JP2004117968A

JP2004117968A - 現像方法、および画像形成方法

Info

Publication number: JP2004117968A
Application number: JP2002282807A
Authority: JP
Inventors: Masanao Kunugi; 功刀　正尚; Atsunori Kitazawa; 北澤　淳憲; Hiroshi Toyama; 外山　洋
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2002-09-27
Filing date: 2002-09-27
Publication date: 2004-04-15
Also published as: US7041423B2; US20050095525A1

Abstract

【課題】不均一トナーによるカブリ、飛散、転写ちり等の問題を少なくし、転写効率を高め、クリーナレス化、廃トナーの低減を可能にすること。
【解決手段】現像剤担持体に担持された一成分非磁性トナーを、規制部材により押圧規制して帯電させた後、像担持体上に形成された静電潜像に付与してトナー像として可視像化する現像方法において、規制部材により押圧規制された後の一成分非磁性トナーについて、音響緩和セル内の振動場においてレーザードップラー法により個々のトナー粒子の粒径と帯電量を測定した場合に、一成分非磁性トナーの粒径分布の幅をＡ［μｍ］、一成分非磁性トナーの帯電量分布の幅をＢ［ｆＣ］としたとき、Ｂ／Ａが１以下となるように制御する。
【選択図】　　　　図４

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、現像方法、および画像形成方法に関し、詳細には、プリンタや複写機等に利用される静電潜像現像方式の画像形成において実施される現像方法、および画像形成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
静電潜像現像方式の画像形成において使用されるトナーの帯電量は、画像形成に大きな影響を与えることが知られている。具体的には、電子写真プロセスにおいてトナーは、トナー粒子１個毎の帯電特性により感光体に付着し、転写体に転写され、これによって画像が形成される。従って、電子写真プロセスでの課題である、カブリ、飛散、転写ちり、経時劣化、環境劣化等の問題の多くは、帯電量を制御しきれないＷｒｏｎｇトナーが原因で生じるものと考えられている。この為、従来プロセスではトナーの帯電を如何に均一にするかが大きな課題となっていた。
【０００３】
トナーの帯電特性を制御する画像形成方法に関しては、使用する現像トナーの固有電気抵抗値Ｒが、Ｒ≧１×１０^１３Ω・ｃｍを満たし、かつ現像トナーの帯電量　ｑ_ｔが、０．５［ｍＣ／ｋｇ］≦｜ｑ_ｔ｜≦４０［ｍＣ／ｋｇ］に設定されるクリーナレス画像形成方法が提案されている（特許文献１参照）。しかし、この画像形成方法は、現像トナーの帯電量を固有電気抵抗値との関係で規定しているに過ぎず、個々の粒子の集合体としてのトナーにおける帯電量分布と粒径分布との関係については何ら示唆していない。
【０００４】
また、現像方法の別の例として、磁性キャリヤとトナーとを含む現像剤の、電界強度５００Ｖ／ｃｍでの抵抗値Ｒ_５００〔Ω・ｃｍ〕と電界強度２５００Ｖ／ｃｍでの抵抗値Ｒ_２５００〔Ω・ｃｍ〕とから求められる現像剤の電圧依存性の指数Ｙと、トナーの電荷量Ｑ〔ｆｅｍｔ．Ｃ〕と粒径Ｄ〔μｍ〕とで規定されるトナーの帯電量分布中、Ｑ／Ｄ＜０．２の領域内に入る未帯電トナーの全トナー中に占める個数割合Ｘ〔％〕とを、Ｙ＞（３Ｘ／４００）＋１を満足するように設定した電子写真用画像現像剤を用いることも提案されている（特許文献２参照）。しかし、このトナーは磁性キャリヤとトナーを含む二成分系トナーである上、画像滲みの原因となる未帯電トナーの個数割合を所定電界強度における抵抗値との関係で規定しているに過ぎず、個々の粒子の集合体としてのトナーにおける帯電量分布と粒径分布との関係については何ら考慮されていない。
【０００５】
【特許文献１】
特開平５−２２８７号公報（第３頁）
【特許文献２】
