(57)【要約】【課題】簡易で長寿命な磁性一成分現像において球状トナーを用いて転写効率をアップさせ、廃棄物を減らすとともに、感光体ドラム上の静電潜像に付着する必要以上のトナーを節約してトナーの消費量を低減し、かつ画像濃度変動の少なく、とびちりのないデジタル高画質画像を安定して維持できる環境に優しい画像形成装置を提供する。【解決手段】現像剤は粒径３μｍ以上の一成分磁性現像剤（トナー）であり、円形度ａが０．９０以上のトナーを個数基準で９０％以上有し、且つ、円形度ａが０．９８以上のトナーを個数基準で３０％未満有していることを特徴とし、現像手段は内部に磁性部材を有する複数の現像剤担持体を有し、各々の現像剤担持体に交流バイアスを印加した非接触現像をすることを特徴とする。【選択図】      図１
2004198564.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
静電潜像担持体上に形成された静電潜像を現像手段により現像剤像として可視像化する、現像工程後に該静電潜像担持体の現像剤像を再帯電する工程または光除電行う工程を有するデジタル画像形成装置において、該現像剤は粒径３μｍ以上の一成分磁性現像剤（トナー）であり、下記式より求められる円形度ａが０．９０以上のトナーを個数基準で９０％以上有し、且つ、円形度ａが０．９８以上のトナーを個数基準で３０％未満有していることを特徴とし、該現像手段は内部に磁性部材を有する複数の現像剤担持体を有し、各々の現像剤担持体に交流バイアスを印加した非接触現像をすることを特徴とするデジタル画像形成装置。
【数１】
2004198564.tif 000023
（Ｌ0：粒子像と同じ投影面積をもつ円の周囲長
Ｌ：粒子の投影像の周囲長）
【請求項２】
該現像剤担持体は、静電潜像担持体の回転方向に対して下流現像剤担持体の現像剤層厚規制を上流の現像剤担持体により行う現像手段を有することを特徴とする請求項１に記載のデジタル画像形成装置。
【請求項３】
該トナー粒子の円形にする工程が、機械的衝撃力を加える処理であることを特徴とする請求項１又は２に記載のデジタル画像形成装置。
【請求項４】
該トナーの製造方法が、機械的粉砕及び分級工程を有する方法によって得られた粉砕トナーであることを特徴とする請求項１ないし３に記載のデジタル画像形成装置。
【請求項５】
該トナーの粒径３μｍ以上のトナーにおいて、下記式より求められる円形度分布の標準偏差ＳＤが０．０４５以下であることを特徴とする請求項１ないし４に記載のデジタル画像形成装置。
【数２】
2004198564.tif 000024
【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、静電記録方式を用いた例えば、複写機，レーザービームプリンタ，ファクシミリ、印刷装置等の画像形成装置及びその方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、複写機やレーザービームプリンタの需要が高まり、消費される現像剤（トナー）の量も増加している。一方で、資源枯渇、ごみ処理等の問題から、省エネルギー、廃棄物を抑えること等が強く求められている。こうした流れの中で、電子写真方式、静電記録方式等の複写機、レーザービームプリンタ、Ｆａｘ等において、現像剤（トナー）の消費量を削減することは重要な課題になっており、このことは環境対応に加え、ユーザーに対してはランニングコスト低減につながる。
【０００３】
一般に電子写真方式の画像形成装置は静電潜像担持体上に一様帯電を行った後、アナログ露光または半導体レーザーないしはＬＥＤにより画像露光を行い、静電潜像担持体上に静電潜像を形成した後、これを現像装置により現像剤像として可視像化し、転写材にこの可視像を転写した後、転写材を静電潜像担持体より分離し定着装置により定着された画像として出力するものが知られている。図１６を用いてその工程について説明する。画像形成装置は静電潜像担持体として例えば感光ドラム１を有し、感光度ドラム１は表面にＯＰＣ、ａ−Ｓｉ等の光導電層を備え、矢印Ａ方向に回転される。この感光ドラム１の表面を、一次帯電器３により例えば−７００Ｖに一様帯電する。ついで、画像信号情報による画像露光１２を行って、感光ドラム１上の露光部の表面電位を例えば−２００Ｖに減衰し、感光ドラム１上に画像の画像信号に応じた潜像を形成する。画像露光１２には、たとえば半導体レーザーあるいはＬＥＤアレーが用いられる。次に、静電潜像を現像装置により現像して、トナー像として可視化する。現像装置はキャリアを用いる二成分現像や磁性一成分現像剤を用いたジャンピング現像等がある。現像時、現像剤担持体には例えば現像バイアスとして−５００Ｖ程度の直流バイアスを印加して、静電潜像を反転（ないしは正規）現像する。この後、必要に応じてチャージャー１０を用いて転写前処理を施し、（通常はＤＣもしくはＡＣによるコロナの付与、または光除電などを組み合わせたりする）感光ドラム１に供給された転写材上に転写帯電器４により転写する。その後、定着器７に送ってトナー像を定着し画像が得られる。一方、感光ドラム１上に転写残りのトナーをクリーニング装置１１により除去し、次の画像形成に備える。
【０００４】
トナーの消費量を低減する技術としては、トナーセーブモードを設け、実際に使用するユーザーがモードを選択することによってトナーの濃度を低下させる方法などが公知である。（特開平６−３４８０９４、特開平７−１６０１５０）
また、転写効率をよくする技術としては特開平２−５５６６９号公報、特開平２−８７１５９号公報、特開平２−１４６５５７号公報、特開平２−１６７５６６号公報、特開平５−６１２５１号公報等に、トナーに機械的衝撃処理を施し、トナー形状を球形化することにより転写率が改善でき、感光体上に残るトナー量を低減できるといった提案がなされている。これはすなわち、画像濃度アップ、廃棄物削減につながる。
【０００５】
一方、複数現像剤担持体を有する現像装置としては特開平０３−２０４０８４に記載されているように二成分磁気ブラシを用いた現像装置の現像ロールを複数にして画像形成装置の高速化に対応していたり、また、特開平０２−１８８７７８に記載されているようにスリーブと感光体の距離を下流のスリーブほど近づけてスリーブからのトナーの補給量の均一化を図っている。また、小型化した複数現像スリーブを有する現像装置としては特公平３−５５７９に示されるような現像装置も提案されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来は例えばトナーセーブモードでは画像の線濃度が薄く、試しコピーとしてや文字を認識する目的のみのプリントとしては有効であるものの、多量にプリントする通常の業務用配布書類としてあまり有効なものではなかった。
【０００７】
そこで転写効率の良い球形トナーを用いて、画像濃度を高めることでトナー消費量を減らしたり、感光体上の転写残トナーの絶対量を滅らして廃棄物を減らすといった方法を用いると別な問題として球状トナーは現像性が良く、特に非接触現像で磁力を用いた磁性一成分現像では簡易で長寿命なメリットあるものの感光体上で画像エッジ部（輪郭部）にトナーが集中して付着し、図１Ａのような現象が生じていた。また、これは潜像電界のエッジ効果によるものである。この非接触現像方式で特に生じ易い。その結果転写後の画像は輪郭部の余分なトナーが転写材上で飛び散って図１Ｂのような画像輪郭部にとびちりのある劣悪画像を生じたり、図１Ａに示すように画像エッジ部には余分なトナーが付着してるため結果として十分なトナー消費量の低減ができていなかった。また、前述のように球状の磁性一成分トナーを用いた現像方式の場合、現像性が良すぎるために図７Ａに示すようにその現像特性であるＶ−Ｄカーブ（Ｖ：現像コントラスト電位、Ｄ：画像濃度）の傾きが急峻であり、現像特性のふれに対して敏感であるために濃度変動が大きくなる。例えば図７Ｂに示すように電源投入時（朝一）と耐久後（夕）では現像特性の変化により、濃度変動が激しく、矢印に示す程度の濃度差が生じ、高品位なデジタル画像としては好ましくなかった。（この現象はハーフトーン領域で起き易い）
【０００８】
したがって本発明の目的は、簡易で長寿命な磁性一成分現像において球状トチーを用いて転写効率をアップさせ、廃棄物を減らすとともに、感光体ドラム上の静電潜像に付着する必要以上のトナーを節約してトナーの消費量を低減し、かつ画像濃度変動の少なく、とびちりのないデジタル高画質画像を安定して維持できる環境にやさしい画像形成装置を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、
