JP4244147B2

JP4244147B2 - 画像形成装置及びこれに用いられるプロセスカートリッジ

Info

Publication number: JP4244147B2
Application number: JP2003043094A
Authority: JP
Inventors: 弘恭長島; 雅人柳田; 直洋熊谷; 剛史新谷; 寿男小池; 敦史三瓶; 正則川隅; 栄作村上; 正実冨田; 武志内谷
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2003-02-20
Filing date: 2003-02-20
Publication date: 2009-03-25
Anticipated expiration: 2023-02-20
Also published as: JP2004252203A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンター等の電子写真プロセスの画像形成装置に係わるものである。
【０００２】
【従来の技術】
潜像担持体と、これに接触しつつ移動する中間転写体又は記録部材との間に転写電界を形成することで、潜像担持体上のトナー像を転写する静電転写方式を採用する画像形成装置では、転写後の潜像担持体表面に転写しきれない転写残トナーが残留する。この転写残トナーが除去されないまま、その潜像担持体が次の画像形成工程に供されると、その転写残トナー上の電荷はレーザ光が照射されても電荷がアースされないために、ハーフトーン部又はベタ部に白点が表れた異常画像の原因となる。そのため、従来は、転写領域から帯電領域までの潜像担持体に対向する位置にクリーニング装置を設け、転写残トナーを除去していた。しかし、このようなクリーニング装置は、潜像担持体から回収した転写残トナーを収容する廃トナータンクや、回収した転写残トナーを再利用するためにその転写残トナーを搬送するリサイクルトナー搬送通路などを設けるスペースが必要になる。そのため、画像形成装置が大型化してしまい、また、部品の増加によるコストの上昇を招く。
特に、近年では、カラー画像の画像形成スピードの高速化が強く要求されているため、潜像担持体を各色ごとに備えたタンデム型の画像形成装置では、クリーニング装置を利用する場合、複数ある潜像担持体のすべてに個別にクリーニング装置を設ける必要が生じる。そのため、タンデム型の画像形成装置では、装置の大型化及び高コスト化の問題がより顕著なものとなる。
【０００３】
また、近年、潜像担持体に帯電ローラを接触又は近接させて帯電を行う帯電装置が提案されている。潜像担持体を帯電する帯電方式には、その表面に帯電ローラ等の帯電部材を接触又は近接させて帯電する帯電ローラ方式と、コロトロン、スコロトロン等のコロナ放電を利用して帯電するコロナ帯電方式等が知られている。しかし、コロナ帯電方式では、潜像担持体を所望の電位とするためには大量の放電を発生させるため、オゾンやＮＯｘ等の放電生成物が発生し、潜像担持体に付着し画像流れ等の異常画像を発生する原因となる。これに対し、帯電ローラ方式は、コロナ帯電方式に比べて発生する放電が少なく有利である。
【０００４】
このような大型化の問題に対処できるものとして、クリーニングレスの画像形成装置がある。例えば、潜像担持体に残留した転写残トナーを、現像装置を用いて回収する方式（以下、「現像同時クリーニング方式」という。）の画像形成装置に関する技術が開示されている（例えば、特許文献１を参照）。この現像同時クリーニング方式では、クリーニングとは別の目的で設置されている現像装置をクリーニング手段として利用するため、別個独立に上記のようなクリーニング装置を設ける必要がない。よって、この現像同時クリーニング方式を採用すれば、装置の小型化及び低コスト化に大きく貢献することができる。
ところが、このように現像同時クリーニング方式と帯電ローラ方式を併用した画像形成装置においては、潜像担持体上の転写残トナーを現像領域まで搬送する間に、その転写残トナーと帯電部材とが接触することになる。そのため、帯電部材に付着した転写残トナーによって帯電が妨げられ、潜像担持体の表面電位を所望の電位にできなかったり、帯電ムラ等の帯電不良が生じたりする。その結果、画像濃度の低下や地肌汚れ等の異常画像が生じるという問題がある。
【０００５】
特に、細線、文字等のライン部では、潜像担持体の潜像によるエッジ効果（例えば、非特許文献１を参照。）によって転写残トナーのうち正規帯電トナーの潜像担持体に対する吸着力が強く、すべての転写装置を通過した後に残留した正規帯電トナーを現像装置で回収することは困難である。
このために、例えば、特許文献２では、円形度が０．９４以上の球形粒子から成る非磁性一成分トナーを用いて、転写後の感光体を除電する工程とから成り、除電後の感光体をクリーニング工程に付することなく静電潜像形成工程に循環するクリーニングレス電子写真方法が開示されている。
ところが、開示された技術では、ライン部における転写残トナーを回収するには不十分であり、帯電ローラによる潜像担持体への帯電で帯電ムラ等の帯電不良が生じたり、画像濃度の低下や地肌汚れ等の異常画像が生じるという問題がある。
【０００６】
【特許文献１】
特開平０６−０４３７８９号公報
【特許文献２】
特開平０９−０６８８６２号公報
【非特許文献１】
電子写真学会編「電子写真技術の基礎と応用」（昭和６３年６月１５日）コロナ社ｐ．５８
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記問題に鑑みなされたものであり、その課題は、転写後に潜像担持体に残留する転写残トナーを潜像担持体から容易に回収することができ、潜像担持体のクリーニング装置を設けることなく画像形成装置を小型化できる画像形成装置を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は、潜像を担持する潜像担持体と、帯電部材を潜像担持体表面に接触又は近接させて潜像担持体を帯電する帯電手段と、潜像担持体に潜像を形成する潜像形成手段と、潜像担持体の潜像にトナーを付着させてトナー像を形成する現像手段と、潜像担持体とこれに接触しつつ移動する表面移動部材との間に転写電界を形成して、トナー像を表面移動部材との間に挟持される記録材上又は表面移動部材上に転写する転写手段とを備える画像形成装置において、前記画像形成装置は、転写手段による転写後に潜像担持体に残留する転写残トナーのうち逆帯電トナーを潜像担持体から回収して保持し、その保持した逆帯電トナーを潜像担持体に戻す一時保持手段と、潜像担持体の回転方向に対して、一時保持手段の下流側であって、帯電手段の上流側に、潜像担持体を除電する除電手段とを設け、逆帯電トナー及び正規帯電トナーを潜像担持体から回収する回収手段として現像手段又は転写手段を用い、前記一時保持手段で潜像担持体から逆帯電トナーを回収して保持し、その保持した逆帯電トナーを潜像担持体に戻し、回収手段で回収した後に、前記除電手段によって潜像担持体を除電後、正規帯電トナーを回収手段で回収する画像形成装置である。
【０００９】
本発明は、さらに、前記画像形成装置は、一時保持手段が潜像担持体に逆帯電トナーを戻すときに、除電手段を点灯する画像形成装置である。
本発明は、さらに、前記一時保持手段は、ブラシ状ローラである画像形成装置である。
【００１０】
本発明は、さらに、前記除電手段は、発光するランプである画像形成装置である。
本発明は、さらに、前記画像形成装置は、一時保持手段が潜像担持体に接している部分で同一方向に回転させる画像形成装置である。
【００１１】