特開平８−１２９２６８号公報（第２〜第３頁）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従来はトナーの帯電量をその質量を基準にして、トナーの帯電量の総和として捉えていたに過ぎなかったため、トナー個々の帯電量を制御することはできなかった。その結果、依然として帯電量を制御しきれないＷｒｏｎｇトナーが存在することになり、カブリ等を引き起こすとともに、転写効率を低下させ画質を損なわせる。また、転写効率の低下は、転写後の感光体に残存する廃トナーを増加させるとともに、これを清掃するクリーナ機構の省略・簡素化（クリーナレス化）を妨げる。このように、これまで提案されてきた現像方法では、画像形成の高画質化、装置の小型化等への対応には限界があった。
【０００７】
従って、本発明の課題は、不均一トナーによるカブリ、飛散、転写ちり等の問題を少なくする一方で、転写効率を高め、クリーナレス化、廃トナーの低減を可能にする現像方法、および画像形成方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明の第１の態様にかかる現像方法の発明は、現像剤担持体に担持された一成分非磁性トナーを、規制部材により押圧規制して負帯電させた後、像担持体上に形成された静電潜像に付与してトナー像として可視像化する現像方法において、前記規制部材により押圧規制された後の一成分非磁性トナーについて、音響緩和セル内の振動場においてレーザードップラー法により個々のトナー粒子の粒径と帯電量を測定した場合に、前記一成分非磁性トナーの粒径分布の幅Ａ［μｍ］と、前記一成分非磁性トナーの帯電量分布の幅Ｂ［ｆＣ］との関係を、Ｂ／Ａが１以下となるように制御して現像を行うことを特徴とする。
【０００９】
一成分非磁性トナーを規制部材により押圧規制して負帯電させる現像方法においては、あるトナー集合の帯電量分布をそのトナー集合の粒径分布との関係で把握することが重要である。そして、後記実施例に示されるように、帯電量分布と粒径分布との関係で上記Ｂ／Ａが１以下に制御されているとき、トナー性能が良好な状態になり、カブリ、飛散、転写ちり、経時劣化、環境劣化等の問題を解消できることが明らかとなった。この条件を満たすトナーは、トナー粒子１個の表面に着目した場合、表面の帯電分布に逆帯電（例えば、負帯電トナー表面におけるプラス帯電部分）の偏在がなく、理想的状態で均一に帯電されているためと考えられる。従って、上記条件を満たす条件で現像を行うことにより、Ｗｒｏｎｇトナーを極力減らすことが可能になる。
【００１０】
本発明の第２の態様に係る現像方法は、第１の態様において、測定された前記一成分非磁性トナーの粒径分布における最も個数の多い粒径区分の粒径ａ［μｍ］と、帯電量区分毎の粒径分布における最も個数の多い粒径区分の粒径ｂ［μｍ］との関係を、ａ＞ｂとなるように制御して現像を行うことを特徴とする。この特徴によれば、前記Ｂ／Ａを１以下とする制御に加えて、さらにａ＞ｂとなるように制御することによって、トナー性能をより向上させた状態で現像を行うことができる。
【００１１】
本発明の第３の態様に係る現像方法は、第１の態様または第２の態様において、測定された前記一成分非磁性トナーの帯電量分布における逆極性トナーの比率が５％未満となるように制御して現像を行うことを特徴とする。この特徴によれば、さらに逆極性トナー（例えば、負帯電トナーにおける正帯電トナーを意味する）の比率が５％未満となるように制御することによって、カブリの発生が更に抑制され、トナー性能をいっそう向上させた状態で現像を行うことができる。
【００１２】
本発明の第４の態様に係る現像方法は、第３の態様において、粒径区分毎の帯電量分布における最も個数の多い帯電量区分のトナー個数が、トナー全体の１０％以上となるように制御して現像を行うことを特徴とする。この特徴によれば、最も個数の多い帯電量区分のトナー個数が、トナー全体の１０％以上となるように制御することによって、トナー性能が最適な状態で現像を行うことができる。
【００１３】
本発明の第５の態様に係る画像形成方法の発明は、第１の態様から第４の態様のいずれかの現像方法により可視像化された像担持体上のトナー像を転写して画像形成を行うことを特徴とする。この特徴によれば、第１の態様から第４の態様のいずれかの現像方法によりＷｒｏｎｇトナーが極力少なく抑えられた状態で画像形成を行うことが可能なため、カブリ、飛散、転写ちり等の問題を回避できるとともに、転写効率が高まり、廃トナーの削減が可能になる。
