体とのつれまわり、もしくは感光体と同速度、あるいは若干の速度差をもって回転させる。このとき、帯電ローラ心棒に、400〜1000VのDC電圧を印加することにより、感光体表面に電荷注入され、感光体表面を所定の電位に帯電させることができる。
【００７５】
クリーナレスプロセスに適用する際、帯電時に感光体上に残転写トナーが残っている場合がある。また、クリーナレスタンデムプロセスに適用する際、帯電時に感光体上に残転写トナーに加えて逆転写トナーが残っている場合がある。そのため、帯電ローラをクリーニングするためのウェブ、ブラシ、ブレードなどを常時もしくは適宜接触させることが好ましい。
【００７６】
以下、実施例により本発明を具体的に説明する。
【００７７】
尚、本実施例及び比較例において、トナー粒子の体積平均粒径の測定には、粒度分布測定装置（BECKMAN COULTER COUNTER MULTISIZER 3）を用いた。
【００７８】
また、トナー粒子の円形度の測定には、シスメックス社製フロー式粒子像分析装置FPIA-3000を用い、粒子の投影面積と等面積相当真円の直径から算出される周囲長をD1、投影粒子の周囲長をD２としたとき、円形度＝D1/D2（真円(＝真球)の場合は1になる）で求められる。
【００７９】
また、転写効率測定には、図4に示す2成分現像プロセスによる画像形成装置を用い、感光体上トナー現像量T1（たとえば300μg/cm2）に対し、転写媒体への転写後感光体上未転写トナー量T2を計測して、
転写効率＝（T1-T2）/T1
により転写効率を求めた。このとき、感光体上トナー量は、一定面積のトナーを吸引して、その重量を実測する、テープで剥離して白紙に貼ったものの反射濃度をMacbeth濃度計で測定し、あらかじめ作成した反射濃度とトナー量との校正式にあてはめてトナー量を算出する、などにより求められる。
【００８０】
（実施例１）
（トナー粒子の調製）
以下のようにしてトナー粒子が形成された。
【００８１】
先ず、樹脂としてポリエステル樹脂：28wt%、着色剤としてカーミン6B：7wt%、離形剤としてライスワックス：5wt%、カルナバワックス：1wt%を、YPK製ニーデックスにより混練してマスターバッチを作成した。これを粗粉砕した後、ポリエステル樹脂：59wt%、CCA(TN105):1wt%を加えて混練した。そして、これを粗粉砕、微粉砕した後、エルボジェット分級により、7μm以上および3μm以下をカットすることにより、体積平均粒径：5.0μmの微粒子が形成された。
【００８２】
この微粒子100wt%に対して、粒径1μm以下のアクリル系・メタクリル系などの樹脂微粒子を、被覆率が約100%となる量で混合した。このとき、樹脂微粒子の粒径が0.1μmであると、約8wt%となる。この混合物をメカノケミカル処理（奈良機械、ハイブリダイゼーションシステム）し、微粒子の表面に樹脂微粒子を融着させたカプセル化粒子（トナー母粒子）が形成された。
【００８３】
次いで、このカプセル化粒子100wt%に対して、平均粒径12nmのシリカ（R974 日本エアロジル(株)製）：1.5wt%、平均粒径100nmのシリカ（X-24 信越化学(株)製）：1.5wt%、酸化チタン（NKT90 チタン工業(株)製）0.3wt%を、ヘンシェルミキサーを用いて表面に付着させて、トナー粒子が形成された。
【００８４】
粉砕処理により生じた角部分は、メカノケミカル処理時の衝撃や摩擦などにより、若干球形化され、最終的に得られたトナー粒子は体積平均粒径：6.3μm、円形度：0.94であった。
【００８５】
このようにして得られたトナー粒子を、体積平均粒径40μmの球形フェライト粒子をシリコーン系樹脂で被覆したキャリアと混合して、2成分系現像剤を調製した。混合比を変えることにより、トナー粒子の帯電量を変化させ、それぞれの帯電量におけるトナー粒子の搬送媒体（感光体シート：誘電率ε'=3.3）に約300μg/cm2現像した状態での平均付着力F(N)を測定した。
【００８６】
縦軸に平均付着力Fを、横軸にq2をプロットし、直線近似し、
