(57)【要約】【課題】複数色のトナーを用いて、トナー像を形成し、逐次中間転写媒体上にカラー画像を形成した後に記録媒体上に転写する画像形成装置において、中間転写媒体上のトナーが次に現像するトナー中の混色することを防止した画像形成装置を提供する。【解決手段】潜像担持体上に静電潜像を形成し、逐次、複数色の現像器を用い、トナー像を形成し、次いで記録媒体上に画像を転写する画像形成装置において、中間転写媒体の仕事関数をいずれのトナーの仕事関数よりも小さいか、等しいものとした画像形成装置。【選択図】  図３
2004233696.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
潜像担持体上に静電潜像を形成し、逐次、複数色の現像器を用い、トナー像を形成し、次いで記録媒体上に画像を転写する画像形成装置において、中間転写媒体の仕事関数をいずれのトナーの仕事関数よりも小さいか、等しいものとしたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
潜像担持体上の転写残りトナーを現像部で回収するクリーナレス装置であることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】
潜像担持体と中間転写媒体の周速差を０．９５〜１．０５とすることを特徴とする請求項１または２記載の画像形成装置。
【請求項４】
トナーが非磁性一成分トナーであることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項５】
負帯電トナー、および反転現像器を用いたことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項６】
潜像担持体上に現像されたトナー量が０．５ｍｇ／ｃｍ２  以下に規制された非磁性一成分トナーを用いたことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項７】
潜像担持体から中間転写媒体へ転写に使用される一次転写電源は定電圧電源であり、中間転写媒体から記録媒体への転写に使用される二次転写電源は定電流電源であることを特徴とする請求項１ないし６記載の画像形成装置。
【請求項８】
潜像担持体上に静電潜像を形成し、逐次、複数色の現像器を用い、トナー像を形成し、次いで記録媒体上に画像を形成する、潜像担持体上の転写残りトナーを現像部で回収する画像形成装置に用いるトナーにおいて、中間転写媒体の仕事関数は、いずれのトナーの仕事関数よりも小さいか、等しいものとし、少なくとも疎水性の二酸化ケイ素粒子と疎水性二酸化チタンを流動性改良剤として含有することを特徴とするトナー。
【請求項９】
トナーは、トナー粒子の投影像の測定によって求めたトナー粒子の投影像の周囲長（μｍ）Ｌ１と、トナー粒子の投影像の面積に等しい真円の周囲長（μｍ）Ｌ０との比、Ｌ０／Ｌ１で表される円形度が０．９４以上であることを特徴とする請求項８記載のトナー。
【請求項１０】
個数基準の平均粒子径が４．５〜９μｍであるトナーであることを特徴とする請求項８または９記載のトナー。
【請求項１１】
トナーは重合性有機化合物のモノマー、オリゴマーの少なくともいずれかを、着色剤を含有させて重合をすることによって形成したものであることを特徴とする請求項８ないし１０のいずれかに記載のトナー。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像形成装置に関するものであり、とくに複数色のトナーを用いて像担持体上にトナーを画像を逐次形成し、転写電圧を印加して画像を中間転写媒体に転写した後に、紙等の記録媒体上に画像を転写する画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
画像形成装置として、潜像担持体とし感光体ドラムや感光体ベルト（以下感光体という）を画像形成装置の本体に回転可能に支持し、画像形成動作時には感光体の感光層に静電潜像を形成した後、この潜像を現像装置の現像剤によって可視像化し、次いでコロナ転写、転写ローラ、転写ドラムまたは転写ベルト（以下中間転写媒体という）を用いて記録媒体上に転写を行うことが知られている。
【０００３】
そして、フルカラー画像形成装置では複数の感光体や現像装置を用い、中間転写媒体や感光体上の記録媒体、たとえば紙上に複数の色画像を準じ重ね合わせて転写後、定着する方式がタンデム機として知られている。そして、中間転写媒体上に色画像を順次一次転写し、その一次転写画像を一括して転写材に二次転写する中間転写方式が知られている。
【０００４】
また、クリーナレスの方式として、感光体上の転写残りトナーを現像時に同時にクリーニングする方式が知られている。
また、転写効率を向上させるために、感光体と転写媒体との間に速度差をつけることで、トナーの剥離がよくなる結果、転写効率が上がることも知られている。  そして、一成分トナーを用いた現像においては、トナーに十分な摩擦電荷を与えるため、現像ローラ上のトナーを規制ブレードでできるだけ均一になるように薄層を形成させ、トナーを現像ローラ表面と規制ブレード端部の表面により負に帯電させている。
【０００５】
中間転写媒体を用いた場合に、中間転写媒体のトナーによる汚れ防止が提案されており、トナーの仕事関数ΦＴと転写媒体の表面の仕事関数ΦＲとが、式│ΦＴ−ΦＲ│≦４．０（ｅＶ）を満足させることで、転写媒体の表面のトナーによる汚れを防止することが提案されており（例えば、特許文献１）、また、転写効率の向上はかるために、中間転写媒体の表面特性を、水に対する接触角が７０度以上でかつ摩擦帯電列がトナーよりも正とすることによりトナーの離型性を高め、中間転写媒体とトナー間のクーロン力を押さえることで画像抜けのない良好な画像を得るとしている（例えば、特許文献２）。
しかしながら、複数色のトナーを現像、転写する場合において、トナーの混色を防止するには不十分なものであった。
【０００６】
また、トナーを小粒径化すると、トナーの流動性が低下することにより、現像ローラ表面や規制ブレードとの摩擦帯電が困難になる結果、充分な電荷を付与できなかった。その為に、トナーに帯電量分布が存在し、負帯電用トナーであっても正に帯電したトナーが生成することは避けきれず、その結果、感光体上の非画像部にカブリを生じた。
また、カブリを抑えるために、非磁性一成分現像においては、規制圧を高くすることが知られているが、トナーが過帯電になり、現像時のトナー濃度が低くなる、あるいは、転写効率が低くなる傾向にあった。そこで、現像ローラ上の規制後の付着トナー量を適正な範囲（ｗ／ρ＝０．  ２〜０．８、ここに、ｗ；トナー担持体表面１ｃｍ２  あたりのトナーコート量（ｍｇ）、ρ；トナー真密度（ｇ／ｃｍ３））とすることが知られているが（例えば、特許文献３、特許文献４、特許文献５）カブリと逆転写トナーの発生を防止することは困難であった。
【０００７】
また、小粒径トナーを用い、帯電性と画質の粒状性の向上のため、各色トナーの被記録材に対する最大付着量を５．０ｇ／ｍ２  以下の値に制御するフルカラー画像形成方法が提案されている（例えば、特許文献６）。その結果、トナーを均一に熱定着をする低温定着性の向上には効果的であるが、逆転写トナーの発生防止については不十分なものであった。
【０００８】
また、画像担持体（感光体）上に形成された静電潜像を、帯電したイエロー、マゼンタ、シアンのカラートナー、及び黒トナーで現像し、得られた各画像を電気抵抗が１０８〜１０１２Ω・ｃｍの中間転写媒体に転写した後に、黒トナーによる現像画像を中間転写媒体上に一次転写して重ね合わせてから、他の転写材へ二次転写するフルカラー画像形成方法が提案されている（例えば、特許文献７）。
ここでは、中間転写媒体が一次転写の繰り返しにより帯電することがなく、最後に現像および一次転写される黒トナーの転写効率が高くなることが記載されているが、逆転写トナーの防止については不十分なものであった。
【０００９】
また、最初に黒トナーを、次いでイエロー、マゼンタ、シアンのカラートナーで現像することで、黒トナーに他の色トナーが混色することなく、黒色トナーのみのリサイクルを可能としたカラー画像形成装置が提案されているが（例えば、特許文献８）、逆転写トナーの防止については不十分なものであった。
【００１０】
また、中間転写媒体を介して転写材の両面にトナー像を形成するとともに、イエロー、マゼンタ、シアン、黒からなるカラートナー象の重ね合わせ順が、最初と最後がシアンと黒、その間がイエローとマゼンタとするカラー画像形成装置が提案されているが（例えば、特許文献９）、複数のトナー層の逆転写トナーの発生防止には不充分なものであった。
【００１１】
また、一次転写部に定電圧電源を、二次転写部に定電流電源を用いることが、（例えば、特許文献１０）提案されているが、同様に複数のトナー層の転写効率と逆転写トナーの発生防止には不十分であった。
【００１２】
また、複数の画像担持体と複数の現像装置を備えたタンデム方式による画像形成装置において、各画像担持体上から回収したクリーニングトナーを各色の現像装置内に戻すトナーリサイクル方式が（例えば、特許文献１１、特許文献１２）等で知られている。しかしながら、かぶりと逆転写トナーの生成量が大きく不充分なものであった。
【００１３】
同様にタンデム方式による画像形成装置において、現像装置で現像と同時クリーニングを同時にことが、提案されている（例えば、特許文献１３、特許文献１４）。この方式では、画像形成装置の小型化を可能にするものであるが、転写効率を高めて、画像かぶりと逆転写トナーの発生を防止するにはまだ不十分であった。
【００１４】
また、球形トナーを用い、非接触現像にてクリーナレスとすることが提案されている（例えば、特許文献１５）。
しかしながら、円形度０．９６以上のトナーで高い転写効率を実現し、感光体上に残留する微量のトナーを保持ローラに一旦回収し、その後、中間転写媒体に移し、クリーニングを行うものであるが、トナーの混色を保持ローラで防止するので、感光体の周囲に配置される部材を小型化にするには不利となり、画像形成装置としては横幅が大きな装置となる。
【００１５】
また、球形トナーとして、円形度０．９５０〜０．９９５のトナーとシリカ、アルミナ、チタニアを用い、磁気ブラシ現像と組合せて現像部で現像とクリーニングを同時に行うことが提案されているが（例えば、特許文献１６）、逆転写トナーの発生を防止するものではなかった。
【００１６】
【特許文献１】
特開平３−６２０７２号公報
【特許文献２】
特開平９−２３０７１４号公報
【特許文献３】
特開平６−１９４９４３号公報
【特許文献４】
特開平９−６２０３０号公報
【特許文献５】
特開平１１−２１８９５７号公報
【特許文献６】
特開２００２−１３１９７３号公報
【特許文献７】
特開平８−２４８７７９号公報
【特許文献８】