【００１４】
本発明の第６の態様に係る画像形成方法の発明は、第５の態様において、転写後の像担持体に残存する廃トナーを清掃するクリーナ機構を持たない画像形成装置を使用することを特徴とする。前記したように、本発明の画像形成方法では、Ｗｒｏｎｇトナーが極力抑えられており、高効率で転写が行われるため、像担持体に残存する廃トナーを清掃するクリーニング工程を省略することが可能である。従って、クリーナ機構を省略したクリーナレスの画像形成装置においても画像形成が可能であり、画像形成装置の小型化・簡素化が実現する。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の現像方法は、現像剤担持体に担持された一成分非磁性トナーを、規制部材により押圧規制して帯電させた後、像担持体上に形成された静電潜像に付与してトナー像として可視像化する過程で、前記規制部材により押圧規制された後の一成分非磁性トナーについて、音響緩和セル内の振動場においてレーザードップラー法により個々のトナー粒子速度を測定し、その測定結果に基づき個々の粒径と帯電量を算出した場合に、前記一成分非磁性トナーの粒径分布の幅Ａ［μｍ］と、前記一成分非磁性トナーの帯電量分布の幅Ｂ［ｆＣ］とを、Ｂ／Ａが１以下となるように制御することにより実施される。
【００１６】
本発明の現像方法において使用されるトナーは、一成分非磁性トナーであり、公知のものを使用できる。より具体的には、一成分非磁性トナーに使用される結着樹脂、着色剤、添加剤等の種類や配合量、母粒子の形状、粒径等は、後記するように公知の種々のトナーやトナー材料から適宜選択して設計できる。
【００１７】
一成分非磁性トナーの粒径と帯電量は、音響緩和セル内の振動場においてレーザードップラー法により測定される。レーザードップラー法は、レーザー光を移動体に当てたとき、反射して戻ってくる光の振動数が移動体の速度に比例して変化する現象（ドップラー効果）を利用して移動体の速度を計測する既知の方法である。本発明では、このレーザードップラー法を利用して、音響場における粒子の速度、あるいは気体の運動に対する粒子運動の位相遅れ角を測定することにより、粒子の空力学径（粒子と同じ沈降速度を持つ単位密度の球の直径）と帯電量を求める。このレーザードップラー法による粒径と帯電量の測定は、市販の測定機器を利用して行うことが可能である。好ましい測定機器の例としては、イースパートアナライザ（登録商標）ｍｏｄｅｌ　ＥＳＴ−３型（ホソカワミクロン社製）を挙げることができる。このイースパートアナライザを使用した計測では、極性を互いに逆にした２枚の電極間に試料となるトナー粒子を落下させる。帯電したトナー粒子は電極の電界作用により電極へ向けて移動するが、この電極を音響振動させることにより粒子も振動しながら電極へ引き寄せられる。このときの電極への移動と振動を同時にレーザードップラー法で測定して、粒径と帯電量を算出するものである。
【００１８】
すなわち、測定機の入口から流入したトナー粒子は、音響により空気振動を受け、粒子の慣性による位相遅れを伴って振動する。大きい粒子ほど位相遅れが大きくなるので、この位相遅れから粒径を測定できる。また、電極への移動速度と粒径から粒子の持つ帯電量が計算できる。
【００１９】
このイースパートアナライザによりトナー粒子の測定を行う場合は、測定の条件、操作等により結果が変動する可能性があるため、後記実施例に示すように条件や操作を固定して測定を行うことが好ましい。
【００２０】
本発明の現像方法では、前記測定方法によって測定された一成分非磁性トナーの粒径分布の幅をＡ［μｍ］、前記一成分非磁性トナーの帯電量分布の幅をＢ［ｆＣ］としたとき、Ｂ／Ａが１以下となるように制御する。
すなわち、帯電量分布幅Ｂに対して粒径分布幅Ａが同じか、大きくなるようにする。前記Ｂ／Ａ≦１の条件を満たす場合には、１つ１つのトナー粒子表面において均一な帯電状態をとるものと推測される。よって、トナー粒子の集合としての帯電量［（帯電量の総和／トナー集合の質量）として把握される］を制御していた従来の方法よりも高精度な制御が可能になり、カブリ、飛散、転写ちり等の問題を解消できる。
【００２１】