本発明は、さらに、潜像を担持する潜像担持体と、転写手段による転写後に潜像担持体に残留する転写残トナーを潜像担持体から回収して保持し、その保持した転写残トナーを潜像担持体に戻す一時保持手段とを少なくとも一体化するプロセスカートリッジを脱着する画像形成装置である。
本発明は、さらに、前記トナーは、体積平均粒径（Ｄｖ）が３〜８μｍの範囲にあり、体積平均粒径（Ｄｖ）と個数平均粒径（Ｄｎ）との比（Ｄｖ／Ｄｎ）で定義される分散度が１．００〜１．４０の範囲にある画像形成装置である。
【００１２】
本発明は、さらに、前記トナーは、形状係数ＳＦ−１で１００〜１８０の範囲にあり、かつ、形状係数ＳＦ−２で１００〜１８０の範囲にある画像形成装置である。
本発明は、さらに、前記トナーは、略球形であり、長軸と短軸との比（ｒ２／ｒ１）が０．５〜１．０の範囲で、厚さと短軸との比（ｒ３／ｒ２）が０．７〜１．０の範囲であって、長軸ｒ１≧短軸ｒ２≧厚さｒ３の関係を満足する画像形成装置である。
【００１３】
【発明の実施の形態】
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、本発明の実施形態に係る画像形成装置の構成を示す概略図である。ここでは、電子写真方式の画像形成装置に適用した一実施形態について説明する。画像形成装置は、イエロー（以下、「Ｙ」と記す。）、シアン（以下、「Ｃ」と記す。）、マゼンタ（以下、「Ｍ」と記す。）、ブラック（以下、「Ｋ」と記す。）の４色のトナーから、カラー画像を形成するものである。
まず、画像形成装置の基本的な構成について説明する。この画像形成装置は、潜像担持体として４つの感光体１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｋを備えている。なお、ここではドラム状の感光体１を例に挙げているが、ベルト状の感光体を採用することもできる。各感光体１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｋは、それぞれ中間転写ベルト１０に接触しながら、図中矢印の方向に回転駆動する。各感光体１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｋは、それぞれ中間転写ベルト１０に接触しながら、図中矢印の方向に回転駆動する。各感光体１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｋは、比較的薄い円筒状の導電性基体上に感光層を形成し、更にその感光層の上に保護層を形成したものであり、また、感光層と保護層との間に中間層を設けても良い。
【００１４】
図２は、感光体周りの構成を示す概略図である。なお、各感光体１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｋ周りの構成はすべて同じであるため、１つの感光体１についてのみ図示し、色分け用の符号Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｋについては省略してある。感光体１の周りには、その表面移動方向に沿って、トナーを一時的に保持する一時保持手段４０、帯電手段としての帯電装置３、現像手段としての現像装置５の順に配置されている。帯電装置３と現像装置５との間には、潜像形成手段としての露光装置４から発せられる光が感光体１まで通過できるようにスペースが確保されている。
帯電装置３は、感光体１の表面を負極性に帯電する。ここで、帯電装置３は、いわゆる接触・近接帯電方式で帯電処理を行う帯電部材としての帯電ローラ３ａを備えている。すなわち、この帯電装置３は、帯電ローラ３ａを感光体１の表面に接触又は近接させ、その帯電ローラ３ａに負極性バイアスを印加することで、感光体１の表面を帯電する。感光体１の表面電位が−５００Ｖとなるような直流の帯電バイアスを帯電ローラ３ａに印加している。なお、帯電バイアスとして、直流バイアスに交流バイアスを重畳させたものを利用することもできる。また、帯電装置３には、帯電ローラ３ａの表面をクリーニングするクリーニングブラシを設けることができる。
なお、帯電装置３として、帯電ローラ３ａの周面上の軸方向両端部分に薄いフィルムを巻き付け、これを感光体１の表面に当接するように設置してもよい。この構成においては、帯電ローラ３ａの表面と感光体１の表面との間は、フィルムの厚さ分だけ離間した極めて近接した状態となる。したがって、帯電ローラ３ａに印加される帯電バイアスによって、帯電ローラ３ａの表面と感光体１の表面との間に放電が発生し、その放電によって感光体１の表面が帯電される。
【００１５】
このようにして帯電した感光体１の表面には、露光装置４によって露光されて各色に対応した静電潜像が形成される。この露光装置４は、各色に対応した画像情報に基づき、感光体１に対して各色に対応した静電潜像を書き込む。なお、本実施形態の露光装置４は、レーザ方式の露光装置であるが、ＬＥＤアレイと結像手段からなる露光装置などの他の方式の露光装置を採用することもできる。
【００１６】
現像装置５は、そのケーシングの開口から現像剤担持体としての現像ローラ５ａが部分的に露出している。また、ここでは、トナーとキャリアとからなる二成分現像剤を用いているが、キャリアを含まない一成分現像剤を使用してもよい。現像装置５は、図１に示したトナーボトル３１Ｙ、３１Ｃ、３１Ｍ、３１Ｋから、対応する色のトナーの補給を受けてこれを内部に収容している。このトナーボトル３１Ｙ、３１Ｃ、３１Ｍ、３１Ｋは、それぞれが単体で交換できるように、画像形成装置本体に対して着脱可能に構成されている。このような構成とすることで、トナーエンド時にはトナーボトル３１Ｙ、３１Ｃ、３１Ｍ、３１Ｋだけを交換すればよい。したがって、トナーエンド時にまだ寿命になっていない他の構成部材はそのまま利用でき、ユーザーの出費を抑えることができる。
【００１７】
トナーボトル３１Ｙ、３１Ｃ、３１Ｍ、３１Ｋから現像装置５内に補給されたトナーは、攪拌搬送スクリュー５ｂによってキャリアと撹拌されながら搬送され、現像ローラ５ａ上に担持されることになる。この現像ローラ５ａは、磁界発生手段としてのマグネットローラと、その周りを同軸回転する現像スリーブとから構成されている。現像剤中のキャリアは、マグネットローラが発生させる磁力により現像ローラ５ａ上に穂立ちした状態となって感光体１と対向する現像領域に搬送される。ここで、現像ローラ５ａは、感光体１と対向する領域（以下、「現像領域」と記す。）において感光体１の表面よりも速い線速で同方向に表面移動する。そして、現像ローラ５ａ上に穂立ちしたキャリアは、感光体１の表面を摺擦しながら、キャリア表面に付着したトナーを感光体１の表面に供給する。このとき、現像ローラ５ａには、図示しない電源から−３００Ｖの現像バイアスが印加され、これにより現像領域には現像電界が形成される。そして、感光体１上の静電潜像と現像ローラ５ａとの間では、現像ローラ５ａ上のトナーに静電潜像側に向かう静電力が働くことになる。これにより、現像ローラ５ａ上のトナーは、感光体１上の静電潜像に付着することになる。この付着によって感光体１上の静電潜像は、それぞれ対応する色のトナー像に現像される。また、ここでは、現像ローラ５ａは、クラッチを介して駆動装置に接続されており、そのクラッチによって、現像ローラ５ａの回転を一時停止することができる。
【００１８】
