JP4852402B2 - 絶縁性トナーの光バイアス制御方法及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置、および、これに用いられる絶縁性トナーの光バイアス制御方法に関するものである。

上記画像形成装置では、トナーの電荷量を制御することが種々の工程でおこなわれており、重要な技術となっている。そのひとつとして、光導電性を有する光導電性トナーを用い、光照射により帯電量を制御する電荷制御方法としては数多くのものが知られている。光照射による電荷制御方法は、光量の調整が比較的容易であり電荷量を制御しやすいというメリットがある。

例えば、一成分現像装置において、摩擦帯電部材により摩擦帯電され現像に供されるトナー電荷量が環境や経時により不安定になるという問題がある。特許文献１では、光導電性を有する一成分トナーに、光照射下で電圧を印加して電荷注入をおこなうことで電荷量を制御し、これを現像に供するものが提案されている。

また、光導電性をもたない絶縁性トナー（以下、単に「絶縁性トナー」という。）についても電荷量を制御しやすい効果的な電荷制御手段が求められている。しかし、絶縁性トナーについては、光照射下で電圧を印加してもその電荷量に変化が生じることはこれまでに観察されたことは無く、想定もしていない。

なお、特許文献２に提案されるように、クリーナーレスシステムで感光体上に担持されたトナーの電荷量を帯電ローラ部に進入する前に制御するために、帯電ローラの上流部に電圧が印加されるトナー帯電量制御ローラを設け、このトナー帯電制御ローラの前後に感光体を除電するための光除電手段を設けたものもある。特許文献２の装置は、電圧印加手段としてのトナー帯電量制御ローラと、光照射をおこなう光除電手段とを備えている。しかしながら、この装置は、トナー帯電量制御ローラによりトナーと感光体とに電荷を与え、その前後で光除電手段により光導電性を有する感光体が除電されることにより、感光体上で除電放電が繰り返されてより多くの放電電流が流れるようになり、これにより感光体上のトナーの電荷制御をしやすくするものである。よって、絶縁性トナーの電荷量を光照射と電圧印加とにより直接的に変化させるものではない。

特開平９−６１３２号公報 特開２００５−２５８３２３号公報

本発明は、以上の背景に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、光導電性を持たない絶縁性トナーに関して、光照射および電圧印加を用いて電荷制御可能な絶縁性トナーの光バイアス制御方法及びこれを用いた画像形成装置を提供することである。

上記目的を達成するために、請求項１の発明は、電荷を有する絶縁性トナーに、バイアス電圧の印加された導電性部材を当接しながら光照射することにより、該絶縁性トナーの帯電量が変化する光スイッチ現象を生じさせて該絶縁性トナーの電荷量を制御することを特徴とする絶縁性トナーの光バイアス制御方法である。
また、請求項２の発明は、電荷を有する絶縁性トナーに当接してバイアス電圧を印加するバイアス電圧印加手段と、該絶縁性トナーに光を照射する光照射手段とを有し、該絶縁性トナーに、該バイアス電圧印加手段によりバイアス電圧を印加しながら該光照射手段により光照射することにより、該絶縁性トナーの帯電量が変化する光スイッチ現象を生じさせて該絶縁性トナーの電荷量を制御するトナー電荷制御手段を備えたことを特徴とする画像形成装置である。

本発明においては、絶縁性トナーに電圧印加と同時に光照射することで、絶縁性トナーに電荷注入がおこり電荷が変化するという新規な現象を見出し、この現象を用いてトナーの電荷制御をするものである。この現象を以下「光スイッチ現象」と呼び、従来の光導電性とは異なるものと区別する。光導電性とは、光照射でトナーが低抵抗化することであり、低抵抗化によりトナーの電荷量は低下する。このとき、電圧を印加すれば電荷注入も起こり得る。これに対し、光スイッチ現象とは、光照射だけではトナー電荷の変化は起こらず（すなわち、光導電性とは異なり）、後述する実験で示すように、電圧印加と同時に光照射することで電荷注入がおこりトナー電荷量が変化するものである。このような光スイッチ現象を用い、絶縁性トナーの電荷量を電圧印加と同時に光照射することで絶縁性トナーの帯電量を制御することが可能である。この制御を以下「光バイアス制御」と呼ぶ。

以上、本発明によれば、光導電性を持たない絶縁性トナーに関して、光照射および電圧印加を用いて電荷制御可能な絶縁性トナーの光バイアス制御方法及びこれを用いた画像形成装置を提供できるという優れた効果がある。

本発明を画像形成装置に適用した一実施形態について説明する。
まず、本発明の特徴部である光スイッチ現象を見出した経緯について説明する。図１は、転写残トナー観察装置の概略構成図である。図１の転写残トナー観察装置を用いて転写残トナーの観測を行う手順を説明する。まず、図１の現像工程に示すように、ガラス基板４１上のＩＴＯ電極部４２（（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ、インジウムスズ酸化物）電極）に保護層４３を設けた観測プレート４０を潜像担持体として、キャリアと絶縁性のカラー重合トナーとから成るニ成分現像剤を担持した現像ローラ５ａにより現像をおこないトナー像を得た。このときのカラー重合トナーは、正規帯電極性は負極性であるものを用いている。次に、図１の転写工程に示すように、ＩＴＯ電極部４２に形成されたトナー像に、トナーの帯電極性とは逆極性（正極性）の転写電界を印加して、トナー像が絶縁性のベルト転写体１０表面に転写される時の様子を、ガラス基板４１を通して観測した。

