(57)【要約】【課題】帯電ローラ表面の汚染物質を効率的にクリーニングし、かつそのクリーニング性能が長期に亘って維持できる帯電クリーニング部材を備えると共に、像担持体表面の均一な帯電を安定して行うことができる帯電ローラを備える帯電装置を提供する。【解決手段】回転自在に支持され、外部より電圧を印加されて像担持体１１表面を帯電する帯電ローラ１４ａと、帯電ローラ１４ａ表面をクリーニングする帯電クリーニング部材１４ｂとを備える帯電装置１４において、前記帯電ローラ１４ａは、芯金１４１の外周に樹脂組成物からなる抵抗調整層１４２が形成され、硬度が４５度（ＪＩＳ−Ｄ）以上であり、前記帯電クリーニング部材１４ｂは、少なくとも前記帯電ローラ１４ａとの当接部分が密度５〜１５ｋｇ／ｍ３、引っ張り強度１．７±０．５ｋｇ／ｃｍ２の連続気泡構造を有する樹脂発泡体からなる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転自在に支持され、外部より電圧を印加されて像担持体表面を帯電する帯電ローラと、帯電ローラ表面をクリーニングする帯電クリーニング部材とを備える帯電装置において、
前記帯電ローラは、芯金の外周に樹脂組成物からなる抵抗調整層が形成され、硬度が４５度（ＪＩＳ−Ｄ）以上であり、
前記帯電クリーニング部材は、少なくとも前記帯電ローラとの当接部分が密度５〜１５ｋｇ／ｍ３、引っ張り強度１．７±０．５ｋｇ／ｃｍ２の連続気泡構造を有する樹脂発泡体からなる  ことを特徴とする帯電装置。
【請求項２】
請求項１に記載の帯電装置において、前記帯電クリーニング部材を構成する樹脂発泡体は、伸び率が２０〜４０％である  ことを特徴とする帯電装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の帯電装置において、  前記帯電ローラは、抵抗調整層が熱可塑性樹脂に高分子型イオン導電剤を分散させてなる  ことを特徴とする帯電装置。
【請求項４】
請求項３に記載の帯電装置において、  前記高分子型イオン導電剤は、ポリエーテルエステルアミド成分を含有する  ことを特徴とする帯電装置。
【請求項５】
請求項３に記載の帯電装置において、  前記高分子型イオン導電剤は、４級アンモニウム塩基を含有する高分子化合物からなる  ことを特徴とする帯電装置。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれかに記載の帯電装置において、  前記帯電ローラは、抵抗調整層の表面を被覆する保護層を有する  ことを特徴とする帯電装置。
【請求項７】
請求項６に記載の帯電装置において、  前記保護層の抵抗値は、前記抵抗調整層の抵抗値よりも大きい  ことを特徴とする帯電装置。
【請求項８】
請求項７に記載の帯電装置において、  前記保護層の抵抗値と前記抵抗調整層の抵抗値との差が１０３Ω・ｃｍ以下である  ことを特徴とする帯電装置。
【請求項９】
請求項１ないし８のいずれかに記載の帯電装置において、  前記帯電クリーニング部材を構成する樹脂発泡体は、メラミン樹脂発泡体である  ことを特徴とする帯電装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の帯電装置において、  前記帯電クリーニング部材は、ローラ形状である  ことを特徴とする帯電装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の帯電装置において、  前記帯電クリーニング部材を構成するメラミン樹脂発泡体は、元形状から半径方向に３０±１５％の圧縮率で加熱圧縮された  ことを特徴とする帯電装置。
【請求項１２】
請求項１ないし１１のいずれかに記載の帯電装置において、  前記帯電クリーニング部材は、前記帯電ローラに対して自重加圧されている  ことを特徴とする帯電装置。
【請求項１３】
請求項１０に記載の帯電装置において、  前記帯電クリーニング部材は、前記帯電ローラに対して連れ回りする  ことを特徴とする帯電装置。
【請求項１４】
潜像を形成する像担持体と、帯電手段とを少なくとも含んで一体に支持され、画像形成装置本体に着脱自在に形成されるプロセスカートリッジにおいて、
前記帯電手段は、回転自在に支持され、外部より電圧を印加されて像担持体表面を帯電する帯電ローラと、帯電ローラ表面をクリーニングする帯電クリーニング部材とを備え、
該帯電ローラは、芯金の外周に樹脂組成物からなる抵抗調整層が形成され、硬度が４５度（ＪＩＳ−Ｄ）以上であり、
該帯電クリーニング部材は、少なくとも前記帯電ローラとの当接部分が密度５〜１５ｋｇ／ｍ３、引っ張り強度１．７±０．５ｋｇ／ｃｍ２の連続気泡構造を有する樹脂発泡体からなる  ことを特徴とするプロセスカートリッジ。
【請求項１５】
請求項１４に記載のプロセスカートリッジにおいて、  前記帯電ローラは、前記像担持体に対し、非接触で配置される  ことを特徴とするプロセスカートリッジ。
【請求項１６】
請求項１４又は１５に記載のプロセスカートリッジにおいて、  前記帯電手段は、更に請求項２ないし１３いずれかに記載の帯電装置の構成を有する  ことを特徴とするプロセスカートリッジ。
【請求項１７】
潜像を担持する像担持体と、該像担持体表面を帯電する帯電手段と、帯電した該像担持体表面に画像データに基づいて露光し、静電潜像を書き込む露光手段と、該像担持体表面に形成された潜像にトナーを供給し、可視像化する現像手段と、該像担持体表面の可視像を被転写体に転写する転写手段とを備える画像形成装置において、
前記帯電手段は、回転自在に支持され、外部より電圧を印加されて像担持体表面を帯電する帯電ローラと、帯電ローラ表面をクリーニングする帯電クリーニング部材とを備え、
該帯電ローラは、芯金の外周に樹脂組成物からなる抵抗調整層が形成され、硬度が４５度（ＪＩＳ−Ｄ）以上であり、
該帯電クリーニング部材は、少なくとも前記帯電ローラとの当接部分が密度５〜１５ｋｇ／ｍ３、引っ張り強度１．７±０．５ｋｇ／ｃｍ２の連続気泡構造を有する樹脂発泡体からなる  ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項１８】
請求項１７に記載の画像形成装置において、  前記帯電ローラは、前記像担持体に対し、非接触で配置される  ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項１９】
請求項１７又は１８に記載の画像形成装置において、  前記帯電ローラには、直流（ＤＣ）電圧に交流（ＡＣ）電圧を重畳して印加する  ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２０】
請求項１７ないし１９のいずれかに記載の画像形成装置において、  前記画像形成装置は、転写後の像担持体表面をクリーニングブレードによってクリーニングするクリーニング手段を備える  ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２１】
請求項２０に記載の画像形成装置において、  前記画像形成装置は、前記像担持体表面に潤滑剤を塗布する潤滑剤塗布手段を備える  ことを特徴する画像形成装置。
【請求項２２】
請求項１７ないし２１のいずれかに記載の画像形成装置において、  前記帯電手段は、更に請求項２ないし１３のいずれかに記載の帯電装置の構成を有する  ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２３】
請求項１７ないし２２のいずれかに記載の画像形成装置において、  前記現像手段で用いられるトナーは、体積平均粒径が３〜８μｍで、体積平均粒径（Ｄｖ）と個数平均粒径（Ｄｎ）との比（Ｄｖ／Ｄｎ）が１．００〜１．４０の範囲にある  ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２４】
請求項１７ないし２３のいずれかに記載の画像形成装置において、  前記現像手段で用いられるトナーは、形状係数ＳＦ−１が１００〜１８０の範囲にあり、形状係数ＳＦ−２が１００〜１８０の範囲にある  ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２５】
請求項１７ないし２４のいずれかに記載の画像形成装置において、  前記現像手段で用いられるトナーは、少なくとも、窒素原子を含む官能基を有するポリエステルプレポリマー、ポリエステル、着色剤、離型剤とを有機溶媒中に分散させたトナー材料液を、水系媒体中で架橋及び／又は伸長反応させて得られるトナーである  ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２６】
請求項１７ないし２５のいずれかに記載の画像形成装置において、  前記現像手段で使用されるトナーは、略球形状であり、その形状が長軸ｒ１、短軸ｒ２、厚さｒ３で規定され（但し、ｒ１≧ｒ２≧ｒ３とする。）、長軸ｒ１と短軸ｒ２との比（ｒ２／ｒ１）が０．５〜１．０の範囲にあり、厚さｒ３と短軸ｒ２との比（ｒ３／ｒ２）が０．７〜１．０の範囲にある  ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２７】
電子写真プロセスの現像工程に供されるトナーであって、  該トナーは、請求項１７ないし２２のいずれかに記載の画像形成装置において使用されるトナーであり、
体積平均粒径が３〜８μｍで、体積平均粒径（Ｄｖ）と個数平均粒径（Ｄｎ）との比（Ｄｖ／Ｄｎ）が１．００〜１．４０の範囲にある  ことを特徴とするトナー。
【請求項２８】
請求項２７に記載のトナーにおいて、  前記トナーは、形状係数ＳＦ−１が１００〜１８０の範囲にあり、形状係数ＳＦ−２が１００〜１８０の範囲にある  ことを特徴とするトナー。
【請求項２９】
請求項２７又は２８に記載のトナーにおいて、  前記トナーは、少なくとも、窒素原子を含む官能基を有するポリエステルプレポリマー、ポリエステル、着色剤、離型剤とを有機溶媒中に分散させたトナー材料液を、水系媒体中で架橋及び／又は伸長反応させて得られる  ことを特徴とするトナー。
【請求項３０】
請求項２７ないし２９のいずれかに記載のトナーにおいて、  前記トナーは、略球形状であり、その形状が長軸ｒ１、短軸ｒ２、厚さｒ３で規定され（但し、ｒ１≧ｒ２≧ｒ３とする。）、長軸ｒ１と短軸ｒ２との比（ｒ２／ｒ１）が０．５〜１．０の範囲にあり、厚さｒ３と短軸ｒ２との比（ｒ３／ｒ２）が０．７〜１．０の範囲にある  ことを特徴とするトナー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、レーザープリンタ、ファクシミリ等の電子写真方式の画像形成装置において、像担持体に対して帯電処理を行う帯電装置、並びに、該帯電装置を備えるプロセスカートリッジ、画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の画像形成装置では、像担持体である感光体表面を放電により所定極性の電荷を与えて帯電さ処理し、帯電した感光体表面を露光して静電潜像を形成し、この静電潜像に帯電極性と同極性に帯電されたトナーを供給し、トナー像を形成させる。感光体上に形成されたトナー像は、その後、記録紙等に転写され、熱と圧力を受けて記録紙上に定着される。