１  静電潜像担持体上に形成された静電潜像を現像手段により現像剤像として可視像化する、現像工程後に該静電潜像担持体の現像剤像を再帯電する工程または光除電行う工程を有するデジタル画像形成装置において、該現像剤は粒径３μｍ以上の一成分磁性現像剤（トナー）であり、下記式より求められる円形度ａが０．９０以上のトナーを個数基準で９０％以上有し、且つ、円形度ａが０．９８以上のトナーを個数基準で３０％未満有していることを特徴とし、該現像手段は内部に磁性部材を有する複数の現像剤担持体を有し、各々の現像剤担持体に交流バイアスを印加した非接触現像をすることを特徴とすること
【００１０】
【数３】
2004198564.tif 000003
（Ｌ0：粒子像と同じ投影面積をもつ円の周囲長
Ｌ：粒子の投影像の周囲長）
２  該現像剤担持体は、静電潜像担持体の回転方向に対して下流現像剤担持体の現像剤層厚規制を上流の現像剤担持体により行う現像手段を有することを特徴とすること
３  該トナー粒子の円形にする工程が、機械的衝撃力を加える処理であることを特徴とすること
４  該トナーの製造方法が、機械的粉砕及び分級工程を有する方法によって得られた粉砕トナーであることを特徴とすること
５  該トナーの粒径３μｍ以上のトナーにおいて、下記式より求められる円形度分布の標準偏差ＳＤが０．０４５以下であることを特徴とすること
【００１１】
【数４】
2004198564.tif 000004
により
本発明の目的である簡易で長寿命な磁性一成分現像において球状トナーを用いて転写効率をアップさせ、廃棄物を減らすとともに、感光体ドラム上の静電潜像に付着する必要以上のトナーを節約してトナーの消費量を低減し、かつ画像濃度変動の少なく、とびちりのないデジタル高画質画像を安定して維持できる環境にやさしい画像形成装置を提供することである。
【００１２】
更には廃トナーを出さないリユース画像形成装置においても高画質で、濃度変動を抑え、より環境に良い画像形成装置を提供することを実現したものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
（実施例１）
まず、従来の画像形成装置での無駄なトナーについての説明をする。図１６は現像コントラストと画像反射濃度の関係（Ｖ−Ｄカーブ）、図１６は現像コントラストと画像透過濃度の関係である。通常、各々の濃度は転写材である紙の濃度を含んでいるが、これは、紙の濃度を差し引いたものである。つまり、反射濃度については０．０８、透過濃度については０．５を差し引いた値である。この図より反射濃度は現像コントラストの高いところで飽和特性を示している。この飽和しているところはユーザにとっては画像濃度としてはほぼ同じに見えていることを意味する。それに対して、透過濃度は現像コントラストと共に増加している。これはトナー量が現像コントラストと共に増加していることを意味する。本特許の第一の特長はユーザにとって反射濃度としては反映されない無駄なトナー量を削減することである。これを表したのが図１３である。これは紙上にトナーが載っていることを表している。ここで、斜線部は上記説明の反射濃度に反映されない無駄なトナーを表している。そこで本特許ではこのような無駄なトナーを極力減らす現像方法を提案するものである。
【００１４】
この技術のポイントは、球状形状にちかい、ないしは通常の粉砕トナーの角張ったところをまるくしたトナーを作り、転写効率を上げることである。表５に示すように転写効率はトナーを球形化することで９０％から９６％になった。一方トナーの球形化により現像特性が変化する。これは従来のものより現像特性であるＶ−Ｄカーブ（Ｖ現像コントラスト  Ｄ画像濃度）の傾きを立たせるいわゆる高いγになってしまう。また、トナー同士が通常では図１Ｄ（模式図）で示す感光体上のΦ５のべた黒のように必要濃度を出すために多めにトナーをのせ、濃度に寄与しない余分なトナーを乗せなければならないのに対し、球形化したトナーでは図１Ａのようにトナーの形状効果でトナーの配列が隙間なく、いわゆる最密充填したような状態になるため、必要濃度を得るのに少量のトナー量ですみ、薄層化されるのである。しかしながら、球状トナーは現像特性であるＶ−Ｄカーブ（Ｖは現像コントラスト電位、Ｄは画像の反射濃度）の傾きが大きくなり、図７Ａに示すように初期と耐久、または朝（電源投入時）と夕方（耐久後）で特性が変化すると濃度とし七の変動が大きくなり、要求される画質レベルの高いデジタル画像としては不適で使いづらいものであった。また、感光体上のトナー像は、その形状により、単位面積をトナーで埋める際の効率が良く、その結果トナー消費量を低減できるというメリットがあるもの、球状トナーを用いる別な課題として、図１Ａのようにエッジ効果で文字等の輪郭部周辺に余分なトナーの付着が生じてしまっていた。このエッジ効果は非接触現像で起き易い。これは球状形状の要因のため、トナー表面積が小さくなって単位面積あたりの電荷量、すなわち帯電量が上がり、現像性が良くなったため、文字画像や小面積のべた部では輪郭部にトナーが付着し易くなっており、図１Ａに示すように中央部と輪郭部でのトナーのり量が異なる。転写紙の静電潜像担持体からの分離工程を補助するために、現像工程後にトナー像及び静電潜像担持体への再帯電工程を行うものまたは光除電を行うものについては図１Ｂに模式図として示すように、かなり、画像周りにとびちりが生じてしまう。これは、エッジ部に必要以上のトナーが載っていることが原因である。また、球状トナーはその保持するトリボが高いために電界に対して移動しやすく、画像輪郭部周辺時トナーがポスト帯電工程、または光除電工程で、飛び散りを加速してしまい、画質を低下させている。一方、そのエッジ部のトナー分、トナー消費量に関してもその分十分に低減できていなかった。
【００１５】
本特許はこれらのことを鑑みて考案されたものである。
【００１６】
このことについて説明する。このような球状トナーの問題、マシンの高速化にともなうポスト露光、またはポスト帯電を有する画像形成装置に対して本実施例では現像手段として内部に磁性部材を有する２本の現像スリーブを用い、各々の現像剤担持体に交流バイアスを印加した非接触現像を行う。このような構成にすることで図１７に示すように第一現像スリーブで現像を行った後の感光体上のトナー像Ａが図１Ａ（模式図）の状態であるのに対し、第二現像スリーブニップを通過後ではＢであり、これは図１Ｃのように薄層でかつ画像輪郭部での非接触現像でのエッジ高価によるトナー盛り上がりをなくすことができたものである。これは感光体上のトナー像を第二現像スリーブで再配置するためである。トナー像の初期状態が感光体上であるということが第一現像スリーブで現像する場合と根本的に異なる。更には感光体上の静電潜像に忠実になり、余分なトナーを第二スリーブに回収する。このことにより現像工程後の再帯電、または光除電工程によっても画像部周辺にトナーのとびちりのない高画質画像をえることができる。また、このことは画像エッジ部の無駄なトナーを第二ズリーブで回収することでトナー消費量を減らすことができる。これは実施例２に示すような上の現像スリーブで下の現像スリーブ上のトナーコート量を規制する方法においては現像器中のトナー循環のサイクル上更に好ましい形となり、また、この系ではトナーのトリボ（電荷／重量）が第二スリーブ上が高いため、画像とびちりについても更に好ましい形となる。現像特性については第二現像スリーブで静電潜像に対して無駄なトナーを回収するため、球状トナー特有なＶ−Ｄカーブ（Ｖ現像コントラスト、Ｄ反射濃度）の傾きが高いものを図７Ｂに示すように傾きをねかすことができ、濃度変動に対して安定した現像系を実現できたものである。
【００１７】
次に本実施例について詳しく説明する。
【００１８】
図２Ａに示すように画像形成装置は感光体にΦ１０８のａ−Ｓｉドラム感光体を用いた。プロセススピードは３５０ｍｍ／ｓｅｃで毎分６５枚の白黒デジタル複写機である。ａ−Ｓｉは有機感光体に比べ、高耐久で寿命が３００万枚以上あり、高速機に向いているという特徴がある。
【００１９】
該感光体は帯電器３により例えば＋４００Ｖに一様帯電された後、６００ｄｐｉで画像露光１２がなされる。画像露光１２は半導体レーザーを光源として露光部の表面電位を例えば＋５０Ｖに減衰させて像状の潜像を形成する。波長は６８０ｎｍである。
【００２０】