特開２０００−２０６７５５号公報
【特許文献９】
特開２００２−３１９３３号公報
【特許文献１０】
特開２００２−１１６５９９号公報
【特許文献１１】
特開２００１−０９２２０８号公報
【特許文献１２】
特開２００２−１７４９３４号公報
【特許文献１３】
特開平５−５３４８２号公報
【特許文献１４】
特開平８−１４６６５２号公報
【特許文献１５】
特開平１１−２４９４５２号公報
【特許文献１６】
特開２０００−０７５５４１号公報
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、静電潜像を複数色のトナーで現像した画像を中間転写媒体に転写した後に記録媒体上に画像を転写する画像形成装置において、現像・転写を逐次行い中間転写媒体上にカラートナー画像を形成し、一括して紙などの記録媒体上にに転写し、次いで定着を行うカラー画像形成装置において、感光体上の転写残りトナーを現像部で、現像・同時クリーニングによって回収する際に、回収されるトナーが少なく、また記録媒体上の負に帯電したトナーが正に帯電することを防止し、逆転写トナーに由来するトナーの混色を未然に防ぐ色再現性の高いクリーナレス画像形成装置を提供することをことを課題とするものである。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
本発明の課題は、潜像担持体上に静電潜像を形成し、逐次、複数色の現像器を用い、トナー像を形成し、次いで記録媒体上に画像を転写する画像形成装置において、中間転写媒体の仕事関数をいずれのトナーの仕事関数よりも小さいか、等しいものとした画像形成装置によって解決することができる。
また、潜像担持体上の転写残りトナーを現像部で回収するクリーナレス装置である前記の画像形成装置である。
また、中間転写媒体がベルト状の部材からなる前記の画像形成装置である。
【００１９】
このように、現像に使用するトナーと中間転写媒体との仕事関数を、それぞれΦｔ、ΦＴＭとした時に、Φｔ≧ΦＴＭの関係を満足させることで中間転写媒体上の負に帯電したトナーが正に帯電することを防止し、逆転写トナーに由来するトナーの混色を未然に防ぐものである。
また、転写効率を高めると同時にトナーを常に正に帯電することを防止できるので、中間転写媒体上のトナーが次工程の現像に使用される感光体上に逆転写することが無いので、トナーを再利用が可能となり、クリーナを設けない画像形成装置の提供が可能となる。
【００２０】
また、潜像担持体と中間転写媒体の周速差を０．９５〜１．０５とした前記の画像形成装置である。
また、潜像担持体上に必要な現像付着トナー量を得るのに、現像部材の周速差を所定の大きさとすることによって、トナーの均一帯電と仕事関数差による電子（電荷）の移動による高い転写特性と色ずれや飛び散りがない高品位なカラートナー像が得られる。
【００２１】
また、負帯電トナー、および反転現像器を用いた前記の画像形成装置である。
潜像担持体上に現像されたトナー量が０．５ｍｇ／ｃｍ２  以下に規制された非磁性一成分トナーを用いた前記の画像形成装置である。
このように、現像の際に薄層規制してトナー搬送量が０．５ｍｇ／ｃｍ２以下に規制することにより、現像部材上のトナーが略１層に設定可能となる結果、トナー表面を均一に負に帯電させることができ、他色トナー上に色重ねを行う場合に、各色トナーの仕事関数差による電子（電荷）の授受が起こり、トナー層間の帯電が平均化されることにより均一に色重ねを行うことが可能となる。
【００２２】
また、潜像担持体から中間転写媒体へ転写に使用される一次転写電源は定電圧電源であり、中間転写媒体から記録媒体への転写に使用される二次転写電源は定電流電源である前記の画像形成装置である。
本発明では、トナー層の帯電特性が平均化されるので、一次転写部の電源とし、定電圧電源を使用することができ、安定した転写が可能となる。
【００２３】
また、現像による潜像担持体上の付着トナー量を０．５５ｍｇ／ｃｍ２  以下とすることで、転写材への一次転写電圧を低く押さえることが可能となり、その結果、中間転写媒体と潜像担持体間の１次転写時の非画像部への放電を抑制することができ、転写トナー画像の飛び散りや飛散の防止が可能となる。
この効果は、仕事関数の大きいトナーより順に現像することで１次転写電圧を逐次高くする必要がないため、必然的に高品質のカラートナー像を得ることができる。
また、潜像担持体上に必要な現像付着トナー量を得るのに、現像部材の周速を早くし、その周速比を少なくとも１．１以上とし、上限はトナーが飛散しない周速となる。そうすることにより、トナー層の帯電の均一化がはかれ、高い転写特性と色ずれや飛び散りがない高品位なカラートナー像が得られる。
【００２４】
各色トナーの転写効率が上がる結果、潜像担持体上の転写残りトナーが激減する。その結果、感光体  上の転写残りトナー量が微量となることにより、現像・同時クリーニングが容易となる。
また、  現像部に回収されるトナー中に他色トナーの混入を防止できるので、長期に渡って色再現性に優れる  画像品質を維持でき、そして、クリーニングの廃トナー収容部を別途設ける必要がないので、画像形成装置を小型化できるものである。
また、回収されたトナー量が非常に微量であるので、未使用トナーと混合使用しても帯電特性が安定しているため、長期に渡って印字画像や画像品質の劣化を生じにくい。
【００２５】
【発明の実施の形態】
本発明は、潜像担持体上の静電潜像を複数色のトナーによって、逐次現像して、中間転写媒体に転写する画像形成装置において、中間転写媒体の仕事関数を複数色のトナーのいずれの仕事関数よりも小さいか、等しいものとすることによって、中間転写媒体上のトナーが正トナーとして逆帯電して、次の色の画像形成に使用する感光体上に逆転写することがないので、転写残りトナーを回収して再度使用しても、トナーの混色を防止できるので、クリーナのない画像形成装置とすることができることが可能であることを見出したものである。
【００２６】
本発明におけるトナー、潜像担持体の仕事関数について説明する。
物質の仕事関数（Φ）は、その物質から電子を取り出すために必要なエネルギーとして知られており、仕事関数が小さいほど電子を放出しやすく、大きい程電子を出しにくい。そのため、仕事関数の小さい物質と大きい物質を接触させると、仕事関数の小さい物質は正に、仕事関数の大きい物質は負に帯電する。
仕事関数は下記の測定方法により測定されるものであり、その物質から電子を取り出すためのエネルギー（ｅＶ）として数値化され、種々の物質からなるトナーと画像形成装置における種々の部材との接触による帯電性を評価しうるものである。
【００２７】
仕事関数（Φ）は、表面分析装置（理研計器製  ＡＣ−２、低エネルギー電子計数方式）を使用して測定される。本発明にあっては、該装置において、重水素ランプを使用し、照射光量５００ｎＷに設定し、分光器により単色光を選択し、照射面積を４ｍｍ角とし、エネルギー走査範囲３．４〜６．２ｅＶ、測定時間１０ｓｅｃ／１個所で試料に照射する。そして、試料表面から放出される光電子を検出して求めたものであり、仕事関数に関しては、繰り返し精度（標準偏差）０．０２ｅＶで測定されるものである。なお、データ再現性を確保するための測定環境としては、使用温湿度２５℃、５５％ＲＨの条件下で、２４時間放置品を測定試料とした。
【００２８】
図１は、中間転写媒体上のトナーの帯電の様子を説明する図であり、負帯電トナーが正帯電トナーに変化しないことを説明する図である。
図１（Ａ）は、複数色のトナーをコンポジットトナーとしてベタ画像の現像、転写例を示したもので、一列にトナーが並んだ様子を示している。
トナーの仕事関数が大きい順より現像・転写が行われ、いずれのトナーの仕事関数よりも表面の仕事関数が小さい中間転写ベルト上に静電的に付着している。矢印の方向に電子（電荷）が移動し、最上部のトナーの電荷が小さくなるので、斥力でトナーが離れることはなく、重なりが良好となり、かつ定電圧転写において電子（電荷）の流れと転写の向きが同一になる為、転写効率が高くなると考えられ、同時に中間転写ベルトより電子（電荷）が最下層のトナーに移動し、トナーの電荷を負にさせる。負の電荷が増えることはあっても、正になることはないので、逆転写トナーの生成が防止されるものと考えられる。
【００２９】
また、図１（Ｂ）は中間調画像の現像、転写例を示したもので、トナー同士が隣りあう場合の例である。トナーの仕事関数が大きい順より現像・転写が行われ、中間転写ベルト上に静電的に付着している。
矢印の方向に電子（電荷）が移動し、最上部のトナーの電荷が小さくなるので、斥力でトナーが離れることはなく、重なりが良好となり、定電圧転写において電荷の流れと転写の向きが同一になる為、転写効率が高くなると考えられ、同時に中間転写ベルトより電子（電荷）が最下層のトナーに移動し、トナーの電荷を負にさせる。負の電荷が増えることはあっても、正になることはないので、逆転写トナーの生成が防止できるものと考えられる。
また、図１（Ｃ）は、単色の線画像の現像、転写例を示したもので、トナーが中間転写ベルト上に静電的に付着している。中間転写ベルトより電子（電荷）がトナーに移動し、トナーの電荷を負にさせる。負の電荷が増えることはあっても、正になることはないので、逆転写トナーが防止されるものと考えられる。
【００３０】
図２は、本発明の画像形成装置を説明する図である。
図２は、本発明の画像形成装置における接触現像方式の一例を示すものであるが、感光体１は直径２４〜８６ｍｍで表面速度６０〜３００ｍｍ／ｓで回転する感光体ドラムで、コロナ帯電器２によりその表面が均一に負帯電された後、記録すべき情報に応じた露光３が行なわれることにより、静電潜像が形成される。
現像器１０は、一成分現像装置であり、有機感光体上に一成分非磁性トナーＴを供給することで有機感光体における静電潜像を反転現像し、可視像化するものである。現像手段には、一成分非磁性トナーＴが収納されており、図示のごとく反時計方向で回転するトナー供給ローラ７によりトナーを現像ローラ９に供給する。現像ローラ９は反時計方向に回転し、トナー供給ローラ７により搬送されたトナーＴをその表面に保持した状態で有機感光体との接触部に搬送し、有機感光体１上の静電潜像を可視像化する。
【００３１】
現像ローラ９は、例えば直径１６〜２４ｍｍで、金属製管にめっきやブラスト処理したローラ、あるいは中心軸周面にブタジエンゴム、スチレンブタジエンゴム、エチレンプロピレンゴム、ウレタンゴム、シリコーンゴム等からなる体積抵抗値１０４〜１０８Ω・ｃｍ、硬度が４０〜７０°（アスカーＡ硬度）の導電性弾性体層が形成されたもので、この管の軸等を介して図示しない電源より現像バイアス電圧が印加される。また、現像ローラ９、トナー供給ローラ７、トナー規制ブレード８からなる現像器１０は、図示しないばね等の付勢手段により有機感光体に押圧力１９．６〜９８．１Ｎ／ｍ、好ましくは２４．５〜６８．６Ｎ／ｍで、ニップが幅１〜３ｍｍとなるように圧接されるとよい。