また、トナー像転写後の感光体表面には、転写されずに残留するトナーがあるため、次の帯電工程に入る前に、クリーニングブレード、クリーニングブラシ等のクリーニング部材によって感光体表面がクリーニングされる。
【０００３】
上記のような画像形成装置において、感光体表面を帯電する方法としては、近年では導電性の部材でローラ状に形成した帯電ローラを感光体の表面に近接又は接触させ、その状態で帯電ローラと感光体との間に電圧を印加することにより、感光体の表面を帯電させる帯電装置が、低オゾン化と低電力化が図れるという利点があることから、実用化されている。
しかしながら、トナー像転写後の感光体表面に残留する転写残トナーがクリーニング工程において、完全に除去されず、帯電ローラと近接又は接触する領域に達すると、これらの転写残トナーが帯電ローラに付着するという問題がある。転写残トナーの中には、帯電極性と同極性に帯電したものを正規極性トナーとするならば、現像剤との攪拌において正規極性に帯電せず、逆の極性に帯電してしまう、いわゆる逆帯電トナーが存在する。正規極性に帯電したトナーであれば、帯電ローラとは静電気的に反発するため、その表面に付着することはないが、逆帯電トナーには静電気的に引きつけ合い、帯電ローラ表面に付着するものである。また、逆帯電トナー以外にも、例えば紙粉等のゴミのうち電荷を帯びて帯電ローラと静電気的に引き合うものであれば付着してしまう。
【０００４】
近年、画像の高画質、高精細化の需要が高まる中、現像工程においては、小粒径化、球形化されたトナーが使用されるようになってきている。このようなトナーを用いることで、静電潜像に緻密にトナーを付着させようというものである。しかしながら、小粒径化、球形化されたトナーは、クリーニング工程において、クリーニングブレードをすり抜けやすいため、帯電ローラ表面汚染を一層深刻化させる。
【０００５】
また、感光体表面の帯電処理をより均一に行うために、直流（ＤＣ）電圧に交流（ＡＣ）電圧を重畳させた帯電バイアスを印加する手法が採られている。このＡＣ電圧を重畳させると、感光体表面は荒らされ、摩耗が多くなる。感光体表面の摩耗を防ぐためには、感光体表面を保護するのがよい。そこで、脂肪酸金属塩等の潤滑剤を感光体表面に塗布して感光体表面を保護する手法が採られている。潤滑剤を感光体表面に塗布することは、感光体表面の摩擦係数の低減にもつながり、トナー像の転写率や、クリーニングブレードによる転写残トナーのクリーニング等を向上させる方向にも働く。
しかしながら、感光体表面に設けられた潤滑剤の薄層には、トナーから脱離した例えばシリカ等の硬い外添剤粒子が捕捉されやすく、クリーニングブレードの当接面を通過する際にブレードエッジを傷つけ、ブレードの欠けや摩耗を発生させることになる。クリーニングブレードの摩耗が進むと、ブレードをすり抜けるトナー量も増大し、帯電ローラ表面汚染を一層深刻化する。
【０００６】
上記のように、クリーニングブレードをすり抜けるトナーが帯電ローラに付着し、感光体表面の均一な帯電が行えなくなるのを防ぐため、帯電ローラ表面のクリーニングが必要である。
【０００７】
帯電ローラのクリーニング部材としては、発泡ポリウレタン、発泡ポリエチレン等のスポンジ材（例えば特許文献１参照。）や、ブラシローラ（例えば特許文献２参照。）等が用いられている。これらのクリーニング部材を帯電ローラ表面に当接させ摺察させることにより、トナー等の付着物を除去する。付着物は、スポンジ材であれば内部の気孔に溜め込まれ、ブラシローラであればブラシの繊維間に溜め込まれる。しかしながら、これらのクリーニング部材に溜め込まれる付着物の量には限界があり、クリーニング部材のクリーニング性能を長期に渡って維持することには課題が残されている。例えば、帯電ローラを含んで構成されるプロセスカートリッジにおいては、他の構成部材の寿命に合わせて、帯電ローラのクリーニング機能が維持されることが必要であり、上記のクリーニング部材を備えたクリーニング機構では不十分である。
【０００８】
他方、従来、帯電ローラには、導電剤が分散されたゴムやエラストマー等の弾性体を芯金周囲に被覆して構成されたものが多く用いられているが、このような弾性体では経時でへたりや変形が生じやすいため、特に、感光体と帯電ローラとを非接触で近接させる方式の帯電装置では、感光体と帯電ローラとの間隙が経時で変化し、帯電電位が変化することによる画像ムラ等の問題が発生している。このため、帯電ローラをゴムやエラストマー等の弾性体に換え、熱可塑性樹脂等の非弾性体を用いて構成することが提案されている（例えば特許文献３参照。）。
しかしながら、上記非弾性体を用いて構成した帯電ローラを備える画像形成装置においても、感光体に当接するクリーニングブレードをすり抜けるトナー等による帯電ローラ表面の汚染の問題は同様に生じるため、帯電ローラを長期に亘って良好にクリーニングできるクリーニング機構が望まれている。
【０００９】
【特許文献１】特開平５−２９７６９０号公報
【特許文献２】特開２００２−２２１８８３号公報
【特許文献３】特開２００２−１３２０１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上記問題点に鑑み、本発明は、帯電ローラ表面の汚染物質を効率的にクリーニングし、かつそのクリーニング性能が長期に亘って維持できる帯電クリーニング部材を備えると共に、像担持体表面の均一な帯電を安定して行うことができる帯電ローラを備える帯電装置を提供することを課題とする。また、当該帯電装置を備え、像担持体表面の均一な帯電により高品質の画像を形成するプロセスカートリッジ、及び画像形成装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために、本発明は、以下のことを特徴とする。
１．本発明は、回転自在に支持され、外部より電圧を印加されて像担持体表面を帯電する帯電ローラと、帯電ローラ表面をクリーニングする帯電クリーニング部材とを備える帯電装置において、前記帯電ローラは、芯金の外周に樹脂組成物からなる抵抗調整層が形成され、硬度が４５度（ＪＩＳ−Ｄ）以上であり、前記帯電クリーニング部材は、少なくとも前記帯電ローラとの当接部分が密度５〜１５ｋｇ／ｍ３、引っ張り強度１．７±０．５ｋｇ／ｃｍ２の連続気泡構造を有する樹脂発泡体からなる帯電装置である。
２．前記帯電クリーニング部材を構成する樹脂発泡体は、伸び率が２０〜４０％であることを特徴とする。
【００１２】
３．前記帯電ローラは、抵抗調整層が熱可塑性樹脂に高分子型イオン導電剤を分散させてなることを特徴とする。
４．前記高分子型イオン導電剤は、ポリエーテルエステルアミド成分を含有することを特徴とする。
５．前記高分子型イオン導電剤は、４級アンモニウム塩基を含有する高分子化合物からなることを特徴とする。
【００１３】
６．前記帯電ローラは、抵抗調整層の表面を被覆する保護層を有することを特徴とする。
７．前記帯電ローラの前記保護層の抵抗値は、前記抵抗調整層の抵抗値よりも大きいことを特徴とする。
８．前記帯電ローラの前記保護層の抵抗値と前記抵抗調整層の抵抗値との差は１０３Ω・ｃｍ以下であることを特徴とする。
【００１４】
９．前記帯電クリーニング部材を構成する樹脂発泡体は、メラミン樹脂発泡体であることを特徴とする。
１０．前記帯電クリーニング部材は、ローラ形状であることを特徴とする。
１１．前記帯電クリーニング部材を構成するメラミン樹脂発泡体は、元形状から半径方向に３０±１５％の圧縮率で加熱圧縮されたことを特徴とする。
【００１５】
１２．前記帯電クリーニング部材は、前記帯電ローラに対して自重加圧されていることを特徴とする。
１３．前記帯電クリーニング部材は、前記帯電ローラに対して連れ回りすることを特徴とする。
【００１６】
１４．また、本発明は、潜像を形成する像担持体と、帯電手段とを少なくとも含んで一体に支持され、画像形成装置本体に着脱自在に形成されるプロセスカートリッジにおいて、前記帯電手段は、回転自在に支持され、外部より電圧を印加されて像担持体表面を帯電する帯電ローラと、帯電ローラ表面をクリーニングする帯電クリーニング部材とを備え、該帯電ローラは、芯金の外周に樹脂組成物からなる抵抗調整層が形成され、硬度が４５度（ＪＩＳ−Ｄ）以上であり、該帯電クリーニング部材は、少なくとも前記帯電ローラとの当接部分が密度５〜１５ｋｇ／ｍ３、引っ張り強度１．７±０．５ｋｇ／ｃｍ２の連続気泡構造を有する樹脂発泡体からなるプロセスカートリッジである。
【００１７】
１５．前記プロセスカートリッジにおいて、前記帯電ローラは、前記像担持体に対し、非接触で配置されることを特徴とする。
１６．前記プロセスカートリッジにおいて、前記帯電手段は、更に前記いずれかの帯電装置の構成を有することを特徴とする。
【００１８】
１７．また、本発明は、潜像を担持する像担持体と、該像担持体表面を帯電する帯電手段と、帯電した該像担持体表面に画像データに基づいて露光し、静電潜像を書き込む露光手段と、該像担持体表面に形成された潜像にトナーを供給し、可視像化する現像手段と、該像担持体表面の可視像を被転写体に転写する転写手段とを備える画像形成装置において、前記帯電手段は、回転自在に支持され、外部より電圧を印加されて像担持体表面を帯電する帯電ローラと、帯電ローラ表面をクリーニングする帯電クリーニング部材とを備え、該帯電ローラは、芯金の外周に樹脂組成物からなる抵抗調整層が形成され、硬度が４５度（ＪＩＳ−Ｄ）以上であり、該帯電クリーニング部材は、少なくとも前記帯電ローラとの当接部分が密度５〜１５ｋｇ／ｍ３、引っ張り強度１．７±０．５ｋｇ／ｃｍ２の連続気泡構造を有する樹脂発泡体からなる画像形成装置である。
【００１９】
１８．前記画像形成装置において、前記帯電ローラは、前記像担持体に対し、非接触で配置されることを特徴とする。
１９．前記画像形成装置において、前記帯電ローラには、直流（ＤＣ）電圧に交流（ＡＣ）電圧を重畳して印加することを特徴とする。
２０．前記画像形成装置において、転写後の像担持体表面をクリーニングブレードによってクリーニングするクリーニング手段を備えることを特徴とする。
２１．前記画像形成装置において、前記像担持体表面に潤滑剤を塗布する潤滑剤塗布手段を備えることを特徴する。
２２．前記画像形成装置において、前記帯電手段は、更に前記いずれかの帯電装置の構成を有することを特徴とする
【００２０】
２３．前記画像形成装置において、前記現像手段で用いられるトナーは、体積平均粒径が３〜８μｍで、体積平均粒径（Ｄｖ）と個数平均粒径（Ｄｎ）との比（Ｄｖ／Ｄｎ）が１．００〜１．４０の範囲にあることを特徴とする。
２４．前記画像形成装置において、前記現像手段で用いられるトナーは、形状係数ＳＦ−１が１００〜１８０の範囲にあり、形状係数ＳＦ−２が１００〜１８０の範囲にあることを特徴とする。
２５．前記画像形成装置において、前記現像手段で用いられるトナーは、少なくとも、窒素原子を含む官能基を有するポリエステルプレポリマー、ポリエステル、着色剤、離型剤とを有機溶媒中に分散させたトナー材料液を、水系媒体中で架橋及び／又は伸長反応させて得られるトナーであることを特徴とする。
２６．前記画像形成装置において、前記現像手段で使用されるトナーは、略球形状であり、その形状が長軸ｒ１、短軸ｒ２、厚さｒ３で規定され（但し、ｒ１≧ｒ２≧ｒ３とする。）、長軸ｒ１と短軸ｒ２との比（ｒ２／ｒ１）が０．５〜１．０の範囲にあり、厚さｒ３と短軸ｒ２との比（ｒ３／ｒ２）が０．７〜１．０の範囲にあることを特徴とする。