転写装置６における中間転写ベルト１０は、３つの支持ローラ１１、１２、１３に張架されており、図中矢印の方向に無端移動する構成となっている。この中間転写ベルト１０上には、各感光体１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｋ上のトナー像が静電転写方式により互いに重なり合うように転写される。静電転写方式には、転写チャージャを用いた構成もあるが、ここでは転写チリの発生が少ない転写ローラを用いた構成を採用している。具体的には、各感光体１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｋと接触する中間転写ベルト１０の部分の裏面に、それぞれ転写装置６としての一次転写ローラ１４Ｙ、１４Ｃ、１４Ｍ、１４Ｋを配置している。ここでは、各一次転写ローラ１４Ｙ、１４Ｃ、１４Ｍ、１４Ｋにより押圧された中間転写ベルト１０の部分と各感光体１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｋとによって、一次転写ニップ部が形成される。そして、各感光体１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｋ上のトナー像を中間転写ベルト１０上に転写する際には、各一次転写ローラ１４に正極性のバイアスが印加される。これにより、各一次転写ニップ部には転写電界が形成され、各感光体１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｋ上のトナー像は、中間転写ベルト１０上に静電的に付着し、転写される。
【００１９】
中間転写ベルト１０の周りには、その表面に残留したトナーを除去するためのベルトクリーニング装置１５が設けられている。このベルトクリーニング装置１５は、中間転写ベルト１０の表面に付着した不要なトナーをファーブラシ及びクリーニングブレードで回収する構成となっている。なお、回収した不要トナーは、ベルトクリーニング装置１５内から図示しない搬送手段により図示しない廃トナータンクまで搬送される。
また、支持ローラ１３に張架された中間転写ベルト１０の部分には、二次転写ローラ１６が接触して配置されている。この中間転写ベルト１０と二次転写ローラ１６との間には二次転写ニップ部が形成され、この部分に、所定のタイミングで記録材としての転写紙が送り込まれるようになっている。この転写紙は、露光装置４の図中下側にある給紙カセット２０内に収容されており、給紙ローラ２１、レジストローラ対２２等によって、二次転写ニップ部まで搬送される。そして、中間転写ベルト１０上に重ね合わされたトナー像は、二次転写ニップ部において、転写紙上に一括して転写される。この二次転写時には、二次転写ローラ１６に正極性のバイアスが印加され、これにより形成される転写電界によって中間転写ベルト１０上のトナー像が転写紙上に転写される。
【００２０】
二次転写ニップ部の転写紙搬送方向下流側には、定着手段としての加熱定着装置２３が配置されている。この加熱定着装置２３は、ヒータを内蔵した加熱ローラ２３ａと、圧力を加えるための加圧ローラ２３ｂとを備えている。二次転写ニップ部を通過した転写紙は、これらのローラ間に挟み込まれ、熱と圧力を受けることになる。これにより、転写紙上に載っていたトナーが溶融し、トナー像が転写紙に定着される。そして、定着後の転写紙は、排紙ローラ２４によって、装置上面の排紙トレイ上に排出される。
【００２１】
この画像形成装置は、転写手段による転写後に潜像担持体である感光体１に残留する転写残トナーを感光体１から回収して保持し、その保持した転写残トナーを感光体１に戻す一時保持手段４０と、感光体１から回収する回収手段５、６と、潜像担持体を除電する除電装置４６とを設けている。
図３は、一時保持手段の構成を示す概略図である。この一時保持手段４０は、感光体１の表面に接触するローラ４１を備えている。このローラ４１を感光体１に接触又は摺擦させて、感光体１上の転写残トナーに接触させる。ローラは、弾性ローラ又はブラシ状ローラ４１にすることができるが、ブラシ状ローラ４１の方が好ましい。ブラシ状の方が表面積を大きくでき、転写残トナーの回収性を高くすることができる。このブラシ状ローラ４１は、ブラシとしてはブラシ密度が比較的低くなるように形成する。このようにブラシ密度が低ければ、回収したトナーを保持するための十分な空間をブラシ内部に確保することができる。よって、回収したトナーの収容能力が高まり、トナーの放出の頻度を少なくできる。また、ブラシ密度を低くすることで、回収したトナーをブラシ状ローラ４１が保持したときの機械的な保持力が小さくなる。その結果、トナーの放出をスムーズに実行することができるようになる。ブラシ状ローラ４１の表面付近におけるブラシ密度が、１２０００（本／ｉｎｃｈ^２）以上８５８０００（本／ｉｎｃｈ^２）以下となるようにブラシ状ローラ４１を形成することが好ましい。
【００２２】
ここで、感光体１の表面に残留する転写残トナーについて説明する。転写残トナーの中には、正規の極性に帯電した正規帯電トナーＴ_０と、正規の極性とは逆極性に帯電した逆帯電トナーＴ_１が存在する。図４（ａ）は、感光体１上に担持されたトナーの転写直前におけるトナー帯電量分布を示すグラフである。また、図４（ｂ）は、転写後に感光体１上に残留した転写残トナーのトナー帯電量分布を示すグラフである。図４（ａ）に示すように、転写直前におけるトナーの帯電量は、ほぼ−３０（μＣ／ｇ）を中心に分布しており、そのほとんどが負極性に正規帯電している正規帯電トナーＴ_０である。一方、転写残トナーの帯電量は、およそ−２（μＣ／ｇ）を中心に分布したものとなる。転写残トナーの一部は、一次転写ローラ１４に印加された正極性バイアスによる電荷注入を受けるなどして、トナーの帯電極性が正極性に反転する。その結果、転写残トナーの中には、図４（ｂ）中斜線部分で示すような正極性に反転してしまった逆帯電トナーＴ_１が存在してしまう。
【００２３】
このような逆帯電トナーＴ_１は、感光体１に付着したまま帯電装置３の帯電領域まで搬送されると、負極性の帯電バイアスが印加された帯電ローラ３ａの表面に静電的に吸引されて付着してしまう。これは、帯電ローラ３ａを感光体１の表面に近接させて配置した上述した構成であっても、同様である。そして、帯電ローラ３ａの表面にトナーが付着すると、帯電ローラ３ａの抵抗値や表面状態が変化するため、感光体１の表面との間の帯電開始電圧にムラが生じる。これにより、逆帯電トナーＴ_１が付着していない場合と同じ帯電バイアスを帯電ローラ３ａに印加しても、感光体１の表面が所望の電位−５００（Ｖ）に均一にならなくなる。その結果、画像濃度ムラも生じるおそれがある。また、帯電ローラ３ａの表面のごく一部にトナーが付着した場合、トナーが付着していない箇所に向けて帯電バイアスによる電流が集中することにある。これにより、トナーが付着していない場合と同じ帯電バイアスを帯電ローラ３ａに印加すると、感光体１表面の帯電電位が所望の電位よりも高くなる。その結果、露光装置４による露光を受けた部分すなわち静電潜像部分の電位が負極性側にシフトし、画像濃度が低下してしまう。また、帯電ローラ３ａの表面のほぼ全域にトナーが付着して、帯電ローラ３ａの表面にトナーがコーティングされた状態になると、帯電能力が低下し、感光体１の表面電位が所望の電位よりも下がる。これにより、露光装置４による露光を受けない部分すなわち非静電潜像部分（白地背景部）の電位が、現像ローラ５ａに印加される現像バイアスに近づいてしまう。その結果、十分に帯電されていないトナーが感光体１上の地肌部分に付着して、地肌汚れ等の異常画像が発生してしまう。
【００２４】