F = Fe + F０= K・q2 + F０・・・(4)
より、F0=4×10-8(N)、K=9.64×1020(N/C2)を求めた。さらに、
【数１４】
2008116927.tif 000009
より、r=6.3μm/2=3.15μmとして、得られたトナー粒子のa/rは0.54となった。
【００８７】
図8に、このようにして得られたトナー粒子における、必要転写電界Eの帯電量依存性を示す。図に示すように、-20〜80μC/gにおいて、必要転写電界Eの変動が小さく、良好な特性が得られていることがわかる。
【００８８】
これは、トナー母粒子をメカノケミカル処理時の衝撃や摩擦などにより球形化し、さらに外添剤を添加することにより、非静電付着力を低減させ、トナー母粒子をバインダー樹脂で内包して、表面を均質化することにより、帯電分布の均一性を向上させることができたためであると考えられる。
【００８９】
（転写効率と帯電量の評価）
このようにして得られたトナー粒子を、トナー粒子比：7wt%で、上述した体積平均粒径40μmの球形フェライト粒子をシリコーン系樹脂で被覆したキャリアと混合して、電子写真プロセスに投入し、転写効率と帯電量の経時変化を加速評価した。
【００９０】
印字装置における中間転写ベルトの体積抵抗を109Ωcmとして、初期環境条件を常温常湿環境としたとき、トナー帯電量：-45μC/g、最適転写バイアス：600Vでの転写効率は98%で、良好な状態であった。
【００９１】
印字率6%で、60K枚印字し、温度：32℃、湿度：80%の環境に印字装置を投入したところ、トナー帯電量は-30μC/gと変動したが、転写効率は98%であった。
【００９２】
これは、図8に示すように、トナー帯電量が-45μC/gから-30μC/gに変動しても、必要転写電界がほとんど変動しないためであると考えられる。そして、経時的、環境の変動によって、転写効率が劣化しないため、画質も初期の良好な状態を保つことができた。
【００９３】
また、転写バイアス条件を制御することなく、高転写効率と高画質を維持することができたため、転写バイアスを変更する必要がなく、そのために転写電界を制御するためのトナー帯電量、環境温湿度のセンサ、センサ出力に基づき転写条件を変更するなどの制御シークエンスが不要である。
【００９４】
さらに、クリーナレス画像形成装置に投入したところ、経時的、環境の変動により、転写効率が変動せず、残転写量が少ない状態を維持できるため、クリーナレスプロセス特有のネガメモリー、ポジメモリーなどの画像不良が発生することなく、高画質を維持することができた。
【００９５】
（実施例２）
（トナー粒子の調製）
以下のようにしてトナー粒子が形成された。
【００９６】
先ず、ポリエステル系プレポリマーを、有機溶媒中に溶かし、着色剤としてカーボンブラック：7wt%、離形剤としてステアリン酸：2wt%、重合開始剤としてベンゾイルパーオキサイド：0.1wt%を分散させて、その溶媒を水系溶媒中に投入して乳化させた。これを攪拌しながら加熱することにより、樹脂と着色剤と離形剤を含み、粒径分布の揃った微粒子が形成された。
【００９７】
そして、溶媒中に、さらにプレポリマーを追添加して、微粒子を包み込むように重合させた後、脱溶媒、乾燥させ、体積平均粒径：5.2μmのカプセル化粒子（トナー母粒子）が形成された。このときの円形度は0.95であった。
【００９８】
次いで、このカプセル化粒子100wt%に対して、平均粒径12nmのシリカ（R974 日本エアロジル(株)製）：2wt%、平均粒径100nmのシリカ（X-24 信越化学(株)製）：1.8wt%、酸化チタン（NKT90 チタン工業(株)製）0.3wt%を、ヘンシェルミキサーを用いて表面に付着させて、体積平均粒径：5.2μmのトナー粒子が形成された。
【００９９】
このようにして得られたトナー粒子を、実施例1と同様に、体積平均粒径40μmの球形フェライト粒子をシリコーン系樹脂で被覆したキャリアと混合して、2成分系現像剤を調製した。混合比を変えることにより、トナー粒子の帯電量を変化させ、それぞれの帯電量におけるトナー粒子の搬送媒体（感光体：誘電率ε'=3.3）との平均付着力F(N)を測定した。