また原稿を読み込むスキャナー部、画像データを作成するイメージプロセッサー部は図示しないが、スキャナーのＣＣＤ上に結像した原稿からの反射光はＡ／Ｄ変換されて６００ｄｐｉ、８ｂｉｔ（２５６階調）の画像の輝度信号に変換され、イメージプロセッサー部に送られる。イメージプロセッサー部では、周知の輝度・濃度変換（Ｌｏｇ変換）を行い、画像信号を濃度信号に変換した後、必要ならばエッジ強調やスムージングや高周波成分の除去等のフィルター処理を通し、その後濃度補正処理（いわゆるγ変換）をかけてから、例えばディザ等の２値化処理や、ドット集中型のディザマトリックスによるスクリーン化処理を通して２値化（１ｂｉｔ）される。もちろん８ｂｉｔのままで周知のＰＷＭ（パルス巾変調）法等でレーザーを駆動し潜像を形成する方法も考えられるが、２値を採用する。
【００２１】
その後、画像信号はレーザードライバーに送られ信号に応じてレーザーを駆動する。そのレーザー光はコリメータレンズ、ポリゴンスキャナー、ｆθレンズ、折り返しミラー、防塵ガラス等を介してドラム上に照射される。ドラム上でのスポット径は６００ｄｐｉの１画素＝４２．３μｍよりも若干大きい５５μｍ程度のスポットサイズでドラム上に結像し、画像部を先に述べたように、＋５０Ｖ程度に除電して、静電潜像を形成する。
【００２２】
その後、正規現像を行う。本実施例では簡易で現像スリーブ寿命までメンテの要らない高耐久な現像方式である黒の磁性１成分現像剤を用いたジャンピング現像を行う。トナーはネガトナーで重量平均粒径は６．８μｍである。トナー補給の動作は図１０の２Ｂ付近のトナーがなくなると圧電素子２２信号によりマグロール２４を回転させる信号を出し、マグロール２４の回転によりホッパー９Ｂよりトナーが現像器内に補給される。
【００２３】
現像器２で静電潜像をトナー像にした後、ポスト帯電器１０で総電流−１００μＡ（ＡＣ＋ＤＣ）流してトナー像を帯電させた後、矢印方向に進む転写材に転写帯電器４により転写し、定着器７に送ってトナー像を定着する。
【００２４】
次に本実施例で用いた現像装置２について詳しく説明する。
【００２５】
現像剤は簡易でメンテの要らなく高耐久高信頼性で生産性の高い負極性の一成分磁性トナーを用いた。トナー粒径は６．８μｍで、外添剤としてＳｉＯ2が１．０％まぶされている。図３Ａに示すように現像スリーブは２本よりなり、第一の現像剤担持体（現像スリーブ）２０は非磁性部材であるΦ３０のアルミＡ２０１７の上にＦＧＢ＃３００でブラスト処理をした後、図１１に示すようにコーティングをおこなったものである。第二のスリーブも同様で現像剤担持体（現像スリーブ）３０は非磁性部材であるΦ３０のアルミＡ２０１７の上にＦＧＢ＃３００でブラスト処理し、図１１に示すようにコーティングをおこなった。このコーティングは特開平３−３６５７０等で問題となってるスリーブ周期で発生するスリーブゴースト画像を防止するとともにスリーブ表面の耐久性を高めるためである。（Ａｌ表面を保護する膜である）第一の現像スリーブの内部には図３Ａ、表３に示すような磁場パターンを有する固定マグネットを備えている。現像スリーブは対ドラムに対して１５０％の速度で回転する。トナーは磁気ブレードで層厚を規制し、Ｓ−Ｂｇａｐは２５０μｍとした。第一現像スリーブと感光ドラムとの距離Ｓ−Ｄｇａｐは２００μｍとし、現像スリーブには＋２００ＶのＤＣバイアスと図９に示すようにＶｐｐ１２００Ｖ、周波数２．５ｋＨｚの矩形波をＡＣバイアスとして印加した磁性一成分非接触現像を行う。従って、現像コントラストは飛翔方向に３００Ｖ、かぶりとりコントラストが１００Ｖとなる。
【００２６】
第二の現像スリーブ３０は現像剤担持体（現像スリーブ）は非磁性部材であるΦ３０のアルミＡ２０１７に膜を形成したものを用いる。その内部には図３Ａ、表４に示す６極の磁場パターンよりなるマグネットを有する。現像スリーブには＋２００ＶのＤＣバイアスと図９に示すようにＶｐｐ１２００Ｖ、周波数２．５ｋＨｚの矩形波を印加する。第一現像スリーブと同一なので共通であり、電源は１つでよいのでコストダウンになり、かつ電源のスペースが少なくて済むメリットがある。現像スリーブは対ドラムに対して１５０％の速度で回転する。トナーの層厚規制は磁気ブレードを用い、第一現像スリーブとの距離はＳ−Ｂｇａｐ２００μｍ、Ｓ−Ｄｇａｐ２５０μｍとする。ブレードは図３Ａに示すように２０Ａ、３０Ａとも厚さ１．０ｍｍの磁性ブレードである。これは第一と第二の現像条件をできるだけ同じにすることで、環境や耐久によって濃度変動が生じた場合に補正を可能にするためである。
【００２７】
Ｓ−Ｂｇａｐは同じなので、スリーブ上のトナーコート量は約１．０ｍｇ／ｃｍ2と同じになる。
【００２８】
また、第一現像スリーブの現像極はＮ２、第二現像スリーブの現像極はＮ２であり、磁力、半値幅も同じである。（上が第二現像、下が第一現像）
【００２９】
膜の処方はＡｌスリーブ表面にフェノール樹脂と結晶性グラファイトおよびカーボンを混合して、膜厚１０μｍで１５０℃環境で硬化させた膜を用いた。膜の厚さは安定かつ均一な膜を形成するための厚さは２０μｍ程度である。この場合Ｐ／Ｂ比は１／２．５である。Ｂは樹脂の重量、Ｐは樹脂以外のものの重量（結晶性グラファイト＋カーボン）を表す。
【００３０】
その後にスリーブ表面を磨く工程を行う。ちなみに磨きはラッピングテープ（＃３０００）で圧力は１．５ｋｇの圧力でスリーブ表面に３ｃｍのテープをあて１回磨きをかけた。
【００３１】
次に本実施例のトナーについて説明する。トナーは磁性体を樹脂に分散させた一成分磁性トナーを用いた。
【００３２】
本発明のトナーには荷電制御剤をトナー粒子に配合（内添）、またはトナー粒子と混合（外添）して用いることができ好ましい。荷電制御剤によって、現像システムに応じた最適の荷電量コントロールが可能となり、特に本発明では粒度分布と荷電量とのバランスを更に安定したものにすることが可能である。トナーを負帯電性に制御するものとして、例えば、下記物質がある。
【００３３】
例えば有機金属錯体、キレート化合物が有効であり、モノアゾ金属錯体、アセチルアセトン金属錯体、芳香族ハイドロキシカルボン酸、芳香族ダイカルボン酸系の金属錯体がある。他には、芳香族ハイドロキシカルボン酸、芳香族モノ及びポリカルボン酸及びその金属塩、無水物、エステル類、ビスフェノール等のフェノール誘導体類等がある。
【００３４】
本発明のトナーにおいては、形状がほぼ球形の磁性体を含有する場合において、特に好ましい。その製造における溶融混練工程においてバインダー樹脂中の分散の状態が磁性体の形状がほぼ球形以外のものを用いた場合とは異なり、ある特異な表面状態がさらに好ましい形態になり、転写効率の向上の効果が高まるものと考えている。磁性体の形状が「ほぼ球形」とは、磁性体の電子顕微鏡写真を用いて、それぞれの粒子（１００個以上を測定）の長径と短径の比（長径／短径）の平均が１．０〜１．２のものをさす。
【００３５】
また、本発明のトナーでは無機微粉体が外添されている形態が好ましい。
【００３６】
無機微粉体はトナー母体とヘンシェルミキサー等の混合機により撹拌、混合することにより含有される形態が好ましい。
【００３７】
本発明に用いられる無機微粉体としては、ケイ酸微粉体、酸化チタン、酸化アルミニウム等の無機微粉体が好ましく、特にケイ酸微粉体が好ましい。例えば、かかるケイ酸微粉体は硅素ハロゲン化物の蒸気相酸化により生成されたいわゆる乾式法又はヒュームドシリカと称される乾式シリカ、及び水ガラス等から製造されるいわゆる湿式シリカの両者が使用可能であるが、表面及びシリカ微粉体の内部にあるシラノール基が少なく、またＮａ2Ｏ，ＳＯ32-等の製造残滓の少ない乾式シリカの方が好ましい。また乾式シリカにおいては、製造工程において例えば、塩化アルミニウム、塩化チタン等、他の金属ハロゲン化合物を硅素ハロゲン化合物と共に用いることによって、シリカと他の金属酸化物の複合微粉体を得ることも可能でありそれらも包含する。
【００３８】
また表面を有機化合物により予め疎水化したものを用いてもよい。このような有機処理方法としては、前記無機微粉体と反応あるいは物理吸着するシランカップリング剤、チタンカップリング剤等の有機金属化合物で処理する方法；もしくはシランカップリング剤で処理した後、あるいはシランカップリング剤で処理すると同時にシリコーンオイルの如き有機硅素化合物で処理する方法が挙げられる。
【００３９】
また、本発明のトナーの製造方法としては、以下のような方法が挙げられる。本発明に係わるトナーを製造するにあたっては、上記のような構成材料をヘンシェルミキサー、ボールミル、Ｖ型ミキサー他の混合器を用いた混合工程、熱ロールニーダー、エクストルーダーの如き熱混練機を用いた混練工程、混練物を冷却固化後、ジェットミル等の粉砕機を用いた粉砕工程、上記工程を少なくとも有する製造工程を経て製造されることが好ましい。更に必要により、粉砕物の分級工程を経ることも好ましい。