【００３２】
規制ブレード８としてはステンレス、リン青銅、ゴム板、金属薄板にゴムチップの貼り合わせたもの等が使用されるが、現像ローラに対して図示しないばね等の付勢手段により、あるいは弾性体としての反発力を利用して線圧２４５〜４９０ｍＮ／ｃｍで押圧され、現像ローラ上のトナー層厚を略１層から２層とすると良い。
【００３３】
接触現像方式にあっては、感光体の暗電位としては−５００〜−７００Ｖ、明電位としては−５０〜−１５０Ｖ、図示していないが現像バイアス電圧としては−１００〜−４００Ｖとすると良く、現像ローラとトナー供給ローラとは同電位とすると良い。
接触現像方式にあっては、反時計方向に回転する現像ローラの周速を、時計方向に回転する有機感光体に対して１．１〜２．５、好ましくは１．２〜２．２の周速比とするとよく、これにより、小粒径のトナー粒子であっても、有機感光体との接触摩擦帯電を確実にできる。
【００３４】
また、規制ブレード、現像ローラにおけるそれぞれの仕事関数と、トナーの仕事関数との関係に格別の制限はないが、好ましくは規制ブレード、現像ローラにおけるそれぞれの仕事関数をトナーの仕事関数より小さくして、規制ブレードと接触するトナーを負に接触帯電させておくことにより、より均一な負帯電トナーとできる。また、規制ブレード８に電圧を印加してブレードに接触するトナーへ電荷注入してトナー帯電量を制御してもよい。
【００３５】
次に、本発明の画像形成装置における中間転写媒体について説明する。図２において、中間転写媒体４は、感光体１とバックアップローラ６との間に送られ、電圧が印加されることにより、感光体１上の可視像が中間転写媒体上に転写され、中間転写媒体上にトナー画像が形成される。感光体上に残留するトナーは、クリーニングブレード５により除去され、感光体上の静電荷は消去ランプにより消去され、感光体は再使用に供せられる。本発明の画像形成装置にあっては逆帯電トナーを抑制できるので、感光体上に残留するトナー量を少なくでき、クリーニングトナー容器を小さくできる。
【００３６】
中間転写媒体を転写ドラムや転写ベルトとする場合には、その導電性層に一次転写電圧として＋２５０〜＋６００Ｖの電圧が印加され、また、紙等の転写材への二次転写に際しては、二次転写電圧として＋４００〜＋２８００Ｖの電圧が印加されるとよい。
【００３７】
中間転写媒体として、転写ベルトまたは転写ドラムを用いることができる。
転写ベルトとしては、合成樹脂製の基体からなるフィルムやシート上に転写層を設けるものであり、他方は弾性体の基層上に表層である転写層を設けるものである。また、転写ドラムとしては、感光体が剛性のあるドラム、例えばアルミニウム製のドラム上に有機感光層を設けた場合には、転写媒体としてはアルミニウム等の剛性のあるドラム基体上に弾性の表層である転写層を設けるものである。また、感光体の支持体がベルト状、あるいはゴム等の弾性支持体上に感光層を設けたいわゆる弾性感光体である場合には、転写媒体としてはアルミニウム等の剛性のあるドラム基体上に直接あるいは導電性中間層を介して転写層を設けるとよい。
基体としては、導電性あるいは絶縁性基体が使用可能である。転写ベルトの場合には、体積抵抗１０４  〜１０１２Ω・ｃｍ、好ましくは１０６  〜１０１１Ω・ｃｍの範囲が好ましい。
【００３８】
フィルムおよびシートに適する材質と作製方法としては、変性ポリイミド、熱硬化ポリイミド、ポリカーボネート、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体、ポリフッ化ビニリデン、ナイロンアロイ等のエンジニアリングプラスチックに導電性カーボンブラック、導電性酸化チタン、導電性酸化スズ、導電性シリカ等の導電材料を分散した厚さ５０〜５００μｍの半導電性フィルム基体を押し出し、あるいは成形でシームレス基体とし、その外側にさらに表面エネルギーを下げ、トナーのフィルミングを防止する表面保護層として厚さ５〜５０μｍのフッ素樹脂被覆を行ったシームレスベルトである。
【００３９】
表面保護層の形成方法としては、浸漬コーティング法、リングコーティング法、スプレーコーティング法等を用いることができる。なお、転写ベルトの両端部には転写ベルトの端部での亀裂や伸び、および蛇行防止のために、膜厚８０μｍのポリエチレンテレフタレートフイルム等のテープやウレタンゴム等のリブを貼り付けて使用する。
【００４０】
フィルムまたはシートで基体を作製する場合には、ベルト状とするために端面を超音波溶着を行うことで、ベルトを作製することができ、具体的にはシート、またはフィルム上に導電性層並びに表面層を設けてから、超音波溶着を行うことにより所望の物性を有する転写ベルトを作製することができる。より具体的には基体に厚さ６０〜１５０μｍのポリエチレンテレフタレートを絶縁性基体として用いた場合には、その表面にアルミニウム等を蒸着し、あるいはさらにカーボンブラック等の導電材料と樹脂からなる中間導電性層を塗工し、その上にそれより高い表面抵抗を有するウレタン樹脂、フッ素樹脂、導電性材料からなる半導電性表面層を設けて転写ベルトとすることができる。塗工後の乾燥時に熱をさほど必要としない抵抗層を設けることができる場合には、先にアルミニウム蒸着フィルムを超音波溶着させてから上記の抵抗層を設け、転写ベルトを作製することも可能である。
【００４１】
ゴム等の弾性基体に適する材質と作製方法としては、シリコーンゴム、ウレタンゴム、ニトリルゴム、エチレンプロピレンゴム等に上記の導電材料を分散した厚さ０．８〜２．０ｍｍの半導電性ゴムベルトを押出し成形で作製後、表面をサンドペーパーやポリシャー等の研磨材により所望の表面粗さに制御する。このときの弾性層をこのままで使用してもよいが、さらに上記と同じようにして表面保護層を設けることができる。
【００４２】
転写ドラムの場合には、体積抵抗１０４  〜１０１２Ω・ｃｍ、好ましくは１０７  〜１０１１Ω・ｃｍの範囲が好ましい。転写ドラムはアルミニウム等の金属円筒上に必要により弾性体の導電性中間層を設けて導電性弾性基体とし、さらにその上に表面エネルギーを下げ、トナーのフィルミングを防止する表面保護層として半導電性の厚さ５〜５０μｍの、例えばフッ素樹脂被覆を形成して作製することができる。
【００４３】
導電性弾性基体としては、例えばシリコンゴム、ウレタンゴム、ニトリルゴム（ＮＢＲ）、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＤＭ）、ブタジエンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、イソプレンゴム、クロロプレンゴム、ブチルゴム、エピクロロヒドリンゴム、フッ素ゴム等のゴム材料に、カーボンブラック、導電性酸化チタン、導電性酸化スズ、導電性シリカ等の導電材料を配合、混練、分散した導電性ゴム素材を、直径が９０〜１８０ｍｍのアルミニウム円筒に密着成形して、研磨後の厚さが０．８〜６ｍｍで、体積抵抗が１０４  〜１０１０Ω・ｃｍとするとよい。次いでウレタン樹脂、フッ素樹脂、導電材料、フッ素系樹脂微粒子からなる半導電性の表面層を膜厚約１５〜４０μｍ設けて、所望の体積抵抗１０７  〜１０１１Ω・ｃｍを有する転写ドラムとすることができる。このときの表面粗さは１μｍ（Ｒａ）以下が好ましい。また、別の例としては上記のように作製した導電性弾性基体の上にフッ素樹脂等の半導電性のチューブを被せて、加熱により収縮させて所望の表面層と電気抵抗を有する転写ドラムを作製することも可能である。
【００４４】
次に、図３は、本発明の画像形成装置における非接触現像方式の一例を示すものである。この方式にあっては、現像ローラ９と感光体１とを現像ギャップｄを介して対向させるものである。現像ギャップとしては１００〜３５０μｍとすると良く、また、図示しないが直流電圧の現像バイアスとしては−２００〜−５００Ｖであり、これに重畳する交流電圧としては１．５〜３．５ｋＨｚ、Ｐ−Ｐ電圧１０００〜１８００Ｖの条件とすると良い。また、非接触現像方式にあって、反時計方向に回転する現像ローラの周速としては、時計方向に回転する有機感光体に対して１．１〜２．５、好ましくは１．２〜２．２の周速比とするとよい。
【００４５】
現像ローラ９は図示のごとく反時計方向に回転し、トナー供給ローラ７により搬送されたトナーＴをその表面に吸着した状態で有機感光体との対向部にトナーＴを搬送するが、有機感光体と現像ローラとの対向部において、交流電圧を重畳して印加することにより、トナーＴは現像ローラ表面と有機感光体表面との間で振動することにより現像される。本発明にあっては、交流電圧の印加により現像ローラ表面と有機感光体表面との間でトナーＴが振動する間にトナー粒子相互間で接触帯電が行われ、小粒径の正帯電トナーを負に帯電させることができ、カブリを減少させることができるものと考えられる。
【００４６】
また、中間転写媒体は、可視像化された感光体１とバックアップローラ６との間に送られるが、バックアップローラ６による感光体１への押圧力を、１８〜４５Ｎ／ｍ、好ましくは２６〜３８Ｎ／ｍとすると良い。
【００４７】
これにより、トナー粒子と感光体との接触を確実なものとすることができ、トナー粒子をより負帯電化して転写効率を向上できる。
なお、非接触現像方式における上記以外の事項は、上述した接触現像方式と同様である。
【００４８】
図２、図３で示す現像プロセスをイエローＹ、シアンＣ、マゼンタＭ、ブラックＫからなる４色のトナー（現像剤）による現像器と感光体を組み合わせればフルカラー画像を形成することのできる装置となる。
【００４９】
次に、本発明の負帯電乾式トナーが適用される画像形成装置について説明する。  図４は４サイクル方式のフルカラープリンターの一例を説明する図である。
図４において、１００は像担持体ユニットが組み込まれた像担持体カートリッジである。この例では、感光体カートリッジとして構成されていて、感光体と現像部ユニットが個別に装着できるようになっており、電子写真感光体（潜像担持体）１４０が図示しない適宜の駆動手段によって図示矢印方向に回転駆動される。感光体１４０の周りにはその回転方向に沿って、帯電手段として帯電ローラ１６０、現像手段としての現像器１０（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ）、中間転写装置３０、およびクリーニング手段１７０が配置される。
なお、本発明の画像形成装置においては、クリーニング手段１７０は不要であるが、以下の実施例、比較例における説明のためにクリーニング手段を設けた例について説明をした。
【００５０】
帯電ローラ１６０は、感光体１４０の外周面に当接してその外周面を一様に帯電させる。一様に帯電した感光体１４０の外周面には露光ユニット４０によって所望の画像情報に応じた選択的な露光Ｌ１がなされ、この露光Ｌ１によって感光体１４０上に静電潜像が形成される。この静電潜像は現像器１０によって現像剤が付与されて現像される。