一方で、転写残トナーの中には負極性のままの正規帯電トナーＴ_０も存在する。この正規帯電トナーＴ_０は、帯電装置３の帯電ローラ３ａとの対向位置まで搬送されても、帯電バイアスが印加されていれば、その帯電ローラ３ａの表面に付着することはなく、現像領域に達することで、現像装置５の現像ローラ５ａ上のキャリアに付着してほとんどの正規帯電トナーＴ_０は回収される。しかし、細線、文字等のライン部では、感光体１上に形成される静電潜像の電界がエッジ部で強くなるエッジ効果により、正規帯電トナーＴ_０の付着力が、ベタ画像部の中心部よりも強くなるために、回収手段の現像装置５による回収では、感光体１上のすべての正規帯電トナーＴ_０を回収できない。この点で、回収手段が転写装置６でも同様である。図５は、潜像電荷による電位（破線）と形成される電場（実線）を模式的に示す図で、図５（ａ）は潜像電荷による電位を示し、図５（ｂ）は形成される電場（実線）を示している。ここで、Ｖｗは背景白地部の電位で、Ｖｂｋは黒ベタ部の電位で、Ｖｂｉａｓは現像装置の直流バイアスの電位を示している。
正規帯電トナーＴ_０が回収手段５、６で回収されず感光体１上に残留した状態で次の画像形成動作が開始された場合、残留したトナー上に新たなトナー像が形成され、転写装置による記録部材への転写で、残留したトナーの一部が転写されて、正規のトナー像と同時に前のトナー像が記録部材上に形成される異常画像が発生する。そこで、除電手段４６で感光体１を除電して感光体１と正規帯電トナーＴ_０の付着力を低下させることで、回収手段５、６である現像装置のキャリアとの静電力で、ほとんど又は完全に回収することができる。現像装置による回収時には、現像するときと同様のバイアスを印加して回収してもよい。
除電手段４６は、蛍光灯、ライン状のエレクトロルミネッセンス等の発光装置、コロナ放電等の放電装置を用いることができるが、エレクトロルミネッセンスによる発光装置（以下、単に「除電装置」と記す。）が好ましい。除電装置４６は、発光時間、発光させる光量の制御が容易である。
【００２５】
また、この画像形成装置は、除電手段４６を、潜像担持体である感光体１の回転方向に対して、一時保持手段４０の上流側に設けることができる。一時保持手段４０の上流側に設けることで、転写残トナーが残留した感光体１に除電装置４６を点灯して除電し、感光体１の電位を消去することで感光体１と転写残トナーとの静電力を小さくすることができる。感光体１の残留電位を除電することで、転写残トナーのうち逆帯電トナーＴ_１は、感光体１との静電力を小さくし、逆帯電トナーＴ_１の感光体１に対する付着力を低下させた後に、一時保持手段４０のブラシ状ローラ４１に接触させることで、回収を容易にすることができる。また、転写残トナーのうち正規帯電トナーＴ_０は、感光体１の残留電位を除電してエッジ効果を低減させることで、ベタ部、文字部の潜像電荷による潜像電位Ｖｂｋの電位を除電して、また、白地背景部の電位を除電することで、正規帯電トナーＴ_０を一時保持手段４０に接触させて、感光体１上を動かすことで正規帯電トナーＴ_０と感光体１との付着力を低減させることができる。これは、付着力は、感光体１表面と正規帯電トナーＴ_０が引きつけあい、それにつれて感光体１表面層が沈み、接触面積が増すために、時間を経過するにつれて付着力も大きくなって行く。図６は、正規帯電トナーＴ_０と感光体１表面層との時間経過による接触状態を示す模式図である。そこで、一旦、正規帯電トナーＴ_０の位置を変えることで付着力を低下させて、回収手段５、６に達したときに回収しやすくすることができる。これによって、回収する効率が上昇し、回収で残留するトナーを低減させることができる。
【００２６】
また、この画像形成装置は、除電装置４６を、潜像担持体である感光体１の回転方向に対して、一時保持手段４０の下流側であって、帯電手段の上流側に設けることが好ましい。一時保持手段４０のブラシ状ローラ４１で、ほとんどの逆帯電トナーＴ_１が回収され、残った正規帯電トナーＴ_０はブラシ状ローラ４１に接触することで、電場のエッジ部から移動させられ、感光体１との付着力を低下させることができる。これによって、正規帯電トナーＴ_０が帯電装置３を通過して回収手段５、６に達したときに、容易に回収することができる。さらに、除電装置４６によって感光体１を除電した後に、感光体１と正規帯電トナーＴ_０の付着力を低下させて回収することが好ましい。また、ブラシ状ローラ４１では、逆帯電トナーＴ_１を回収するために負極性バイアスを印加することが好ましく、これにより、感光体１が負極性に帯電する。負極性に帯電した感光体１は、正規帯電トナーＴ_０の回収を容易にするが、画像形成時の帯電を不均一にし、また、予め設定した帯電電位にすることが困難になる。そこで、帯電装置３に達する前に、感光体１表面を除電した後に帯電装置３によって帯電することで、画像形成時の感光体１表面の表面電位を均一にすることができ、画像上の濃度むら等の異常画像の発生を防止することができる。
【００２７】
次に、感光体１にクリーニング装置を設けない画像形成装置における転写残トナーのうち逆帯電トナーＴ_１の回収について詳細に説明する。
ブラシ状ローラ４１は、図３に示すように、駆動装置４２によって矢印の方向に回転駆動する。そして、このブラシ状ローラ４１には、第１電源４３又は第２電源４４のいずれか一方からバイアスが印加される構成になっている。具体的には、これらの電源４３、４４とブラシ状ローラ４１との間に切替スイッチ４５を設け、この切替スイッチ４５の動作によってブラシ状ローラ４１に接続される電源を選択する。この切替スイッチ４５の動作は、画像形成装置の制御部によって制御されている。なお、第１電源４３は、ブラシ状ローラ４１の表面部分の電位が−７００（Ｖ）となるような保持バイアスを印加するものであり、第２電源４４は、その電位が＋２００（Ｖ）となるような放出バイアスを印加するものである。これにより、保持バイアス印加時にはブラシ状ローラ４１に逆帯電トナーＴ_１を保持でき、放出バイアス印加時には保持した逆帯電トナーＴ_１を放出することができる。なお、電源４３、４４として直流電源を用いているが、直流に交流を重畳させたバイアスを印加する電源を用いてもよい。
【００２８】
転写残トナーを付着させた感光体１の表面部分がブラシ状ローラ４１と接触する領域（以下、「ブラシ接触領域」という。）に達する前から、ブラシ状ローラ４１には第１電源４３が接続されている。これにより、ブラシ状ローラ４１にはその表面が−７００（Ｖ）となるような保持バイアスが印加されることになる。このような保持バイアスが印加されたブラシ状ローラ４１が感光体１の表面に接触することで、その表面に付着した転写残トナーのうち、逆帯電トナーＴ_１がブラシ状ローラ４１に付着し、保持されることになる。
さらに詳しく説明すると、感光体１は、帯電装置３によってその表面が一様に−５００（Ｖ）に帯電された後、露光装置４の露光を受けることにより潜像部分の電位は−５０（Ｖ）程度になる。そして、その潜像部分にトナーを付着させる現像工程を経て、次いで転写工程を終えると、その潜像部分の電位は更に０（Ｖ）に近づくことになる。転写残トナーのほとんどは、潜像部分であった感光体１の表面部分に付着している。よって、この表面部分に付着した正極性をもつ逆帯電トナーＴ_１は、ブラシ接触領域において、−７００（Ｖ）のバイアスが印加されたブラシ状ローラ４１側に向かう静電力を受けることになる。一方で、潜像部分以外の地肌部分の電位−５００（Ｖ）も転写工程を経ることで、その電位が０（Ｖ）側にシフトする。この地肌部分にも僅かながら転写残トナーが付着することがあるが、この地肌部分に付着する正極性をもつ逆帯電トナーＴ_１にも、ブラシ接触領域においてブラシ状ローラ４１側に向かう静電力が働くことになる。したがって、感光体１の表面に付着した転写残トナーのうち、逆帯電トナーＴ_１に関しては、ブラシ接触領域においてブラシ状ローラ４１に付着し、保持される。
【００２９】
次に、ブラシ状ローラ４１で保持した逆帯電トナーＴ_１を感光体１の表面に放出する放出工程について説明する。