なお、本発明において、「粒径分布」および「帯電量分布」は、前記一成分非磁性トナーの総個数に対する割合として所定以上の数のトナー粒子を含む粒径区分および帯電量区分のデータ内で評価する。これは、多数のトナー粒子の全てを完全に制御することは不可能であり、集合中には不可避的に制御不能なトナー粒子が含まれることから、かかる制御不能なトナー粒子の帯電特性を考慮せずに粒径分布と帯電量分布を把握することが適切であるとの理由による。従って、本発明では、０．５μｍ毎の粒径区分と０．５ｆＣ毎の帯電量区分とにより区画される粒径−帯電量区分（表１等参照）の中で、総トナー数に対して１％以上の個数を有する区分を対象として「粒径分布」および「帯電量分布」を決定している。
【００２２】
また、前記Ｂ／Ａ≦１の条件に加えて、一成分非磁性トナーの粒径分布における最も個数の多い粒径区分の粒径ａ［μｍ］と、帯電量区分毎の粒径分布における最も個数の多い粒径区分の粒径ｂ［μｍ］との関係を、ａ＞ｂとなるように制御することが好ましい。帯電トナーが、前記Ｂ／Ａ≦１の条件に加えてさらにａ＞ｂの条件を満たす場合には、トナー性能がより向上する。ここで、粒径区分と帯電量区分は、前記と同様に０．５μｍ毎の粒径区分と０．５ｆＣ毎の帯電量区分とにより区画される粒径−帯電量区分（表１等参照）に基づいている。
【００２３】
さらに、測定された一成分非磁性トナー（つまり、規制部材により押圧規制された後）の帯電量分布における逆極性トナーの比率が５％未満となるように制御することがより好ましい。逆極性トナーの比率を５％未満とすることによって廃トナーを極力抑えることが可能になり、画像形成装置におけるクリーナレス化が実現しやすくなる。
【００２４】
またさらに、粒径区分毎の帯電量分布における最も個数の多い帯電量区分のトナー個数が、トナー全体の１０％以上となるように制御して現像を行うことが好ましい。これにより、トナー性能を最適な状態にして現像を行うことができる。
【００２５】
本発明方法においては、通常トナー設計や現像装置の設計において考慮される諸要素を調整することにより、規制部材により押圧規制された後の一成分非磁性トナーの帯電量分布と粒径分布が上記関係を満たすように制御することができる。例えば、トナー設計要素としては、▲１▼トナー母粒子の種類、樹脂組成、形状など；▲２▼外添剤の種類や量などが挙げられる。また、現像装置設計要素としては、▲３▼現像剤担持体としての現像ローラの表面材質や表面硬度など；▲４▼規制部材としての規制ブレードの材質や規制条件（押圧力など）、規制ブレード通過時のトナー搬送量等が挙げられる。ただし、上記▲１▼〜▲４▼に例示した要素のいずれかを以って一義的に前記Ｂ／Ａ≦１の関係を決定することは通常困難である。つまり、一の要素を特定しても他の要素との関係で条件が変動し、前記Ｂ／Ａ≦１の関係を実現できない場合がある。従って、各要素をどのように設定すればよいかは、個別に実験的に定めることが好ましく、その際、後記実施例に記載した条件が参考になる。
【００２６】
以下に、一成分非磁性トナーの粒径分布と帯電量分布を制御するための要素の中で代表的なものを例示する。本発明方法では、以下に述べる要素から選択して粒径分布と帯電量分布を制御することができるが、これらに限定する主旨ではなく、他の要素を調整することによっても制御が可能である。
【００２７】
＜トナー母粒子＞
トナー母粒子の結着樹脂の種類、特に樹脂中の極性官能基は、トナー母粒子の帯電特性に影響を与える。結着樹脂としては、例えば、ポリエステル樹脂、スチレン−アクリル系共重合体、ポリスチレン、ポリ−α−メチルスチレン、クロロポリスチレン、スチレン−クロロスチレン共重合体、スチレン−プロピレン共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−塩化ビニル共重合体、スチレン−酢酸ビニル共重合体、エポキシ樹脂、ウレタン変成エポキシ樹脂、シリコーン変成エポキシ樹脂、塩化ビニル樹脂、ロジン変成マレイン酸樹脂、フェニール樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、アイオノマー樹脂、シリコーン樹脂、ケトン樹脂、エチレン−エチルアクリレート共重合体、キシレン樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、テルペン樹脂、フェノール樹脂、ウレタン／ウレア樹脂、脂肪族又は脂環族炭化水素樹脂等を挙げることができる。本発明方法では、これらに代表される既知の結着樹脂の１種または２種以上を選択して使用できる。