この時、ベルト転写体１０表面に移動するトナーは、光源６により光を当てながら観測されるが、観測光を当てた場合と、当てなかった場合で転写したトナーの量が異なるという結果が得られた。図２に示すように、光を当てた場合は転写残トナーが多い。これに対し、当てない場合は転写残トナーが少なく、ベルト転写体１０表面にきれいにトナー像が転写されていた。

また、転写残トナーの帯電量分布を調べたところ、図３に示すように、光を当てた場合は逆極性（正極性）成分のトナーが増加しており、当てない場合は逆極性成分のトナーも少ないという結果が得られた。トナーの色を替えて、同様の実験を行なったが、光を当てた部分と当てない部分とで同様の結果が得られた。なお、光照射による熱の影響を避けるため、長波長をカットしたハロゲンランプ光源から光ファイバーで導いた光を観測領域に照射するようにし、観測領域の温度をおよそ３０℃以内に抑えた。

この現象について考えると、光照射下で、トナーの正規帯電極性とは逆極性の転写電界によりトナーに電荷注入が起きたことが原因と推察される。電荷注入現象は、上記の観測装置の構成（ガラス基板４１：ＩＴＯ電極４２：電極保護膜４３：トナー：絶縁性ベルト転写体１０）が、金属と半導体が接触するＭＳ構造に類似している点から整流性接触、すなわちショットキーバリヤーによる整流作用によるものとも考えられる。また、トナーに所定の電界が印加されているため、トラップのクーロン障壁が下がったことによるキャリアの抜け出しによるプール-フレンケル効果とも考えられる。電荷注入が起きる原因としてはこのようなことがいくつか考えられるが、光導電性を有しないトナーで実際のところどのようにして光照射下で電荷注入が起きるかは未だ不明である。

なお、使用したトナーが光導電性を有しないことの確認のため、ＩＴＯ電極４２上に形成されたトナー像をそのまま暗所で帯電電荷を測定する実験と、観測時の２倍の照射光量と２倍の照射時間を与えた後の帯電電荷を測定する実験とを行った。この結果、両者の帯電電荷に差が見られなかった。光導電性を有するトナーは、光照射に応答するトナーとして従来から良く知られており、後者の実験で帯電電荷は低下するか失われることが必須である。これより、使用したトナーが光導電性を有しないことが確認された。使用したトナーは、光導電性を有する材料を含有するものではなく、一般的なポリエステル樹脂と顔料と帯電制御剤からなるものである。

なお、トナーの外添剤として光導電性を有する酸化チタンを添加しているので、確認のため、外添剤として光導電性を有しないシリカを使用したトナーで同様の実験を行なったが、やはり光を当てた部分の転写残トナーが多くなる現象が観測された（図５参照）。つまり、外添剤の光導電性を有する酸化チタンの影響は無く、光導電性を有しない材料から構成されるトナー自体に電圧印加と同時に光照射することで帯電電荷量が変化するという現象が起こるものと考えられる。これは従来の知見では説明できない。

次に、絶縁性のベルト転写体１０表面上に逆極性（正極性）成分の多い転写残トナー像を作成し、転写電界とは逆の電界（負極性）を印加した後、その帯電量分布を測定する実験をおこなった。この際、同時に光を照射した場合と、照射しない場合について、結果を比較した。図６（ａ）は、作成した転写残トナー像の帯電電荷分布、図６（ｂ）は、光照射なしで転写電界とは逆の電界を印加した後の転写残トナー像の帯電電荷分布、図６（ｃ）は、光照射ありで転写電界とは逆の電界を印加した後の転写残トナー像の帯電電荷分布をしめすグラフである。図６（ａ）に示す逆極性（正極性）成分の多い転写残トナーのうち、正極性成分のトナーが転写電界とは逆の電界（負極性）により転写されるため、図６（ｂ）、（ｃ）では負極性トナーが転写残として残る。ここで、図６（ｃ）の光照射ありの場合は、図６（ｂ）の光照射なしの場合よりも、正規帯電極性（負極性）成分の量が増加しており、帯電電荷量も負側が高くなっている。この現象は、光照射下で、トナーの正規帯電極性とは同極性の転写電界によりトナーに電荷注入が起きたことが原因と推察される。これを、上記図２の結果とあわせてみると、絶縁性トナーに、電界印加と同時に光照射に行なうことにより、トナーへの電荷注入は正負どちらの極性でも可能であるといえる。つまり、絶縁性のトナーを用いた場合でも、転写残トナーに電界をかけると同時に光照射を行なえば、転写残トナーの極性を制御する光バイアス制御が可能である。

さらに、別の実験として、光照射の変わりに赤外線（具体的にはニクロム線ヒーターによる加熱）照射をおこない約４０℃に加熱したが変化はみられなかった。

光源としてハロゲンランプの代わりに赤色ＬＤ光を用いたが、光が当たった部分の転写残トナーが多く残る現象は同様に発生した。

また、重合トナーに代えてスチレン・アクリル成分の多い粉砕型のポリエステル系トナーとしたが、ポリエステルを主成分とする重合トナーと同様に光の影響が見られ、光の当たった部分では転写残トナーが増加した。すなわち、トナーとして特別なトナーを用いる必要が無く、一般的な絶縁性トナーでよい。