【００２１】
２７．更に、本発明は、電子写真プロセスの現像工程に供されるトナーであって、該トナーは、前記いずれかの画像形成装置において使用されるトナーであり、体積平均粒径が３〜８μｍで、体積平均粒径（Ｄｖ）と個数平均粒径（Ｄｎ）との比（Ｄｖ／Ｄｎ）が１．００〜１．４０の範囲にあるトナーである。
２８．前記トナーは、形状係数ＳＦ−１が１００〜１８０の範囲にあり、形状係数ＳＦ−２が１００〜１８０の範囲にあることを特徴とする。
２９．前記トナーは、少なくとも、窒素原子を含む官能基を有するポリエステルプレポリマー、ポリエステル、着色剤、離型剤とを有機溶媒中に分散させたトナー材料液を、水系媒体中で架橋及び／又は伸長反応させて得られることを特徴とする。
３０．前記トナーは、略球形状であり、その形状が長軸ｒ１、短軸ｒ２、厚さｒ３で規定され（但し、ｒ１≧ｒ２≧ｒ３とする。）、長軸ｒ１と短軸ｒ２との比（ｒ２／ｒ１）が０．５〜１．０の範囲にあり、厚さｒ３と短軸ｒ２との比（ｒ３／ｒ２）が０．７〜１．０の範囲にあることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、帯電ローラ表面の汚染物質の効率的なクリーニングが可能で、帯電ローラ表面を常に清浄にして、経時で、像担持体表面の帯電電位の変動を抑え、安定した帯電性を維持できる帯電装置を提供することができる。また、本帯電装置を搭載したプロセスカートリッジ、並びに画像形成装置により、高品質の画像を安定して出力することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明に係る画像形成装置の概略構成を示す図、図２は、感光体ユニットの概略構成を示す図である。
この画像形成装置は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色の画像を形成するための４つの画像形成ユニット１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋを備える。尚、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの色順は、図１に限るものでなく、他の並び順であっても構わない。
画像形成ユニット１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋは、それぞれ、像担持体としての感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋと、帯電手段、現像手段、クリーニング手段とを備えている。また、各画像形成ユニット１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋの配置は、各感光体ドラムの回転軸が平行になるように且つ転写紙移動方向に所定のピッチで配列するように、設定されている。
【００２４】
画像形成ユニット１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋの上方には、光源、ポリゴンミラー、ｆ−θレンズ、反射ミラー等を備え、画像データに基づいて各感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋの表面にレーザ光を走査しながら照射する光書込ユニット３が、下方には転写紙を担持して各画像形成ユニットの転写部を通過するように搬送する転写搬送ベルト６０を有するベルト駆動装置としての転写ユニット６が配置されている。転写搬送ベルト６０の外周面には、ブラシローラとクリーニングブレードから構成されたクリーニング装置８５が接触するように配置されている。このクリーニング装置８５により転写搬送ベルト６０上に付着したトナー等の異物が除去される。
転写ユニット６の側方にはベルト定着方式の定着ユニット７が、画像形成装置上部には排紙トレイ８等が備えられている。画像形成装置下部には、転写紙１００が載置された給紙カセット４ａ、４ｂを備えている。また、画像形成装置側面から手差しで給紙を行う手差しトレイＭＦが備えられている。
この他、トナー補給容器ＴＣが備えられ、図示していない廃トナーボトル、両面・反転ユニット、電源ユニットなども二点鎖線で示したスペースＳの中に備えられている。
【００２５】
現像手段としての現像装置１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋは、いずれも同様の構成からなり、それらは使用するトナーの色のみが異なる二成分現像方式の現像装置１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋであり、トナーと磁性キャリアからなる現像剤が収容されている。
現像装置１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋは感光体ドラム１１に対向した現像ローラ、現像剤を搬送・撹拌するスクリュー、トナー濃度センサ等から構成される。現像ローラは外側の回転自在のスリーブと内側に固定された磁石から構成されている。トナー濃度センサの出力に応じて、トナー補給装置よりトナーが補給される。
【００２６】
感光体ユニット２は、２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋは、いずれも同様の構成からなり、図２に示すように、静電潜像が形成される感光体ドラム１１と、帯電装置１４、クリーニング装置１５とから構成されている。
クリーニング装置１５は、感光体ドラム１１表面に残留する転写残トナーをクリーニングするクリーニングブレード１５ａ、クリーニングブラシ１５ｂを備える。クリーニングブラシ１５ｂには、ブラシ繊維に付着したトナーを除去するためのスクレーパ１５ｃが当接している。クリーニングブレード１５ａにより掻き落としたトナーは、クリーニングブラシ１５ｂでトナー搬送オーガ１５ｄ側に移動させ、そのトナー搬送オーガ１５ｄを回転させることにより回収した廃トナーを、図示しない廃トナー収納部に搬送するようにしている。
【００２７】
次に、帯電装置１４について詳細に説明する。図３は、本発明に係る帯電装置の概略を説明する斜視図である。帯電装置１４は、感光体ドラム１１に対向配置される帯電部材としての帯電ローラ１４ａと、帯電ローラ１４ａが感光体ドラム１１と対向する面と反対側の面に当接するように配置される帯電クリーニング部材１４ｂとからなる。また、帯電ローラ１４ａは、その両端部をそれぞれ感光体ドラム１１側に付勢する付勢部材である加圧スプリング１９、１９を備えている。
帯電ローラ１４ａは、感光体ドラム１１に接触させて設けてもよいが、本実施の形態においては、感光体ドラム１１に対して微小な間隙をもって配設される。この微小な間隙は、図示しないが、帯電ローラ１４ａの両端部の非画像形成領域に一定の厚みを有するスペーサ部材を巻き付けるなどして、スペーサ部材の表面を感光体ドラム１１表面に当接させることで、設定することができる。
【００２８】
図４は、本発明に係る帯電ローラの断面図である。帯電ローラ１４ａは、円柱状を呈する導電性支持体としての芯金１４１と、芯金１４１の外周面上に一様の厚さで形成された抵抗調整層１４２と、抵抗調整層１４２の表面を被覆して後述のようにリークを防止する保護層１４３とを有する。
【００２９】
抵抗調整層１４２は、樹脂組成物を押出成形又は射出成形等により芯金１４１の周面に設けることで形成される。また、抵抗調整層１４２が経時で変形し、感光体ドラム１１と帯電ローラ１４ａとの間隙が変化するのを防ぐため、抵抗調整層１４２のＪＩＳ−Ｄ硬度は４５度以上とする。
抵抗調整層１４２に用いられる熱可塑性樹脂は、成形後のＪＩＳ−Ｄ硬度を保持することができれば特に限定するものでないが、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、ポリスチレン（ＰＳ）及びその共重合体（ＡＳ、ＡＢＳ等）等の汎用樹脂を用いる方が、成形加工が容易であり好ましい。
【００３０】
抵抗調整層１４２は、高分子型イオン導電剤が分散する熱可塑性樹脂組成物により形成されている。この抵抗調整層１４２の体積固有抵抗値は、１０６〜１０９Ω・ｃｍであることが望ましい。体積固有抵抗値が１０９Ω・ｃｍを超えると帯電量が不足し、感光体ドラム１１がムラのない画像を得るために十分な帯電電位を得ることができなくなる一方、体積固有抵抗値が１０６Ω・ｃｍよりも小さいと感光体ドラム１１全体へのリークが生じるからである。
【００３１】
その熱可塑性樹脂に分散させる高分子型イオン導電剤としては、単体の抵抗値が１０６〜１０１０Ω・ｃｍ程度であり、樹脂の抵抗を下げやすいものが用いられる。
その一例として、ポリエーテルエステルアミド成分を含有する化合物が挙げられる。抵抗調整層１４２の抵抗値を上記のように所望の値にするために、その配合量は、基材１００重量部に対して３０〜７０重量部の割合で配合することが好ましい。
【００３２】
また、高分子型イオン導電剤として、４級アンモニウム塩基含有高分子化合物を用いることもできる。例えば、４級アンモニウム塩基含有ポリオレフィン等が挙げられる。抵抗調整層１４２の抵抗値を上記のように所望の値にするために、その配合量は、基材１００重量部に対して１０〜４０重量部の割合で配合することが好ましい。
【００３３】
上記高分子型イオン導電剤の熱可塑性樹脂への分散は、二軸混練機、ニーダー等の手段を用いることにより容易に行うことができる。イオン導電性の材料はマトリックスポリマー中に分子レベルで均一に分散するので、抵抗調整層１４２には導電性顔料が分散する抵抗調整層に見られるような導電性物質の分散不良に伴う抵抗値のばらつきが生じない。また、イオン導電性の材料が高分子化合物であるため、マトリックスポリマー中に均一に分散して固定され、ブリードアウトが生じにくくなっている。
【００３４】
保護層１４３は、その抵抗値が抵抗調整層１４２の抵抗値よりも大きくなるように形成され、これにより感光体ドラム１１への欠陥部へのリークが回避される。但し、保護層１４３の抵抗値を高くしすぎると、帯電効率が低下するため、保護層１４３の抵抗値と抵抗調整層１４２の抵抗値との差は１０３Ω・ｃｍ以下であることが好ましい。
【００３５】
保護層１４３を形成する材料としては、製膜性が良好であるという点で樹脂材料が好適である。樹脂材料としては、フッ素樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂又はポリビニルアセタール樹脂が非粘着性に優れ、トナーの付着を防止する観点から好ましい。また、樹脂材料は一般に電気的な絶縁性を有するため、樹脂材料単体で保護層１４３を形成すると帯電ローラの特性が満たされない。そこで、上記の樹脂材料に対して各種の導電剤を分散させることによって、保護層１４３の抵抗値を調整する。尚、保護層１４３と抵抗調整層１４２との接着性を向上させるため、樹脂材料にイソシアネート等の反応硬化剤を分散させても良い。
【００３６】