【００２８】
トナー母粒子の形状としては、球形で均一な表面構造に近い方が好ましく、個々の母粒子間で大きさや形状のばらつきが少ないことが好ましい。トナー母粒子の円形度（球状化係数）は、０．９１以上とすることが好ましく、転写効率を向上させることができるが、逆極性トナーを生じさせないためには、円形度が０．９５以上になるように調節することが好ましい。
【００２９】
トナー母粒子は、粉砕法や重合法により製造できる。粉砕法トナーは、結着樹脂に顔料、離型剤、荷電制御剤をヘンシェルミキサーで均一に混合した後、２軸押出し機で溶融、混練し、冷却後に粗粉砕−微粉砕工程を経て、分級処理し、更に流動性改良剤を加えて作られる。粉砕法トナーの円形度を調節するためには、球形化処理を行うとよい。粉砕工程で、比較的丸い球状に粉砕可能な装置、例えば機械的粉砕機として知られるターボミル（川崎重工株式会社製）を使用をすれば、円形度が０．９３まで可能となり、更に粉砕したトナーを市販の熱風球形化装置「サーフージングシステムＳＦＳ−３型」（日本ニューマチック工業株式会社製）を使用すれば円形度が１．００まで可能となる。
【００３０】
また、重合法トナーを作成する方法としては、懸濁重合法、乳化重合法等が挙げられる。懸濁重合法では、重合性単量体、着色顔料及び離型剤を必要により加え、更に、染料、重合開始剤、架橋剤、荷電制御剤、その他の添加剤を添加した混合物を溶解または分散させた単量体組成物を、懸濁安定剤（水溶性高分子、難水溶性無機物質）を含む水相中に撹拌しながら添加して造粒し、重合させて所望の粒子サイズの着色重合トナー粒子を形成することができる。
【００３１】
重合法トナーの円形度の調節は、乳化重合法では、２次粒子の凝集過程で温度と時間とを制御することで円形度を自由に変えることが可能であり、その範囲は０．９４〜１．００である。一方、懸濁重合法では、真球のトナーが可能であるため、円形度は０．９８〜１．００の範囲となる。また円形度を調節するためにトナーのガラス転移温度Ｔｇ以上で加熱変形させることで、円形度を０．９４〜０．９８まで自由に調節することが可能となる。
【００３２】
また、粉砕法トナー、重合法トナーのいずれにおいても、ガラス転移温度は、５０〜１００℃、好ましくは５５〜９０℃の範囲で、また、フロー軟化温度は７０〜１４０℃、好ましくは７５〜１３０℃の範囲で設定することができる。
【００３３】
トナー母粒子には、結着樹脂のほかに、公知の着色剤や荷電制御剤を加えることができる。荷電制御剤としては、摩擦帯電により正または負の荷電を与え得るものであれば、特に限定されず有機あるいは無機の各種のものを用いることができる。
【００３４】
正荷電制御剤としては、例えば、ニグロシンベースＥＸ、第４級アンモニウム塩Ｐ−５１、ニグロシン　ボントロンＮ−０１（以上、商品名：オリエント化学工業社製）、スーダンチーフシュバルツＢＢ（ソルベントブラック３：Ｃ．Ｉ．Ｎｏ．２６１５０）、フェットシュバルツＨＢＮ（Ｃ．Ｉ．Ｎｏ．２６１５０）、ブリリアントスピリッツシュバルツＴＮ（商品名：ファルベン・ファブリッケン・バイヤ社製）、ザボンシュバルツＸ（商品名：ファルベルケ・ヘキスト社製）、さらにアルコキシ化アミン、アルキルアミド、モリブデン酸キレート顔料などが挙げられる。
【００３５】
また、負荷電制御剤としては、例えば、オイルブラック（Ｃ．Ｉ．Ｎｏ．２６１５０）、オイルブラックＢＹ（商品名：オリエント化学工業社製）、ボントロンＳ−２２（商品名：オリエント化学工業社製）、サリチル酸金属錯体Ｅ−８１（商品名：オリエント化学工業社製）、チオインジゴ系顔料、銅フタロシアニンのスルホニルアミン誘導体、スピロンブラックＴＲＨ（商品名：保土谷化学工業社製）、ボントロンＳ−３４（商品名：オリエント化学工業社製）、ニグロシンＳ０（商品名：オリエント化学工業社製）、セレスシュバルツ（Ｒ）Ｇ（商品名：フアルベン・ファブリケン・バイヤ社製）、クロモーゲンシュバルツＥＴ００（Ｃ．Ｉ．Ｎｏ．１４６４５）、アゾオイルブラック（Ｒ）（商品名：ナショナル・アニリン社製）などが挙げられる。これらの荷電制御剤は、単独であるいは複数種組合せて使用することができるが、結着樹脂に添加する荷電制御剤の添加量は、結着樹脂１００重量部に対して０．００１〜５重量部（好ましくは０．００１〜３重量部の範囲）で調節できる。
【００３６】