逆帯電トナーＴ_１をブラシ状ローラ４１で保持した後、その逆帯電トナーＴ_１を画像形成装置が画像形成を行わないタイミングで感光体１の表面に放出する。タイミングは適宜選択することができるが、例えば、一つの画像形成動作を終了してから次の画像形成動作にはいるまでの間、また、他の例として、連続した画像形成動作中に１回程度に逆帯電トナーＴ_１を放出する放出動作を設けても良い。先の例についてさらに詳細に説明すれば、一つの画像形成動作によってよって発生した逆帯電トナーＴ_１を保持した後、次の画像形成動作で帯電装置３により帯電が行われる感光体１がブラシ接触領域に達する前に、逆帯電トナーＴ_１を放出する。このようなタイミングで逆帯電トナーＴ_１を放出することで、次の画像形成動作に悪影響を与えることなく逆帯電トナーＴ_１を回収することができる。また、連続して画像形成を行う場合、その連続中の最後の画像形成を終了した後に、その間に保持した逆帯電トナーＴ_１の回収動作を行うことで、連続が像形成の時間が長くなるのを防ぐことができる。
また、このときに、除電装置４６を点灯して感光体１電位を消去することが好ましい。特に、一時保持手段４０のブラシ状ローラ４１で摺擦後は、感光体１が帯電するが、表面電位が一様ではなく、画像形成時に濃度むら、地肌カブリの異常画像が発生することがあり、これを防止するために除電する。
【００３０】
放出工程について詳しく説明すると、上記タイミングで放出される逆帯電トナーＴ_１が付着する感光体１の表面部分には、前回の画像形成工程における残留電位が存在する。この残留電位はおよそ−５０（Ｖ）程度である。この放出時には、ブラシ状ローラ４１に接続される電源が第１電源４３から第２電源４４に切り替えられる。これにより、ブラシ状ローラ４１にはその表面が＋２００（Ｖ）となるような放出バイアスが印加される。このような放出バイアスが印加されると、ブラシ状ローラ４１に保持されていた逆帯電トナーＴ_１には、表面電位が−５０（Ｖ）である感光体１側に向かう静電力が働くことになる。また、このときに除電装置４６を点灯し、表面電位を０（Ｖ）にする。トナーを放出している間点灯しておくことで、感光体１表面の電荷をむらなく消去することができる。感光体１の表面電位が０（Ｖ）になっても、ブラシ状ローラ４１に印加された放出バイアスで、ブラシ状ローラ４１に保持されていた逆帯電トナーＴ_１は、ブラシ接触領域において感光体１の表面に付着する。
【００３１】
次に、ブラシ状ローラ４１から放出されて感光体１の表面に付着した逆帯電トナーＴ_１を回収する回収工程について説明する。
感光体１に戻された逆帯電トナーＴ_１は、感光体１における帯電ローラ３ａとの対向領域（以下、「帯電領域」と記す。）を通過した後に、感光体１から回収手段５、６で回収される。この回収手段５、６として、現像装置５又は転写装置６を利用することができる。回収手段５としての現像装置５は、以下のように動作させる。これは、逆帯電トナーＴ_１が付着した感光体１が現像領域にあるときに、通常の画像形成における電界を形成することで、逆帯電トナーＴ_１は、感光体１から現像手段側に移動し、回収される。
現像装置５による、逆帯電トナーＴ_１の回収についてさらに詳しく説明する。
帯電ローラ３ａの帯電領域を通過した逆帯電トナーＴ_１は、次に現像領域に搬送される。感光体１の表面に付着した逆帯電トナーＴ_１が現像領域に達する前に、現像ローラ５ａの回転をクラッチにより一時停止する。これにより、現像装置５内のトナーが感光体１の表面に付着して無駄なトナー消費を抑えることができる。また、逆帯電トナーＴ_１が現像領域に達する前に、回収手段５としての現像装置５の現像ローラ５ａには、現像バイアスと同じバイアス−３００（Ｖ）のバイアスを印加する。これにより、逆帯電トナーＴ_１が付着した感光体１の表面はおよそ−５０（Ｖ）であるため、現像ローラ５ａとの間では、逆帯電トナーＴ_１に現像ローラ５ａに向かう静電力を作用させることで、逆帯電トナーＴ_１は、現像ローラ５ａに付着して回収される。
【００３２】
また、ここでは、一時保持手段４０で逆帯電トナーＴ_１を保持し回収手段５、６で回収した後に、一時保持手段４０の下流側に設けられる除電手段４６による除電後、正規帯電トナーＴ_０を回収することが好ましい。
初めに逆帯電トナーＴ_１を回収した後に、除電装置４６で感光体１を除電して感光体１表面電位を消去し均一にすることで、回収手段５、６による回収むらを防止することができる。
【００３３】
また、ブラシ状ローラ４１を、ブラシ接触領域において感光体１の表面移動方向とは同一方向に表面移動させるように駆動させてもよい。なお、ブラシ状ローラ４１を、ブラシ接触領域において感光体１の表面移動方向と同方向でかつ線速差が生じるように駆動すれば、同様にして得られる。しかも、このように同一方向に駆動させた場合、逆方向に駆動させた場合に比較して、ブラシ状ローラ４１、感光体１の駆動負荷を小さくすることができる。さらに、ブラシ状ローラ４１と感光体１との接触するの衝撃が小さくなるために、感光体１を傷つけることが少なく、感光体１、ブラシ状ローラ４１の寿命を延ばすことができる。また、感光体１の駆動装置に加わる負荷トルクが小さくなる駆動装置を小型化することができ、さらに、駆動におけるバンディング現象などが少なくなり安定して高品位の画像を得ることができる。
ここで、ブラシ状ローラ４１を、ブラシ接触領域において感光体１の表面移動方向とは逆方向（カウンタ方向）に表面移動させるように駆動させてもよい。このようにブラシ状ローラ４１を駆動することによって、多数のブラシ先端部分で感光体１の表面を摺擦することができる。ここで、長期的に使用すればトナーの構成材料によるフィルミング現象が発生する可能性がある。そこで、ブラシ状ローラ４１で感光体１表面を摺擦することにより、感光体１の表面に付着した正規帯電トナーＴ_０が接触して移動することになる。このような移動によって、感光体１の表面に対する正規帯電トナーＴ_０の付着力を弱めることができる。その結果、ブラシ接触領域を通過した感光体１上の正規帯電トナーＴ_０を現像装置５によって回収するのが容易になるという効果が得られる。
【００３４】
ブラシ状ローラ４１は、スチレン樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、フッ素樹脂、ポリアミド樹脂等から選択することができる。特に、摩耗に強く、強度が高いポリアミド樹脂が好ましい。このブラシに、バイアス印加の効果を大きくするために、導電性粉末を含有させても良い。導電性粉末としては、アセチレンブラック、ファーネスブラック等のカーボンブラック、黒鉛、または、銅、銀等の金属粉末を用いることができる。
【００３５】
このように、本発明では、各感光体１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｋ用のクリーニング装置を別個に設ける必要がない。感光体１に残留した転写残トナーのうち逆帯電トナーＴ_１をブラシ状ローラ４１によって一時的に保持することで、逆帯電トナーＴ_１が帯電ローラ３ａに付着するのを防止する。これによって、帯電ローラ３ａと感光体１の間の帯電開始電圧値が変化することなく、画像濃度の低下、地肌かぶりの発生、画像濃度むらの発生を防止することができる。また、感光体１にわずかに付着して回収できない正規帯電トナーＴ_０を、感光体１を除電して感光体１とトナーの付着力を低下させて、感光体１から現像装置等の回収手段５、６での回収を容易にすることができる。
また、ブラシ状ローラ４１で保持した逆帯電トナーＴ_１を放出して、現像装置５等の回収手段によって回収することで、逆帯電トナーＴ_１もリサイクルすることができる。これにより、感光体１からクリーニングして集めたトナーを収容する廃トナータンクを設ける必要がなく、画像形成装置等の小型化を図ることができる。特に、４つの感光体１を並列に並べるタンデム型カラー画像形成装置では、各感光体１毎の個別の廃トナータンクを設ける場合と比べて大幅な小型化を図ることができる。