【０１００】
実施例1と同様に、縦軸に平均付着力Fを、横軸にq2をプロットし、直線近似することにより、F0=2.5×10-8(N)、K=2.03×102１(N/C2)を求めた。さらに、実施例1と同様にK値より、r=5.2μm/2=2.6μmとして、得られたトナー粒子のa/rは0.64となった。
【０１０１】
図9に、このようにして得られたトナー粒子における、必要転写電界Eの帯電量依存性を示す。図に示すように、-20〜80μC/gにおいて、必要転写電界Eの変動が小さく、良好な特性が得られていることがわかる。
【０１０２】
これは、トナー母粒子を乳化重合により球形化し、さらに外添剤を添加することにより、非静電付着力を低減させ、トナー母粒子をバインダー樹脂で内包して、表面を均質化することにより、帯電分布の均一性を向上させることができたためであると考えられる。
【０１０３】
（転写効率と帯電量の評価）
このようにして得られたトナー粒子を、トナー粒子比：6wt%で、上述した体積平均粒径40μmの球形フェライト粒子をシリコーン系樹脂で被覆したキャリアと混合して、電子写真プロセスに投入し、転写効率と帯電量の経時変化を加速評価した。
【０１０４】
印字装置における中間転写ベルトの体積抵抗を109Ωcmとして、初期環境条件を常温常湿環境としたとき、トナー帯電量：-53μC/g、最適転写バイアス：700Vでの転写効率は99%で、良好な状態であった。
【０１０５】
実施例1と同様に、印字率6%で、60K枚印字し、温度：32℃、湿度：80%の環境に印字装置を投入したところ、トナー帯電量は-35μC/gと変動したが、転写効率は98%であった。
【０１０６】
これは、図9に示すように、トナー帯電量が-53μC/gから-35μC/gに変動しても、必要転写電界がほとんど変動しないためであると考えられる。そして、経時的、環境の変動によって、転写効率がほとんど劣化しないため、画質もほぼ初期の良好な状態を保つことができた。
【０１０７】
また、実施例1と同様に、転写バイアス条件を制御することなく、高転写効率と高画質を維持することができたため、転写バイアスを変更する必要がなく、そのための制御シークエンスなど不要である。
【０１０８】
さらに、実施例1と同様に、クリーナレス画像形成装置に投入したところ、経時的、環境の変動により、転写効率が変動せず、残転写量が少ない状態を維持できるため、クリーナレスプロセス特有のネガメモリー、ポジメモリーなどの画像不良が発生することなく、高画質を維持することができた。
【０１０９】
（実施例３）
（トナー粒子の調製）
以下のようにしてトナー粒子が形成された。
【０１１０】
先ず、樹脂としてポリエステル樹脂：28wt%、着色剤としてカーボンブラック：6wt%、離形剤としてライスワックス：6wt%を、YPK製ニーデックスにより混練してマスターバッチを作成した。これを粗粉砕した後、ポリエステル樹脂：60wt%、CCA(TN105):1wt%を加えて混練した。そして、これを粗粉砕、微粉砕した後、エルボジェット分級により、8μm以上および3μm以下をカットすることにより、体積平均粒径：6.0μmの微粒子が形成された。
【０１１１】
この微粒子を、加熱処理により球形化し、さらに球形化された微粒子100wt%に対して、粒径16nmのシリカ（R972 日本エアロジル(株)製）：1.5wt%、平均粒径100nmのシリカ（X-24 信越化学(株)製）：1.3wt%、酸化アルミ（Al2O3：NanoTek製）0.5wt%を、ヘンシェルミキサーを用いて表面に付着させて、トナー粒子が形成された。
【０１１２】
粉砕処理により生じた角部分は、加熱処理により球形化され、最終的に得られたトナー粒子は、体積平均粒径：6.0μm、円形度：0.96であった。
【０１１３】