【００５１】
現像器としてイエロー用の現像器１０Ｙ、マゼンタ用の現像器１０Ｍ、シアン用の現像器１０Ｃ、およびブラック用の現像器１０Ｋが設けられている。これら現像器１０Ｙ、１０Ｃ、１０Ｍ、１０Ｋはそれぞれ揺動可能に構成されており、選択的に一つの現像器の現像ローラ９のみが感光体１４０に圧接されるように構成されている。これらの現像器１０は、負帯電トナーを現像ローラ上に保持しているものであり、これらの現像器１０はイエローＹ、マゼンタＭ、シアンＣ、ブラックＫのうちのいずれかのトナーを感光体１４０の表面に付与して感光体１４０上の静電潜像を現像する。現像ローラ９は硬質のローラ、例えば表面を粗面化した金属ローラで構成されている。現像されたトナー像は、中間転写装置３０の中間転写ベルト３６上に転写される。クリーニング手段１７０は、上記転写後に感光体１４０の外周面に付着しているトナーＴを掻き落とすクリーナブレードと、このクリーナブレードによって掻き落とされたトナーを受けるクリーニングトナー回収部とを備えている。
【００５２】
中間転写装置３０は、駆動ローラ３１と、４本の従動ローラ３２、３３、３４、３５と、これら各ローラの周りに張架された無端状の中間転写ベルト３６とを有している。駆動ローラ３１は、その端部に固定された図示しない歯車が感光体１４０の駆動用歯車とかみ合っていることによって感光体１４０とほぼ同一の周速で回転駆動され、したがって中間転写ベルト３６が感光体１４０とほぼ同一の周速で図示矢印方向に循環駆動されるようになっている。
【００５３】
従動ローラ３５は駆動ローラ３１との間で中間転写ベルト３６がそれ自身の張力によって感光体１４０に圧接される位置に配置されており、感光体１４０と中間転写ベルト３６との圧接部において、一次転写部Ｔ１が形成されている。従動ローラ３５は、中間転写ベルトの循環方向上流側において一次転写部Ｔ１の近くに配置されている。
【００５４】
駆動ローラ３１には中間転写ベルト３６を介して図示しない電極ローラが配置されており、この電極ローラを介して中間転写ベルト３６の導電性層に一次転写電圧が印加される。従動ローラ３２は、テンションローラであり、図示しない付勢手段によって中間転写ベルト３６をその張り方向に付勢している。従動ローラ３３は二次転写部Ｔ２を形成するバックアップローラである。このバックアップローラ３３には中間転写ベルト３６を介して二次転写ローラ３８が対向配置されている。二次転写ローラには二次転写電圧が印加され、図示しない間隔調整機構により中間転写ベルト３６に対して間隔が調整可能に構成されている。従動ローラ３４はベルトクリーナ３９のためのバックアップローラである。ベルトクリーナ３９は図示しない間隔調整機構により中間転写ベルト３６に対して間隔調整可能に構成されている。
【００５５】
中間転写ベルト３６は、導電層とこの導電層上に形成され、感光体１４０に圧接される抵抗層とを有する複層ベルトで構成されている。導電層は合成樹脂からなる絶縁性基体の上に形成されており、この導電層に前述した電極ローラを介して一次転写電圧が印加される。なお、ベルト側縁部において、抵抗層が帯状に除去されることによって導電層が帯状に露出し、この露出部に電極ローラが接触するようになっている。
【００５６】
中間転写ベルト３６が循環駆動される過程で、一次転写部Ｔ１において、感光体体１４０上のトナー像が中間転写ベルト３６上に転写され、中間転写ベルト３６上に転写されたトナー像は、二次転写部Ｔ２において、二次転写ローラ３８との間に供給される用紙等の記録媒体Ｓに転写される。シートＳは、給紙装置５０から給送され、ゲートローラ対Ｇによって所定のタイミングで二次転写部Ｔ２に供給される。５１は給紙カセット、５２はピックアップローラである。
【００５７】
定着装置６０でトナー像が定着され、排紙経路７０を通って装置本体の筐体８０上に形成されたシート受け部８１上に排出される。なお、この画像形成装置は、排紙経路７０として互いに独立した２つの排紙経路７１、７２を有しており、定着装置６０を通ったシートはいずれかの排紙経路７１又は７２を通って排出される。また、この排紙経路７１、７２はスイッチバック経路をも構成しており、シートの両側に画像を形成する場合には排紙経路７１又は７２に一旦進入したシートが、返送ローラ７３を通って再び二次転写部Ｔ２に向けて給紙されるようになっている。
【００５８】
以上のような画像形成装置全体の作動の概要は次の通りである。
（１）図示しないパーソナルコンピュータ等から画像情報が画像形成装置の制御部９０に送信されると、感光体１４０、現像器１０の各ローラ９、および中間転写ベルト３６が回転駆動される。
（２）感光体１４０の外周面が帯電ローラ１６０によって一様に帯電される。（３）一様に帯電した感光体１４０の外周面に、露光ユニット４０によって第１色目（例えばイエロー）の画像情報に応じた選択的な露光Ｌ１がなされ、イエロー用の静電潜像が形成される。
（４）感光体１４０には、第１色目の例えばイエロー用の現像器１０Ｙの現像ローラのみが接触し、これによって上記静電潜像が現像され、第１色目のイエローのトナー像が感光体１４０上に形成される。
【００５９】
（５）中間転写ベルト３６には、上記トナーの帯電極性と逆極性の一次転写電圧が印加され、感光体１４０上に形成されたトナー像が一次転写部Ｔ１において中間転写ベルト３６上に転写される。このとき、二次転写ローラ３８およびベルトクリーナ３９は中間転写ベルト３６から離間している。
（６）感光体１４０上に残留しているトナーがクリーニング手段１７０によって除去された後、除去手段４１から徐電光Ｌ２によって感光体１４０が除電される。
（７）上記（２）〜（６）の動作に必要に応じて繰り返される。すなわち、上記印字指令信号に応じて第２色目、第３色目、第４色目と繰り返され、上記印字指令信号の内容に応じたトナー像が中間転写ベルト３６上において重ね合わされて形成される。
【００６０】
（８）所定のタイミングで給紙装置５０からシートＳが給送され、シートＳの先端が二次転写部Ｔ２に達する直前あるいは達した後に、すなわちシートＳ上の所望の位置に、中間転写ベルト３６上のトナー像が転写されるタイミングで、二次転写ローラ３８が中間転写ベルト３６上のトナー像、すなわち４色のトナー像が重ね合わせられたフルカラー画像がシートＳ上に転写される。また、ベルトクリーナ３９が中間転写ベルト３６に当接し、二次転写後に中間転写ベルト３６上に残留しているトナーが除去される。
（９）記録媒体Ｓが定着装置６０を通過することによってシートＳ上のトナー像が定着し、その後、シートＳが所定の位置に向け（両面印刷でない場合にはシート受け部８１に向け、両面印刷の場合にはスイッチバック経路７１または７２を経て返送ローラ７３に向け）搬送される。
【００６１】
本発明に係る画像形成装置では、感光体１４０には現像ローラ９、中間転写媒体３６を当接状態としてもよく、また、現像を非接触方式としてもよい。
【００６２】
同様に、本発明に使用するタンデム方式のフルカラープリンターの概略正面図を図５に示す。
図５において、本実施形態の画像形成装置２０１は、ハウジング２０２と、ハウジング２０２の上部に形成された排紙トレイ２０３と、ハウジング２０２の前面に開閉自在に装着された扉体２０４を有し、ハウジング２０２内には、制御ユニット２０５、電源ユニット２０６、露光ユニット２０７、画像形成ユニット２０８、排気ファン２０９、転写ユニット２１０、給紙ユニット２１１が配設され、扉体２０４内には紙搬送ユニット２１２が配設されている。各ユニットは、本体に対して着脱可能な構成であり、メンテナンス時等には一体的に取り外して修理または交換を行うことが可能な構成になっている。
【００６３】
転写ユニット２１０は、ハウジング２０２の下方に配設され図示しない駆動源により回転駆動される駆動ローラ２１３と、駆動ローラ２１３の斜め上方に配設される従動ローラ２１４と、この２本のローラのみで間に張架されて図示矢印方向（反時計方向）へ循環駆動される中間転写ベルト２１５と、中間転写ベルト２１５の表面に当接するクリーニング手段２１６とを備え、従動ローラ２１４および中間転写ベルト２１５が駆動ローラ２１３に対して図で左側に傾斜する方向に配設されている。これにより中間転写ベルト２１５駆動時のベルト張り側（駆動ローラ２１３により引っ張られる側）２１７が下方に位置し、ベルト弛み側２１８が上方に位置するようにされている。
【００６４】
駆動ローラ２１３は、後述する２次転写ローラ２１９のバックアップローラを兼ねている。駆動ローラ２１３の周面には、厚さ３ｍｍ程度、体積抵抗率が１×１０５  Ω・ｃｍ以下のゴム層が形成されており、金属製の軸を介して接地することにより、２次転写ローラ２１９を介して供給される２次転写バイアスの導電経路としている。このように駆動ローラ２１３に高摩擦かつ衝撃吸収性を有するゴム層を設けることにより、２次転写部へ記録媒体が進入する際の衝撃が中間転写ベルト２１５に伝達しにくく、画質の劣化を防止することができる。
【００６５】
また、本発明においては、駆動ローラ２１３の径を従動ローラ２１４の径より小さくしている。これにより、２次転写後の記録紙が記録紙自身の弾性力で剥離し易くすることができる。
【００６６】
クリーニング手段２１６は、ベルト張り側２１７に設けられている。
また、中間転写ベルト２１５の裏面には、後述する画像形成ユニット２０８を構成する各色毎の単色画像形成ユニットＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋの画像担持体２２０に対向して板バネ電極からなる１次転写部材２２１がその弾性力で当接され、１次転写部材２２１には転写バイアスが印加されている。
【００６７】
画像形成ユニット２０８は、複数（本実施形態では４つ）の異なる色の画像を形成する単色画像形成ユニットＹ（イエロー用），Ｍ（マゼンタ用），Ｃ（シアン用），Ｋ（ブラック用）を備え、各単色画像形成ユニットＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋにはそれぞれ、有機感光層、無機感光層を形成した感光体からなる画像担持体２２０と、画像担持体２２０の周囲に配設された、コロナ帯電器または帯電ローラからなる帯電手段２２２および現像手段２２３を有している。
【００６８】
各単色画像形成ユニットＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋの画像担持体２２０が中間転写ベルト２１５のベルト張り側２１７に当接されるようにされ、その結果、各単色画像形成ユニットＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋも駆動ローラ２１３に対して図で左側に傾斜する方向に配設される。画像担持体２２０は、図示矢印に示すように、中間転写ベルト２１５と逆方向に回転駆動される。