【００３６】
なお、転写紙の休止中にジャムして、画像形成動作が中断した時などは、感光体１上に大量に付着したトナーを除去しなければならない。この場合は、感光体１上の不要なトナーを、画像形成動作と同様に、中間転写ベルト１０に転写し、この中間転写ベルト１０に設けられるベルトクリーニング装置１５でクリーニングして除去する。この実施形態では、画像形成装置のベルトクリーニング装置１５は、ファーブラシとクリーニングブレードの双方を備えているために、中間転写ベルト１０上の大量の不要トナーをクリーニングすることができる。その後、感光体１に残留するトナーは、ブラシ状ローラ４１による一時保持手段４０、現像装置５等の回収手段５、６で処理する。
【００３７】
次に他の実施形態について説明する。ここでは、ブラシ状ローラ４１から放出された逆帯電トナーＴ_１を、回収手段５、６が現像装置５ではなく、転写装置６を用いる場合について説明する。転写装置６としては、中間転写ベルト１０をクリーニングするベルトクリーニング装置１５によって回収する。
図７は、逆帯電トナーＴ_１を中間転写ベルトのクリーニング装置で回収する画像形成装置における一次転写ニップ部周辺の構成を示す概略図である。
感光体１に付着した逆帯電トナーＴ_１が帯電ローラ３ａの帯電領域に達する前に、帯電ローラ３ａに印加されている帯電バイアスを停止する。これによって、逆帯電トナーＴ_１は帯電ローラ３ａに付着することなく、この帯電領域を通過する。また、逆帯電トナーＴ_１が現像領域に達する前に、現像ローラ５ａに印加されているバイアスを停止する。これにより、現像ローラ５ａは接地状態になり、その表面電位はほぼ０（Ｖ）になる。逆帯電トナーＴ_１が付着した感光体１は、ほぼ−５０（Ｖ）あるために、現像領域では、逆帯電トナーＴ_１には感光体１側に向かう静電力が作用する。したがって、逆帯電トナーＴ_１は、現像ローラ５ａに付着することなく、現像領域を通過する。
【００３８】
このようにして、現像領域を通過した逆帯電トナーＴ_１は、次に中間転写ベルト１０と接触する一次転写ニップ部に搬送される。感光体１の表面に付着した逆帯電トナーＴ_１が一次転写ニップ部に到達する前に、一次転写ローラ１４には、画像形成時とは逆極性のバイアスが印加される。これは、一次転写ローラ１４には、第１転写電源１１７又は第２転写電源１１８のいずれか一方からバイアスが印加される構成になっている。これらの転写電源１１７，１１８と一次転写ローラ１４との間には切替スイッチ１１９が設けられており、この切替スイッチ１１９の動作によって一次転写ローラ１４に接続される転写電源が選択される。この切替スイッチ１１９の動作は、画像形成装置の制御部によって制御されている。なお、第１転写電源１１７は、−３００（Ｖ）の転写バイアスを印加するものである。一方、第２転写電源１１８は、各一次転写ローラ１４Ｙ、１４Ｃ、１４Ｍ、１４Ｋについてそれぞれ印加するバイアスが異なり、＋４００（Ｖ）以上でかつ＋２０００（Ｖ）以下の範囲の転写バイアスを印加する。そして、通常の画像形成時における転写工程では、第２転写電源１１８が一次転写ローラ１４に接続され、逆帯電トナーＴ_１を感光体１の表面から回収する際には、第１転写電源１１７が一次転写ローラ１４に接続される。
【００３９】
回収工程において一次転写ローラ１４に負極性バイアスが印加されることで、逆帯電トナーＴ_１が付着した感光体１の表面−５０（Ｖ）と、中間転写ベルト１０との間には転写電界が形成される。そして、この転写電界によって、逆帯電トナーＴ_１には中間転写ベルト１０側に向かう静電力が働くことになる。したがって、逆帯電トナーＴ_１は中間転写ベルト１０上に転写されることになる。その後、中間転写ベルト１０上に転写された逆帯電トナーＴ_１は、二次転写ローラ１６と接触する二次転写ニップ部に搬送される。ここで、逆帯電トナーＴ_１が二次転写ニップ部に到達する前に、二次転写ローラ１６には通常の画像形成時に印加される転写バイアスと同じ転写バイアスが印加される。すなわち、二次転写ローラ１６には正極性のバイアスが印加される。一方、逆帯電トナーＴ_１が付着した中間転写ベルト１０の表面電位は、二次転写ニップ部においてほぼ０（Ｖ）であるため、二次転写ニップ部では、逆帯電トナーＴ_１に中間転写ベルト１０側に向かう静電力が働くことになる。したがって、逆帯電トナーＴ_１は二次転写ローラ１６に付着することなく、二次転写ニップ部を通過することができる。
なお、逆帯電トナーＴ_１が二次転写ニップ部を通過する際に二次転写ローラ１６にバイアスを印加することで、二次転写ローラ１６への逆帯電トナーＴ_１の付着を防止しているが、他の手段を採用してもよい。例えば、二次転写ローラ１６を接離可能とし、逆帯電トナーＴ1が二次転写ニップ部を通過する際には二次転写ローラ１６を中間転写ベルト１０から離間させてもよい。
【００４０】
このようにして二次転写ニップ部を通過した逆帯電トナーＴ_１は、次に、ベルトクリーニング装置１５との対向するクリーニング領域に搬送される。このクリーニング領域において、中間転写ベルト１０上の逆帯電トナーＴ_１は、ファーブラシによって拡散された後、クリーニングブレードによって掻き取られる。これにより、中間転写ベルト１０上の逆帯電トナーＴ_１はベルトクリーニング装置１５に回収されることになる。
以上、ここでは、ブラシ状ローラ４１から放出した逆帯電トナーＴ_１を、中間転写ベルト１０上に転写することで、感光体１の表面から回収する。よって、感光体１の表面上から回収したトナーを収容する廃トナータンクを個別に設ける必要もなくなり、装置の小型化を図ることができる。特に、画像形成装置は、４つの感光体１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｋを備えるいわゆるタンデム型の画像形成装置であるため、各感光体１ごとに個別に廃トナータンクを設ける場合に比べて大幅に装置の小型化を図ることができる。
なお、ここでは、中間転写ベルト１０上に転写した逆帯電トナーＴ_１をベルトクリーニング装置１５によって回収する構成について説明したが、他の構成であってもよい。例えば、中間転写ベルト１０上の逆帯電トナーＴ_１が二次転写ニップ部に到達する前に、二次転写ローラ１６に通常の画像形成時とは逆極性のバイアスを印加する。これにより、二次転写ニップ部において逆帯電トナーＴ1は二次転写ローラ１６側に付着し、回収することができる。なお、この場合、二次転写ローラ１６の表面をクリーニングするクリーニング手段を設ける必要がある。
【００４１】
さらに、逆帯電トナーＴ_１を中間転写ベルト１０に搬送して回収する構成と、現像装置５で回収する構成とを併用しても良い。このように構成すれば、現像装置５によって回収しきれずに現像領域を通過した逆帯電トナーＴ_１を一次転写ニップ部で中間転写ベルト１０上に回収することができる。このように感光体１上の逆帯電トナーＴ_１を２段階で回収する構成とすれば、感光体１上の逆帯電トナーＴ_１の回収能力が高まり、より確実に回収することができる。また、このように逆帯電トナーＴ_１の回収能力が高まれば、ブラシ状ローラ４１から一度に大量の逆帯電トナーＴ_１を放出しても、これを十分に回収することができる。その結果、ブラシ状ローラ４１から逆帯電トナーＴ_１を放出する頻度を少なくすることができるという効果が得られる。