帯電ローラ１４ａは、図示しない電源に接続されており、所定の電圧が印加される。その電圧は、直流（ＤＣ）電圧のみでもよいが、ＤＣ電圧に交流（ＡＣ）電圧を重畳させた電圧であることが好ましい。ＡＣ電圧を印加することにより、感光体ドラム１１表面をより均一に帯電することができる。
【００３７】
次に、帯電クリーニング部材１４ｂについて説明する。帯電クリーニング部材１４ｂは、少なくとも帯電ローラ１４ａとの当接部分が、密度５〜１５ｋｇ／ｍ３、引っ張り強度１．７±０．５ｋｇ／ｃｍ２の連続気泡構造を有する樹脂発泡体からなる。
図５−１及び図５−２は、帯電クリーニング部材１４ｂを構成する樹脂発泡体の密度及び引っ張り強度の値と帯電ローラ１４ａ表面のクリーニング性及びキズ付け性との関係を示す図である。帯電ローラ１４ａ表面のクリーニング性及びキズ付け性は、いずれも形成される画像の画像ランクによって評価できる。すなわち、帯電クリーニング部材１４ｂのクリーニング性能が不十分で帯電ローラ１４ａ表面に汚れが付着していると、感光体ドラム１１の帯電が良好に行われず、地汚れが発生する。図５−１、５−２において、「□」のプロットが地汚れとの関係を示し、画像ランクの高いものほど地汚れがなく、低いものほど地汚れが多いことを示す。また、帯電クリーニング部材１４ｂの摺擦によって帯電ローラ１４ａ表面がキズつくと、画像上にはスジ状の不具合が発生する。図５−１、５−２において、「○」のプロットがスジ状の不具合の発生を示し、画像ランクの高いものほどスジ状の不具合が少なく、低いものほど不具合が多いことを示す。尚、画像ランクは５．０が最高であり、実用上要求される画像ランクは３．０以上である。
図５−１に示すように、樹脂発泡体の密度が５ｋｇ／ｍ３以上で帯電クリーニング部材１４ｂの十分なクリーニング性能が得られる。密度が５ｋｇ／ｍ３より小さいと、十分なクリーニング性能が得られず、早期に帯電不良が発生し、画像に地汚れ等の不具合を発生させる。一方、密度が１５ｋｇ／ｍ３より大きいと、クリーニング性能は良くても、帯電ローラ１４ａ表面の削り量が多くなり、早期に帯電ローラ１４ａ表面にキズが発生し、画像にスジ状の不具合を発生させる。
また、図５−２に示すように、樹脂発泡体の引っ張り強度が１．２ｋｇ／ｃｍ２以上で帯電クリーニング部材１４ｂの十分なクリーニング性能が得られる。引っ張り強度が１．２ｋｇ／ｃｍ２未満では強度が十分でなく、樹脂発泡体が早期にボロボロになり、クリーニング性能が発揮されない。一方、引っ張り強度が２．２ｋｇ／ｃｍ２より大きいと、クリーニング性能が良くても、帯電ローラ１４ａ表面を早期にキズ付け、画像にスジ状の不具合を発生させる。
【００３８】
従って、帯電クリーニング部材１４ｂを構成する樹脂発泡体の物性値としては、密度が５〜１５ｋｇ／ｍ３、引っ張り強度が１．７±０．５ｋｇ／ｃｍ２の範囲であることが必要である。密度が上記範囲にある連続気泡構造を有する樹脂発泡体は、微細な気孔を有する網目状の形態を示し、発泡体の骨格部分で帯電ローラ１４ａ表面のトナー等の付着物を削り取ることができる。また、引っ張り強度が上記範囲にある樹脂発泡体は、脆い性質を示し、帯電ローラ１４ａとの接触面で受ける摩擦力により剥がれ落ちる。樹脂発泡体の気孔内に保持されたトナー等の付着物もこのとき一緒に剥がれ落ちるため、従来用いられてきた樹脂発泡体のように、付着物が発泡体の気孔内に溜め込まれることはなく、常にフレッシュな面でのクリーニングが可能になる。そして、帯電ローラ表面をキズ付けることなく、長期に亘って良好なクリーニング性能を得ることができる。
更に、樹脂発泡体の伸び率が２０〜４０％の範囲にあることで、上記の樹脂発泡体の特性をよりよく発揮することができる。
【００３９】
上記の物性値を示す樹脂発泡体の中でも、特にメラミン樹脂発泡体が好ましい。メラミン樹脂で形成された発泡体は、網目状の繊維が硬いため、帯電ローラ１４ａ上の付着物を容易に削り取る、あるいは引っかけ剥ぎ取ることができる。このようにクリーニング性能に優れると共に、上記の脆い性質を示すことから、常に帯電クリーニング部材１４ｂのフレッシュな面が帯電ローラ１４ａ表面と接し、良好なクリーニング性能を維持することができる。
【００４０】
帯電クリーニング部材１４ｂの形状は、パット形状でもローラ形状でもよいが、本実施の形態においては、図２、３に示すように、ローラ形状としている。ローラ形状とした帯電クリーニング部材１４ｂを回転自在に取り付けることにより、クリーニングする面を常に換えることができる。このような形状は、芯金にメラミン樹脂発泡体を円筒状に巻き付けるなどして形成することができる。
【００４１】
また、帯電クリーニング部材１４ｂを構成するメラミン樹脂発泡体は、元形状から半径方向に３０±１５％の圧縮率で加熱圧縮されたものであることが好ましい。尚、圧縮率とは、以下の（式１）によって求められる。
圧縮率（％）＝｛（圧縮前直径−圧縮後直径）／圧縮前直径｝×１００  ・・・（式１）
メラミン樹脂を発泡成形したメラミン樹脂発泡体は、発泡倍率にばらつきがあり、その表面にφ１〜３ｍｍ程度のピンホールが多く存在する。このようなピンホールの存在は、クリーニングすべき帯電ローラ１４ａとの接触面積を減らし、部分的にクリーニング不良を発生して、帯電ムラを起こす原因となる。そこで、メラミン樹脂発泡体を上記の圧縮率範囲で加熱圧縮することにより、連続気泡構造を緻密にし、クリーニング性能を向上させることができる。
尚、帯電クリーニング部材１４ｂは、まずメラミン樹脂発泡体を加熱圧縮した後、芯金を挿入して、その後研磨等により外形を整えて作製される。
【００４２】
帯電クリーニング部材１４ｂは、帯電ローラ１４ａに対し、自重によって加圧されるように構成することが好ましい。帯電クリーニング部材１４ｂが上記の樹脂発泡体からなることから、帯電ローラ１４ａ表面との接触に特にバネ等を用いた押圧力を必要としなくとも十分なクリーニング性能を得ることができる。このように、帯電クリーニング部材１４ｂを自重加圧する構成とすることで、帯電クリーニング部材１４ｂの当接による帯電ローラ１４ａ表面の摩耗を抑えることができる。
【００４３】
また、帯電クリーニング部材１４ｂは、図３に示す帯電ローラ１４ａの矢印方向の回転に対し連れ回りすることが好ましい。このように、帯電クリーニング部材１４ｂを帯電ローラ１４ａの回転に従動させることにより、帯電クリーニング部材１４ｂには駆動装置が不要となり、構成を簡易にできる。
【００４４】
更に、帯電クリーニング部材１４ｂは、帯電ローラ１４ａの回転に伴って、長手方向に揺動する揺動機構を備えることが好ましい。この機構は、図示しないが、例えば、帯電クリーニング部材１４ｂの芯軸先端にベアリングを備え、揺動カム付きギヤのカム面に突き当たるようにし、帯電ローラ１４ａの回転に伴い、揺動カム付きギヤが回転すると、カム面の凹凸に従って帯電クリーニング部材１４ｂが長手方向に揺動する機構等を用いることができる。
このように、帯電クリーニング部材１４ｂを揺動させることで、帯電ローラ１４ａ表面のクリーニングを均一にすることができる。特に、紙粉は、記録紙の両端部から発生することが多いため、感光体ドラム１１上に付着する位置が偏り、従って、帯電ローラ１４ａ表面にも偏って付着する。そこで、帯電クリーニング部材１４ｂを揺動させることで、このような付着物の偏りにも対応し、クリーニングを均一にする。
【００４５】
以上説明してきた本発明の帯電装置は、感光体と、帯電手段とを少なくとも含み、更に現像手段、クリーニング手段から選択される任意の手段とを含んで一体に支持し、画像形成装置本体に着脱自在に形成したプロセスカートリッジにも用いることができる。当該プロセスカートリッジに設けられる帯電手段として、上記の構成を有する帯電ローラと帯電クリーニング部材とを備えることで、帯電ローラ表面のクリーニングを良好に行い、帯電の均一性を維持することができる。また、プロセスカートリッジの寿命が到来するまで、帯電ローラのクリーニング性能を損なうことはない。
【００４６】
本発明の画像形成装置は、感光体ドラム１１表面に潤滑剤を塗布する潤滑剤塗布手段を備えるものであっても良い。図６は、潤滑剤塗布手段を備えた感光体ユニットの構成を示す図である。潤滑剤塗布手段１７以外の構成は、図６に示す感光体ユニットと同様である。
潤滑剤塗布手段１７は、固形潤滑剤１７ｂと、固形潤滑剤１７ｂに接触して潤滑剤を削り取り、感光体ドラム１１の表面に供給するブラシ状ローラ１７ａと、ブラシ状ローラ１７ａに付着したトナーを除去するブラシ状ローラスクレーパ１７ｃと、固形潤滑剤１７ｂをブラシ状ローラ１７ａに所定の圧力で押圧する加圧スプリング１７ｄとにより主に構成されている。
固形潤滑剤１７ｂとしては、例えば、オレイン酸鉛、オレイン酸亜鉛、オレイン酸銅、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸コバルト、ステアリン酸鉄、ステアリン酸銅、パルミチン酸亜鉛、パルミチン酸銅、リノレン酸亜鉛等の脂肪酸金属塩類や、ポリテトラフルオロエチレン、ポリクロロトリフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、ポリトリフルオロクロルエチレン、ジクロロジフルオロエチレン、テトラフルオロエチレン−エチレン共重合体、テトラフルオロエチレン−オキサフルオロプロピレン共重合体等のフッ素系樹脂をブロック状に成形加工したものが用いられる。
ブラシ状ローラ１７ａは感光体ドラム１１の軸方向に延びる形状を有している。加圧スプリング１７ｄは、固形潤滑剤１７ｂほぼ全てを使い切れるように、ブラシ状ローラ１７ａに対して付勢されている。固形潤滑剤１７ｂは消耗品であるため経時的にその厚みが減少するが、加圧スプリング１７ｄで加圧されているために常時ブラシ状ローラ１７ａに当接させることで固形潤滑剤１７ｂを掻き取り、その後感光体ドラム１１に供給・塗布する。ここで、ブラシ状ローラ１７ａはクリーニングブラシを兼ねており、クリーニングブレード１５ａにより掻き落としたトナーをトナー搬送オーガ１５ｄ側に移動させる役目も担っている。
尚、潤滑剤塗布手段１７は、上記構成に限るものではなく、固形潤滑剤１７ｂを直接感光体ドラム１１表面に当接させて塗布する構成や、粉体状潤滑剤を感光体ドラム１１表面に供給する構成等であってもよい。
【００４７】
このように、感光体ドラム１１表面に潤滑剤を塗布する手段を設けることにより、感光体ドラム１１表面に潤滑剤の薄層を形成することができ、例えば、帯電電圧としてＤＣ電圧にＡＣ電圧を重畳させた電圧を印加した場合に生じる感光体ドラム１１表面の荒れを防止することができる。また、感光体ドラム１１表面の摩擦係数を低下させることができ、感光体ドラム１１表面とトナーとの付着力を弱め、現像されたトナーの転写性を高めることができる。
その一方で、感光体ドラム１１表面に設けられた潤滑剤の薄層には、トナーから脱離した例えばシリカ等の硬い外添剤粒子が捕捉されやすく、クリーニングブレードの当接面を通過する際にブレードエッジを傷つけ、ブレードの欠けや摩耗を発生させる原因にもなっていた。クリーニングブレードの摩耗が経時で進むと、ブレードをすり抜けるトナー量も増加するため、帯電ローラ１４ａの表面汚染も悪化する。しかしながら、本発明の画像形成装置に搭載された帯電装置１４においては、帯電クリーニング部材１４ｂにより、長期に亘って良好なクリーニングが実行されるため、帯電ローラ１４ａ表面は常に清浄な状態で、帯電ムラ等を生じさせることがない。
【００４８】