＜外添剤＞
外添剤も、トナーの帯電特性を制御する上で重要な要素である。外添剤としては、有機系微粉末または無機系微粉末を用いることができる。有機系微粉末としては、例えばフッ素系樹脂粉末（すなわちフッ化ビリニデン微粉末、ポリテトラフルオロエチレン微粉末など）や、アクリル樹脂系微粉末、脂肪酸金属塩（すなわちステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸鉛など）等を挙げることができる。また、無機系微粉末としては、例えば、金属酸化物（すなわち酸化鉄、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化亜鉛など）、微粉末シリカ（すなわち、湿式製法シリカや乾式製法シリカなど）、これらのシリカにシランカップリング剤、チタンカップリング剤、シリコンオイルなどにより表面処理を施した表面処理シリカなどが挙げられる。これらは１種あるいは２種以上を混合して用いることができる。
【００３７】
＜現像ローラ＞
現像ローラとしては、例えば直径１６〜２４ｍｍ程度の金属製パイプの表面をめっきやブラスト処理したローラ、あるいは中心軸周面にＮＢＲ、ＳＢＲ、ＥＰＤＭ、ウレタンゴム、シリコンゴム等からなる体積抵抗値１０^４〜１０^８Ω・ｃｍ、硬度が４０〜７０°（アスカーＡ硬度）の導電性弾性体層が形成されたものが使用できる。現像ローラには、パイプのシャフトや中心軸を介して現像バイアス電圧が印加できるように構成される。現像ローラの材質や処理方法、弾性体層の体積抵抗値、硬度などを選択することにより、トナー粒子の帯電量を調整できる。
【００３８】
＜規制ブレード、規制条件等＞
規制ブレードとしては、例えばＳＵＳ、リン青銅、ゴム板、金属薄板にゴムチップを貼り合わせたもの等を使用することができる。トナー接触面における仕事関数としては、４．８〜５．４ｅＶとすることが好ましく、トナー表面の仕事関数より小さくすることが好ましい。
【００３９】
規制条件としての押圧力としては、他の条件にもよるが、薄層規制を行うように設定することが好ましい。すなわち、規制状態において現像ローラ表面でトナーがほぼ１層となる程度の押圧力で規制する薄層規制により、一成分非磁性トナー粒子一つ一つを均一に帯電させることが可能になり、帯電量を制御し易くなる。従って、規制ブレードは、現像剤担持体としての現像ローラにスプリング等の付勢手段により、あるいは弾性体としての反発力を利用して線圧２５〜５０ｇｆ／ｃｍで押圧することが好ましい。
【００４０】
規制ブレード通過時のトナー搬送量としては、他の条件にもよるが、０．２ｍｇ／ｃｍ^２〜０．４ｍｇ／ｃｍ^２程度に設定することが好ましい。トナー搬送量は、トナー粒子の粒径に応じて選択することが好ましく、例えば、トナー粒径が５μｍのときは０．２５ｍｇ／ｃｍ^２程度、トナー粒径が７μｍのときは０．３５ｍｇ／ｃｍ^２程度の搬送量に調節することが好ましい。
【００４１】
以上のように各種の要素を調整することによって、前記Ｂ／Ａ≦１の条件を満たすように制御することが可能になる。また、前記ａ＞ｂであるとの条件、前記逆極性トナーが５％未満であるとの条件、および、最も個数の多い帯電量区分のトナー個数がトナー全体の１０％以上との条件についても、同様にして上記各要素を調整することにより達成できる。
【００４２】
以下、図面に基づき本発明の現像方法および画像形成方法に使用可能な現像装置および画像形成装置について説明する。本発明の現像方法は、接触式現像方式、あるいは非接触式現像方式のいずれの場合でも実施することができる。まず、非接触式現像方式を採用した現像装置・画像形成装置について説明する。
【００４３】
図１は、タンデムタイプの画像形成装置１の全体構成を示す模式的な断面図である。この画像形成装置１は、ハウジング３と、ハウジング３の上部に形成された排紙トレイ５と、ハウジング前面に開閉可能に設けられた扉体７とを備え、ハウジング３内には、露光ユニット９、画像形成ユニット１１、送風ファン１３、転写ベルトユニット１５及び給紙ユニット１７が設けられ、扉体７内には用紙搬送ユニット１９が設けられている。なお、この画像形成装置１は、感光ドラム２３上の廃トナー（未転写トナー）を除去するためのクリーナ機構を備えていない、いわゆるクリーナレスの画像形成装置である。
【００４４】