これらのことより、絶縁性トナーにおいても電界中で光照射をおこなうと、帯電電荷量が変化する「光スイッチ現象」が観測されることが明らかになった。また、絶縁性トナーの帯電量を電圧印加と同時に光照射することで制御する「光バイアス制御」が可能であることが明らかになった。

次に、光スイッチ現象および光バイアス制御方法について、実験１乃至４に基づきさらに具体的に説明する。

＜実験１＞
図１に示すように、転写残トナー観察装置では、ガラス基板４１上のＩＴＯ電極部４２に電極保護膜４３を設けた観測プレート４０を潜像担持体として用いた。ここで、ＩＴＯ電極４２とは、（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ、インジウムスズ酸化物）電極であり、酸化インジウムに酸化スズを少量添加したものである。また、電極保護膜４３は、ポリカーボネート樹脂製（ＰＣＺ）を用いた。この観測プレート４０上に現像ローラ５ａにてトナー像を現像する。次いで、観測プレート４０上のトナー像に、トナーの正規帯電極性とは逆極性の転写電界を印加して、ＩＴＯ電極部４２に形成されたトナー像を絶縁性の転写ベルト１０表面に転写する。このとき、トナーが転写される様子を、観測プレート４０のガラス基板板４１を通して、マイクロスコープ５１で観測した。なお、詳細な条件は以下の通りである。
条件 ガラス基板４１：厚み５［ｍｍ］
ＩＴＯ電極４２：厚み１０［ｎｍ］
保護膜ＰＣＺの厚み：６［μｍ］
転写ベルト材質：ポリイミド
光源種類：ハロゲンまたはＬＤ
光量：ハロゲン＝１０万［ルックス］またはＬＤ（赤）＝出力１［ｍＷ］

次に、転写残トナー観察装置の詳しい動作説明をおこなう。
図１の現像工程では、ＩＴＯ電極４２に画像部相当電位Ｖ_Ｌ＝−１００［Ｖ］、非画像部相当電位Ｖ_Ｄ＝−５００［Ｖ］の電圧を印加し、線速度１８０［ｍｍ／秒］で観察プレート４０上の潜像を現像する。現像剤としては、体積平均粒径５５［μｍ］のキャリア粒子へ体積平均粒径５．５［μｍ］の絶縁性のシアン重合トナー粒子を重量比で５％混合した二成分現像剤が、現像ローラ５ａ表面に約５０［ｍｇ／Ｃｍ^２］で保持されている。観察プレート４０表面と現像ローラ５ａとの距離、すなわち現像ギャップは０．５［ｍｍ］である。現像ローラ５ａの周速度は観察プレート４０に対して２．０倍の速度比をもっている。現像バイアスＶ_ＳＬ＝−４５０Ｖで現像が行なわれ、画像部に相当する潜像領域にトナーが付着する。なお、ここで用いた絶縁性のシアン重合トナーの正規帯電極性は負極性である。

次いで、観察プレート４０は、図１の転写工程に送られるとともに、観測プレート４０上のトナーが電界の印加された転写ベルト１０へ転写する様子が、観測プレート４０のガラス基板板４１側から観測される。転写ベルト１０は厚さ０．１５ｍｍのポリイミド製であり、ＳＵＳ基板１０ａ上に設けられている。そして、観察プレート４０上のトナー像に圧力７８００［Ｎ／ｍ^２］で密着させた後、転写電圧Ｖ_Ｔ＝＋１００〜＋４００［Ｖ］が印加される。転写電圧の印加されている期間、光源６より光を照射してトナーの挙動を観測することができる。転写工程はトナーと密着している転写ベルト１０を１０［ｍｍ］以上引き離して転写電源を切断して完了する。

このような転写残トナー観察装置によって、各種現像剤やベルト転写材の性能を調べることができ、転写残トナーの少ない現像剤やベルト転写材料の開発がなされてきた。実験の結果は、観察プレート４０上のトナー像を、レンズ５０を通してＣＣＤを備えたマイクロスコープ５１に取り込み、ビデオ５２の映像として記録する。そして画像処理を行なって観察領域にトナーが占める面積を算出する。これを転写前後で比較して転写残トナー面積として求める。

図２は、転写工程で光源６より光を照射した場合と、照射しなかった場合の観察プレート４０上に残った転写残トナー量を転写前後の面積比率で表したグラフである。横軸は潜像電位と転写印加電位との差である転写電界を表す。図２で示すように、光を照射しなかった例では、転写電界が高くなっても転写残トナー量の変化は見られない。しかしながら、光を照射した場合は転写電界が２００Ｖを越えると転写残トナーが増加し、５００Ｖの転写電界では現像されたトナーのうち８５％のトナーが転写されずに残るという現象が見られる。すなわち、光照射に伴い転写残トナーが増加しており、これより、光照射によってトナーに何らかの変化が生じたことがわかる。

図３は、転写電界４００Ｖにおいて、光を照射した場合と、照射しなかった場合の転写残トナーの帯電電荷の分布状態を示すグラフである。転写残トナーの帯電電荷の分布は、イースパートアナライザーを用いて調べた。光の照射を受けなかった場合は転写残トナーの帯電電荷はほぼ全てがもともと持っている負極性の状態にあるのに対し、光の照射を受けた場合は転写残トナーの帯電極性が逆に振れ、その比率も５０％以上に及ぶことがわかる。つまり、図２で示した転写残トナーが増加した理由がトナー極性の反転にあることがこの結果から証明される。