このようにして得られたトナー粒子を、実施例1と同様に、体積平均粒径40μmの球形フェライト粒子をシリコーン系樹脂で被覆したキャリアと混合して、2成分系現像剤を調製した。混合比を変えることにより、トナー粒子の帯電量を変化させ、それぞれの帯電量におけるトナー粒子の搬送媒体（感光体：誘電率ε'=3.3）との平均付着力F(N)を測定した。
【０１１４】
実施例1と同様に、縦軸に平均付着力Fを、横軸にq2をプロットし、直線近似することにより、F0=2.5×10-8(N)、K=2.11×102１(N/C2)を求めた。さらに、実施例1と同様にK値より、r=6.0μm/2=3.0μmとして、得られたトナー粒子のa/rは0.70となった。
【０１１５】
このようにして得られたトナー粒子における、必要転写電界Eの帯電量依存性は良好であった。これは、トナー母粒子を加熱処理により球形化し、さらに外添剤を添加することにより、非静電付着力を低減させ、外添剤のスペーサ効果により静電付着力を低減させることができたためであると考えられる。
【０１１６】
（転写効率と帯電量の評価）
このようにして得られたトナー粒子を、トナー粒子比：6wt%で、上述した体積平均粒径40μmの球形フェライト粒子をシリコーン系樹脂で被覆したキャリアと混合して、電子写真プロセスに投入し、転写効率と帯電量の経時変化を加速評価した。
【０１１７】
印字装置における中間転写ベルトの体積抵抗を109Ωcmとして、初期環境条件を常温常湿環境としたとき、トナー帯電量：-40μC/g、最適転写バイアス：750Vでの転写効率は96%で、やや良好な状態であった。
【０１１８】
実施例1と同様に、印字率6%で、60K枚印字し、温度：32℃、湿度：80%の環境に印字装置を投入したところ、トナー帯電量は-23μC/gと変動したが、転写効率は96%であった。
【０１１９】
これは、トナー帯電量が-40μC/gから-23μC/gに変動しても、必要転写電界がほとんど変動しないためであると考えられる。そして、経時的、環境の変動によって転写効率が劣化しないため、画質もほぼ初期のやや良好な状態を保つことができた。
【０１２０】
（実施例４）
（トナー粒子の調製）
以下のようにしてトナー粒子が形成された。
【０１２１】
先ず、スチレンモノマーとメタクリル酸n−ブチルモノマーを6:4の割合で混合したもの20wt%を、乳化剤としてノニオン性界面活性剤（ポリエチレンオキサイト）:1%、重合開始剤として過硫酸カリウム:0.5wt%を分散させた水中に投入し、加熱しながら攪拌することにより、粒径1μm以下の乳化重合微粒子の水系分散液を形成した。また、水中に着色剤としてカーボンブラック、離形剤としてライスワックスをそれぞれ微分散した水系分散液を作成した。そして、樹脂分:69wt%、着色剤:8wt%、離形剤:3wt%の割合になるように、それぞれの水系分散液を混合し、凝集剤として金属塩を用いて粒径3〜4μm程度に凝集させ、樹脂・着色剤・離形剤が会合した粒子を形成した。これを樹脂のガラス転移点以上に加熱しながら攪拌することにより、会合粒子を融合させた。
【０１２２】
さらに、融合した会合粒子の分散液中に、樹脂微粒子の水系分散液にCCA(TN105):全固形分に対して1wt%相当量を分散させたものを投入し、この樹脂微粒子で融合した会合粒子の周りを被覆するように凝集させた。そして、加熱・攪拌することにより、樹脂微粒子を融着させた。これを洗浄、乾燥させることにより、体積平均粒径：5.8μmのカプセル化粒子（トナー母粒子）が形成された。このときの円形度は0.97であった。
【０１２３】
次いで、このカプセル化粒子100wt%に対して、平均粒径16nmのシリカ（R972 日本エアロジル(株)製）：1.5wt%、平均粒径100nmのシリカ（X-24 信越化学(株)製）：1.5wt%、酸化チタン（NKT90 チタン工業(株)製）0.6wt%を、ヘンシェルミキサーに1成分ずつ投入して、順にカプセル化粒子の表面に付着させて、体積平均粒径：5.8μm、円形度0.97のトナー粒子が形成された。
【０１２４】
このようにして得られたトナー粒子を、実施例1と同様に、体積平均粒径40μmの球形フェライト粒子をシリコーン系樹脂で被覆したキャリアと混合して、2成分系現像剤を調製した。混合比を変えることにより、トナー粒子の帯電量を変化させ、それぞれの帯電量におけるトナー粒子の搬送媒体（感光体：誘電率ε'=3.3）との平均付着力F(N)を測定した。