さらに、上述した画像形成装置内の構成のうち、少なくとも、各感光体１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｋを、それぞれに備えられた一時保持手段４０と一体に構成し、画像形成装置本体に対して着脱可能なプロセスカートリッジとすることができる。プロセスカートリッジとしては、各感光体１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｋの周囲に配置された現像装置５、一時保持手段４０、帯電装置３等の中から選択して、一体化して構成することができる。よって、プロセスカートリッジ内に収容された部品に寿命が到来したり、メンテナンスが必要になったりしたときには、そのプロセスカートリッジを交換すればよく、利便性が向上する。
【００４２】
本発明の画像形成装置は、現像装置５で使用するトナーが、平均円形度０．９３以上と円形度の高いトナーが好ましい。円形度の高いトナーは、ブレード方式のクリーニングでは感光体１とクリーニングブレードの隙間に入り込み、すり抜けやすいが、転写率が高いことで、転写残トナー量が少なく、また、一時保持手段４０で回収・放出されやすい。したがって、感光体１の転写残トナーを少なくして、一時保持手段４０に対する負担を軽減することができる。
また、トナーが略球形に近いトナーが一層好ましい。略球形トナーは、以下の形状係数ＳＦ−１、ＳＦ−２の値で規定することができる。本画像形成装置で用いるトナーとしては、形状係数ＳＦ−１が１００〜１８０、形状係数ＳＦ−２が１００〜１８０のトナーである。
図８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（１）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（１）
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（２）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、１００π／４を乗じた値である。
ＳＦ−２＝｛（ＰＥＲＩ）^２／ＡＲＥＡ｝×（１００π／４）・・・式（２）
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。
【００４３】
トナーの形状が略球形になると、トナーとトナーあるいはトナーと感光体１との接触合点接触になるために、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、トナーと感光体１との吸着力も弱くなって、転写率は高くなる。さらに、ブラシ状ローラ４１によるバイアスに対応して回収・放出されやすい。尚、ＳＦ−１とＳＦ−２が大きくなると、正規帯電トナーＴ_０及び逆帯電トナーＴ_１のいずれも回収・放出されにくいために、前の画像が表れたるゴースト画像、地肌カブリ等の異常画像の発生することがあるため、ＳＦ−１とＳＦ−２は１８０を越えない方が好ましい。
【００４４】
また、トナーの体積平均粒径が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くすることで、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ことで、一時保持手段４０に対する回収トナー量を減らすことができ、画像形成装置の安定性を向上させることで長期間使用することができる。このような小粒径トナーは、外添剤微粒子等の含有率が相対的に高くなる傾向にあるため、これらがトナーから脱離して感光体１上にフィルミングを発生しやすいが、ブラシ状ローラ４１で感光体１を摺擦することで、フィルミングを機械的に除去し、また、フィルミングの発生を抑えることができる。
【００４５】
この画像形成装置に好適に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。
（変性ポリエステル）
本発明の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。
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
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。
【００４８】
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。
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
ここ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。
【００５３】
（未変性ポリエステル）
ここにおいては、変性されたポリエステル（i）単独使用だけでなく、この変性されたポリエステル（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。未変性ポリエステル（ii）としては、変性されたポリエステル（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、未変性ポリエステル（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。変性されたポリエステル（i）と未変性ポリエステル（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、変性されたポリエステル（i）のポリエステル成分と未変性ポリエステル（ii）は類似の組成が好ましい。未変性ポリエステル（ii）を含有させる場合の変性されたポリエステル（i）と未変性ポリエステル（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。
未変性ポリエステル（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。未変性ポリエステル（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。未変性ポリエステル（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。
【００５４】
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。
【００５５】
（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。
【００５６】
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。
【００５７】
（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ＰＳＹＶＰ２０３８、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ＮＥＧＶＰ２０３６、コピーチャージＮＸＶＰ４３４（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。
【００５８】
（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。
【００５９】
（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、２０〜５００ｍ^２／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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