＜実験２＞
図４は、上記トナーの光導電性の有無を確認するための実験を模式的に表したものである。ＩＴＯ電極４２上の現像トナーは約４ｍｍ離れた位置に設けられた金属電極４４との間に６００Ｖの転写電界を印加する。ＩＴＯ電極４２には−１００［Ｖ］が、一方の金属電極４４には＋５００［Ｖ］が印加されている。光導電性があれば、このような実験によって現像トナーのＱ／Ｍに変化が生じる。実験結果としては、現像直後＝３４．０［μＣ／ｇ］→光照射後＝３０．２［μＣ／ｇ］であり、暗所放置後＝３１．２［μＣ／ｇ］であった。この実験結果より、用いたトナーの光導電性を示唆するようなものでは無く、放置による自然減衰を加味した測定誤差のレベルに留まっていることが判る。

＜実験３＞
図５は、光導電性の疑いがあるトナーの添加剤として、酸化チタンの影響を調べた結果である。酸化チタンに替えて添加剤をシリカとしても、その差は見られず、この酸化チタンが光照射でトナー電荷に影響を与えることは無いといえる。

＜実験４＞
次に、光バイアスによるトナー極性制御効果を確認する実験を行った。観察プレート４０のＩＴＯ電極４２上にトナー像を形成し、転写ベルト１０にトナー像を転写する。光照射をして転写工程を実施することで、残トナーが多く残るようにしてある。転写電界は、第２図の５００Ｖの条件と同じである。次いで、転写ベルト１０に付着したトナーを清掃した後、再度、転写印加電圧ＶＴ＝−６００ＶでＩＴＯ電極４２上の転写残トナーに始めとは逆の電界を印加する。そして電界を印加する時、光照射をした場合としない場合を比較する。

図６は、上記光バイアスによるトナー極性制御効果の実験結果のグラフであり、（ａ）は転写残トナーの帯電電荷分布、（ｂ）光照射なしの帯電電荷分布、（ｃ）は光照射ありの帯電電荷分布をしめすものである。図６（ａ）の転写残トナーの帯電電荷分布は、正極性成分が多くなっている。図６（ｂ）の光照射なしでは、正極性成分のトナーが転写されるため、負極性トナーが転写残として残る。図６（ｃ）の光照射ありでは、正極性成分のトナーが転写されるため、負極性トナーが転写残として残るが、（ｂ）の光照射なしの条件よりも負極性成分の量が増加しており、帯電電荷量も負側が高くなっている。この実験結果は、光照射によってそれまで正に帯電していたトナーがより強い負に変わったことを示している。すなわち、転写の電界に加えて光照射を同時に作用させることによってトナーへ電荷注入が生じ、トナー電荷が変化したものと考えられる。

＜実験例１＞の結果、及び、＜実験４＞の結果から、電荷注入の極性は正負どちらも可能であることが解る。つまり、転写残トナーに電界をかけると同時に光照射を行なえば、この転写残トナーの極性を制御する光バイアス制御が可能である。しかも、トナーとして特別なトナーを用いる必要が無い。

次に、本発明を適用できる絶縁性トナーについて説明する。
図７は、カラー重合トナーの色による光照射に伴う転写残トナーの比較例を示したグラフである。シアントナーは光照射による転写残の増加が著しいことがわかる。黒トナーとマゼンタトナーにおいても、変化量はシアントナーに比べて少ないものの光照射の影響が認められ、色に拠る制約も無いことが分かる。また、重合トナーに変えて樹脂、顔料等が同じ材料成分からからなる熱溶融・粉砕型のトナーを用いて実験をおこなったが、結果は変わらずトナーの製法に拠る制約も無いことがわかった。

以下、この実験に使用した重合トナーについて説明する。
本発明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。

（ポリエステル）
ポリエステルは、多価アルコール化合物と多価カルボン酸化合物との重縮合反応によって得られる。
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。

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。
多価アルコール（ＰＯ）と多価カルボン酸（ＰＣ）の重縮合反応は、テトラブトキシチタネート、ジブチルチンオキサイドなど公知のエステル化触媒の存在下、１５０〜２８０℃に加熱し、必要により減圧としながら生成する水を留去して、水酸基を有するポリエステルを得る。ポリエステルの水酸基価は５以上であることが好ましく、ポリエステルの酸価は通常１〜３０、好ましくは５〜２０である。酸価を持たせることで負帯電性となりやすく、さらには記録紙への定着時、記録紙とトナーの親和性がよく低温定着性が向上する。しかし、酸価が３０を超えると帯電の安定性、特に環境変動に対し悪化傾向がある。
また、重量平均分子量１万〜４０万、好ましくは２万〜２０万である。重量平均分子量が１万未満では、耐オフセット性が悪化するため好ましくない。また、４０万を超えると低温定着性が悪化するため好ましくない。

ポリエステルには、上記の重縮合反応で得られる未変性ポリエステルの他に、ウレア変性のポリエステルが好ましく含有される。ウレア変性のポリエステルは、上記の重縮合反応で得られるポリエステルの末端のカルボキシル基や水酸基等と多価イソシアネート化合物（ＰＩＣ）とを反応させ、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）を得、これとアミン類との反応により分子鎖が架橋及び／又は伸長されて得られるものである。 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。
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。