【０１２５】
実施例1と同様に、縦軸に平均付着力Fを、横軸にq2をプロットし、直線近似することにより、F0=3.2×10-8(N)、K=7.95×1020(N/C2)を求めた。さらに、実施例1と同様にK値より、r=5.8μm/2=2.9μmとして、得られたトナー粒子のa/rは0.39となった。
【０１２６】
このようにして得られたトナー粒子における、必要転写電界Eの帯電量依存性は良好であった。その理由としては、先ずトナー母粒子を均一で球形に近い形状で、これをカプセル化していることにより表面物質が均一となり、外添剤を別々に投入して、各成分がトナー母粒子表面により均一に付着したことにより、トナー粒子表面の帯電分布をより均一にすることができたことが考えられる。また、大粒径シリカがスペーサの役割を果たしており、さらにスチレン−アクリル樹脂は、ポリエステル樹脂と比較して帯電しやすく、帯電制御剤(CCA)の働きがなくても、キャリアとの摩擦で十分に帯電する能力があるため、より帯電分布が均一になりやすい特性がある、ということが考えられる。
【０１２７】
（転写効率と帯電量の評価）
このようにして得られたトナー粒子を、トナー粒子比：6wt%で、上述した体積平均粒径40μmの球形フェライト粒子をシリコーン系樹脂で被覆したキャリアと混合して、電子写真プロセスに投入し、転写効率と帯電量の経時変化を加速評価した。
【０１２８】
印字装置における中間転写ベルトの体積抵抗を109Ωcmとして、初期環境条件を常温常湿環境としたとき、トナー帯電量：-48μC/g、最適転写バイアス：600Vでの転写効率は99%で、良好な状態であった。
【０１２９】
実施例1と同様に、印字率6%で、60K枚印字し、温度：32℃、湿度：80%の環境に印字装置を投入したところ、トナー帯電量は-40μC/gと変動したが、転写効率は98%であった。
【０１３０】
これは、トナー帯電量が-48μC/gから-40μC/gに変動しても、必要転写電界がほとんど変動しないためであると考えられる。そして、経時的、環境の変動によって転写効率が劣化しないため、画質もほぼ初期のやや良好な状態を保つことができた。
【０１３１】
（比較例１）
（トナー粒子の調製）
以下のようにしてトナー粒子が形成された。
【０１３２】
先ず、樹脂としてポリエステル樹脂：28wt%、着色剤としてカーミン6B：7wt%、離形剤としてライスワックス：5wt%を、YPK製ニーデックスにより混練してマスターバッチを作成した。これを粗粉砕した後、ポリエステル樹脂：59wt%、CCA(TN105):1wt%を加えて混練した。そして、これを粗粉砕、微粉砕した後、エルボジェット分級により、8μm以上および4μm以下をカットすることにより、体積平均粒径：6.0μmのトナー母粒子が形成された。
【０１３３】
このトナー母粒子100wt%に対して、粒径12nmのシリカ（R974 日本エアロジル(株)製）：1.5wt%、平均粒径100nmのシリカ（X-24 信越化学(株)製）：1.5wt%、酸化チタン（NKT90 チタン工業(株)製）0.3wt%を、ヘンシェルミキサーを用いて表面に付着させて、トナー粒子が形成された。円形度は0.94であった。
【０１３４】
このようにして得られたトナー粒子を、実施例1と同様に、体積平均粒径40μmの球形フェライト粒子をシリコーン系樹脂で被覆したキャリアと混合して、2成分系現像剤を調製した。混合比を変えることにより、トナー粒子の帯電量を変化させ、それぞれの帯電量におけるトナー粒子の搬送媒体（感光体：誘電率ε'=3.3）との平均付着力F(N)を測定した。
【０１３５】
実施例1と同様に、縦軸に平均付着力Fを、横軸にq2をプロットし、直線近似することにより、F0=6.5×10-8(N)、K=2.20×1021(N/C2)を求めた。さらに、実施例1と同様にK値より、r=6.0μm/2=3.0μmとして、得られたトナー粒子のa/rは0.73となった。