【００４０】
これらの中でも、その製造工程に少なくとも結着樹脂とその他組成物を溶融混練する工程とそれを微粉砕する粉砕工程とを有する製造工程が特に好ましい。
【００４１】
さらに、本発明のトナーは、粒径３μｍ以上のトナーにおいて、円形度分布の標準偏差ＳＤが０．０４５以下であるものが、より転写効率の向上に効果がある。
【００４２】
これは上記のような形状のトナーが、現像性を上げ薄層で画像濃度を維持するのに効果があると考えられる。
【００４３】
また、本発明のトナーは、トナー粒子の画像解析装置で測定した形状係数ＳＦ１の値が１１０＜ＳＦ１≦１８０（さらに好ましくは、１２０＜ＳＦ１≦１６０）、形状係数ＳＦ２の値が１１０＜ＳＦ２≦１４０（さらに好ましくは、１１５＜ＳＦ２≦１４０）、ＳＦ２の値から１００を引いた値ＢとＳＦ１の値から１００を引いた値Ａとの比Ｂ／Ａが１．０以下である場合において良好な現像特性、転写効率を得ることができる。
【００４４】
ＳＦ１が１１０以下である場合、及びＳＦ２が１１０以下である場合、さらに比Ｂ／Ａが１．０を超える場合、潜像担持体上に残ったトナーのクリーニングが難しくなり、クリーニング不良が発生しやすい。
【００４５】
ＳＦ１が１８０を超える場合、及びＳＦ２が１４０を超える場合は、現像特性、転写効率の向上が十分に得られない。
【００４６】
本発明のトナーの円相当径の粒度分布で粒径０．６乃至１．０μｍの粒子の占める割合と、形状を上記の範囲にするための方法を以下に述べる。
【００４７】
従来の一般的なトナーの製造方法においては、所望のトナー材料を、混合し、熱混練を行い、所望のサイズに粉砕、分級を行う。
【００４８】
しかし、上記の工程だけでは、分級時にかなりの微粉カットを行い粒度分布をシャープにしても、粒径０．６乃至１．０μｍの超微粒子は他のトナー粒子に強い静電気力で付着しているために、トナーコート不良をし易く、また、求める割合に除去するのが難しい。
【００４９】
そこで、トナーの円相当径１．０μｍ以下の粒子を除去する手段を設けることが好ましい。トナーの円相当径１．０μｍ以下の粒子を除去する手段として、分級工程を経た後に機械的衝撃力による処理を行い、超微粒子を他のトナー粒子に埋め込み、その存在の割合を所望の範囲まで減少させる方法が考えられる。
【００５０】
機械的衝撃力を加える処理としては、例えば、川崎重工社製のクリプトロンシステムやターボ工業社製のターボミル等の機械的衝撃式の粉砕機によりトナーに機械的衝撃力を加える方法の他、ホソカワミクロン社製のメカノフュージョンシステムや奈良機械製作所社製のハイブリタイゼイションシステム等の装置のように高速回転する羽根によりトナーをケーシングの内側の遠心力により押しつけ、圧縮力、摩擦力等の力によりトナーに機械的衝撃力を加える方法が挙げられる。
【００５１】
さらに、これらの機械的処理を行うことにより、円形度、ＳＦ１、ＳＦ２といった形状を表す値も求める値に整えることができる。
【００５２】
トナー粒子の形状が、本発明にあるような比較的凹凸の少ない形状である場合、トナーがしまり易く、トナーがある一定の振動を与えられたときの嵩密度である「タップ密度」が大きくなる傾向がありこれが、トナー消費量を低減するのにふさわしい現像特性を得ることになる。
【００５３】
以下に本発明に用いるトナーの物性の測定方法を述べる。
【００５４】
（１）円相当径による粒度分布及び円形度の測定
本発明におけるトナーの円相当径及び粒度分布は、東亜医用電子（株）製フロー式粒子像分析装置ＦＰＩＡ−１０００を用いて測定した値を用いた。
【００５５】
測定法としては、フィルターを通すなどして微細なごみを取り除いた水（１０-3ｃｍ3中の粒子数が２０個以下）約５０ｍｌ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フォン酸塩）を数滴加え、更に測定試料を２〜２０ｍｇ程度加えて超音波分散器で約１〜３分間分散処理を行ない、測定試料の粒子濃度を４０００〜８０００個／１０-3ｃｍ3に調整した試料液を用いて、前記フロー式粒子像分析装置ＦＰＩＡ−１０００にて測定し、円相当径の粒度分布を求め、粒径０．６乃至１．０μｍの粒子の個数基準％と個数平均粒径を算出した。
【００５６】
円形度は、同様の測定装置、測定方法を用いて以下の式より求めた。
【００５７】
【数５】
2004198564.tif 000005
（Ｌ0：粒子像と同じ投影面積をもつ円の周囲長
Ｌ：粒子の投影像の周囲長）
【００５８】
本発明における円形度はトナー粒子の凹凸の度合いの指標であり、トナーが完全な球形の場合は１．００を示し、表面形状が複雑になるほど円形度は小さな値となる。
【００５９】
また、円形度分布の標準偏差ＳＤは各粒子の円形度と平均円形度より、下記により求められた値を用いる。
【００６０】
【数６】
2004198564.tif 000006
【００６１】
（２）形状係数の測定
時開昭６１−２７９８６４号公報においては、形状係数ＳＦ１及びＳＦ２を規定したトナーが提案されている。
【００６２】
本発明において、形状係数を示すＳＦ１、ＳＦ２とは、例えば日立製作所製ＦＥ−ＳＥＭ（Ｓ−８００）を用い、１０００倍に拡大した２μｍ以上のトナー像を１００個無作為にサンプリングし、その画像情報はインターフェースを介して、例えばニコレ社製画像解析装置（ＬｕｚｅｘＩＩＩ）に導入し解析を行い、下式より算出し得られた値を形状係数ＳＦ１、ＳＦ２と定義する。
【００６３】
【数７】
2004198564.tif 000007
（式中、ＭＸＬＮＧは粒子の絶対最大長、ＰＥＲＩＭＥは粒子の周囲、ＡＲＥＡは粒子の投影面積を示す。）
【００６４】
形状係数ＳＦ１はトナー粒子の丸さの度合いを示し、形状係数ＳＦ２はトナー粒子の凹凸の度合いを示している。
【００６５】
（４）トナーの重量平均粒径の測定
本発明のトナーの重量平均粒径の測定はコールターカウンターＴＡ−ＩＩ型あるいはコールターマルチサイザー（コールター社製）を用いる。電解液は１級塩化ナトリウムを用いて１％ＮａＣｌ水溶液を調製する。例えば、ＩＳＯＴＯＮＲ−ＩＩ（コールターサイエンティフィックジャパン社製）が使用できる。測定法としては、前記電解水溶液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フォン酸塩を０．１〜５ｍｌ加え、更に測定試料を２〜２０ｍｇ加える。試料を懸濁した電解液は超音波分散液で約１〜３分間分散処理を行い前記測定装置によりアパーチャーを用いて、２μｍ以上のトナーの体積、個数を測定して体積分布と個数分布とを算出した。それから、本発明に係わる体積分布から求めた重量基準の重量平均粒径Ｄ４（各チャンネルの中央値をチャンネルごとの代表値とする）を求めた。
【００６６】
本実施例で用いたトナー処方について具体的に述べる。
2004198564.tif 000008
上記材料を予備混合した後に、１３０℃に設定した二軸混線押し出し機によって溶融混練を行った。混練物を冷却後、粗粉砕をしジェット気流を用いた粉砕機によって微粉砕をし、さらに風力分級機を用いて従来より幾分微粉をカットし、粒度分布がシャープになるように分級した。しかし、これだけでは０．６μｍ〜１．０μｍの超微粉を所望の範囲まで除去しきれないため、機械的衝撃力により表面処理をすることによって０．６μｍ〜１．０μｍの粒子の占める割合を１．６％まで減らした黒色粉体トナー母体を得た。
【００６７】
その結果、円形度ａが０．９０以上のトナーを個数基準で９０％有し、且つ、円形度ａが０．９８以上のトナーを個数基準で２０％にした。
【００６８】
上記トナー母体１００質量部に対して、ヘキサメチルジシラザン／ジメチルシリコーンオイル処理乾式シリカ：１．０質量部、チタン酸ストロンチウム３．０質量部を、ヘンシェルミキサーにて３２００ｒｐｍで２分間撹拌混合しトナーを得た。
【００６９】
次に、上述した画像露光１２を行うレーザーを制御する画像信号制御部の詳細構成を図４に示し、説明する。
【００７０】
本方式はディザ法による２値化を行った。図４において、２０１は画像処理部であり、入力される画像信号に対して、解像度変換等、操作者の所望する画像処理を施す。２０２は画像信号に対して、ルックアップテーブル（ＬＵＴ）２０５を参照してγ補正を行うγ補正部である。そして、２０３はそれぞれγ補正後の画像信号に基づいて、レーザーの駆動信号を発生する２値処理部である。２０３から出力される駆動信号に基づき、画像部に対応する画像露光１２を行うレーザー部２０４とが駆動される。２０５はＬＵＴ算出部である。今回、現像コントラストに対して、γ補正部２０２内のＬＵＴ２０５を現在の動作環境において適切となるようにした。