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。

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より大きいまたは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。

ウレア変性ポリエステルは、ワンショット法、などにより製造される。多価アルコール（ＰＯ）と多価カルボン酸（ＰＣ）を、テトラブトキシチタネート、ジブチルチンオキサイドなど公知のエステル化触媒の存在下、１５０〜２８０℃に加熱し、必要により減圧としながら生成する水を留去して、水酸基を有するポリエステルを得る。次いで４０〜１４０℃にて、これに多価イソシアネート（ＰＩＣ）を反応させ、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）を得る。さらにこの（Ａ）にアミン類（Ｂ）を０〜１４０℃にて反応させ、ウレア変性ポリエステルを得る。

（ＰＩＣ）を反応させる際、及び（Ａ）と（Ｂ）を反応させる際には、必要により溶剤を用いることもできる。使用可能な溶剤としては、芳香族溶剤（トルエン、キシレンなど）；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）；エステル類（酢酸エチルなど）；アミド類（ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミドなど）およびエーテル類（テトラヒドロフランなど）などのイソシアネート（ＰＩＣ）に対して不活性なものが挙げられる。
また、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。
ウレア変性ポリエステル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。１万未満では耐ホットオフセット性が悪化する。ウレア変性ポリエステル等の数平均分子量は、先の未変性ポリエステル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。ウレア変性ポリエステルを単独で使用する場合は、その数平均分子量は、通常２０００〜１５０００、好ましくは２０００〜１００００、さらに好ましくは２０００〜８０００である。２００００を超えると低温定着性およびフルカラー装置に用いた場合の光沢性が悪化する。

未変性ポリエステルとウレア変性ポリエステルとを併用することで、低温定着性およびフルカラー画像形成装置１００に用いた場合の光沢性が向上するので、ウレア変性ポリエステルを単独で使用するよりも好ましい。尚、未変性ポリエステルはウレア結合以外の化学結合で変性されたポリエステルを含んでも良い。
未変性ポリエステルとウレア変性ポリエステルとは、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、未変性ポリエステルとウレア変性ポリエステルとは類似の組成であることが好ましい。
また、未変性ポリエステルとウレア変性ポリエステルとの重量比は、通常２０／８０〜９５／５、好ましくは７０／３０〜９５／５、さらに好ましくは７５／２５〜９５／５、特に好ましくは８０／２０〜９３／７である。ウレア変性ポリエステルの重量比が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とウレア変性ポリエステルとを含むバインダー樹脂のガラス転移点（Ｔｇ）は、通常４５〜６５℃、好ましくは４５〜６０℃である。４５℃未満ではトナーの耐熱性が悪化し、６５℃を超えると低温定着性が不十分となる。
また、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、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。

（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。

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ー樹脂としては、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。

（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、バインダー樹脂の種類、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ー樹脂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。

（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、バインダー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、バインダー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。

（外添剤）
トナーの流動性や現像性、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^−３〜２［μｍ］であることが好ましく、特に５×１０^−３〜０．５［μｍ］であることが好ましい。また、ＢＥＴ法による比表面積は、２０〜５００［ｍ^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０．０１〜５［ｗｔ％］であることが好ましく、特に０．０１〜２．０［ｗｔ％］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^−２［μｍ］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０．３〜１．５［ｗｔ％］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。

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。

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。

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。

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。

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１［μｍ］、及び３［μｍ］、ポリスチレン微粒子０．５［μｍ］及び２［μｍ］、ポリ（スチレン―アクリロニトリル）微粒子１［μｍ］、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。

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２〜２０［μｍ］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１０００〜３００００［ｒｐｍ］、好ましくは５０００〜２００００［ｒｐｍ］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。

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。

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。

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。

次に、本発明を適用する画像形成装置の全体構成及び動作について説明する。
図８は、画像形成装置の全体概略構成図である。図８の画像形成装置は、タンデム型のカラー画像形成装置である。画像形成装置の中央部には、矢印方向に無端移動する中間転写体としての転写ベルト１０を備えた中間転写ユニット１４が配備されている。転写ベルト１０の下部張架面には、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの各色トナー像を形成する４個の画像形成ユニット２Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｋが配備されている。これら画像形成ユニットの番号に沿えたＹ、Ｃ、Ｍ、Ｋは、トナーの色と対応させているもので、Ｙはイエロー、Ｃはシアン、Ｍはマゼンタ、Ｋはブラックを意味している。タンデム画像形成装置においては、個々の画像形成ユニット２Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｋは、潜像担持体としての感光体１Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋを備えている。そして、感光体１Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋのまわりには、それぞれ後述する帯電装置、現像装置等を備えている。また、画像形成ユニット２Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｋの下方には、感光体１Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋに光照射し静電潜像を形成する露光装置９が設けられている。

露光装置９は、色毎の画像データ対応の光を、帯電装置で一様に帯電済みの各感光体１の表面を走査し、静電潜像を形成する。露光装置９はレーザー光とポリゴンミラーを用い、形成すべき画像データに応じて変調したビーム光によるレーザスキャン方式、又は発光素子としてＬＥＤ（発光ダイオード）アレイと結像素子の方式を採用できる。