【００６９】
露光ユニット２０７は、画像形成ユニット２０８の斜め下方に配設され、内部にポリゴンミラーモータ２２４、ポリゴンミラー２２５、ｆ−θレンズ２２６、反射ミラー２２７、折り返しミラー２２８を有し、ポリゴンミラー２２５から各色に対応した画像信号が共通のデータクロック周波数に基づいて変調形成されて射出され、ｆ−θレンズ２２６、反射ミラー２２７、折り返しミラー２２８を経て、各単色画像形成ユニットＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋの画像担持体２２０に照射され、潜像を形成する。なお、各単色画像形成ユニットＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋの画像担持体２２０への光路長は折り返しミラー２２８の作用によって実質的に同一の長さにされている。
【００７０】
次に、現像手段２２３について、単色画像形成ユニットＹを代表して説明する。本実施態様においては、各単色画像形成ユニットＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋが図で左側に傾斜する方向に配設されているので、トナー収納容器２２９が斜め下方に傾斜して配置されている。
【００７１】
すなわち、現像手段２２３は、トナーを収納するトナー収納容器２２９と、このトナー収納容器２２９内に形成されたトナー貯蔵部２３０（図のハッチング部）と、トナー貯蔵部２３０内に配設されたトナー攪拌部材２３１と、トナー貯蔵部２３０の上部に区画形成された仕切部材２３２と、仕切部材２３２の上方に配設されたトナー供給ローラ２３３と、仕切部材２３２に設けられトナー供給ローラ２３３に当接される帯電ブレード２３４と、トナー供給ローラ２３３および画像担持体２２０に近接するように配設される現像ローラ２３５と、現像ローラ２３５に当接される規制ブレード２３６とから構成されている。
【００７２】
現像ローラ２３５およびトナー供給ローラ２３３は、図示矢印に示すように、画像担持体２２０の回転方向とは逆方向に回転駆動され、一方、攪拌部材２３１は供給ローラ２３３の回転方向とは逆方向に回転駆動される。トナー貯蔵部２３０において攪拌部材２３１により攪拌、運び上げられたトナーは、仕切部材２３２の上面に沿ってトナー供給ローラ２３３に供給され、供給されたトナーは可撓性材料によって作製された帯電ブレード２３４と摺擦して供給ローラ２３３の表面の凹凸部への機械的付着力と摩擦帯電力による付着力によって、現像ローラ２３５の表面に供給される。
現像ローラ２３５に供給されたトナーは規制ブレード２３６により所定厚さに薄層化規制される。薄層化したトナー層は、画像担持体２２０へと搬送されて現像ローラ２３５と画像担持体２２０が近接する現像領域で画像担持体２２０の静電潜像を現像する。
【００７３】
また、画像形成時には、給紙ユニット２１１は、記録媒体Ｐの複数枚が積層保持されている給紙カセット２３８と、給紙カセット２３８から記録媒体Ｐを一枚ずつ給送するピックアップローラ２３９を備えている。
【００７４】
紙搬送ユニット２１２は、二次転写部への記録媒体Ｐの給紙タイミングを規定するゲートローラ対２４０（一方のローラはハウジング２０２側に設けられている）と、駆動ローラ２１３および中間転写ベルト２１５に圧接される二次転写手段としての二次転写ローラ２１９と、主記録媒体搬送路２４１と、定着手段２４２と、排紙ローラ対２４３と、両面プリント用搬送路２４４を備えている。定着手段２４２は、少なくも一方にハロゲンヒータ等の発熱体を内蔵した回転自在な定着ローラ対２４５と、この定着ローラ対２４５の少なくも一方側のローラを他方側に押圧付勢してシート材に２次転写された２次画像を記録媒体Ｐに押圧する押圧手段を有し、記録媒体に２次転写された２次画像は、定着ローラ対２４５の形成するニップ部で所定の温度で記録媒体に定着される。
【００７５】
本発明においては、中間転写ベルト２１５が駆動ローラ２１３に対して図で左側に傾斜する方向に配設されているため、右側に広い空間が生じその空間に定着手段２４２を配設することができ、画像形成装置の小型化を実現することができると共に、定着手段２４２で発生する熱が、左側に位置する露光ユニット２０７、中間転写ベルト２１５および各単色画像形成ユニットＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋへ悪影響をおよぼすことを防止することができる。
【００７６】
次に、トナーの仕事関数の測定に使用する測定セルについて説明する。
図６は、仕事関数測定用の試料測定セルを説明する図である。
図６（Ａ）に平面図を示し、図６（Ｂ）に側面図を示すように、試料測定セルＣ１は、直径１３ｍｍ、高さ５ｍｍのステンレス製円盤の中央に直径１０ｍｍで深さ１ｍｍのトナー収容用凹部Ｃ２を有する形状を有する。セルの凹部内にトナーを秤量スプーンを使用して突き固めないで入れた後、ナイフエッジを使用して表面を平らにした状態で測定に供する。
トナーを充填した測定セルを試料台の規定位置上に固定した後に、照射面積４ｍｍ角とし、エネルギー走査範囲４．２〜６．２ｅＶの条件で測定される。
また、照射光量は、トナーのような絶縁性が大きな材料や半導電性の材料は、照射光量５００ｎＷで測定したが、金属材料のような導電性の材料の場合には、照射光量１０ｎＷで測定した。
トナーの仕事関数測定時の規格化電子収率は、測定光量５００ｎＷで８以上とすることが好ましい。
【００７７】
図７は、他の形状の試料の仕事関数の測定方法を説明する図である。
中間転写媒体、潜像担持体のように、円筒形状の部材を試料とする場合には、円筒形状の部材を１〜１．５ｃｍの幅で切断し、ついで稜線に沿って横方向に切断して図７（Ａ）に形状を示すように、測定用試料片Ｃ３を得た後、図７（Ｂ）に示すように、試料台Ｃ４の規定位置上に、測定光Ｃ５が照射される方向に対して照射面が平行になるように固定する。これにより、放出される光電子Ｃ６が検知器Ｃ７、すなわち光電子倍像管により効率よく検知される。
【００７８】
本発明のトナーとしては、粉砕法および重合法により得られるトナーのいずれでも良いが、円形度が良好な重合法トナーが好ましい。
粉砕法トナーとしては、樹脂バインダーに少なくとも顔料を含有し、離型剤、荷電制御剤等を添加し、ヘンシェルミキサー等で均一混合した後、２軸押し出し機で溶融混練され、冷却後、粗粉砕−微粉砕工程を経て、分級処理され、さらに、外添粒子が付着されてトナー粒子とされる。
【００７９】
バインダー樹脂としてはトナー用樹脂として使用されている合成樹脂が使用可能であり、例えばポリスチレン、ポリ−α−メチルスチレン、クロロポリスチレン、スチレン−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−ブタジエン共重合体、スチレン−塩化ビニル共重合体、スチレン−酢酸ビニル共重合体、スチレン−マレイン酸共重合体、スチレン−アクリル酸エステル共重合体、スチレン−メタクリル酸エステル共重合体、スチレン−アクリル酸エステル−メタクリル酸エステル共重合体、スチレン−α−クロルアクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリロニトリル−アクリル酸エステル共重合体、スチレン−ビニルメチルエーテル共重合体等のスチレン系樹脂でスチレン又はスチレン置換体を含む単重合体又は共重合体、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン変成エポキシ樹脂、シリコーン変成エポキシ樹脂、塩化ビニル樹脂、ロジン変性マレイン酸樹脂、フェニール樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、アイオノマー樹脂、ポリウレタン樹脂、シリコーン樹脂、ケトン樹脂、エチレン−エチルアクリレート共重合体、キシレン樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、テルペン樹脂、フェノール樹脂、脂肪族又は脂環族炭化水素樹脂等が単独又は複合して使用できる。
【００８０】
特に本発明においては、スチレン−アクリル酸エステル系樹脂、スチレン−メタクリル酸エステル系樹脂、ポリエステル樹脂が好ましい。バインダー樹脂としてはガラス転移温度が５０〜７５℃、フロー軟化温度が１００〜１５０℃の範囲が好ましい。
【００８１】
着色剤としては、トナー用着色剤が使用可能である。例えばカーボンブラック、ランプブラック、マグネタイト、チタンブラック、クロムイエロー、群青、アニリンブルー、フタロシアニンブルー、フタロシアニングリーン、ハンザイエローＧ、ローダミン６Ｇ、カルコオイルブルー、キナクリドン、ベンジジンイエロー、ローズベンガル、マラカイトグリーンレーキ、キノリンイエロー、Ｃ．Ｉ．ピグメント・レッド４８：１、Ｃ．Ｉ．ピグメント・レッド１２２、Ｃ．Ｉ．ピグメント・レッド５７：１、Ｃ．Ｉ．ピグメント・レッド１２２、Ｃ．Ｉ．ピグメント・レッド１８４、Ｃ．Ｉ．ピグメント・イエロー１２、Ｃ．Ｉ．ピグメント・イエロー１７、Ｃ．Ｉ．ピグメント・イエロー９７、Ｃ．Ｉ．ピグメント・イエロー１８０、Ｃ．Ｉ．ソルベント・イエロー１６２、Ｃ．Ｉ．ピグメント・ブルー５：１、Ｃ．Ｉ．ピグメント・ブルー１５：３等の染料および顔料を単独あるいは複合して使用できる。
【００８２】
離型剤としては、トナー用離型剤が使用可能である。例えばパラフィンワックス、マイクロワックス、マイクロクリスタリンワックス、キャデリラワックス、カルナウバワックス、ライスワックス、モンタンワックス、ポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックス、酸化型ポリエチレンワックス、酸化型ポリプロピレンワックス等が挙げられる。中でもポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックス、カルナバワックス、エステルワックス等を使用することが好ましい。
【００８３】
荷電調整剤としては、トナー用荷電調整剤が使用可能である。例えば、オイルブラック、オイルブラックＢＹ、ボントロンＳ−２２およびＳ−３４（オリエント化学工業製）、サリチル酸金属錯体Ｅ−８１、Ｅ−８４（オリエント化学工業製）、チオインジゴ系顔料、銅フタロシアニンのスルホニルアミン誘導体、スピロンブラックＴＲＨ（保土ヶ谷化学工業製）、カリックスアレン系化合物、有機ホウ素化合物、含フッ素４級アンモニウム塩系化合物、モノアゾ金属錯体、芳香族ヒドロキシルカルボン酸系金属錯体、芳香族ジカルボン酸系金属錯体、多糖類等が挙げられる。なかでもカラートナー用には無色ないしは白色のものが好ましい。
【００８４】