画像形成ユニット１１は、異なる色のトナーを収納する４つの現像装置をセットすることができる４つの画像形成ステーション２１を備える。４つの画像形成ステーション２１は、イエロー、マゼンタ、シアン及びブラックの各現像装置用であり、これらを図中、符号２１Ｙ、２１Ｍ、２１Ｃ及び２１Ｋで区別している。各画像形成ステーション２１Ｙ、２１Ｍ、２１Ｃ及び２１Ｋには、像担持体としての感光ドラム２３と、感光ドラム２３の周囲に設けられた、コロナ帯電手段２５と、本発明の現像装置１００とが配設されている。
【００４５】
転写ベルトユニット１５は、図示しない駆動源に回転駆動される駆動ローラ２７と、駆動ローラ２７の斜め上方に設けられる従動ローラ２９と、テンションローラ３１と、これら各ローラ間に張架され、図１において反時計方向へ循環駆動される中間転写ベルト３３と、中間転写ベルト３３の表面に当接するクリーニング手段３４とを備えている。
【００４６】
感光ドラム２３は、アーチ状のラインに沿ってベルト面３５に圧接され、図１中、矢印で示す方向に回転駆動される。テンションローラ３１の位置を調節することにより、中間転写ベルト３３の張力、アーチの曲率等を制御することができる。
【００４７】
駆動ローラ２７は、２次転写ローラ３９のバックアップローラを兼ねている。また駆動ローラ２７の周面には、例えば厚さ３ｍｍ程度、体積抵抗率１０^５Ω・ｃｍ以下のゴム層が形成されており、金属製の軸を介して接地することにより、２次転写ローラ３９を介して供給される２次転写バイアスの導電経路を構成している。また駆動ローラ２７の径は従動ローラ２９及びテンションローラ３１の径より小さく、これにより２次転写後の記録紙が記録紙自身の弾性力で剥離し易くすることができる。従動ローラ２９はクリーニング手段３４のバックアップローラとしても機能している。
【００４８】
クリーニング手段３４は、搬送方向下向きのベルト面３５側に設けられ、２次転写後に中間転写ベルト３３の表面に残留しているトナーを除去するクリーニングブレード４１と、回収したトナーを搬送するトナー搬送経路４２とを備えている。クリーニングブレード４１は、従動ローラ２９に中間転写ベルト３３が巻回している箇所に当接している。また中間転写ベルト３３の裏面には、各画像形成ステーション２１Ｙ、２１Ｍ、２１Ｃ及び２１Ｋの感光ドラム２３に対向する位置に１次転写部材４３が当接し、１次転写部材４３には転写バイアスが印加されるようになっている。
【００４９】
露光ユニット９は、画像形成ユニット１１の斜め下方の空間に設けられており、その斜め上方には送風ファン１３が設けられている。露光ユニット９の下方には給紙ユニット１７が設けられている。露光ユニット９は、底部にポリゴンミラーモータ４５及びポリゴンミラー４７からなるスキャナ手段４９を垂直に配設している。また光路Ｂには、単一のｆ−θレンズ５１及び反射ミラー５３が設けられ、反射ミラー５３の上方には各色の走査光路が感光ドラム２３にそれぞれ非平行となって折り返すように複数の折り返しミラー５５が設けられている。
【００５０】
露光ユニット９では、ポリゴンミラー４７から各色に対応した画像信号が、共通のデータクロック周波数に基づいて変調形成されたレーザビームで射出され、ｆ−θレンズ５１、反射ミラー５３、折り返しミラー５５を経て、各画像形成ステーション２１Ｙ、２１Ｍ、２１Ｃ及び２１Ｋの感光ドラム２３に照射され、潜像が形成される。
【００５１】
送風ファン１３は、冷却手段として機能し、このものは図１の矢印の方向へ空気を導き、露光ユニット９やその他の発熱部からの熱を放出する機能を果たす。
【００５２】
給紙ユニット１７は、記録媒体Ｐが積層されている給紙カセット５７と、給紙カセット５７から記録媒体Ｐを１枚ずつ給送するピックアップローラ５９とを備えている。用紙搬送ユニット１９は、２次転写部への記録媒体Ｐの給紙タイミングを規定するゲートローラ対６１と、駆動ローラ２７及び中間転写ベルト３３に圧接される２次転写ローラ３９と、定着手段６３と、排紙ローラ対６５と、両面プリント用搬送路６７とを備えている。
【００５３】
定着手段６３は、少なくとも一方にハロゲンヒータ等の発熱体を内蔵した回転自在な定着ローラ対６９と、定着ローラ対６９の少なくとも一方側のローラを他方側へ押圧付勢してシート材に２次転写された２次画像を記録媒体Ｐに押圧する押圧手段とを有し、記録媒体に２次転写された２次画像は、定着ローラ対６９の形成するニップ部において所定温度で記録媒体に定着される。