【００７１】
本実施形態では、上述したように、適切な現像コントラストに加え、適切な階調補正（例えばγ補正等）を施す。そして、得られた階調特性が理想的な濃度再現曲線（ＴＲＣ；ｔｏｎｅｒｅｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ  ｃｕｒｖｅ）になるように、ＬＵＴ算出部２０５においてγ補正部２０２のＬＵＴを更新する。
【００７２】
次に表５に本制御を実施した場合と従来の場合のトナー消費量の比較を示す。これは画像比率６％の標準チャートを１０００枚出力したさいの１枚当たりの消費トナー量である。これより、この制御を実施しない場合の従来系に比べておよそ２５％のトナー消費を抑えることができた。
【００７３】
また、現像特性は前述の理由により、図７ＶＣに示すように傾きを小さくするとともに、濃度変動を少なくすることができた。
【００７４】
画質に関しては本方式にすることで画像エッジ部に局所的に従来トナーが多く載っていたのが、均一にかつ薄層に載せることで、図１５に示すように図１４に示す現像器で画像だしをする従来例に対して本実施例は文字のとびちりを低減でき高画質画像を得ることができた。
【００７５】
以上説明したように、このような構成にすることで簡易で長寿命な磁性一成分現像において球状トナーを用いて転写効率をアップさせ、廃棄物を減らすとともに、感光体ドラム上の静電潜像に付着する必要以上のトナーを節約してトナーの消費量を低減し、かつ画像濃度変動の少なく、とびちりのないデジタル高画質画像を安定して維持できる環境にやさしい画像形成装置を提供することができた。
【００７６】
（実施例２）
本実施例の特徴はまず第一にトナーをターボミル等を用いた機械的粉砕方式を用いたトナーを用いたことである。機械的粉砕方式のみでトナーの球形化を行うジェット粉砕をしたのち球形化処理する場合と比較して製造工程が減る分、トナーのコストダウンにつながる。機械的粉砕法は条件設定によりもともと球形化し易い傾向があるため、本方式のようにトナー消費量を減らすことを目的とする現像系には最適である。なお、同様に磁性体を樹脂に分散させた一成分磁性トナーを用いた。これは二成分現像と比較してキャリアがない分、コストが安くサービスマンによるキャリア交換がないためコスト重視した現像系では最も好ましい。次に現像器において図１０に示すように第一現像スリーブで第二現像スリーブ上のトナーコート量を規制することで更にコンパクトになり省スペース化することである。更にはこの構成では第二現像スリーブのトナー帯電量を増やすことができ、結果としてさらにとびちりが低減する。
【００７７】
次に本実施例の画像形成装置について説明する。
【００７８】
画像形成装置は実施例１と同様である。プロセススピードが４８０ｍｍ／ｓで毎分８５枚機である。ここでの違いは高速化に伴い紙の感光体からの分離がしずらくなるため、図２０で１４の位置にポスト露光を行うことである。このポスト露光を行うことで感光体の電位を下げ、紙が分離しやすくなる。ただし、これに伴い本件のような球状トナーを用いた場合は画像のとびちりが悪化する。本件はこれに対処したものである。
【００７９】
次に現像装置について説明する。
【００８０】
第一の現像スリーブの内部には図３Ｂ、表１に示すような４極の磁場パターンを有する固定マグネットを備えている。現像スリーブは対ドラムに対して１２０％の速度で回転する。トナーは磁気ブレードで層厚を規制し、Ｓ−Ｂｇａｐは２５０μｍとした。第一現像スリーブと感光ドラムとの距離Ｓ−Ｄｇａｐは２５０μｍとし、現像スリーブには＋２００ＶのＤＣバイアスと図４に示すようにＶｐｐ１５００Ｖ、周波数２．７ｋＨｚの矩形波をＡＣバイアスとして印加した磁性一成分非接触現像を行う。従って、現像コントラストは飛翔方向に３００Ｖ、かぶりとりコントラストが１００Ｖとなる。
【００８１】
第二の現像スリーブ３０は現像剤担持体（現像スリーブ）は非磁性部材であるΦ３０のアルミＡ２０１７に膜を形成したものを用いる。その内部には図３Ｂ、表２に示す４極の磁場パターンよりなるマグネットを有する。現像スリーブには＋２００ＶのＤＣバイアスと図９に示すようにＶｐｐ１５００Ｖ、周波数２．７ｋＨｚの矩形波を印加する。第一現像スリーブと同一なので共通であり、電源は１つでよいのでコストダウンになり、かつ電源のスペースが少なくて済むメリットがある。現像スリーブは対ドラムに対して１２０％の速度で回転する。ブレードは第一の現像スリーブは厚さ１．０ｍｍの板状磁性ブレードであり、第二現像スリーブ上のトナー層厚規制は上流の現像スリーブにより行う。第一現像スリーブと第二現像スリーブ間の距離は５００μｍにした。これは第一と第二の現像スリーブでのトナー供給量を等しくなるようにするための値である。このようにすることでスリーブ上のトナーコート量（Ｍ／Ｓ）を約１．０ｍｇ／ｃｍ2にした。第二現像スリーブのＳ−Ｄｇａｐは２５０μｍである。本方式は第一現像スリーブで第二現像スリーブのトナーコート量を規制することで省スペース化されている。前述のように本方式の現像器では上の現像スリーブと下の現像スリーブが近接しているため現像器中のトナー循環のサイクル上更に好ましい形となり、また、この系ではトナーのトリボ（電荷／重量）が第二スリーブ上が高いため、画像とびちりについても更に好ましいである。次に磁気シール部材について説明する。図５に示すように、第一現像スリーブは内部に６極の磁極を有する現像スリーブと第二現像スリーブは６極の磁極を有する現像スリーブであり、両スリーブの外周に沿って図のような形をした２本スリーブ用の主に鉄よりなるモルダロイ（ＫＮメッキ、透磁率１０−６）で作製した磁気シール部材を図６に示すように現像スリーブ両端近傍に設けた。現像スリーブ表面と磁気シール部材とのギャップは４２０μｍ±１００μｍに周全体がなるようにした。
【００８２】
第一のマグネット長はＬ１＝３０５ｍｍ、第二のマグネット長はＬ２＝３０５ｍｍとした。
【００８３】
磁性シールの取り付け位置についてはマグネットに対する磁性シールの適切な磁性シールの外側の端部の位置とマグネットの端部を一致させるのが一番好ましい。これは磁気シールの外側よりマグネットが外に出ると長手方向の外にも磁力が存在するために、その磁力でトナーが外に運ばれてしまい、トナー漏れを引き起こすためである。また、逆に磁性シールの外端に対してマグネットの端部が中に入り過ぎると、本来、磁性シールとマグネットの間で磁気ブラシを形成して、トナー漏れを無くす磁性シールが、磁気シールの外端部では磁力が存在しないのにもかかわらず、スリーブ上には磁気シールの幅で磁気ブラシを形成するために、外側のトナーは端部に漏れると同時に、トナー層厚も大きくなり、ボタ落ちする場合も有る。また、長手方向には、スリーブとマグネットの関係等でガタがあるために、それらを考慮して図６に示すようにマグネット端から１ｍｍ内側に入ったところに磁性シールの端部が位置するようにした。
【００８４】
次に現像スリーブについて説明する。膜の処方はＡｌスリーブ表面にフェノール樹脂と結晶性グラファイトおよびカーボンを混合して、膜厚１０μｍで１５０℃環境で硬化させた膜を用いた。膜の厚さは安定かつ均一な膜を形成するための厚さは２０μｍ程度である。この場合Ｐ／Ｂ比は１／２．５である。Ｂは樹脂の重量、Ｐは樹脂以外のものの重量（結晶性グラファイト＋カーボン）を表す。
【００８５】
本構成のように上流のスリーブで下流スリーブのとトナーコート量を規制する場合に、負極性トナーに対しての帯電特性が高すぎるために第二スリーブのトナーコート不良が起き易い。そこで第二スリーブのみに４級アンモニウム塩を０７０質量部有するフェノール樹脂を用いた。
【００８６】
第４級アンモニウム塩化合物は、添加されるとフェノール樹脂中に均一に分散され、更に、加熱硬化して被膜を形成する際にフェノール樹脂の構造中に取り込まれ、その結果、上記化合物を有するフェノール樹脂組成物自身が負帯電性を有する物質へと変化する。従って、このような材料を用いて形成された被覆層を有する現像剤担持体を用いれば、現像剤を好適にチャージアップ防止させることが可能となる。
【００８７】
本発明において好適に使用される、上記した機能を有する第４級アンモニウム塩化合物としては、例えば、下記一般式で表わされる化合物が挙げられる。
【００８８】
【化１】
2004198564.tif 000009
（式中のＲ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4は、夫々置換基を有してもよいアルキル基、置換基を有してもよいアリール基、アルアルキル基を表わし、Ｒ1〜Ｒ4は夫々同一でも或いは異なっていてもよい。Ｘ-は、酸の陰イオンを表わす。）