転写ベルト１０は、複数のローラ１１、１２、１３により支持されて矢印方向に走行する。転写ベルト１０には、感光体１Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋの現像装置通過後の一部が接触するように張架、配置されている。また転写ベルト１０の内周部には各感光体１Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋに対向させて１次転写ローラ４Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋが設けられている。転写ベルト１０の外周部には、ローラ１１に対向する位置に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、転写ベルト１０の表面に残留する不要なトナーや、紙粉などの異物を拭い去る。この転写ベルト１０に関連する部材は、中間転写ユニット１４として一体的に構成してあり、画像形成装置に対し着脱が可能となっている。さらに、転写ベルト１０の外周で、支持ローラ１３の近傍には、２次転写ローラ１６が設けてある。転写ベルト１０と２次転写ローラ１６の間に記録媒体（以下用紙Ｐ）を通過させながら、２次転写ローラ１６にバイアスを印加することで転写ベルト１０が担持するトナー画像が用紙Ｐに転写される。２次転写ローラ１６に印加される転写電流の極性は、トナーの極性と逆の正極性である。

画像形成装置の下側には用紙を供給可能に収納した給紙装置２０が配備されており、確実に一枚だけが搬送ローラ２１によりレジストローラ２２に送られる。

さらに、２次転写ローラ１６を通過した用紙は記録体の搬送方向下流に備えられた定着装置２３まで搬送される。加熱手段を有する定着装置２３はローラ内部にヒータを備えるタイプ、加熱されるベルトを走行させるベルト定着装置、また加熱の方式に誘導加熱を採用した定着装置などが採用できる。定着装置はフルカラーとモノクロ画像、あるいは片面か両面かにより定着条件を制御し、用紙の種類に応じて最適な定着条件となるよう、不図示の制御手段により制御される。定着後の用紙は、排紙ローラ２４により、画像形成装置の上部に設けた排紙スタック部に排紙、スタックさせる。

また、未使用のトナーが収納された各色のトナーカートリッジ３１Ｙ，Ｃ，Ｍ、Ｋが、着脱可能に中間転写ユニット１４上部の空間に収納される。図示しないモーノポンプやエアーポンプなどのトナー搬送手段により、各現像装置に必要に応じトナーを供給するようになっている。消耗の多いブラックトナー用のトナーカートリッジ３１Ｋを、特に大容量としておくことも可能である

次に、画像形成ユニット２Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｋについて説明する。画像形成ユニット２Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｋは、それぞれ同じ構成、動作をおこなうものとなっている。そこで、以下各符号の添字Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｋを省略し、この画像形成ユニット２の説明を詳細におこなう。図９は、画像形成ユニット２の概略構成図である。図中時計方向に回転する感光体１のまわりに、帯電装置としての帯電ローラ３、現像装置５、光源６、透明電極７、回収ブラシ８が順に配置されている。また、現像装置５の下流部には、対向する転写ベルト１０の内側に１次転写ローラ４が配設されている。

感光体１は、例えば直径３０〜１２０［ｍｍ］程度のアルミニウム円筒表面に光導電性物質である有機感光層（ＯＰＣ）を形成したドラム状のものである。アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）層を形成した感光体も採用可能である。またベルト状の感光体も採用できる。

帯電装置は、帯電部材としての帯電ローラ３を備えている。帯電ローラ３は、感光体１と接触または近接して対向するよう配置されており、電圧を印加することで感光体１の表面を一様に帯電する。

現像装置５は、感光体１表面に近接対向するように配置された現像剤担持体としての現像ローラ５ａと、収容される現像剤を攪拌搬送する攪拌搬送スクリュ５ｂとを備えている。現像ローラ５ａは、現像装置５内に収容された二成分現像剤を担持して感光体１と対向する位置まで搬送し、感光体１上の静電潜像にトナーを供給することによりこれを現像するよう構成されている。なお、本実施形態では、負極性に帯電するＯＰＣ感光体１に対し、レーザビームの照射により形成される静電潜像を、感光体１の帯電極性と同極性（負極性）の所定の色のトナーで現像され、顕像となる反転現像がおこなう。

光源６と透明電極７とは、本実施形態の特徴部である光スイッチ現象によりトナー荷電制御をするためのトナー荷電制御手段であり、後で詳しく説明する。

回収ブラシ８は、トナーの帯電極性と逆極性のバイアスを印加され、感光体１の表面から静電的に転写残トナーを除去するものである。

なお、各色の画像形成ユニット２Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｋは、一体的に形成され、本体に着脱可能なプロセスカートリッジとなっている。これらのプロセスカートリッジは、プリンタ本体に固定された図示しないガイドレールに沿って、プリンタ本体から引き出すことができる。また、このプロセスカートリッジをプリンタ本体に押し込むことによって、画像形成ユニットを所定の位置に装填することができる。