粉砕法トナーにおける成分比としては、バインダー樹脂１００重量部に対して、着色剤は０．５〜１５重量部、好ましくは１〜１０重量部であり、また、離型剤は１〜１０重量部、好ましくは２．５〜８重量部であり、また、荷電制御剤は０．１〜７重量部、好ましくは０．５〜５重量部である。
【００８５】
本発明の粉砕法トナーにあっては、転写効率の向上を目的とした場合、球形化処理されるとよく、そのためには、粉砕工程で、比較的丸い球状で粉砕可能な装置、例えば機械式粉砕機として知られるターボミル（川崎重工業製）を使用すれば円形度は０．９３まで高めることができる。または、粉砕したトナーを熱風球形化装置（日本ニューマチック工業製）を使用することによって円形度を１．００まで高めることができる。
なお、本発明において、トナー粒子の平均粒径と円形度は、粒子像分析装置（シスメックス製  ＦＰＩＡ２１００）で測定した値である。
【００８６】
また、重合法トナーとしては、懸濁重合法、乳化重合法、分散重合法等により得られるトナーが挙げられる。懸濁重合法においては、重合性単量体、着色顔料、離型剤とを必要により更に、染料、重合開始剤、架橋剤、荷電制御剤、その他の添加剤を添加した複合物を溶解又は分散させた単量体組成物を、懸濁安定剤（水溶性高分子、難水溶性無機物質）を含む水相中に撹拌しながら添加して造粒し、重合させて所望の粒子サイズを有する着色重合トナー粒子を形成することができる。
【００８７】
乳化重合法においては、単量体と離型剤を必要により更に重合開始剤、乳化剤（界面活性剤）などを水中に分散させて重合を行い、次いで凝集過程で着色剤、荷電制御剤と凝集剤（電解質）等を添加することによって所望の粒子サイズを有する着色トナー粒子を形成することができる。
重合法トナー作製に用いられる材料において、着色剤、離型剤、荷電制御剤、に関しては、上述した粉砕トナーと同様の材料が使用できる。
【００８８】
重合性単量体成分としては、公知のビニル系モノマーが使用可能であり、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−メトキシスチレン、ｐ−エチルスチレン、ビニルトルエン、２，４−ジメチルスチレン、ｐ−ｎ−ブチルスチレン、ｐ−フェニルスチレン、ｐ−クロルスチレン、ジビニルベンゼン、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸プロピル、アクリル酸ｎ−ブチル、アクリル酸イソブチル、アクリル酸ｎ−オクチル、アクリル酸ドデシル、アクリル酸ヒドロキシエチル、アクリル酸２−エチルヘキシル、アクリル酸フェニル、アクリル酸ステアリル、アクリル酸２−クロルエチル、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、メタクリル酸ヒドロキシエチル、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、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、フマル酸、ケイ皮酸、エチレングリコール、プロピレングリコール、無水マレイン酸、無水フタル酸、エチレン、プロピレン、ブチレン、イソブチレン、塩化ビニル、塩化ビニリデン、臭化ビニル、フッ化ビニル、酢酸ビニル、プロピレン酸ビニル、アクリロニトリル、メタクリルニトリル、ビニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテル、ビニルケトン、ビニルヘキシルケトン、ビニルナフタレン等が挙げられる。なお、フッ素含有モノマーとしては例えば２，２，２−トリフルオロエチルアクリレート、２，２，３，３−テトラフルオロプロピルアクリレート、フッ化ビニリデン、三フッ化エチレン、テトラフルオロエチレン、トリフルオロプロピレンなどはフッ素原子が負荷電制御に有効であるので使用が可能である。
【００８９】
乳化剤（界面活性剤）としては、例えばドデシルベンゼン硫酸ナトリウム、テトラデシル硫酸ナトリウム、ペンタデシル硫酸ナトリウム、オクチル硫酸ナトリウム、オレイン酸ナトリウム、ラウリン酸ナトリウム、ステアリン酸カリウム、オレイン酸カルシウム、ドデシルアンモニウムクロライド、ドデシルアンモニウムブロマイド、ドデシルトリメチルアンモニウムブロマイド、ドデシルピリジニウムクロライド、ヘキサデシルトリメチルアンモニウムブロマイド、ドデシルポリオキシエチレンエーテル、ヘキサデシルポリオキシエチレンエーテル、ラウリルポリオキシエチレンエーテル、ソルビタンモノオレアートポリオキシエチレンエーテル等がある。
【００９０】
重合開始剤としては、例えば、過硫酸カリウム、過硫酸ナトリウム、過硫酸アンモニウム、過酸化水素、４，４’−アゾビスシアノ吉草酸、ｔ−ブチルハイドロパーオキサイド、過酸化ベンゾイル、２，２’−アゾビス−イソブチロニトリル等がある。
【００９１】
凝集剤（電解質）としては、例えば、塩化ナトリウム、塩化カリウム、塩化リチウム、塩化マグネシウム、塩化カルシウム、硫酸ナトリウム、硫酸カリウム、硫酸リチウム、硫酸マグネシウム、硫酸カルシウム、硫酸亜鉛、硫酸アルミニウム、硫酸鉄等が挙げられる。
【００９２】
重合法トナーの円形度の調節法としては、乳化重合法は２次粒子の凝集過程で温度と時間を制御することで、円形度を自由に変えることができ、その範囲は０．９４〜１．００である。また、懸濁重合法では、真球のトナーが可能であるため、円形度は０．９８〜１．００の範囲となる。また、円形度を調節するためにトナーのＴｇ温度以上で加熱変形させることで、円形度を０．９４〜０．９８まで自由に調節することが可能となる。
また、トナーの個数平均粒径は、９μｍ以下であることが好ましく、８μｍ〜４．５μｍであることがより好ましい。９μｍよりも大きなトナーでは、１２００ｄｐｉ以上の高解像度で潜像を形成しても、その解像度の再現性が小粒子径のトナーに比べて低下し、また４．５μｍ以下になると、トナーによる隠蔽性が低下するとともに、流動性を高めるために外添剤の使用量が増大し、その結果、定着性能が低下する傾向があるので好ましくない。
【００９３】
次に、外添剤について説明する。本発明のトナー粒子には、外添剤として、シリカ粒子と、シリカの表面をチタン、スズ、ジルコニウムおよびアルミニウムから選ばれる少なくとも１種の金属の酸化物、水酸化物によって修飾した表面修飾シリカ粒子を含み、シリカ粒子に対して表面修飾シリカ粒子が重量比で１．５倍以下の比で含有されている。
【００９４】
また、その他の外添剤としては、各種の無機および有機のトナー用流動性改良剤が使用可能である。例えば、正帯電性シリカ、二酸化チタン、アルミナ、酸化ジルコニウム、マグネタイト、酸化亜鉛、炭酸カルシム、フッ化マグネシウム、炭化ケイ素、炭化ホウ案、炭化チタン、炭化ジルコニウム、窒化ホウ素、窒化チタン、窒化ジルコニウム、二硫化モリブデン、ステアリン酸アルミニウム、ステアリン酸マグネシウム、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウム、チタン酸ストロンチウム等のチタン酸金属塩、ケイ素金属塩の各微粒子を使用するこるとができる。これらの微粒子は、シランカップリング剤、チタンカップリング剤、高級脂肪酸、シリコーンオイル等で疎水化処理して使用することが好ましい。その他の樹脂微粒子の例としては、アクリル樹脂、スチレン樹脂、フッ素樹脂等が挙げられる。流動性改良剤は単独あるいは混合して使用でき、その使用量はトナー１００重量部に対して０．１ないし５重量部、より好ましくは０．５ないし４．０重量部であることが好ましい。
【００９５】
シリカ粒子としては、ケイ素のハロゲン化物等から乾式で作製した粒子、およびケイ素化合物から液中で析出した湿式法によるもののいずれをも用いることができる。
そして、シリカ粒子の一次粒子の平均粒子径は、７ｎｍ〜４０ｎｍとすることが好ましく、１０ｎｍ〜３０ｎｍとすることがより好ましい。また、シリカ粒子の一次粒子の平均粒子径が７ｎｍより小さいと、トナーの母粒子に埋没しやすくなり、また、負に過帯電しやすくなる。そして、４０ｎｍを超えるとトナー母粒子の流動性付与効果が悪化し、トナーを均一に負に帯電させることが困難になる結果、逆帯電である正に帯電したトナー量が増加する傾向となる。
【００９６】
本発明においては、シリカ粒子として、個数平均粒径分布が異なるシリカを混合して用いることが好ましく、粒径が大きな外添剤を含有することによって、トナー粒子中に外添剤が埋まってしまうことを防止し、小径のシリカ粒子によって好ましい流動性を得ることができる。
具体的には、一方のシリカの個数平均一次粒子径が５ｎｍ〜２０ｎｍであることが好ましく、７〜１６ｎｍであることがより好ましい。また、他方のシリカの個数平均一次粒子径が３０ｎｍ〜５０ｎｍであることが好ましく、３０〜４０ｎｍである粒子を併用することがより好ましい。
【００９７】
なお、本発明における外添剤の粒径は、電子顕微鏡像によって観察して測定したものであり、個数平均粒子径を平均粒子径としている。
【００９８】
本発明において外添剤として使用するシリカ粒子は、シランカップリング剤、チタンカップリング剤、高級脂肪酸、シリコーンオイル等で疎水化処理して使用することが好ましく、例えばジメチルジクロルシラン、オクチルトリメトキシシラン、ヘキサメチルジシラザン、シリコーンオイル、オクチル−トリクロルシラン、デシル−トリクロルシラン、ノニル−トリクロルシラン、（４−ｉｓｏ  −プロピルフェニル）−トリクロルシラン、（４−ｔ  −ブチルフェニル）−トリクロルシラン、ジペンチル−ジクロルシラン、ジヘキシル−ジクロルシラン、ジオクチル−ジクロルシラン、ジノニル−ジクロルシラン、ジデシル−ジクロルシラン、ジドデシル−ジクロルシラン、（４−ｔ  −ブチルフェニル）−オクチル−ジクロルシラン、ジデセニル−ジクロルシラン、ジノネニル−ジクロルシラン、ジ−２−エチルヘキシル−ジクロルシラン、ジ−３，３−ジメチルペンチル−ジクロルシラン、トリヘキシル−クロルシラン、トリオクチル−クロルシラン、トリデシル−クロルシラン、ジオクチル−メチル−クロルシラン、オクチル−ジメチル−クロルシラン、（４−ｉｓｏ  −プロピルフェニル）−ジエチル−クロルシラン等が例示される。
【００９９】
また、シリカ粒子と、金属化合物によって表面を修飾したシリカをシリカ粒子に対して所定の量を併用することが好ましい。表面修飾シリカとしては、５０〜４００ｍ２／ｇの比表面積を有するシリカ粒子を、チタン、スズ、ジルコニウムおよびアルミニウムから選ばれる少なくとも一種の水酸化物あるいは酸化物で被覆したものである。
【０１００】
これらの配合量は、シリカ粒子１００重量部に対し、１〜３０重量部のこれらの水酸化物、酸化物で被覆したスラリーとし、引き続いてスラリー中の固形分に対し、アルコキシシランを３〜５０重量部を被覆した後、アルカリで中和し、ろ過、洗浄、乾燥及び粉砕を行うことによって得ることができる。表面修飾シリカに使用するシリカ微粒子は、湿式法あるいは気相法で製造されたいずれの粒子を使用することができる。