本発明に係る画像形成装置において、現像装置１０で使用するトナーは、体積平均粒径３〜８μｍであり、体積平均粒径（Ｄｖ）と個数平均粒径（Ｄｎ）との比（Ｄｖ／Ｄｎ）が１．００〜１．４０の範囲にある小粒径で粒径分布も狭いトナーが好ましい。小粒径のトナーを用いることで、潜像に対して緻密にトナーを付着させることができる。また、粒径分布を狭くすることで、トナーの帯電量分布が均一になり、地肌かぶりの少ない高品位な画像を得ることができ、また、転写率を高くすることができる。また、逆帯電トナーの量も減らせるため、帯電ローラ１４ａ表面の汚染を低減でき、帯電クリーニング部材１４ｂの寿命を延ばすことができる。
【００４９】
また、現像装置１０で使用するトナーは、以下の形状係数ＳＦ−１、ＳＦ−２の値で規定することができる球形トナーであることが好ましい。図７は、形状係数ＳＦ−１、形状係数ＳＦ−２を説明するためにトナーの形状を模式的に表した図である。
形状係数ＳＦ−１は、トナー形状の丸さの割合を示すものであり、下記式（２）で表される、トナーを２次元平面に投影してできる形状の最大長ＭＸＬＮＧの二乗を図形面積ＡＲＥＡで除して、１００π／４を乗じた値である。
ＳＦ−１＝｛（ＭＸＬＮＧ）２／ＡＲＥＡ｝×（１００π／４）  ・・・式（２）
ＳＦ−１の値が１００の場合トナーの形状は真球となり、ＳＦ−１の値が大きくなるほど不定形になる。
また、形状係数ＳＦ−２は、トナーの形状の凹凸の割合を示すものであり、下記式（３）で表される、トナーを２次元平面に投影してできる図形の周長ＰＥＲＩの二乗を図形面積ＡＲＥＡで除して、１００／４πを乗じた値である。
ＳＦ−２＝｛（ＰＥＲＩ）２／ＡＲＥＡ｝×（１００／４π）  ・・・式（３）
ＳＦ−２の値が１００の場合トナー表面に凹凸が存在しなくなり、ＳＦ−２の値が大きくなるほどトナー表面の凹凸が顕著になる。
形状係数の測定は、具体的には、走査型電子顕微鏡（Ｓ−８００：日立製作所製）でトナーの写真を撮り、これを画像解析装置（ＬＵＳＥＸ３：ニレコ社製）に導入して解析して計算した。
本発明に係るトナーはＳＦ−１が１００〜１８０の範囲にあり、ＳＦ−２が１００〜１８０の範囲にあるトナーである。トナーの形状が球形に近くなると、トナーとトナーあるいはトナーと感光体ドラム１１との接触が点接触に近くなるために、トナー同士の吸着力は弱くなり従って流動性が高くなり、また、トナーの感光体ドラム１１表面への付着力も低下し、転写率は高くなる。一方、球形トナーはクリーニングブレード１５ａと感光体ドラム１１との間隙に入り込みやすいため、トナーの形状係数ＳＦ−１とＳＦ−２は１００以上がよい。また、ＳＦ−１とＳＦ−２が大きくなると、画像上にトナーが散ってしまい画像品位が低下する。このために、ＳＦ−１とＳＦ−２は１８０を越えない方が好ましい。
【００５０】
本発明の画像形成装置に好適に用いられるトナーは、例えば、少なくとも、窒素原子を含む官能基を有するポリエステルプレポリマー、ポリエステル、着色剤、離型剤とを有機溶媒中に分散させたトナー材料液を、水系溶媒中で架橋及び／又は伸長反応させて得られるトナーである。以下に、トナーの構成材料及び製造方法について説明する。
【００５１】
（変性ポリエステル）
本発明に係るトナーはバインダ樹脂として変性ポリエステル（i）を含む。変性ポリエステル（i）としては、ポリエステル樹脂中にエステル結合以外の結合基が存在したり、またポリエステル樹脂中に構成の異なる樹脂成分が共有結合、イオン結合などで結合した状態をさす。具体的には、ポリエステル末端に、カルボン酸基、水酸基と反応するイソシアネート基などの官能基を導入し、さらに活性水素含有化合物と反応させ、ポリエステル末端を変性したものを指す。
【００５２】
変性ポリエステル（i）としては、イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー（Ａ）とアミン類（Ｂ）との反応により得られるウレア変性ポリエステルなどが挙げられる。イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー（Ａ）としては、多価アルコール（ＰＯ）と多価カルボン酸（ＰＣ）の重縮合物で、かつ活性水素基を有するポリエステルを、さらに多価イソシアネート化合物（ＰＩＣ）と反応させたものなどが挙げられる。上記ポリエステルの有する活性水素基としては、水酸基（アルコール性水酸基及びフェノール性水酸基）、アミノ基、カルボキシル基、メルカプト基などが挙げられ、これらのうち好ましいものはアルコール性水酸基である。
【００５３】
ウレア変性ポリエステルは、以下のようにして生成される。
多価アルコール化合物（ＰＯ）としては、２価アルコール（ＤＩＯ）および３価以上の多価アルコール（ＴＯ）が挙げられ、（ＤＩＯ）単独、または（ＤＩＯ）と少量の（ＴＯ）との混合物が好ましい。２価アルコール（ＤＩＯ）としては、アルキレングリコール（エチレングリコール、１，２−プロピレングリコール、１，３−プロピレングリコール、１，４−ブタンジオール、１，６−ヘキサンジオールなど）；アルキレンエーテルグリコール（ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ジプロピレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレンエーテルグリコールなど）；脂環式ジオール（１，４−シクロヘキサンジメタノール、水素添加ビスフェノールＡなど）；ビスフェノール類（ビスフェノールＡ、ビスフェノールＦ、ビスフェノールＳなど）；上記脂環式ジオールのアルキレンオキサイド（エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイドなど）付加物；上記ビスフェノール類のアルキレンオキサイド（エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイドなど）付加物などが挙げられる。これらのうち好ましいものは、炭素数２〜１２のアルキレングリコールおよびビスフェノール類のアルキレンオキサイド付加物であり、特に好ましいものはビスフェノール類のアルキレンオキサイド付加物、およびこれと炭素数２〜１２のアルキレングリコールとの併用である。３価以上の多価アルコール（ＴＯ）としては、３〜８価またはそれ以上の多価脂肪族アルコール（グリセリン、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ソルビトールなど）；３価以上のフェノール類（トリスフェノールＰＡ、フェノールノボラック、クレゾールノボラックなど）；上記３価以上のポリフェノール類のアルキレンオキサイド付加物などが挙げられる。
【００５４】
多価カルボン酸（ＰＣ）としては、２価カルボン酸（ＤＩＣ）および３価以上の多価カルボン酸（ＴＣ）が挙げられ、（ＤＩＣ）単独、および（ＤＩＣ）と少量の（ＴＣ）との混合物が好ましい。２価カルボン酸（ＤＩＣ）としては、アルキレンジカルボン酸（コハク酸、アジピン酸、セバシン酸など）；アルケニレンジカルボン酸（マレイン酸、フマール酸など）；芳香族ジカルボン酸（フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、ナフタレンジカルボン酸など）などが挙げられる。これらのうち好ましいものは、炭素数４〜２０のアルケニレンジカルボン酸および炭素数８〜２０の芳香族ジカルボン酸である。３価以上の多価カルボン酸（ＴＣ）としては、炭素数９〜２０の芳香族多価カルボン酸（トリメリット酸、ピロメリット酸など）などが挙げられる。なお、多価カルボン酸（ＰＣ）としては、上述のものの酸無水物または低級アルキルエステル（メチルエステル、エチルエステル、イソプロピルエステルなど）を用いて多価アルコール（ＰＯ）と反応させてもよい。
【００５５】
多価アルコール（ＰＯ）と多価カルボン酸（ＰＣ）の比率は、水酸基［ＯＨ］とカルボキシル基［ＣＯＯＨ］の当量比［ＯＨ］／［ＣＯＯＨ］として、通常２／１〜１／１、好ましくは１．５／１〜１／１、さらに好ましくは１．３／１〜１．０２／１である。
【００５６】
多価イソシアネート化合物（ＰＩＣ）としては、脂肪族多価イソシアネート（テトラメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、２，６−ジイソシアナトメチルカプロエートなど）；脂環式ポリイソシアネート（イソホロンジイソシアネート、シクロヘキシルメタンジイソシアネートなど）；芳香族ジイソシアネート（トリレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネートなど）；芳香脂肪族ジイソシアネート（α，α，α’，α’−テトラメチルキシリレンジイソシアネートなど）；イソシアネート類；前記ポリイソシアネートをフェノール誘導体、オキシム、カプロラクタムなどでブロックしたもの；およびこれら２種以上の併用が挙げられる。
【００５７】
多価イソシアネート化合物（ＰＩＣ）の比率は、イソシアネート基［ＮＣＯ］と、水酸基を有するポリエステルの水酸基［ＯＨ］の当量比［ＮＣＯ］／［ＯＨ］として、通常５／１〜１／１、好ましくは４／１〜１．２／１、さらに好ましくは２．５／１〜１．５／１である。［ＮＣＯ］／［ＯＨ］が５を超えると低温定着性が悪化する。［ＮＣＯ］のモル比が１未満では、ウレア変性ポリエステルを用いる場合、そのエステル中のウレア含量が低くなり、耐ホットオフセット性が悪化する。
【００５８】
イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー（Ａ）中の多価イソシアネート化合物（ＰＩＣ）構成成分の含有量は、通常０．５〜４０ｗｔ％、好ましくは１〜３０ｗｔ％、さらに好ましくは２〜２０ｗｔ％である。０．５ｗｔ％未満では、耐ホットオフセット性が悪化するとともに、耐熱保存性と低温定着性の両立の面で不利になる。また、４０ｗｔ％を超えると低温定着性が悪化する。
イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー（Ａ）中の１分子当たりに含有されるイソシアネート基は、通常１個以上、好ましくは、平均１．５〜３個、さらに好ましくは、平均１．８〜２．５個である。１分子当たり１個未満では、ウレア変性ポリエステルの分子量が低くなり、耐ホットオフセット性が悪化する。
【００５９】
次に、ポリエステルプレポリマー（Ａ）と反応させるアミン類（Ｂ）としては、２価アミン化合物（Ｂ１）、３価以上の多価アミン化合物（Ｂ２）、アミノアルコール（Ｂ３）、アミノメルカプタン（Ｂ４）、アミノ酸（Ｂ５）、およびＢ１〜Ｂ５のアミノ基をブロックしたもの（Ｂ６）などが挙げられる。