上記構成の画像形成装置においてフルカラー画像を形成する動作について説明する。
本実施形態では、画像形成装置の構成から転写ベルト１０に担持させた画像を用紙に転写する場合は、記録するべきデータが複数の頁になるケースでも、排紙スタック部上で頁が揃うように画像が用紙の下面に形成される。画像形成装置を稼動させると、画像形成ユニット２Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｋにおける感光体１Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｋが回動し、画像形成ユニットに２Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｋよる画像形成から開始される。レーザーとポリゴンミラー駆動の露光装置９の作動により、イエロー用の画像データ対応の光が、帯電ローラ３により一様帯電された感光体１Ｙの表面に照射されて静電潜像が形成される。静電潜像は現像ローラ５ａによりイエロートナーで現像され、可視像となり、１次転写ローラ４Ｙの転写作用により感光体１Ｙと同期して移動する転写ベルト１０上に静電的に１次転写される。このような潜像形成、現像、１次転写動作が感光体１Ｃ，１Ｍ，１Ｋ側でもタイミングをとって順次同様に行われる。この結果、転写ベルト１０上には、イエロー、シアン、マゼンタ及びブラックの各色トナー画像が、順次重なり合ったフルカラートナー画像として担持され、転写ベルト１０とともに矢印の方向に移動される。

同時に給紙装置２０のなかの給紙カセットから、記録に使われる用紙Ｐがその供給のための給紙ローラ２１により繰り出され搬送される。用紙の先端がレジストローラ２２タイミングをとってレジストローラ２２が回転し、用紙を転写領域に搬送する。転写ベルト１０上のこのフルカラートナー画像は、転写ベルト１０と同期して搬送される用紙Ｐの上面に、二次転写ローラ１６による転写作用を受けて転写される。二次転写ローラ１６に与えられるバイアスは、トナーの帯電極性と逆の正極性である。なお、装置によっては、転写ベルト１０の内側のローラ１３にトナーと同極性のバイアスを印加して転写をおこなうことも可能である。その後、転写ベルト１０の表面が、ベルトクリーニング装置１５によりクリーニングされる。

また、転写ベルト１０に重ねられて担持されていたトナー画像が転写された用紙Ｐは、定着装置２３に向け移送される。用紙Ｐ上に重ねられていた各色のトナーが定着装置２３の熱による定着作用を受け、溶融、混色されて完全にカラー画像となる。制御手段で画像に応じて定着装置の使用する電力を最適に制御する場合もある。定着されたトナーも用紙上で完全に固着するまでは、搬送路のガイド部材等にこすられ、画像が欠落したり、乱れたりする事が有るので定着後の搬送にも注意が必要である。その後、排紙ローラ２４により排紙スタック部に、画像面が下向きとなって排紙される。排紙スタック部では後の頁の記録物が順次上に重ねられるようにスタックされるので、頁順が揃う。

また、１次転写を終了した画像形成ユニット２における各感光体１の表面には転写されなかった転写残トナーが残留している。この転写残トナーは、一般的に逆極性成分を多く含んでいる。

また、近年においては低コスト化、環境対応などにより、この転写後の各感光体１上に残留するトナーをクリーニングしないで再使用するクリーナーレスシステムが用いられている。クリーナーレスシステムでは、感光体１に接触または近接して配置される帯電ローラ３にバイアスが印加されると、帯電ローラ３が転写残トナー中の逆極性トナーを吸着して帯電ムラの不具合を生じることとなる。そこで、感光体１上や帯電ローラ３上に付着した逆極性トナーを正規帯電極性に戻す効果的なトナー電荷制御手段が求められていた。

１次転写を終了した画像形成ユニット２における感光体１の表面に残留するトナーは透明電極７から印加されたバイアスと光源６から透明電極７を介して照射された光を同時に受けることにより、上述の光スイッチ現象を生じて電荷注入される。これにより、トナーの帯電電荷を光バイアスにより制御する。そして、電荷注入された極性と逆極性のバイアスを印加された回収ブラシ８により、感光体１の表面からトナーを効率的に除去する。回収ブラシ８に回収されたトナーは、作像終了後の一定のタイミングで回収ブラシ８に回収時と逆のバイアスを印加することで感光体１上に吐き出され、帯電ローラ３を通過して現像装置５に回収され、再使用される。この時、帯電ローラ３は感光体１から離れていることが望ましい。

以下、本実施形態の採用される光バイアス制御を用いたトナー荷電制御手段とクリーナーレスシステムについて詳細に説明する。
１次転写ローラ４により転写ベルト１０へ転写されなかった転写残トナーが、感光体１の回転に伴い回収ブラシ８との対向部へ送られてくる。回収ブラシ８よりも上流部には、透明電極７とその透明電極７を透過してトナーを照射するための光源６が配置されている。透明電極８は、バネ等の力または自身の弾性力で感光体１に接触している。感光体１上の転写残トナーは、透明電極７と感光体１の間に印加された電界と、光源６から照射され透明電極７を透過した光とを同時に受けることになる。しかも、透明電極７は感光体１に接触面が圧接しているので、転写残トナーは透明電極７と感光体１の間に形成された楔形部を通過する時に弾性力で薄層化されると同時に均一に馴らされることになる。この時、透明電極７が感光体１のドラム軸方向に揺動していると、さらに効果的に均一に馴らされることになる。これにより、感光体１上の全ての転写残トナーが、印加された電界と光とを均一に受けることが可能となり、全ての転写残トナーへ電荷注入は安定して確実におこなわれる。さらに、印加される電界及び光量は図示されていないコントローラにて制御され、環境条件・転写残トナー量等に応じてその強度は制御される。なお、光バイアス制御では、電圧印加のみではなく、光照射により荷電制御を行うので、比較的低い電圧印加でトナーの荷電制御を達成できる可能性がある。