【００８９】
上記の一般式において、Ｘ-の酸イオンの具体例としては、有機硫酸イオン、有機スルホン酸イオン、有機リン酸イオン、モリブデン酸イオン、タングステン酸イオン、モリブデン原子或いはタングステン原子を含むヘテロポリ酸等が挙げられる。
【００９０】
【化２】
2004198564.tif 000010
のようにフェノール樹脂に、本発明で用いる特定の第４級アンモニウム塩化合物を添加した樹脂組成物を使用して被覆層を形成すると、先に述べたように、結着樹脂であるフェノール樹脂を加熱硬化させて被覆層を形成した場合に、該第４級アンモニウム塩化合物がフェノール樹脂の構造中に取り込まれる。このため、前記したネガ性シリカ粒子或いはネガ性テフロン（登録商標）粒子等のような粒子添加系の場合と異なり、部分的にではなく、被覆層全体として負帯電性現像剤に対するチャージアップ防止特性が向上する。
【００９１】
本発明に好適に用いられる、第４級アンモニウム塩化合物としては、具体的には、以下のようなものが挙げられるが、勿論、本発明は、これらに限定されるものではない。
【００９２】
【化３】
2004198564.tif 000011
【００９３】
【化４】
2004198564.tif 000012
【００９４】
本発明において使用する結着樹脂を構成するフェノール樹脂として、その製造工程において、触媒として含窒素化合物を用いて製造されたものを用いると、特に、加熱硬化時に第４級アンモニウム塩化合物がフェノール樹脂の構造中に取り込まれ易く、トナーのチャージアップ防止に好ましいことがわかった。従って、本発明においては、このような作用を有する、その製造工程において触媒として含窒素化合物を用いて製造されたフェノール樹脂を現像剤担持体上の被覆層を構成する材料の１つとして用いれば、トナーのチャージアップを防止する現像装置の実現が可能となる。
【００９５】
本発明で好適に使用し得る、フェノール樹脂の製造工程において触媒として用いられる含窒素化合物としては、例えば、酸性触媒としては、硫酸アンモニウム、燐酸アンモニウム、スルファミド酸アンモニウム、炭酸アンモニウム、酢酸アンモニウム、マレイン酸アンモニウムといったアンモニウム塩又はアミン塩類が挙げられ、塩基性触媒としては、アンモニア、或は、ジメチルアミン、ジエチルアミン、ジイソプロピルアミン、ジイソブチルアミン、ジアミルアミン、トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリｎ−ブチルアミン、トリアミルアミン、ジメチルベンジルアミン、ジエチルベンジルアミン、ジメチルアニリン、ジエチルアニリン、Ｎ，Ｎ−ジｎ−ブチルアニリン、Ｎ，Ｎ−ジアミルアニリン、Ｎ，Ｎ−ジｔ−アミルアニリン、Ｎ−メチルエタノールアミン、Ｎ−エチルエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、ジメチルエタノールアミン、ジエチルエタノールアミン、エチルジエタノールアミン、ｎ−ブチルジエタノールアミン、ジｎ−ブチルエタノールアミン、トリイソプロパノールアミン、エチレンジアミン、ヘキサメチレンテトラミン等のアミノ化合物、ピリジン、α−ピコリン、β−ピコリン、γ−ピコリン、２，４−ルチジン、２，６−ルチジン等のピリジン及びその誘導体、キノリン化合物、イミダゾール、２−メチルイミダゾール、２，４−ジメチルイミダゾール、２−エチル−４−メチルイミダゾール、２−フェニルイミダゾール、２−フェニル−４−メチルイミダゾール、２−ヘプタデシルイミダゾール等のイミダゾール及びその誘導体等の含窒素複素環式化合物等が挙げられる。
【００９６】
本発明において、被覆層の抵抗値を、上記の値に調整するためには、下記に挙げる導電性物質を被覆層中に含有させることが好ましい。この際に使用される導電性物質としては、例えば、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、酸化インジウム、酸化スズ等の金属酸化物、カーボンファイバー、カーボンブラック、グラファイト等の炭素物等が挙げられる。本発明においては、これらのうち、カーボンブラック、とりわけ導電性のアモルファスカーボンは、特に電気伝導性に優れ、高分子材料に充填して導電性を付与したり、その添加量をコントロールするだけで、ある程度任意の導電度を得ることができるため好適に用いられる。
【００９７】
最終的な膜の処方はフェノール樹脂２５０質量部に対して平均粒径６．５μｍのグラファイト９０質量部、カーボン１０質量部、４級アンモニウム７０部である。ちなみに、グラファイトとカーボンの比は膜全体の抵抗の安定化のため、グラファイトをカーボンの３倍以上にすることが好ましい。膜は吹き付け法によりスリーブに塗付後、１５０度で３０分間乾燥させる。このようにすることで、第二スリーブ上のトナーの帯電量は第一スリーブと比較して若干高いものの、常温／常湿のみでなく、トナーのチャージアップに厳しい常温／低湿でもトナーコート不良を起こさない。
【００９８】
また、スリーブの耐久性が低下するのを防ぐために炭素化または黒鉛化した球状粒子をいれたコート材を用いた。
【００９９】
炭素化または黒鉛化した球状粒子は日本カーボン社のカーボンマイクロビーズ（ＰＣ）で本実施例では粒径５μｍで抵抗が１０-4−１０-2Ωｃｍのものである。粒径はコールターカウンタにより計測し、重量平均粒径（Ｄ４）で表している。
【０１００】
現像スリーブに含有させる球状粒子としては、個数平均粒径５μｍの球状フェノール樹脂１００質量部にライカイ機（自動乳鉢、石川工業製）を用いて個数平均粒径３μｍ以下の石炭系バルクメソフェーズピッチ粉末１４質量部を均一に被覆し、その後、酸化性雰囲気下で熱安定化処理した後に２，２００℃で焼成することにより黒鉛化して得られた球状の導電性炭素粒子（導電性球状粒子）を用いた。上記材料に直径１ｍｍのジルコニアビーズをメディア粒子として加え、サンドミルにて２時間分散し、ふるいを用いてジルコニアビーズを分離し、原液を得た。
【０１０１】
導電性球状粒子を導電性被覆層の原液に対して添加し、固形分濃度が３２％になる様にイソプロピルアルコールを添加した後、直径３ｍｍのガラスビーズを用いて１時間分散し、ふるいを用いてガラスビーズを分離し、塗工液を得た。
【０１０２】
この塗工液を用いてスプレー法により外径１６ｍｍφのアルミニウム製円筒管上に塗工幅２１６ｍｍで導電性被覆層を形成させ、続いて熱風乾燥炉により１５０℃，３０分間加熱して導電性被覆層を硬化させて現像スリーブを得た。
【０１０３】
次に本実施例の形態について説明する。
【０１０４】
本発明にかかる画像形成装置は実施例１と同様である。
【０１０５】
実施例２のトナー処方は
2004198564.tif 000013
上記材料を予備混合した後に、１３０℃に設定した二軸混線押し出し機によって溶融混練を行った。混練物を冷却後、機械的粉砕機によって微粉砕をし、さらに風力分級機を用いて分級し、黒色粉体トナー母体を得た。これにＳｉＯ2１．０質量％を外添した。
【０１０６】
その結果、円形度ａが０．９０以上のトナーを個数基準で９２％有し、且つ、円形度ａが０．９８以上のトナーを個数基準で２０％にした。
【０１０７】
次に表５に本制御を実施した場合と従来の場合のトナー消費量の比較を示す。これは画像比率６％の標準チャートを１０００枚出力したさいの１枚当たりの消費トナー量である。これより、トナーコストを製造の面で下げるとともに、この制御を実施しない場合の従来系に比べておよそ２４％のトナー消費を抑えることができた。
【０１０８】
また、現像特性は前述の理由により、傾きを小さくするとともに、濃度変動を少なくすることができた。
【０１０９】
このようにすることで、反射濃度としては最大濃度が１．５と保証された上でそれ以上の無駄なトナーの付着を抑えることができた。
【０１１０】
また、表２に示すようにトナーコート不良もないことを確認した。
【０１１１】
以上説明したように、このように機械的粉砕法によって得られたトナーに対してスリーブ表面樹脂層の高耐久化を行うことでユーザーの画質要求を満足させた上でトナーの消費量を低減して感光体ドラム上の静電潜像に付着する必要以上のトナーを更に節約し、かつ転写効率を良くし、廃トナー量を低減をすることによってランニングコストを更に削減し、かつ画像濃度変動の少なく、とびちりのないデジタル高画質画像を安定して維持できる環境にやさしい画像形成装置を提供することを実現することができた。
【０１１２】
（実施例３）
本発明に係る第３実施形態について説明する。