【０１０１】
また、シリカ粒子の表面修飾は、チタン、スズ、ジルコニウム、アルミニウムを少なくとも一種を含有する水系の溶液を使用することができ、例えば、硫酸チタン、四塩化チタン、塩化スズ、硫酸第一スズ、オキシ塩化ジルコニウム、硫酸ジルコニウム、硝酸ジルコニウム、硫酸アルミニウム、アルミン酸ナトリウム等を挙げることができる。
シリカ粒子をこれらの金属酸化物、水酸化物での表面修飾は、これらの金属化合物の水系溶液によってシリカ粒子のスラリーを処理することによっておこなうことができる。処理温度は、２０〜９０℃とすることが好ましい。
【０１０２】
次いで、アルコキシシランによって被覆することによって、疎水化処理を行う。疎水化処理は、スラリーのｐＨを２〜６、好ましくはｐＨ３〜６に調整した後、少なくとも一種のアルコキシシランをシリカ微粒子１００重量部に対して３０ないし５０重量部を添加し、スラリーの温度を２０〜１００℃、好ましくは３０〜７０℃に調整し、加水分解及び縮合反応を行うことによって実現することができる。
【０１０３】
また、アルコキシシランを添加した後には、スラリーを撹拌した後、ｐＨ４〜９、好ましくは５〜７とｐＨの調整を行って縮合反応を促進することが好ましい。ｐＨの調整は、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、アンモニア水、アンモニアガス等を使用することができる。この様な処理を行うことで、均一に疎水化処理された安定な微粒子が得られる。
次いで、スラリーをろ過、水洗後に乾燥を行うことによって表面修飾されたシリカ微粒子を得ることができる。
乾燥は、１００〜１９０℃、好ましくは１１０〜１７０℃である。１００℃未満だと乾燥効率が悪く疎水化度が低くなるので好ましくない。また、１９０℃を超えると、炭化水素基の熱分解により変色と疎水化度の低下が起こるので好ましくない。
疎水化処理は、表面修飾シリカ粒子にアルコキシシランを添加した後にヘンシェルミキサー等を用いて被覆することもできる。
【０１０４】
本発明において、これらの外添剤は、トナー母粒子１００重量部に対して０．０５〜２重量部とすることが好ましい。
０．０５重量部よりも少ない場合には、流動性付与、および過帯電防止に効果がなく、逆に２重量部を超えると、負帯電の電荷量が低下すると同時に、逆極性である正帯電のトナー量が増加し、カブリや逆転写トナー量を増加する結果となる。
【０１０５】
【実施例】
以下に、実施例を示し本発明を説明する。
（トナー１の製造例）
スチレンモノマー８０重量部、アクリル酸ブチル２０重量部、およびアクリル酸５重量部からなるモノマー混合物を、水１０５重量部、ノニオン乳化剤（第一工業製薬製エマルゲン９５０）１重量部、アニオン乳化剤（第一工業製薬製ネオゲンＲ）１．５重量部、および過硫酸カリウム０．５５重量部の水溶液混合物に添加し、窒素気流中下で撹拌を行いながら７０℃で８時間重合を行った。重合反応後冷却し、乳白色の粒径０．２５μｍの樹脂エマルジョンを得た。
【０１０６】
次に、この樹脂エマルジョン２００重量部、ポリエチレンワックスエマルジョン（三洋化成工業製）２０重量部およびフタロシアニンブルー７重量部を界面活性剤のドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム０．２重量部を含んだ水中へ分散し、ジエチルアミンを添加してｐＨを５．５に調整後撹拌しながら硫酸アルミニウム０．３重量部を電解質として加え、次いで撹拌装置（ＴＫホモミキサー）で高速撹拌して分散を行った。
【０１０７】
更に、スチレンモノマー４０重量部、アクリル酸ブチル１０重量部、サリチル酸亜鉛５重量部を水４０重量部と共に追加し、窒素気流下で撹拌しなが同様にして、９０℃に加熱し、過酸化水素水を加えて５時間重合し、粒子を成長させた。重合停止後会合粒子の結合強度を上げるため、ｐＨを５以上に調整しながら９５℃に昇温し、５時間保持した。
その後得られた粒子を水洗し、４５℃で真空乾燥を１０時間行った。平均粒径６．８μｍの円形度０．９８のシアントナーを得た。
なお、本実施例において円形度の測定は、フロー式粒子像解析装置（シスメックス株式会社製ＦＰＩＡ２１００）を用いて行い、下記式（１）で表現した。
Ｒ＝Ｌ０／Ｌ１…（１）
ただし、Ｌ１は、測定対象のトナー粒子の投影像の周囲長（μｍ）である。
Ｌ０は、測定対象のトナー粒子の投影像の面積に等しい真円の周囲長（μｍ）である。
【０１０８】
得られたトナーに対して、重量比で流動性改良剤である平均一次粒子径が１２ｎｍの疎水性シリカを１％、平均一次粒子径が４０ｎｍの疎水性シリカを０．７％添加混合し、次いで平均一次粒子径が約２０ｎｍの疎水性酸化チタンを０．５％と平均一次粒子径が約３０ｎｍの疎水性のシリカをアミノシランで表面処理した正帯電性疎水性シリカを０．４％添加混合しトナー１を得た。
【０１０９】
なお、平均粒径は、電気抵抗法粒度分布測定装置（ベックマン・コールター社製マルチサイザーＩＩＩで測定した体積分布Ｄ５０で示した。
また、得られたトナーの仕事関数をは、５．５４ｅＶであったが、本実施例において仕事関数は、表面分析装置（理研計器製  ＡＣ−２型）によって、照射光量５００ｎＷで測定した値である。
【０１１０】
（トナー２の製造例）
トナー１の製造例において、顔料のフタロシアニンブルーに代えてキナクリドンを用いた点を除き、トナーの製造例１と同様にして、二次粒子の会合と造膜結合強度を上げる温度を９０℃において行い、トナー２を作製した。得られたマゼンタトナーの円形度は０．９７２で仕事関数は５．６３ｅＶであった。このトナーの個数基準の平均粒径は６．９μｍであった。
【０１１１】
（トナー３、４の製造例）
トナー２の製造例において、顔料をピグメントイエロー１８０とカーボンブラックに変えた以外はトナー２の製造例と同様にして重合を行い、流動性改良剤を添加し、円形度０．９７２、仕事関数５．５８ｅＶ、平均粒径７．０μｍのイエロートナー３と、円形度０．９７３、仕事関数５．４８ｅＶ、平均粒径６．９μｍのブラックトナー４を作製した。
【０１１２】
（有機感光体（ＯＰＣ１）の製造例）
厚さ４０μｍでニッケル電鋳被覆した直径８５．５ｍｍの導電性支持体に、下引き層として、アルコール可溶性ナイロン（東レ製  ＣＭ８０００）の６重量部とアミノシラン処理された酸化チタン微粒子４重量部をメタノール１００重量部に溶解、分散させてなる塗工液を、リングコーティング法で塗工し、温度１００℃で４０分間乾燥させ、膜厚１．５μｍの下引き層を形成した。
【０１１３】
この下引き層上に、電荷発生剤のオキシチタニルフタロシアニン１重量部とブチラール樹脂（積水化学製  ＢＸ−１）１重量部とジクロルエタン１００重量部とを、直径１ｍｍのガラスビーズを用いたサンドミルで８時間分散させた。
得られた顔料の分散液を、上記の支持体を用いて、リングコーティング法で塗工し、８０℃で２０分間乾燥させ、膜厚０．３μｍの電荷発生層を形成した。
【０１１４】
この電荷発生層上に、下記構造式（１）のスチリル化合物の電荷輸送物質４０重量部とポリカカーボネート樹脂（帝人化成製  パンライトＴＳ）６０重量部をトルエン４００重量部に溶解させ、乾燥膜厚が２２μｍになるように浸漬コーティング法で塗工、乾燥させて電荷輸送層を形成し、２層からなる感光層を有する有機感光体（ＯＰＣ１）を作製した。
得られた有機感光体の一部を切り欠いて試料片とし、その仕事関数を表面分析装置（理研計器製  ＡＣ−２型）を用い、照射光量５００ｎＷで測定したところ、５．４７ｅＶを示した。
【０１１５】
【化１】
2004233696.tif 000003
【０１１６】
（有機感光体（ＯＰＣ２）の製造例）
有機感光体（ＯＰＣ１）において、導電性支持体として直径３０ｍｍのアルミニウム製管を用い、電荷発生剤としてチタニルフタロシアニン、電荷輸送物質に下記構造式（２）のジスチリル化合物に変えた点を除いて同様にして有機感光体（ＯＰＣ２）を作製した。
この有機感光体の仕事関数を同様に測定したところ、５．５０ｅＶであった。
【０１１７】
【化２】
2004233696.tif 000004
【０１１８】
（現像ローラの作製）
直径１８ｍｍのアルミニウム管の表面に、厚さ１０μｍのニッケルメッキ層を施し、表面粗さ（Ｒｚ）４μｍの表面を得た。この現像ローラ表面の仕事関数を測定したところ、４．５８ｅＶであった。
【０１１９】
（規制ブレードの作製）
厚さ８０μｍのステンレス板に厚さ１．５ｍｍの導電性ウレタンチップを導電性接着剤で貼り付けて、ウレタン部の仕事関数を５ｅＶとした。
【０１２０】
（中間転写ベルト（１）の製造例）
アルミニウムを蒸着した厚さ１３０μｍのポリエチレンテレフタレート樹脂フィルム上に、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体３０重量部、導電性カーボンブラック１０重量部およびメチルアルコール７０重量部の均一分散液を、中間導電性層の厚さが２０μｍになるようにロールコーティング法にて塗工乾燥した。次いでその上に、ノニオン系水系ウレタン樹脂（固形分６２％）５５重量部、ポリテトラフルオロエチレンエマルジョン樹脂（固形分６０％）１１．６重量部、導電性酸化すず２５重量部、ポリテトラフルオロエチレン微粒子（最大粒子径０．３μｍ以下）３４重量部、ポリエチレンエマルジョン（固形分３５％）５重量部およびイオン交換水２０重量部を混合分散してなる塗工液を厚さ１０μｍとなるようにロールコーティング法にて同様に塗工乾燥した。
【０１２１】
この塗工シートを長さ５４０ｍｍに断裁し、塗工面を上にして端部を合わせ、超音波溶着を行うことにより転写ベルトを作製した。この転写ベルトの体積抵抗は２．５×１０１０Ω・ｃｍであった。また、仕事関数は５．３７ｅＶ、規格化光電子収率６．９０を示した。
【０１２２】
（中間転写ベルト（２）の製造例）
ポリブチレンテレフタレート８５重量部、ポリカーボネート１５重量部およびアセチレンブラック１５重量部を、窒素雰囲気下でミキサーにより予備混合し、得られた混合物を引き続き窒素雰囲気下で二軸押出し機により混練し、ペレットを得た。
得られてペレットを、環状ダイスを有する一軸押出し機により２６０℃にて外径１７０ｍｍ、厚さ１６０μｍのチューブ状フィルムに押出した。次に押出した溶融チューブを、環状ダイスと同じ軸線上に支持している冷却インサイドマンドレルにより内径を規制し、冷却固化させてシームレスチューブを作製した。
【０１２３】
規定寸法に切断し、外径１７２ｍｍ、幅３４２ｍｍ、厚さ１５０μｍのシームレスベルトを得た。この中間転写ベルトの体積抵抗は３．２×１０８  Ω・ｃｍであった。また、仕事関数は５．１９ｅＶ、規格化光電子収率１０．８８を示した。
【０１２４】
（比較中間転写ベルト（３）の製造例）