２価アミン化合物（Ｂ１）としては、芳香族ジアミン（フェニレンジアミン、ジエチルトルエンジアミン、４，４’−ジアミノジフェニルメタンなど）；脂環式ジアミン（４，４’−ジアミノ−３，３’−ジメチルジシクロヘキシルメタン、ジアミンシクロヘキサン、イソホロンジアミンなど）；および脂肪族ジアミン（エチレンジアミン、テトラメチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミンなど）などが挙げられる。３価以上の多価アミン化合物（Ｂ２）としては、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミンなどが挙げられる。アミノアルコール（Ｂ３）としては、エタノールアミン、ヒドロキシエチルアニリンなどが挙げられる。アミノメルカプタン（Ｂ４）としては、アミノエチルメルカプタン、アミノプロピルメルカプタンなどが挙げられる。アミノ酸（Ｂ５）としては、アミノプロピオン酸、アミノカプロン酸などが挙げられる。Ｂ１〜Ｂ５のアミノ基をブロックしたもの（Ｂ６）としては、前記Ｂ１〜Ｂ５のアミン類とケトン類（アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンなど）から得られるケチミン化合物、オキサゾリジン化合物などが挙げられる。これらアミン類（Ｂ）のうち好ましいものは、Ｂ１およびＢ１と少量のＢ２の混合物である。
【００６０】
アミン類（Ｂ）の比率は、イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー（Ａ）中のイソシアネート基［ＮＣＯ］と、アミン類（Ｂ）中のアミノ基［ＮＨｘ］の当量比［ＮＣＯ］／［ＮＨｘ］として、通常１／２〜２／１、好ましくは１．５／１〜１／１．５、さらに好ましくは１．２／１〜１／１．２である。［ＮＣＯ］／［ＮＨｘ］が２を超えたり１／２未満では、ウレア変性ポリエステルの分子量が低くなり、耐ホットオフセット性が悪化する。
また、ウレア変性ポリエステル中には、ウレア結合と共にウレタン結合を含有していてもよい。ウレア結合含有量とウレタン結合含有量のモル比は、通常１００／０〜１０／９０であり、好ましくは８０／２０〜２０／８０、さらに好ましくは、６０／４０〜３０／７０である。ウレア結合のモル比が１０％未満では、耐ホットオフセット性が悪化する。
【００６１】
本発明で用いられる変性ポリエステル（i）は、ワンショット法、プレポリマー法により製造される。変性ポリエステル（i）の重量平均分子量は、通常１万以上、好ましくは２万〜１０００万、さらに好ましくは３万〜１００万である。この時のピーク分子量は１０００〜１００００が好ましく、１０００未満では伸長反応しにくくトナーの弾性が少なくその結果耐ホットオフセット性が悪化する。また１００００を超えると定着性の低下や粒子化や粉砕において製造上の課題が高くなる。変性ポリエステル（i）の数平均分子量は、後述の変性されていないポリエステル（ii）を用いる場合は特に限定されるものではなく、前記重量平均分子量とするのに得やすい数平均分子量でよい。（i）単独の場合は、数平均分子量は、通常２００００以下、好ましくは１０００〜１００００、さらに好ましくは２０００〜８０００である。２００００を超えると低温定着性及びフルカラー装置に用いた場合の光沢性が悪化する。
変性ポリエステル（i）を得るためのポリエステルプレポリマー（Ａ）とアミン類（Ｂ）との架橋及び／又は伸長反応には、必要により反応停止剤を用い、得られるウレア変性ポリエステルの分子量を調整することができる。反応停止剤としては、モノアミン（ジエチルアミン、ジブチルアミン、ブチルアミン、ラウリルアミンなど）、およびそれらをブロックしたもの（ケチミン化合物）などが挙げられる。
【００６２】
（未変性ポリエステル）
本発明においては、前記変性されたポリエステル（i）単独使用だけでなく、この（i）と共に、未変性ポリエステル（ii）をバインダ樹脂成分として含有させることもできる。（ii）を併用することで、低温定着性及びフルカラー装置に用いた場合の光沢性が向上し、単独使用より好ましい。（ii）としては、前記（i）のポリエステル成分と同様な多価アルコール（ＰＯ）と多価カルボン酸（ＰＣ）との重縮合物などが挙げられ、好ましいものも（i）と同様である。また、（ii）は無変性のポリエステルだけでなく、ウレア結合以外の化学結合で変性されているものでもよく、例えばウレタン結合で変性されていてもよい。（i）と（ii）は少なくとも一部が相溶していることが低温定着性、耐ホットオフセット性の面で好ましい。従って、（i）のポリエステル成分と（ii）は類似の組成が好ましい。（ii）を含有させる場合の（i）と（ii）の重量比は、通常５／９５〜８０／２０、好ましくは５／９５〜３０／７０、さらに好ましくは５／９５〜２５／７５、特に好ましくは７／９３〜２０／８０である。（i）の重量比が５％未満では、耐ホットオフセット性が悪化するとともに、耐熱保存性と低温定着性の両立の面で不利になる。
【００６３】
（ii）のピーク分子量は、通常１０００〜１００００、好ましくは２０００〜８０００、さらに好ましくは２０００〜５０００である。１０００未満では耐熱保存性が悪化し、１００００を超えると低温定着性が悪化する。（ii）の水酸基価は５以上であることが好ましく、さらに好ましくは１０〜１２０、特に好ましくは２０〜８０である。５未満では耐熱保存性と低温定着性の両立の面で不利になる。（ii）の酸価は１〜５が好ましく、より好ましくは２〜４である。ワックスに高酸価ワックスを使用するため、バインダは低酸価バインダが帯電や高体積抵抗につながるので二成分系現像剤に用いるトナーにはマッチしやすい。
【００６４】
バインダ樹脂のガラス転移点（Ｔｇ）は通常３５〜７０℃、好ましくは５５〜６５℃である。３５℃未満ではトナーの耐熱保存性が悪化し、７０℃を超えると低温定着性が不十分となる。ウレア変性ポリエステルは、得られるトナー母体粒子の表面に存在しやすいため、本発明のトナーにおいては、公知のポリエステル系トナーと比較して、ガラス転移点が低くても耐熱保存性が良好な傾向を示す。
【００６５】
（着色剤）
着色剤としては、公知の染料及び顔料が全て使用でき、例えば、カーボンブラック、ニグロシン染料、鉄黒、ナフトールイエローＳ、ハンザイエロー（１０Ｇ、５Ｇ、Ｇ）、カドミュウムイエロー、黄色酸化鉄、黄土、黄鉛、チタン黄、ポリアゾイエロー、オイルイエロー、ハンザイエロー（ＧＲ、Ａ、ＲＮ、Ｒ）、ピグメントイエローＬ、ベンジジンイエロー（Ｇ、ＧＲ）、パーマネントイエロー（ＮＣＧ）、バルカンファストイエロー（５Ｇ、Ｒ）、タートラジンレーキ、キノリンイエローレーキ、アンスラザンイエローＢＧＬ、イソインドリノンイエロー、ベンガラ、鉛丹、鉛朱、カドミュウムレッド、カドミュウムマーキュリレッド、アンチモン朱、パーマネントレッド４Ｒ、パラレッド、ファイセーレッド、パラクロルオルトニトロアニリンレッド、リソールファストスカーレットＧ、ブリリアントファストスカーレット、ブリリアントカーンミンＢＳ、パーマネントレッド（Ｆ２Ｒ、Ｆ４Ｒ、ＦＲＬ、ＦＲＬＬ、Ｆ４ＲＨ）、ファストスカーレットＶＤ、ベルカンファストルビンＢ、ブリリアントスカーレットＧ、リソールルビンＧＸ、パーマネントレッドＦ５Ｒ、ブリリアントカーミン６Ｂ、ピグメントスカーレット３Ｂ、ボルドー５Ｂ、トルイジンマルーン、パーマネントボルドーＦ２Ｋ、ヘリオボルドーＢＬ、ボルドー１０Ｂ、ボンマルーンライト、ボンマルーンメジアム、エオシンレーキ、ローダミンレーキＢ、ローダミンレーキＹ、アリザリンレーキ、チオインジゴレッドＢ、チオインジゴマルーン、オイルレッド、キナクリドンレッド、ピラゾロンレッド、ポリアゾレッド、クロームバーミリオン、ベンジジンオレンジ、ペリノンオレンジ、オイルオレンジ、コバルトブルー、セルリアンブルー、アルカリブルーレーキ、ピーコックブルーレーキ、ビクトリアブルーレーキ、無金属フタロシアニンブルー、フタロシアニンブルー、ファストスカイブルー、インダンスレンブルー（ＲＳ、ＢＣ）、インジゴ、群青、紺青、アントラキノンブルー、ファストバイオレットＢ、メチルバイオレットレーキ、コバルト紫、マンガン紫、ジオキサンバイオレット、アントラキノンバイオレット、クロムグリーン、ジンクグリーン、酸化クロム、ピリジアン、エメラルドグリーン、ピグメントグリーンＢ、ナフトールグリーンＢ、グリーンゴールド、アシッドグリーンレーキ、マラカイトグリーンレーキ、フタロシアニングリーン、アントラキノングリーン、酸化チタン、亜鉛華、リトボン及びそれらの混合物が使用できる。着色剤の含有量はトナーに対して通常１〜１５重量％、好ましくは３〜１０重量％である。
【００６６】
着色剤は樹脂と複合化されたマスターバッチとして用いることもできる。マスターバッチの製造、またはマスターバッチとともに混練されるバインダ樹脂としては、ポリスチレン、ポリ−ｐ−クロロスチレン、ポリビニルトルエンなどのスチレン及びその置換体の重合体、あるいはこれらとビニル化合物との共重合体、ポリメチルメタクリレート、ポリブチルメタクリレート、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、エポキシ樹脂、エポキシポリオール樹脂、ポリウレタン、ポリアミド、ポリビニルブチラール、ポリアクリル酸樹脂、ロジン、変性ロジン、テルペン樹脂、脂肪族又は脂環族炭化水素樹脂、芳香族系石油樹脂、塩素化パラフィン、パラフィンワックスなどが挙げられ、単独あるいは混合して使用できる。
【００６７】
（荷電制御剤）
荷電制御剤としては公知のものが使用でき、例えばニグロシン系染料、トリフェニルメタン系染料、クロム含有金属錯体染料、モリブデン酸キレート顔料、ローダミン系染料、アルコキシ系アミン、４級アンモニウム塩（フッ素変性４級アンモニウム塩を含む）、アルキルアミド、燐の単体または化合物、タングステンの単体または化合物、フッ素系活性剤、サリチル酸金属塩及び、サリチル酸誘導体の金属塩等である。具体的にはニグロシン系染料のボントロン０３、４級アンモニウム塩のボントロンＰ−５１、含金属アゾ染料のボントロンＳ−３４、オキシナフトエ酸系金属錯体のＥ−８２、サリチル酸系金属錯体のＥ−８４、フェノール系縮合物のＥ−８９（以上、オリエント化学工業社製）、４級アンモニウム塩モリブデン錯体のＴＰ−３０２、ＴＰ−４１５（以上、保土谷化学工業社製）、４級アンモニウム塩のコピーチャージＰＳＹ  ＶＰ２０３８、トリフェニルメタン誘導体のコピーブルーＰＲ、４級アンモニウム塩のコピーチャージ  ＮＥＧ  ＶＰ２０３６、コピーチャージ  ＮＸ  ＶＰ４３４（以上、ヘキスト社製）、ＬＲＡ−９０１、ホウ素錯体であるＬＲ−１４７（日本カーリット社製）、銅フタロシアニン、ペリレン、キナクリドン、アゾ系顔料、その他スルホン酸基、カルボキシル基、４級アンモニウム塩等の官能基を有する高分子系の化合物が挙げられる。このうち、特にトナーを負極性に制御する物質が好ましく使用される。
荷電制御剤の使用量は、バインダ樹脂の種類、必要に応じて使用される添加剤の有無、分散方法を含めたトナー製造方法によって決定されるもので、一義的に限定されるものではないが、好ましくはバインダ樹脂１００重量部に対して、０．１〜１０重量部の範囲で用いられる。好ましくは、０．２〜５重量部の範囲がよい。１０重量部を超える場合にはトナーの帯電性が大きすぎ、荷電制御剤の効果を減退させ、現像ローラとの静電気的吸引力が増大し、現像剤の流動性低下や、画像濃度の低下を招く。
【００６８】
（離型剤）