【０１１３】
本実施例の特徴は一度用いた現像剤（廃トナー）を現像装置に戻し、更に画像形成に用いるリユース画像形成装置に本方式を適用したことである。リユース現像系は基本的には転写されずに残りクリーニングで回収された廃トナーが入っているために、Ｎｅｗトナーと比較して、劣化によりトリボが極端に小さく、現像性が落ちるため、通常Ｎｅｗトナーのみを用いる非リユース系と比べて更に濃度変動が大きい。そこで本方式で球状のトナーを用いて転写効率を高め、廃トナー量を減らし、かつ画像形成に必要なトナー消費量も低減するものである。そうすることでトータル的に環境に良い画像形成装置にすることができる。
【０１１４】
本実施例はこれらのことを鑑みて実施したものである。
【０１１５】
本実施例で用いたトナーは実施例２と同じものである。
【０１１６】
本実施例では図８に示す画像形成システムで感光体としてａ−Ｓｉドラムを用いたデジタル複写機について説明する。プロセススピードは５００ｍｍ／ｓの１１５枚／分である。この感光ドラム２０１の表面を、一次帯電器２０３により＋５００Ｖに一様帯電する。ついで、波長６８０μｍの半導体レーザーで６００ｄｐｉで２値の画像処理による露光２１２を行って、感光ドラム２０１上に静電潜像を形成する。画像処理方法は実施例１と同様である。次に、現像器２０２により正規現像し、トナー像として可視化する。現像剤は磁性一成分ネガトナーを用いジャンピング現像をする。トナー粒径は６．８μｍである。これは従来の二成分現像剤ではキャリアの交換を１０万枚ごとにサービスマンが行わねばならずメンテフリーでないためリユースの利点があまり繁栄できない。それに対して耐久性が無限でノーメンテで済む乾式磁性一成分トナーを用いた。現像バイアスは２０００Ｈｚ，１５００Ｖｐｐ，Ｄｕｔｙ５０％の交流電圧に＋２００Ｖの直流電圧を重畳したバイアス電圧を印加する。Ｓ−Ｂｇａｐは２５０μｍ、Ｓ−Ｄｇａｐは２５０μｍとした。その後、ポスト帯電器で総電流−２００μＡ流してトナー像を帯電させた後、矢印方向に進む転写材に転写帯電器２０４により転写し、定着器７に送ってトナー像を定着する。一方、感光ドラム１上の転写残りのトナーをクリーニング装置２０６により除去、回収して搬送パイプ２０８を通して廃トナー（リユーストナー）を現像ホッパー２０９Ｂに戻す。搬送パイプにはスクリュー状の搬送部材が内部にあり、回転することでリユーストナーを運ぶ。更に詳細を述べると図１２に示すように運ばれたリユーストナーは現像ホッパー２０９Ｂに入れられ再利用される。また別にＮｅｗトナーはホッパー２０９Ａに入れられ、マグローラにより磁力でそれぞれのトナーは引きつけられ、マグローラが回転することにより現像器内にトナーは運ばれる。本実施例ではリユーストナーとＮｅｗトナーを現像器内で混ぜる方法を採用したが、ホッパー内に混合するスペースを設け混ぜても構わない。現像器内で混ぜられたトナーは再び現像スリーブに送られ、感光体上に現像される。通常は廃トナー１５％に対してＮｅｗトナーが８５％となるようにするが、本方式では廃トナーが少なくできるため、廃トナー５％、Ｎｅｗトナー９５％とする。このようにすることで、リユース現像で通常起きる画像濃度低下を防止することができる。
【０１１７】
リユース系ではＶ−Ｄカーブの変動が同一環境下であっても大きい。これはリユース現像系は基本的には転写されずに残りクリーニングで回収された廃トナーが入っているために、Ｎｅｗトナーと比較して、劣化によりトリボが極端に小さく、現像性が落ちるため、通常Ｎｅｗトナーのみを用いる非リユース系と比べて更に濃度変動が大きい。
【０１１８】
従ってこのような系では前述のように通常より、本方式では廃トナーが少なくできるため、リユース現像で通常起きる画像濃度低下を防止することができる。
【０１１９】
本実施例で実施したトナー、現像方法、画像処理については実施例１と同様、現像スリーブについては実施例２と同様であるためここでは省略する。
【０１２０】
次に表５に本制御を実施した場合と従来の場合のトナー消費量の比較を示す。これは画像比率６％の標準チャートを１０００枚出力した際の１枚当たりの消費トナー量である。これより、この方式を実施しない場合の従来系に比べておよそ２６％のトナー消費を抑えることができ、更には変動し易い濃度変動も抑えることができた。
【０１２１】
以上のような構成により、
リユース対応の現像システムにおいて、本発明の目的である簡易で長寿命な磁性一成分現像において球状トナーを用いて転写効率をアップさせ、廃棄物を減らすとともに、感光体ドラム上の静電潜像に付着する必要以上のトナーを節約してトナーの消費量を低減し、かつ画像濃度変動の少なく、とびちりのないデジタル高画質画像を安定して維持できる環境にやさしい画像形成装置を提供すること、
更には廃トナーを出さないリユース画像形成装置においても高画質で、濃度変動を抑え、より環境に良い画像形成装置を提供することを実現することができた。
【０１２２】
（実施例４）
本件の特徴はポジトナーを用いたことである。
【０１２３】
画像形成装置は実施例１にしめすもの、現像装置については実施例２に示すものを用いた。現像スリーブのコートは後述の構成にした。以下に実験例を述べるがそれに先立ちここで使用するトナーの概略を記す。現像剤としてはここでは磁性粒子を樹脂中に分散した磁性トナーが使用される。
【０１２４】
トナーの体積平均径は４〜１０μｍ（好ましくは６〜８μｍ）で、体積平均径が４μｍ以下ではトナーの制御が難しく、特にべた黒部の濃度が低くなりがちであり、１０μｍ以上では細線の解像度が劣る。ここでは体積平均粒径７μｍのものを用いた。トナー製造方法は実施例２と同様に機械式粉砕法を用いた。従ってトナーの形状は実施例２と同じである。
【０１２５】
トナーの粒度分布は種々の方法により測定できるがここでは、コールター社のコールターカウンターＴＡ−ＩＩ型を用いた。電解液として１％ＮａＣｌ水溶液中に界面活性剤を数滴加えたものに、数ｍｇの試料を数分間、超音波分散させ１００μｍのアパーチャーを通して、２〜４０μｍの粒子の粒度分布を計数した。ここでは上記の体積平均径７μｍのものについて、４μｍ以下の微粉の量は個数で２０％以下、１５μｍ以上の粗粉の量は体積で５％以下としている。
【０１２６】
トナーのバインダー（結着樹脂）は一般的にはスチレン系のスチレンアクリル共重合体、スチレンブタジエン共重合体等や、フェノール樹脂、ポリエステル等、があげられる。ここでは、スチレンアクリル共重合体とスチレンブタジエン共重合体を８：２の割合で用いた。
【０１２７】
電荷制御剤（通常はトナーに内添されているが外添も可能）にはニグロシン、４級アンモニウム塩、トリフェニルメタン、イミダゾール等がポジトナー用に用いられる。
【０１２８】
ここではトリフェニルメタンを（樹脂成分１００に対して）２部内添してポジトナーを作成した。
【０１２９】
また加熱定着用トナーの場合、いわゆるワックスを内添分散させるが、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、パラフィン等があげられる。
【０１３０】
磁性トナーであるためマグネタイト、フェライト等の酸化鉄を分散させるが、量は６０〜１００部程度が一般的である。
【０１３１】
トナーに対する外添剤は主には、流動性付与のためのシリカで０．１〜５質量部程度外添する。このシリカは、トナー粒子とスリーブの間に介在しスリーブの摩耗を軽減する働きも持つ。またトナー同志の凝集を防ぎスリーブに接しているトナーと接していないトナーの入れ替わりを促進する役割もある。さらにトナーにはチタン酸ストロンチウム等を外添する場合もある。これは、ドラムに対する研磨剤の役割を果たし、結果としてドラムにフィルミング的に付着するトナーを研磨除去する効果がある。
【０１３２】
従来の膜構成では正極性トナーに対しての帯電特性が悪いために４級アンモニウム塩を０．７質量部有するフェノール樹脂を用いた。また、耐久によってトナーの搬送量（Ｍ／Ｓ）が低下するのを防ぐために炭素化または黒鉛化した球状粒子をいれたコート材を用いた。これらの効果の差は表  に示すように前者は帯電量アップ、後者はコート安定性、コート量アップに効いていることが分かる。これらについて説明する。
【０１３３】
第４級アンモニウム塩化合物は、添加されるとフェノール樹脂中に均一に分散され、更に、加熱硬化して被膜を形成する際にフェノール樹脂の構造中に取り込まれ、その結果、上記化合物を有するフェノール樹脂組成物自身が負帯電性を有する物質へと変化する。従って、このような材料を用いて形成された被覆層を有する現像剤担持体を用いれば、現像剤を好適に正極性に帯電させることが可能となる。