樹脂微粒子は、水系媒体中で形成されるトナー母体粒子を安定化させるために加えられる。このために、トナー母体粒子の表面上に存在する被覆率が１０〜９０％の範囲になるように加えられることが好ましい。例えば、ポリメタクリル酸メチル微粒子１μｍ、及び３μｍ、ポリスチレン微粒子０．５μｍ及び２μｍ、ポリ（スチレン―アクリロニトリル）微粒子１μｍ、商品名では、ＰＢ−２００Ｈ（花王社製）、ＳＧＰ（総研社製）、テクノポリマーＳＢ（積水化成品工業社製）、ＳＧＰ−３Ｇ（総研社製）、ミクロパール（積水ファインケミカル社製）等がある。
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。
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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
５）上記で得られたトナー母体粒子に、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、真球状から紡錘形状の間の形状を制御することができ、さらに、表面のモ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。
【００６９】
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９は、本発明のトナーの形状を模式的に示す図である。図９において、略球形状の外観を示しており（図９（ａ）参照）、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、長軸と短軸との比（ｒ２／ｒ１）（図９（ｂ）参照）が０．５〜１．０で、厚さと短軸との比（ｒ３／ｒ２）（図９（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。
【００７０】
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一成分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、二成分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。
【００７１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の画像形成装置では、感光体１にわずかに付着して回収できない正規帯電トナーを、感光体を除電して感光体とトナーの付着力を低下させて、回収手段での回収を容易にすることができ、また、一時的に保持した逆帯電トナーを放出して、回収手段によって回収するができる。また、回収したトナーをリサイクルすることができ、クリーニング等で感光体から除去したトナーを収容する廃トナータンクを設ける必要がなく、画像形成装置等の小型化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る画像形成装置の構成を示す概略図である。
【図２】感光体周りの構成を示す概略図である。
【図３】一時保持手段の構成を示す概略図である。
【図４】（ａ）は、感光体上に担持されたトナーの転写直前におけるトナー帯電量分布を示すグラフである。また、（ｂ）は、転写後に感光体上に残留した転写残トナーのトナー帯電量分布を示すグラフである。
【図５】潜像電荷による電位（破線）と形成される電場（実線）を模式的に示す図で、図５（ａ）は潜像電荷による電位を示し、図５（ｂ）は形成される電場（実線）を示している。
【図６】正規帯電トナーと感光体表面層との時間経過による接触状態を示す模式図である。
【図７】逆帯電トナーＴ１を中間転写ベルトのクリーニング装置で回収する画像形成装置における一次転写ニップ部周辺の構成を示す概略図である。
【図８】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９】本発明のトナーの形状を模式的に示す図である。
【符号の説明】
１感光体
３帯電装置
３ａ帯電ローラ
４露光装置
５現像装置
５ａ現像ローラ
５ｂ攪拌搬送スクリュー
６転写装置
１０中間転写ベルト
１１、１２、１３支持ローラ
１４一次転写ローラ
１５ベルトクリーニング装置
１６二次転写ローラ
３０接離機構
３１トナーボトル
４０一時保持手段
４１ブラシ状ローラ
４２駆動装置
４３第１電源
４４第２電源
４５切替スイッチ
４６除電装置
１１７第１転写電源
１１８第２転写電源
１１９切替スイッチ

Claims

潜像を担持する潜像担持体と、
帯電部材を潜像担持体表面に接触又は近接させて潜像担持体を帯電する帯電手段と、
潜像担持体に潜像を形成する潜像形成手段と、
潜像担持体の潜像にトナーを付着させてトナー像を形成する現像手段と、
潜像担持体とこれに接触しつつ移動する表面移動部材との間に転写電界を形成して、トナー像を表面移動部材との間に挟持される記録材上又は表面移動部材上に転写する転写手段とを備える画像形成装置において、
前記画像形成装置は、転写手段による転写後に潜像担持体に残留する転写残トナーのうち逆帯電トナーを潜像担持体から回収して保持し、その保持した逆帯電トナーを潜像担持体に戻す一時保持手段と、
潜像担持体の回転方向に対して、一時保持手段の下流側であって、帯電手段の上流側に、潜像担持体を除電する除電手段とを設け、
逆帯電トナー及び正規帯電トナーを潜像担持体から回収する回収手段として現像手段又は転写手段を用い、
前記一時保持手段で潜像担持体から逆帯電トナーを回収して保持し、その保持した逆帯電トナーを潜像担持体に戻し、回収手段で回収した後に、
前記除電手段によって潜像担持体を除電後、正規帯電トナーを回収手段で回収する
ことを特徴とする画像形成装置。
請求項１に記載の画像形成装置において、
前記画像形成装置は、一時保持手段が潜像担持体に逆帯電トナーを戻すときに、除電手段を点灯する
ことを特徴とする画像形成装置。
請求項１又は２に記載の画像形成装置において、
前記一時保持手段は、ブラシ状ローラである
ことを特徴とする画像形成装置。
請求項１ないし３のいずれかに記載の画像形成装置において、
前記除電手段は、発光するランプである
ことを特徴とする画像形成装置。
請求項１ないし４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、一時保持手段が潜像担持体に接している部分で同一方向に回転させる
ことを特徴とする画像形成装置。
請求項１ないし５のいずれかに記載の画像形成装置において、
潜像を担持する潜像担持体と、
転写手段による転写後に潜像担持体に残留する転写残トナーを潜像担持体から回収して保持し、その保持した転写残トナーを潜像担持体に戻す一時保持手段と
を少なくとも一体化するプロセスカートリッジを脱着する
ことを特徴とする画像形成装置。
請求項１ないし６のいずれかに記載の画像形成装置において、
前記トナーは、体積平均粒径（Ｄｖ）が３〜８μｍの範囲にあり、体積平均粒径（Ｄｖ）と個数平均粒径（Ｄｎ）との比（Ｄｖ／Ｄｎ）で定義される分散度が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１ないし７のいずれかに記載の画像形成装置において、
前記トナーは、形状係数ＳＦ−１で１００〜１８０の範囲にあり、かつ、形状係数ＳＦ−２で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１ないし８のいずれかに記載の画像形成装置において、
前記トナーは、略球形であり、長軸と短軸との比（ｒ２／ｒ１）が０．５〜１．０の範囲で、厚さと短軸との比（ｒ３／ｒ２）が０．７〜１．０の範囲であって、長軸ｒ１≧短軸ｒ２≧厚さｒ３の関係を満足する
ことを特徴とする画像形成装置。