離型剤としては、融点が５０〜１２０℃の低融点のワックスが、バインダ樹脂との分散の中でより離型剤として効果的に定着ローラとトナー界面との間で働き、これにより定着ローラにオイルの如き離型剤を塗布することなく高温オフセットに対し効果を示す。このようなワックス成分としては、以下のものが挙げられる。ロウ類及びワックス類としては、カルナバワックス、綿ロウ、木ロウ、ライスワックス等の植物系ワックス、ミツロウ、ラノリン等の動物系ワックス、オゾケライト、セルシン等の鉱物系ワックス、及びおよびパラフィン、マイクロクリスタリン、ペトロラタム等の石油ワックス等が挙げられる。また、これら天然ワックスの外に、フィッシャー・トロプシュワックス、ポリエチレンワックス等の合成炭化水素ワックス、エステル、ケトン、エーテル等の合成ワックス等が挙げられる。さらに、１２−ヒドロキシステアリン酸アミド、ステアリン酸アミド、無水フタル酸イミド、塩素化炭化水素等の脂肪酸アミド及び、低分子量の結晶性高分子樹脂である、ポリ−ｎ−ステアリルメタクリレート、ポリ−ｎ−ラウリルメタクリレート等のポリアクリレートのホモ重合体あるいは共重合体（例えば、ｎ−ステアリルアクリレート−エチルメタクリレートの共重合体等）等、側鎖に長いアルキル基を有する結晶性高分子等も用いることができる。
荷電制御剤、離型剤はマスターバッチ、バインダ樹脂とともに溶融混練することもできるし、もちろん有機溶剤に溶解、分散する際に加えても良い。
【００６９】
（外添剤）
トナー粒子の流動性や現像性、帯電性を補助するための外添剤として、無機微粒子が好ましく用いられる。この無機微粒子の一次粒子径は、５×１０−３〜２μｍであることが好ましく、特に５×１０−３〜０．５μｍであることが好ましい。また、ＢＥＴ法による比表面積は、２０〜５００ｍ２／ｇであることが好ましい。この無機微粒子の使用割合は、トナーの０．０１〜５ｗｔ％であることが好ましく、特に０．０１〜２．０ｗｔ％であることが好ましい。
無機微粒子の具体例としては、例えばシリカ、アルミナ、酸化チタン、チタン酸バリウム、チタン酸マグネシウム、チタン酸カルシウム、チタン酸ストロンチウム、酸化亜鉛、酸化スズ、ケイ砂、クレー、雲母、ケイ灰石、ケイソウ土、酸化クロム、酸化セリウム、ベンガラ、三酸化アンチモン、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム、硫酸バリウム、炭酸バリウム、炭酸カルシウム、炭化ケイ素、窒化ケイ素などを挙げることができる。中でも、流動性付与剤としては、疎水性シリカ微粒子と疎水性酸化チタン微粒子を併用するのが好ましい。特に両微粒子の平均粒径が５×１０−２μｍ以下のものを使用して攪拌混合を行った場合、トナーとの静電力、ファンデルワールス力は格段に向上することより、所望の帯電レベルを得るために行われる現像装置内部の攪拌混合によっても、トナーから流動性付与剤が脱離することなく、ホタルなどが発生しない良好な画像品質が得られて、さらに転写残トナーの低減が図られる。
酸化チタン微粒子は、環境安定性、画像濃度安定性に優れている反面、帯電立ち上がり特性の悪化傾向にあることより、酸化チタン微粒子添加量がシリカ微粒子添加量よりも多くなると、この副作用の影響が大きくなることが考えられる。しかし、疎水性シリカ微粒子及び疎水性酸化チタン微粒子の添加量が０．３〜１．５ｗｔ％の範囲では、帯電立ち上がり特性が大きく損なわれず、所望の帯電立ち上がり特性が得られ、すなわち、コピーの繰り返しを行っても、安定した画像品質が得られる。
【００７０】
次に、トナーの製造方法について説明する。ここでは、好ましい製造方法について示すが、これに限られるものではない。
（トナーの製造方法）
１）着色剤、未変性ポリエステル、イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー、離型剤を有機溶媒中に分散させトナー材料液を作る。
有機溶媒は、沸点が１００℃未満の揮発性であることが、トナー母体粒子形成後の除去が容易である点から好ましい。具体的には、トルエン、キシレン、ベンゼン、四塩化炭素、塩化メチレン、１，２−ジクロロエタン、１，１，２−トリクロロエタン、トリクロロエチレン、クロロホルム、モノクロロベンゼン、ジクロロエチリデン、酢酸メチル、酢酸エチル、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンなどを単独あるいは２種以上組合せて用いることができる。特に、トルエン、キシレン等の芳香族系溶媒および塩化メチレン、１，２−ジクロロエタン、クロロホルム、四塩化炭素等のハロゲン化炭化水素が好ましい。有機溶媒の使用量は、ポリエステルプレポリマー１００重量部に対し、通常０〜３００重量部、好ましくは０〜１００重量部、さらに好ましくは２５〜７０重量部である。
【００７１】
２）トナー材料液を界面活性剤、樹脂微粒子の存在下、水系媒体中で乳化させる。
水系媒体は、水単独でも良いし、アルコール（メタノール、イソプロピルアルコール、エチレングリコールなど）、ジメチルホルムアミド、テトラヒドロフラン、セルソルブ類（メチルセルソルブなど）、低級ケトン類（アセトン、メチルエチルケトンなど）などの有機溶媒を含むものであってもよい。
トナー材料液１００重量部に対する水系媒体の使用量は、通常５０〜２０００重量部、好ましくは１００〜１０００重量部である。５０重量部未満ではトナー材料液の分散状態が悪く、所定の粒径のトナー粒子が得られない。２００００重量部を超えると経済的でない。
【００７２】
また、水系媒体中の分散を良好にするために、界面活性剤、樹脂微粒子等の分散剤を適宜加える。
界面活性剤としては、アルキルベンゼンスルホン酸塩、α−オレフィンスルホン酸塩、リン酸エステルなどのアニオン性界面活性剤、アルキルアミン塩、アミノアルコール脂肪酸誘導体、ポリアミン脂肪酸誘導体、イミダゾリンなどのアミン塩型や、アルキルトリメチルアンモニム塩、ジアルキルジメチルアンモニウム塩、アルキルジメチルベンジルアンモニウム塩、ピリジニウム塩、アルキルイソキノリニウム塩、塩化ベンゼトニウムなどの４級アンモニウム塩型のカチオン性界面活性剤、脂肪酸アミド誘導体、多価アルコール誘導体などの非イオン界面活性剤、例えばアラニン、ドデシルジ（アミノエチル）グリシン、ジ（オクチルアミノエチル）グリシンやＮ−アルキル−Ｎ，Ｎ−ジメチルアンモニウムべタインなどの両性界面活性剤が挙げられる。
【００７３】
また、フルオロアルキル基を有する界面活性剤を用いることにより、非常に少量でその効果をあげることができる。好ましく用いられるフルオロアルキル基を有するアニオン性界面活性剤としては、炭素数２〜１０のフルオロアルキルカルボン酸及びその金属塩、パーフルオロオクタンスルホニルグルタミン酸ジナトリウム、３−［ω−フルオロアルキル（Ｃ６〜Ｃ１１）オキシ］−１−アルキル（Ｃ３〜Ｃ４）スルホン酸ナトリウム、３−［ω−フルオロアルカノイル（Ｃ６〜Ｃ８）−Ｎ−エチルアミノ］−１−プロパンスルホン酸ナトリウム、フルオロアルキル（Ｃ１１〜Ｃ２０）カルボン酸及び金属塩、パーフルオロアルキルカルボン酸（Ｃ７〜Ｃ１３）及びその金属塩、パーフルオロアルキル（Ｃ４〜Ｃ１２）スルホン酸及びその金属塩、パーフルオロオクタンスルホン酸ジエタノールアミド、Ｎ−プロピル−Ｎ−（２−ヒドロキシエチル）パーフルオロオクタンスルホンアミド、パーフルオロアルキル（Ｃ６〜Ｃ１０）スルホンアミドプロピルトリメチルアンモニウム塩、パーフルオロアルキル（Ｃ６〜Ｃ１０）−Ｎ−エチルスルホニルグリシン塩、モノパーフルオロアルキル（Ｃ６〜Ｃ１６）エチルリン酸エステルなどが挙げられる。
商品名としては、サーフロンＳ−１１１、Ｓ−１１２、Ｓ−１１３（旭硝子社製）、フロラードＦＣ−９３、ＦＣ−９５、ＦＣ−９８、ＦＣ−１２９（住友３Ｍ社製）、ユニダインＤＳ−１０１、ＤＳ−１０２（ダイキン工業社製）、メガファックＦ−１１０、Ｆ−１２０、Ｆ−１１３、Ｆ−１９１、Ｆ−８１２、Ｆ−８３３（大日本インキ社製）、エクトップＥＦ−１０２、１０３、１０４、１０５、１１２、１２３Ａ、１２３Ｂ、３０６Ａ、５０１、２０１、２０４、（トーケムプロダクツ社製）、フタージェントＦ−１００、Ｆ１５０（ネオス社製）などが挙げられる。
【００７４】
また、カチオン性界面活性剤としては、フルオロアルキル基を有する脂肪族１級、２級もしくは２級アミン酸、パーフルオロアルキル（Ｃ６〜Ｃ１０）スルホンアミドプロピルトリメチルアンモニウム塩などの脂肪族４級アンモニウム塩、ベンザルコニウム塩、塩化ベンゼトニウム、ピリジニウム塩、イミダゾリニウム塩、商品名としてはサーフロンＳ−１２１（旭硝子社製）、フロラードＦＣ−１３５（住友３Ｍ社製）、ユニダインＤＳ−２０２（ダイキンエ業杜製）、メガファックＦ−１５０、Ｆ−８２４（大日本インキ社製）、エクトップＥＦ−１３２（トーケムプロダクツ社製）、フタージェントＦ−３００（ネオス社製）などが挙げられる。
【００７５】
樹脂微粒子は、水性分散体を形成しうる樹脂であればいかなる樹脂も使用でき、熱可塑性樹脂でも熱硬化性樹脂でもよい。例えばビニル系樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ケイ素系樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂、アニリン樹脂、アイオノマー樹脂、ポリカーボネート樹脂等が挙げられる。樹脂としては、上記の樹脂を２種以上併用しても差し支えない。
このうち好ましいのは、微細球状樹脂粒子の水性分散体が得られやすい点から、ビニル系樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂及びそれらの併用が好ましい。例えばビニル系樹脂としては、ビニル系モノマーを単独重合また共重合したポリマーで、例えば、スチレン−（メタ）アクリル酸エステル共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、（メタ）アクリル酸−アクリル酸エステル重合体、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−無水マレイン酸共重合体、スチレン−（メタ）アクリル酸共重合体等の樹脂が挙げられる。樹脂微粒子の平均粒径は５〜２００ｎｍ、好ましくは２０〜３００ｎｍである。
また、リン酸三カルシウム、炭酸カルシウム、酸化チタン、コロイダルシリカ、ヒドロキシアパタイト等の無機化合物分散剤も用いることができる。
【００７６】