【０１３６】
図10に、このようにして得られたトナー粒子における、必要転写電界Eの帯電量依存性を示す。図に示すように、-20〜80μC/gにおいて、必要転写電界Eの変動が大きいことがわかる。
【０１３７】
これは、球状化処理がなされていないことにより、十分な帯電分布の均一性が得られなかったためであると考えられる。
【０１３８】
（転写効率と帯電量の評価）
このようにして得られたトナー粒子を、トナー粒子比：7wt%で、上述した体積平均粒径40μmの球形フェライト粒子をシリコーン系樹脂で被覆したキャリアと混合して、電子写真プロセスに投入し、転写効率と帯電量の経時変化を加速評価した。
【０１３９】
印字装置における中間転写ベルトの体積抵抗を109Ωcmとして、初期環境条件を常温常湿環境としたとき、トナー帯電量：-40μC/g、最適転写バイアス：1200Vでの転写効率は96%で、やや良好な状態であった。
【０１４０】
実施例1と同様に、印字率6%で、60K枚印字し、温度：32℃、湿度：80%の環境に印字装置を投入したところ、トナー帯電量は-25μC/gに変動した。それに伴い、初期と同じ転写バイアス：1200Vでは、転写効率は88%まで低下した。
【０１４１】
これは、図10に示すように、トナー帯電量が-40μC/gから-25μC/gに変動したことにより、必要転写電界が大きく変動したためであると考えられる。そして、残転写量が多くなったことにより、画像濃度が低下し、画質も大きく劣化した。
【０１４２】
また、このときの必要転写バイアスは、1500Vとなったが、この電圧では、転写領域の電界が強くなりすぎて、トナーに電荷が注入されて電荷の極性が反転し、より転写効率が悪化するため、必要転写電界に設定することができず、転写効率が低下し、トナー消費量が大きくなり、画質も劣化した。
【０１４３】
（比較例２）
（トナー粒子の調製）
以下のようにしてトナー粒子が形成された。
【０１４４】
先ず、ポリエステル系プレポリマーを、有機溶媒中に溶かし、着色剤としてカーボンブラック：7wt%、離形剤としてステアリン酸：2wt%、重合開始剤としてベンゾイルパーオキサイド：0.1wt%を分散させて、その溶媒を水系溶媒中に投入して乳化させた。これを攪拌しながら加熱することにより、樹脂と着色剤と離形剤を含み、粒径分布の揃った微粒子が形成された。
【０１４５】
そして、溶媒中に、さらにプレポリマーを追添加して、微粒子を包み込むように重合させた後、脱溶媒、乾燥させ、体積平均粒径：5.2μmのカプセル化粒子（トナー母粒子）が形成された。このときの円形度は0.95であった。
【０１４６】
次いで、このカプセル化粒子100wt%に対して、平均粒径12nmのシリカ（R974 日本エアロジル(株)製）：3.5wt%、酸化チタン（NKT90 チタン工業(株)製）1.2wt%を、ヘンシェルミキサーを用いて表面に付着させて、体積平均粒径：5.2μmのトナー粒子が形成された。
【０１４７】
このようにして得られたトナー粒子を、実施例1と同様に、体積平均粒径40μmの球形フェライト粒子をシリコーン系樹脂で被覆したキャリアと混合して、2成分系現像剤を調製した。混合比を変えることにより、トナー粒子の帯電量を変化させ、それぞれの帯電量におけるトナー粒子の搬送媒体（感光体：誘電率ε'=3.3）との平均付着力F(N)を測定した。
【０１４８】
実施例1と同様に、縦軸に平均付着力Fを、横軸にq2をプロットし、直線近似することにより、F0=3.3×10-8(N)、K=3.03×102１(N/C2)を求めた。さらに、実施例1と同様にK値より、r=5.2μm/2=2.6μmとして、得られたトナー粒子のa/rは0.72となった。
【０１４９】
図11に、このようにして得られたトナー粒子における、必要転写電界Eの帯電量依存性を示す。図に示すように、-20〜80μC/gにおいて、必要転写電界Eの変動が大きいことがわかる。
【０１５０】
これは、大粒子の外添剤が添加されなかったことにより、外添剤のスペーサ効果が得られなかったためであると考えられる。