【０１３４】
本発明において好適に使用される、上記した機能を有する第４級アンモニウム塩化合物としては、例えば、下記一般式で表わされる化合物が挙げられる。
【０１３５】
【化５】
2004198564.tif 000014
（式中のＲ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4は、夫々置換基を有してもよいアルキル基、置換基を有してもよいアリール基、アルアルキル基を表わし、Ｒ1〜Ｒ4は夫々同一でも或いは異なっていてもよい。Ｘ-は、酸の陰イオンを表わす。）
【０１３６】
上記の一般式において、Ｘ-の酸イオンの具体例としては、有機硫酸イオン、有機スルホン酸イオン、有機リン酸イオン、モリブデン酸イオン、タングステン酸イオン、モリブデン原子或いはタングステン原子を含むヘテロポリ酸等が挙げられる。
【０１３７】
【化６】
2004198564.tif 000015
【０１３８】
（１）のようにフェノール樹脂に、本発明で用いる特定の第４級アンモニウム塩化合物を添加した樹脂組成物を使用して被覆層を形成すると、先に述べたように、結着樹脂であるフェノール樹脂を加熱硬化させて被覆層を形成した場合に、該第４級アンモニウム塩化合物がフェノール樹脂の構造中に取り込まれる。このため、前記したネガ性シリカ粒子或いはネガ性テフロン（登録商標）粒子等のような粒子添加系の場合と異なり、部分的にではなく、被覆層全体として正帯電性現像剤に対する正摩擦帯電付与性が向上する。更に、粒子添加系の被膜と異なり、加工性が損なわれたり、被覆層の強度低下を生じることもない。
【０１３９】
次に炭素化または黒鉛化した球状粒子について説明する。
【０１４０】
日本カーボン社のカーボンマイクロビーズ（ＰＣ）で粒径５μｍで抵抗は１０-1−１０-2Ωｃｍのものである。
【０１４１】
膜の処方はフェノール樹脂１００質量部に対して結晶性グラファイト９０質量部、カーボン１０質量部、４級アンモニウム７０部、球状粒子７５部である。ちなみに、グラファイトとカーボンの比はカーボンの分散性より９：１が好ましい。膜は吹き付け法によりスリーブに塗付後、１５０度で３０分間乾燥させた。
【０１４２】
次に表５に本制御を実施した場合と従来の場合のトナー消費量の比較を示す。これは画像比率６％の標準チャートを１０００枚出力したさいの１枚当たりの消費トナー量である。これより、トナーコストを製造の面で下げるとともに、この制御を実施しない場合の従来系に比べておよそ２８％のトナー消費を抑えることができた。
【０１４３】
また、現像特性は前述の理由により、傾きを小さくするとともに、濃度変動を少なくすることができた。
【０１４４】
このようにすることで、反射濃度としては最大濃度が１．５と保証された上でそれ以上の無駄なトナーの付着を抑えることができた。
【０１４５】
また、トナーコート不良もないことを確認した。
【０１４６】
以上のような構成により、
本発明の目的である簡易で長寿命なポジ帯電の磁性一成分現像において球状トナーを用いて転写効率をアップさせ、廃棄物を減らすとともに、感光体ドラム上の静電潜像に付着する必要以上のトナーを節約してトナーの消費量を低減し、かつ画像濃度変動の少なく、とびちりのないデジタル高画質画像を安定して維持できる環境にやさしい画像形成装置を提供することができた。
【０１４７】
【表１】
2004198564.tif 000016
【０１４８】
【表２】
2004198564.tif 000017
【０１４９】
【表３】
2004198564.tif 000018
【０１５０】
【表４】
2004198564.tif 000019
【０１５１】
【表５】
2004198564.tif 000020
【０１５２】
【発明の効果】
以上説明してきたように
本発明によれば、
１  静電潜像担持体上に形成された静電潜像を現像手段により現像剤像として可視像化する、現像工程後に該静電潜像担持体の現像剤像を再帯電する工程または光除電行う工程を有するデジタル画像形成装置において、該現像剤は粒径３μｍ以上の一成分磁性現像剤（トナー）であり、下記式より求められる円形度ａが０．９０以上のトナーを個数基準で９０％以上有し、且つ、円形度ａが０．９８以上のトナーを個数基準で３０％未満有していることを特徴とし、該現像手段は内部に磁性部材を有する複数の現像剤担持体を有し、各々の現像剤担持体に交流バイアスを印加した非接触現像をすることを特徴とすること
【０１５３】
【数８】
2004198564.tif 000021
（Ｌ0：粒子像と同じ投影面積をもつ円の周囲長
Ｌ：粒子の投影像の周囲長）
２  該現像剤担持体は、静電潜像担持体の回転方向に対して下流現像剤担持体の現像剤層厚規制を上流の現像剤担持体により行う現像手段を有することを特徴とすること
３  該トナー粒子の円形にする工程が、機械的衝撃力を加える処理であることを特徴とすること
４  該トナーの製造方法が、機械的粉砕及び分級工程を有する方法によって得られた粉砕トナーであることを特徴とすること
５  該トナーの粒径３μｍ以上のトナーにおいて、下記式より求められる円形度分布の標準偏差ＳＤが０．０４５以下であることを特徴とすること
【０１５４】
【数９】
2004198564.tif 000022
により
本発明の目的である簡易で長寿命な磁性一成分現像において球状トナーを用いて転写効率をアップさせ、廃棄物を減らすとともに、感光体ドラム上の静電潜像に付着する必要以上のトナーを節約してトナーの消費量を低減し、かつ画像濃度変動の少ないデジタル高画質画像を安定して維持できる環境にやさしい画像形成装置を提供することである。
【０１５５】
更には廃トナーを出さないリユース画像形成装置においても高画質で、濃度変動を抑え、より環境に良い画像形成装置を提供することを実現した。
【図面の簡単な説明】
【図１】Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄは従来例と第１実施例の紙上のトナー像を説明するための図。
【図２】Ａは実施例１の画像形成装置を説明するための図、Ｂは実施例２の画像形成装置を説明するための図、Ｃは実施例４の画像形成装置を説明するための図。
【図３】Ａは第１実施例の現像スリーブ配置を説明する構成図、Ｂは第２実施例の現像スリーブ配置を説明する構成図。
【図４】第１の実施例の画像処理プロセスを説明するための図。
【図５】第２実施例の現像器端部シールを説明するための図。
【図６】第２実施例の現像器端部シールを説明するための図。
【図７】Ａ、Ｂ、Ｃは現像特性を説明するための図。
【図８】実施例１の現像器を説明するための図。
【図９】１実施例で用いる現像バイアスを説明するための図。
【図１０】第１実施例の現像装置を説明するための図。
【図１１】第１実施例の現像スリーブを説明するための図。
【図１２】実施例３のリユース画像形成装置を説明するための図。
【図１３】紙上の無駄なトナーを説明するための図。
【図１４】従来の現像装置を説明するため図。
【図１５】実施例１の文字画像を説明するための図。
【図１６】従来の紙上の無駄なトナーを説明するための図。
【図１７】感光体上のトナー像の変化を説明するための図。
【符号の説明】
１  ドラム感光体
２  現像器
３  一次帯電器
４  転写帯電器
５  分離帯電器
６  クリーニング装置
７  定着装置
９  現像器ホッパー
１０  ポスト帯電器
１２  画像露光
１４  ポスト露光
２０  第一の現像スリーブ
３０  第二の現像スリーブ
２０２  現像装置
【図１】
2004198564.tif 000025
【図２】
2004198564.tif 000026
【図３】
2004198564.tif 000027
【図４】
2004198564.tif 000028
【図５】
2004198564.tif 000029
【図６】
2004198564.tif 000030
【図７】
2004198564.tif 000031
【図８】
2004198564.tif 000032
【図９】
2004198564.tif 000033
【図１０】
2004198564.tif 000034
【図１１】
2004198564.tif 000035
【図１２】
2004198564.tif 000036
【図１３】
2004198564.tif 000037
【図１４】
2004198564.tif 000038
【図１５】
2004198564.tif 000039
【図１６】
2004198564.tif 000040
【図１７】
2004198564.tif 000041