上記の樹脂微粒子、無機化合物分散剤と併用して使用可能な分散剤として、高分子系保護コロイドにより分散液滴を安定化させても良い。例えばアクリル酸、メタクリル酸、α−シアノアクリル酸、α−シアノメタクリル酸、イタコン酸、クロトン酸、フマール酸、マレイン酸または無水マレイン酸などの酸類、あるいは水酸基を含有する（メタ）アクリル系単量体、例えばアクリル酸−β−ヒドロキシエチル、メタクリル酸−β−ヒドロキシエチル、アクリル酸−β−ヒドロキシプロビル、メタクリル酸−β−ヒドロキシプロピル、アクリル酸−γ−ヒドロキシプロピル、メタクリル酸−γ−ヒドロキシプロピル、アクリル酸−３−クロロ２−ヒドロキシプロビル、メタクリル酸−３−クロロ−２−ヒドロキシプロピル、ジエチレングリコールモノアクリル酸エステル、ジエチレングリコールモノメタクリル酸エステル、グリセリンモノアクリル酸エステル、グリセリンモノメタクリル酸エステル、Ｎ−メチロールアクリルアミド、Ｎ−メチロールメタクリルアミドなど、ビニルアルコールまたはビニルアルコールとのエーテル類、例えばビニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテル、ビニルプロピルエーテルなど、またはビニルアルコールとカルボキシル基を含有する化合物のエステル類、例えば酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、酪酸ビニルなど、アクリルアミド、メタクリルアミド、ジアセトンアクリルアミドあるいはこれらのメチロール化合物、アクリル酸クロライド、メタクリル酸クロライドなどの酸クロライド類、ビニルピリジン、ビニルピロリドン、ビニルイミダゾール、エチレンイミンなどの含窒素化合物、またはその複素環を有するものなどのホモポリマーまたは共重合体、ポリオキシエチレン、ポリオキシプロピレン、ポリオキシエチレンアルキルアミン、ポリオキシプロピレンアルキルアミン、ポリオキシエチレンアルキルアミド、ポリオキシプロピレンアルキルアミド、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンラウリルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルフェニルエステル、ポリオキシエチレンノニルフェニルエステルなどのポリオキシエチレン系、メチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロースなどのセルロース類などが使用できる。
【００７７】
分散の方法としては特に限定されるものではないが、低速せん断式、高速せん断式、摩擦式、高圧ジェット式、超音波などの公知の設備が適用できる。この中でも、分散体の粒径を２〜２０μｍにするために高速せん断式が好ましい。高速せん断式分散機を使用した場合、回転数は特に限定はないが、通常１０００〜３００００ｒｐｍ、好ましくは５０００〜２００００ｒｐｍである。分散時間は特に限定はないが、バッチ方式の場合は、通常０．１〜５分である。分散時の温度としては、通常、０〜１５０℃（加圧下）、好ましくは４０〜９８℃である。
【００７８】
３）乳化液の作製と同時に、アミン類（Ｂ）を添加し、イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー（Ａ）との反応を行わせる。
この反応は、分子鎖の架橋及び／又は伸長を伴う。反応時間は、ポリエステルプレポリマー（Ａ）の有するイソシアネート基構造とアミン類（Ｂ）との反応性により選択されるが、通常１０分〜４０時間、好ましくは２〜２４時間である。反応温度は、通常、０〜１５０℃、好ましくは４０〜９８℃である。また、必要に応じて公知の触媒を使用することができる。具体的にはジブチルチンラウレート、ジオクチルチンラウレートなどが挙げられる。
【００７９】
４）反応終了後、乳化分散体（反応物）から有機溶媒を除去し、洗浄、乾燥してトナー母体粒子を得る。
有機溶媒を除去するためには、系全体を徐々に層流の攪拌状態で昇温し、一定の温度域で強い攪拌を与えた後、脱溶媒を行うことで紡錘形のトナー母体粒子が作製できる。また、分散安定剤としてリン酸カルシウム塩などの酸、アルカリに溶解可能な物を用いた場合は、塩酸等の酸により、リン酸カルシウム塩を溶解した後、水洗するなどの方法によって、トナー母体粒子からリン酸カルシウム塩を除去する。その他酵素による分解などの操作によっても除去できる。
【００８０】
５）上記で得られたトナー母体粒子に、必要に応じて荷電制御剤を打ち込み、ついで、シリカ微粒子、酸化チタン微粒子等の無機微粒子を外添させ、トナーを得る。
荷電制御剤の打ち込み、及び無機微粒子の外添は、ミキサー等を用いた公知の方法によって行われる。
これにより、小粒径であって、粒径分布のシャープなトナーを容易に得ることができる。さらに、有機溶媒を除去する工程で強い攪拌を与えることで、真球状からラクビーボール状の間の形状を制御することができ、さらに、表面のモルフォロジーも滑らかなものから梅干形状の間で制御することができる。
【００８１】
また、本発明に係るトナーの形状は略球形状であり、以下の形状規定によって表すことができる。
図８は、本発明に係るトナーの形状を模式的に示す図である。図８において、略球形状のトナーを長軸ｒ１、短軸ｒ２、厚さｒ３（但し、ｒ１≧ｒ２≧ｒ３とする。）で規定するとき、本発明のトナーは、長軸と短軸との比（ｒ２／ｒ１）（図８（ｂ）参照）が０．５〜１．０で、厚さと短軸との比（ｒ３／ｒ２）（図８（ｃ）参照）が０．７〜１．０の範囲にあることが好ましい。長軸と短軸との比（ｒ２／ｒ１）が０．５未満では、真球形状から離れるためにドット再現性及び転写効率が劣り、高品位な画質が得られなくなる。また、厚さと短軸との比（ｒ３／ｒ２）が０．７未満では、扁平形状に近くなり、球形トナーのような高転写率は得られなくなる。特に、厚さと短軸との比（ｒ３／ｒ２）が１．０では、長軸を回転軸とする回転体となり、トナーの流動性を向上させることができる。
なお、ｒ１、ｒ２、ｒ３は、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で、視野の角度を変えて写真を撮り、観察しながら測定した。
【００８２】
以上によって製造されたトナーは、磁性キャリアを使用しない１成分系の磁性トナー或いは、非磁性トナーとしても用いることができる。
また、２成分系現像剤に用いる場合には、磁性キャリアと混合して用いれば良く、磁性キャリアとしては、鉄、マグネタイト、Ｍｎ、Ｚｎ、Ｃｕ等の２価の金属を含むフェライトであって、体積平均粒径２０〜１００μｍが好ましい。平均粒径が２０μｍ未満では、現像時に感光体１にキャリア付着が生じやすく、１００μｍを越えると、トナーとの混合性が低く、トナーの帯電量が不十分で連続使用時の帯電不良等を生じやすい。また、Ｚｎを含むＣｕフェライトが飽和磁化が高いことから好ましいが、画像形成装置１００のプロセスにあわせて適宜選択することができる。磁性キャリアを被覆する樹脂としては、特に限定されないが、例えばシリコーン樹脂、スチレン−アクリル樹脂、含フッ素樹脂、オレフィン樹脂等がある。その製造方法は、コーティング樹脂を溶媒中に溶解し、流動層中にスプレーしコア上にコーティングしても良く、また、樹脂粒子を静電気的に核粒子に付着させた後に熱溶融させて被覆するものであってもよい。被覆される樹脂の厚さは、０．０５〜１０μｍ、好ましくは０．３〜４μｍがよい。
【実施例】
【００８３】
以下に、実施例を挙げ、本発明をより具体的に説明する。
【００８４】
＜帯電ローラ作製例１＞
ステンレスからなる直径８ｍｍの芯金の周面上に、ＡＢＳ樹脂（電気化学工業社製、ＧＲ−１５００）１００重量部に対してポリエーテルエステルアミド成分を含有するイオン導電性の高分子化合物（チバスペシャルティケミカルズ、ＩＲＧＡＳＴＡＴ  Ｐ１８）５０重量部を配合してなる組成物（体積抵抗値３×１０７Ω・ｃｍ）を、射出成形により被覆して抵抗調整層を形成した。
次いで、抵抗調整層の表面に、ポリアミド樹脂（ダイアミドＴ−１７１、ダイセルヒュルス社製）及びカーボンブラック（全固形分に対して１０重量％）からなる混合物により保護層を形成し、直径１２ｍｍの帯電ローラ（１）を得た。その保護層の抵抗値は４×１０１０Ω・ｃｍ、膜厚は約１０μｍであった。
【００８５】
＜帯電ローラ作製例２＞
ステンレスからなる直径８ｍｍの芯金の周面上に、ＡＢＳ樹脂（電気化学工業社製、ＧＲ−１５００）１００重量部に対して四級アンモニウム塩基を含有するイオン導電性の高分子化合物（第一工業製薬製、レオレックスＡ−１７２０）３０重量部を配合してなる組成物（体積抵抗値１×１０８Ω・ｃｍ）を、射出成形により被覆して抵抗調整層を形成した。
次いで、抵抗調整層の表面に、ポリアミド樹脂（ダイアミドＴ−１７１、ダイセルヒュルス社製）及びカーボンブラック（全固形分に対して１０重量％）からなる混合物により保護層を形成し、直径１２ｍｍの帯電ローラ（２）を得た。その保護層の抵抗値は４×１０１０Ω・ｃｍ、膜厚は約１０μｍであった。
【００８６】
＜帯電クリーニング部材作製例１＞
直径φ５ｍｍの金属芯金の外周面に、メラミン樹脂発泡体（ＢＡＳＦ社製、商品名：バソテクト）からなる層を加熱圧縮させて接着剤で貼りつけた後、回転研磨することにより、厚さ１．７５ｍｍとなるように形成し、外径８．５ｍｍのロール形状の帯電クリーニング部材（１）を作製した。
【００８７】
次に、図１に示すような実機において、帯電ローラ１４ａとして、上記作製例によって作製された帯電ローラ（１）または（２）を配置し、帯電クリーニング部材１４ｂとして帯電クリーニング部材（１）を配置した。帯電ローラ１４ａの軸方向両端部の非画像領域にはスペーサテープを貼着し、帯電ローラ１４ａと感光体ドラム１１との間の空隙が５０μｍとなるように帯電ローラ１４ａを設置した。また、パワーパックにより帯電ローラ１４ａに印加する電圧を、ＤＣ＝−８００Ｖ、ＡＣ＝２４００Ｖｐｐ（周波数＝２ｋＨｚ）とし、感光体ドラム１１の帯電電位の測定を行った。その結果、いずれの帯電ローラを用いた場合においても、感光体ドラム表面の帯電電位のばらつきは少なく、帯電ムラも生じなかった。
次に、画像の連続出力テストを行った。４００００枚出力後、感光体ドラム表面の帯電電位を測定した結果、初期と比較して変動はほとんどなかった。また、得られた画像にも全く問題はなかった。このことから、帯電ローラ表面のクリーニングが帯電クリーニング部材によって良好に行われており、帯電ローラの帯電性能を安定して維持できていることが分かった。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】本発明に係る画像形成装置の概略構成を示す図である。
【図２】感光体ユニットの概略構成を示す図である。
【図３】本発明に係る帯電装置の概略を説明する斜視図である。
【図４】本発明に係る帯電ローラの断面図である。
【図５−１】帯電クリーニング部材を構成する樹脂発泡体の密度の値と帯電ローラ表面のクリーニング性及びキズ付け性との関係を示す図である。
【図５−２】帯電クリーニング部材を構成する樹脂発泡体の引っ張り強度の値と帯電ローラ表面のクリーニング性及びキズ付け性との関係を示す図である。
【図６】感光体ユニットの別の構成を示す図である。
【図７】形状係数ＳＦ−１、形状係数ＳＦ−２を説明するためにトナーの形状を模式的に表した図である。
【図８】本発明に係るトナーの形状を模式的に示す図である。
【符号の説明】
【００８９】
１  画像形成ユニット
２  感光体ユニット
３  光書込ユニット
１０  現像装置
１１  感光体ドラム（像担持体）
１４  帯電装置
１４ａ  帯電ローラ
１４１  芯金
１４２  抵抗調整層
１４３  保護層
１４ｂ  帯電クリーニング部材
１５  クリーニング装置
１５ａ  クリーニングブレード
１５ｂ  クリーニングブラシ
１７  潤滑剤塗布手段
１７ａ  ブラシ状ローラ
１７ｂ  固形潤滑剤
１７ｄ  加圧スプリング
６０  転写搬送ベルト
【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５−１】
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【図５−２】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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