このように、転写残トナーは光照射と電界印加とを同時に受けることにより、回収ブラシ８が回収する為に必要な極性と電荷量を電荷注入されると共に、均一に薄層化された状態となる。よって、転写残トナーは回収ブラシ８と感光体１の間に印加されているトナーと逆極性の電界によって、容易に回収ブラシ２に捕集される。この回収ブラシ８に印加される電界も環境条件・残トナー量・トナーに注入された電荷量等によって制御される。

通常は、この状態で画像形成が繰り返されるが、回収ブラシ８には回収したトナーが溜まってくると許容量を超してしまう。このため、回収ブラシ８がトナーを保持できる限界になる前の一定のタイミング（数十〜数百枚毎）で、回収ブラシ８からトナーを排出する必要が有る。排出に際してはＪＯＢ終了等の非画像時に、回収ブラシ８へ回収時に印加していた電界とは逆極性の電界を印加して、回収ブラシ８から感光体１上へトナーを排出する。排出されたトナーは感光体１の回転に伴い帯電ローラ３を経て現像装置５に達して、現像ローラ５aの磁気ブラシの回転力によって回収され現像装置５内に取り込まれる。このブラシからの排出時、帯電ローラ３が非接触タイプでない場合は（接触タイプ）感光体１から退避していることが望ましいが、帯電ローラ３に充分なクリーニング能力を持ったブラシ（図示せず）等を取り付けるか帯電ローラ３に放電を生じない程度の弱いトナーと逆極性の電界を印加すれば排出トナーによる汚れによる大きな問題は生じることはない。

さらに、現像装置５でのトナー回収には現像ローラ５aの回転による磁気ブラシの物理的な掻き取り力で回収され、特に回収のために現像ローラ５aに電界を印加する必要はない。電界を印加する場合は、回収トナーと現像装置５内のトナー極性の関係から、通常の現像バイアスを印加すれば良い。この様に現像装置５内に回収されたトナーはスクリュウ５ｂで攪拌混合され、キャリアとの摩擦帯電によって極性が均一化され再度現像でリサイクル使用される。

また、帯電ローラ３に付着した逆極性トナーであれば、帯電ローラ３にバイアス電圧の印加された導電性部材を当接するとともにこの逆極性トナーに光を照射する。これにより、トナーに光スイッチ現象を生じさせて、トナーの帯電電荷量を正規極性に戻すことができるので、帯電ムラの不具合発生を防止できる。

さらに、別の箇所であってもバイアス電圧の印加された導電性部材を当接するとともにトナーに光を照射することが可能な構造であれば、トナーに光スイッチ現象を生じさせてトナーの帯電電荷量を所望の値に制御することが可能である。

以上、本実施形態によれば、絶縁性トナーにバイアス電圧の印加された透明電極７を当接させると同時に光源６により光照射することにより、絶縁性トナーに光スイッチ現象を生じさせてトナーの帯電電荷量を制御することができる。

転写残トナー観察装置の概略構成図。 転写残トナー量を転写前後の面積比率で表したグラフ。 転写残トナーの帯電電荷の分布状態を示すグラフ。 トナーの光導電性の有無を確認するための実験を模式的に表した図。 添加剤の酸化チタンとシリカとの転写残トナー量に与える影響を比較したグラフ。 光バイアスによるトナー極性制御効果をしめすグラフであり、（ａ）は転写残トナーの帯電電荷分布図、（ｂ）光照射なしの帯電電荷分布図、（ｃ）は光照射ありの帯電電荷分布図。 カラー重合トナーの色による転写残トナーの比較を示したグラフ。 画像形成装置の全体概略構成図。 画像形成ユニットの概略構成図。

符号の説明

１Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｋ 感光体
２Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｋ 画像形成ユニット
３ 帯電ローラ
４Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｋ １次転写ローラ
５ 現像装置
５ａ 現像ローラ
５ｂ 攪拌搬送スクリュ
６ 光源
７ 透明電極
８ 回収ブラシ
９ 露光装置
１０ 転写ベルト
１０ａ ＳＵＳ基板
１１，１２，１３ ローラ
１４ 中間転写ユニット
１５ ベルトクリーニング装置
１６ ２次転写ローラ
２０ 給紙装置
２１ 搬送ローラ
２２ レジストローラ
２３ 定着装置
２４ 排紙ローラ
３１Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｋ トナーボトル
４０ 観察プレート（潜像担持体）
４１ ガラス基板
４２ ＩＴＯ電極
４３ 電極保護膜
４４ 金属電極
５０ レンズ
５１ マイクロスコープ
５２ ビデオ

Claims (2)

1. 電荷を有する絶縁性トナーに、バイアス電圧の印加された導電性部材を当接させながら光照射することにより、該絶縁性トナーの帯電量が変化する光スイッチ現象を生じさせて該絶縁性トナーの電荷量を制御することを特徴とする絶縁性トナーの光バイアス制御方法。
2. 電荷を有する絶縁性トナーに当接してバイアス電圧を印加するバイアス電圧印加手段と、該絶縁性トナーに光を照射する光照射手段とを有し、該絶縁性トナーに、該バイアス電圧印加手段によりバイアス電圧を印加しながら該光照射手段により光照射することにより、該絶縁性トナーの帯電量が変化する光スイッチ現象を生じさせて該絶縁性トナーの電荷量を制御するトナー電荷制御手段を備えたことを特徴とする画像形成装置。

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