中間転写ベルト（１）において、中間導電性層上に、導電性酸化チタン５重量部、導電性酸化スズ２５重量部を用いた点を除き、他は同様にして転写ベルトを作製した。この転写ベルトの体積抵抗は８．８×１０９Ω・ｃｍであり、仕事関数は５．６９ｅＶ、規格化光電子収率は７．３９を示した。
【０１２５】
実施例１〜４、比較例１〜４
有機感光体（ＯＰＣ１）を用い、前述の現像ローラと規制ブレードを装着した図４に示す中間転写媒体方式の４サイクルカラープリンターを用いて、前述したトナー１〜トナー４の入った各現像カートリッジを装着し、前述の転写ベルト（１）と組合わせて、接触１成分現像方式による作像試験を行った。
作像条件は、有機感光体の周速を１８０ｍｍ／ｓ、現像ローラの周速は有機感光体に対して周速比１．６とし、また、有機感光体と中間転写媒体である転写ベルトとの周速差を転写ベルトが３％早くなるように設定した。３％を超えると、転写画像に散りの発生が生じることがあるので、３％とした。また、トナー規制ブレードの規制条件を調整して現像ローラ上のトナー搬送量を０．４ｍｇ／ｃｍ２
となるように設定した。
【０１２６】
作像条件は、感光体の暗電位を−６００Ｖ、明電位を−８０Ｖ、現像バイアスを−２００Ｖとし、現像ローラと供給ローラとは同電位とした。なお、一次転写部の電源は定電圧とし転写電圧は＋５００Ｖとした。
そして、各色５％カラー原稿に相当する文字原稿とＪＩＳ  Ｘ  ９２０１−１９９５準拠の標準画像データのＮ−２Ａ「カフェテリア」の画像を用いて、図４のカラープリンターを用いそれぞれ１００００枚と５０００枚の連続印字を行い、その出力印字画像の初期品質を、５％カラー原稿は１００００枚後の色ずれを、また、自然画像であるＮ−２Ａの出力印字画像では、全体の色ずれの変化を目視で確認した。
【０１２７】
混色により色ずれが明らかに生じた時点で、現像器内のトナーの寿命と判断した。すなわち、転写効率が低い場合や逆転写トナー量が多いと、他色のトナーが次の現像器内のトナーに混入し、その結果混色が起こり純粋な色の再現が困難となるので、混色による色ずれ等が生じることとなる。
【０１２８】
その結果を、図４中のクリーニング部（１７０）を設けた場合と取り外した場合について、表１に示す。また、比較例として、前述の転写ベルト（３）を用い、同様にクリーニング部（１７０）を取り外して連続印字を行い、結果を表１に示す。
使用するトナーは、シアントナー１（略記号Ｃ１、仕事関数：５．５４ｅＶ）、マゼンタトナー２（略記号Ｍ２、仕事関数：５．６３ｅＶ）、イエロートナー３（略記号Ｙ３、仕事関数：５．５８ｅＶ）およびブラックトナー４（略記号ＢＫ４、仕事関数：５．４８ｅＶ）である。
なお、現像転写順を変更した場合には、その都度画像データ処理の順番を変更して連続印字を行った。
【０１２９】
【表１】
2004233696.tif 000005
【０１３０】
表１の結果から、本発明のようにトナーの仕事関数より表面の仕事関数が小さい中間転写ベルトを使用すると、その逆の大きい転写ベルトを使用した時に比し、高い転写効率が得らることが示された。この結果によると、中間転写ベルト上のトナーにおいて、帯電特性の変化が予想されたので、実際に現像ローラ上のトナーと中間転写ベルト上のトナーの帯電特性を、帯電量測定器（ホソカワミクロン製  イースパートアナライザ  Ｅ−ＳＰＡＲＴ）を使用して測定し、その結果を表２に示す。
【０１３１】
【表２】
2004233696.tif 000006
【０１３２】
表２の結果によると、本発明の画像形成装置である、仕事関数が中間転写ベルトより大きい場合は何れも、正帯電トナー量を比較すると現像ローラ上のトナー個数％に比し、少なくなる傾向にあるが、逆に比較例である中間転写ベルト表面の仕事関数がトナーより大きくなると、正帯電トナー量が増加する傾向を示した。このことは、逆転写トナー量の増加を示し、クリーニング部材を設けないと混色の度合いが増えることを意味している。
なお、図４のカラープリンタの１次転写部には、直流の定電圧電源を用い、２次転写部には定電流電源を用いているが、直流の定電圧電源が使用できることは、トナーの散りや飛散に有利であり、また、２次転写部で定電流の直流電源を使用することは、紙種を選ばずに安定した転写特性を得ることができるので有利である。
【０１３３】
実施例５〜８
有機感光体（ＯＰＣ２）を用い、現像ローラと規制ブレードを装着した図５に示す中間転写媒体方式のタンデムカラープリンターを用いて、トナー１〜トナー４を使用した各現像カートリッジを装着し、中間転写ベルト（２）と組合わせて、非接触一成分現像方式による連続印字試験を行った。
なお、作像に際しては、標準の作像条件を、感光体の暗電位は−６００Ｖ、明電位は−８０Ｖ、現像ローラと感光体のギャップをギャップコロで２１０μｍに調整し、直流電流の現像バイアス−２００Ｖに重畳する交流電流は周波数２．５ｋＨｚ、Ｐ−Ｐ電圧１４００Ｖの設定で、現像ローラと供給ローラは同電位とした。
また、各色トナーのベタ印字時の感光体上の現像されたトナー付着量を最大０．５３ｍｇ／ｃｍ２  以下となるように制御しながら印字した。
【０１３４】
トナー規制ブレードの規制条件を変えて現像ローラ上のトナー搬送量を０．４ｍｇ／ｃｍ２〜０．４３ｍｇ／ｃｍ２となるように設定した。
【０１３５】
図５に示すタンデム方式のカラープリンターは、感光体の周囲にクリーニング部材を有しないいわゆるクリーナレスプリンターである。実施例１と同様に各色５％カラー原稿に相当する文字原稿とＪＩＳ  Ｘ  ９２０１−１９９５準拠の標準画像データのＮ−２Ａ「カフェテリア」の画像をそれぞれ１００００枚と５０００枚の連続印字した結果を表３に示す。なお、図５のタンデム方式のカラープリンターの１次転写部の電源には、直流の定電圧電源を、また、２次転写部の電源には直流の定電流電源を使用した。
そして、標準条件は現像転写順をトナーの仕事関数の大きい順とし、その順序を変更した時には、その都度画像データ処理の順番を変えて印字した。
表３に初期の印字品質から明らかに色ずれが生じたと思われるその時の印字枚数を示した。
【０１３６】
また、表３に、中間転写ベルト（３）と同様に製造した仕事関数の大きい中間転写ベルトを装着し、同様に連続印字して画像評価を行い、その時の色ずれが生じたときの印字枚数も示した。
【０１３７】
【表３】
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【０１３８】
表３に示すように、本発明のトナーより仕事関数の小さい中間転写ベルトを使用した画像形成装置においては、トナーの混色が少なくなる結果、仕事関数の大きい中間転写ベルトを使用する場合よりも、同一のトナーカートリッジを使用した場合には、印字枚数を多くすることができることが明かとなった。
一方、有機感光体上の現像された１色のベタ画像の現像付着トナー量を最大０．６ｍｇ／ｃｍ２  近くに設定すると、定電圧方式の一次転写電圧では現像付着量の少ない作像条件に比し転写効率が低下する傾向にあり、その結果、混色を生じない枚数が２５００枚以下になってしまうことが示された。この特性は、転写電界強度が不利になるためであり、１色当たりの現像付着トナー量は０．５５ｍｇ／ｃｍ２  以下が好ましいと判断できた。
また、本発明のように円形度が高いトナーと共に、いずれのトナーよりも仕事関数の小さい中間転写ベルトを使用すると、クリーナーレスの画像形成装置が提供することができる。
【０１３９】
【発明の効果】
本発明において、中間転写媒体表面の仕事関数を、いずれの色のトナーの仕事関数と同一もしくはそれよりも小さくしたので、中間転写ベルトより電子（電荷）がトナーに移動し、トナーの電荷を負にさせることとなり、トナーの負の電荷が増えることはあっても、正になることはないので、逆転写トナーの発生が抑制される。
その結果、中間転写媒体上に複数色のトナーを色重ねした後に、紙等の記録媒体に転写する画像形成装置において、逆帯電トナーによる混色を防止することができるので、品質の優れた画像を形成することができるので、廃トナーの発生を防止した画像形成装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、中間転写媒体上のトナーの帯電の様子を説明する図である。
【図２】図２は、本発明の画像形成装置を説明する図である。
【図３】図３は、本発明の画像形成装置を説明する図である。
【図４】図４は、本発明の４サイクル方式のフルカラープリンターの一例を説明する図である。
【図５】図５は、本発明のタンデム方式のフルカラープリンターの一例を説明する図である。
【図６】図６は、仕事関数の測定に使用する試料測定セルを説明する図である。
【図７】図７は、仕事関数の測定方法を説明する図である。
【符号の説明】
１…感光体、２…コロナ帯電器、３…露光、４…中間転写媒体、５…クリーニングブレード、６…バックアップローラ、７…トナー供給ローラ、８…規制ブレード、９…現像ローラ、１０…現像器、１０（Ｙ），１０（Ｍ），１０（Ｃ）、１０（Ｋ）…現像器、Ｔ…トナー、１１…駆動ローラ、１２…従動ローラ、３０…中間転写装置、４０…露光ユニット、Ｌ１…露光、５０…給紙装置、１００…像担持体カートリッジ、１４０…感光体、１６０…帯電ローラ、１７０…クリーニング手段、２０１…画像形成装置、２０２…ハウジング、２０３…排紙トレイ、２０４…扉体、２０５…制御ユニット、２０６…電源ユニット、２０７…露光ユニット、２０８…画像形成ユニット、２０９…排気ファン、２１０…転写ユニット、２１１…給紙ユニット、２１２…紙搬送ユニット、２１３…駆動ローラ、２１４…従動ローラ、２１５…中間転写ベルト、２１６…クリーニング手段、２１７…ベルト張り側、２１８…ベルト弛み側、２１９…２次転写ローラ、２２０…画像担持体、２２１…１次転写部材、２２２…帯電手段、２２３…現像手段、２２４…ポリゴンミラーモータ、２２５…ポリゴンミラー、２２６…ｆ−θレンズ、２２７…反射ミラー、２２８…折り返しミラー、２２９…トナー収納容器、２３０…トナー貯蔵部、２３１…トナー攪拌部材、２３２…仕切部材、２３３…トナー供給ローラ、２３４…帯電ブレード、２３５…現像ローラ、２３６…規制ブレード、２３８…給紙カセット、２３９…ピックアップローラ、２４０…ゲートローラ対、２４１…主記録媒体搬送路、２４２…定着手段、２４３…排紙ローラ対、２４４…両面プリント用搬送路、２４５…定着ローラ対、Ｃ１…試料測定セル、Ｃ２…トナー収容用凹部、Ｃ３…測定用試料片、Ｃ４…試料台、Ｃ５…測定光、Ｃ６…光電子、Ｃ７…検知器
【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５】
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【図６】
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【図７】
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