【０１５１】
（転写効率と帯電量の評価）
このようにして得られたトナー粒子を、トナー粒子比：7wt%で、上述した体積平均粒径40μmの球形フェライト粒子をシリコーン系樹脂で被覆したキャリアと混合して、電子写真プロセスに投入し、転写効率と帯電量の経時変化を加速評価した。
【０１５２】
印字装置における中間転写ベルトの体積抵抗を109Ωcmとして、初期環境条件を常温常湿環境としたとき、トナー帯電量：-38μC/g、最適転写バイアス：1000Vでの転写効率は98%で、良好な状態であった。
【０１５３】
実施例1と同様に、印字率6%で、60K枚印字し、温度：32℃、湿度：80%の環境に印字装置を投入したところ、トナー帯電量は-23μC/gに変動した。それに伴い、初期と同じ転写バイアス：1000Vでは、転写効率は90%まで低下した。
【０１５４】
これは、図12に示すように、トナー帯電量が-38μC/gから-23μC/gに変動したことにより、必要転写電界が大きく変動したためであると考えられる。そして、残転写量が多くなったことにより、画像濃度が低下し、画質も大きく劣化した。
【０１５５】
また、必要転写電界が増大するため、高転写効率を維持するためには、転写バイアス電圧を変化させる必要がある。従って、そのための制御シークエンスなどを追加する必要がある。
【０１５６】
尚、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではない。その他要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１５７】
【図１】本発明の一態様におけるトナー粒子の平均付着量を測定するためのサンプルセットを示す斜視図。
【図２】本発明の一態様におけるトナー粒子の平均付着量を測定するためのセルを示す断面図。
【図３Ａ】本発明の一態様におけるトナー粒子の平均付着量を測定するためのアングルロータを示す斜視図。
【図３Ｂ】本発明の一態様におけるトナー粒子の平均付着量を測定するためのアングルロータを示す断面図。
【図４】本発明の一態様における2成分現像プロセスによる画像形成装置を示す概念図。
【図５】本発明の一態様におけるクリーナレスプロセスによる画像形成装置を示す概念図。
【図６】本発明の一態様における4連タンデムプロセスによる画像形成装置を示す概念図。
【図７】本発明の一態様における中間転写媒体を設けた4連タンデムプロセスによる画像形成装置を示す概念図。
【図８】本発明の一態様におけるトナー粒子の帯電量と必要転写電界の関係を示す図。
【図９】本発明の一態様におけるトナー粒子の帯電量と必要転写電界の関係を示す図。
【図１０】本発明の一態様におけるトナー粒子の帯電量と必要転写電界の関係を示す図。
【図１１】本発明の一態様におけるトナー粒子の帯電量と必要転写電界の関係を示す図。
【符号の説明】
【０１５８】
１…サンプルセット、２…板A、３…板B、４…スペーサ、５…セル、６…アングルロータ、４１、５１、６１ａ、６１ｂ、６１ｃ、６１ｄ…感光体、４２、５２…帯電装置、４３、５３…露光装置、４４、５４…現像器、４５…クリーナ、４６…除電ランプ、４７…給紙装置、４８、６８…定着器、４９、５９、６９ａ、６９ａ’…転写媒体、５０…転写装置、５５…メモリー攪乱部材、５７…転写ローラ、６０ａ、６０ｂ、６０ｃ、６０ｄ…画像形成ユニット、６４…転写ベルト、６５…転写ローラ、６９ｂ…中間転写ベルト。
【図１】
2008116927.tif 000017
【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2008116927.tif 000023
【図７】
2008116927.tif 000024
【図８】
2008116927.tif 000025
【図９】
2008116927.tif 000026
【図１０】
2008116927.tif 000027
【図１１】
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