【００５４】
以上が本発明方法に使用可能なタンデムタイプの画像形成装置１の概略の構成であり、現像装置１００は、各画像形成ステーション２１Ｙ、２１Ｍ、２１Ｃ及び２１Ｋにセットして使用する。なお図１中では、現像装置のトナーの色に対応して、各画像形成ステーションと同様に各色の現像装置に１００Ｙ、１００Ｍ、１００Ｃ及び１００Ｋの符号を各々付して区別してある。これら現像装置の構成は基本的に同じであるので、以下一般的な現像装置１００の構成について図２を参照しながら説明する。
【００５５】
図２は現像装置１００の断面図である。現像装置１００は、内部にほぼ円筒状のトナー収容部１０１が形成されたハウジング１０３を備え、ハウジング１０３に対して供給ローラ１０５および現像ローラ１０７が設けられている。図１に示す如く、現像装置１００が画像形成ステーションにセットされた状態では、現像ローラ１０７は感光ドラム２３に対して僅かな間隔（例えば１００〜３００μｍ）を開けて隣接しており、感光ドラム２３の回転方向（図中の矢印参照）と反対方向へ回転駆動しながら、現像ローラ１０７の周面に供給されたトナーで感光ドラム２３上に形成された潜像を現像する機能を有する。このような現像作用は、現像ローラ１０７に現像バイアス電源（図示しない）から直流電圧に交流電圧が重畳された現像バイアスを印加させて、現像ローラと感光ドラムとの間に振動電圧を作用させ、感光ドラム２３に形成された静電潜像部分に現像ローラ１０７からトナーが供給されることにより行われる。
【００５６】
供給ローラ１０５は、表面がウレタンスポンジで形成されており、供給ローラ１０５の周面が現像ローラ１０７に接触した状態で現像ローラ１０７と同方向（図２では反時計回り方向）に回転可能である。供給ローラ１０５にも現像ローラ１０７に印加される現像バイアス電圧と同等の電圧が印加されるようになっている。
【００５７】
現像ローラ１０７には、規制ブレード１０９が、板バネ部材１１１及びその下側に設けられる弾性部材１１２の作用により、常時現像ローラ１０７の周面の長手方向に亘って均一となるように圧接されており、現像ローラ１０７の周面に付着したトナーのうち余分な分を掻き落として、一定量のトナーが現像ローラ１０７の周面に担持されるようにしている。また規制ブレード１０９は、トナー１１３を適切に帯電させる機能をも有する。従って、この規制ブレード１０９による押圧力や、現像ローラ１０７および規制ブレード１０９の材質を変えることによって、帯電量の制御が可能になる。
【００５８】
掻き落とされたトナーは、自然落下してトナー収容部１０１内のトナー１１３に混入されるが、この点については後で詳述する。また現像ローラ１０７周面の上側には、ハウジング１０３に一端が固定されているシール部材１１５の他端側が圧接しており、これによりハウジング１０３内のトナー１１３が外部へ飛散することを防止している。
【００５９】
トナー収容部１０１内には、回転軸１１７を中心として図２の時計回り方向に回転するアジテータ１１９が設けられている。アジテータ１１９は、回転軸１１７を中心に互いに反対方向へ延びる２つのアーム部材１２１を備え、各アーム部材１２１はトナー収容部１０１の断面の円の直径よりも若干短い寸法に設定されている。各アーム部材１２１の先端からはアジテータ１１９の回転方向と反対方向へ撹拌フィン１２３が延びている。撹拌フィン１２３は、可撓性を有するシート部材から構成されており、その先端側は可撓性に起因する弾性力により円筒状のトナー収容部１０１の内周面に圧接している。このような構成によりアジテータ１１９が回転するとき、トナー収容部１０１の内周面と撹拌フィン１２３との間の領域１２５に存在するトナー１１３を撹拌フィン１２３で掻き上げるようにして、後述するトナーガイド部材上に搬送することができる。
【００６０】
トナー収容部１０１内に収容されるトナー１１３の上面１１４は、規制ブレード１０９が現像ローラ１０７の周面に当接している箇所１２７よりも低い位置となるように設定されている。これはトナー量が規制ブレード１０９を埋没させる程多いと、規制ブレード１０９によって掻き落とされたトナーが当該規制ブレードの近くに存在することになる結果、トナー収容部１０１内へ戻される循環経路が阻害され、また規制ブレード１０９が現像ローラ１０７から余分なトナーを掻き落として現像領域に搬送するトナー量を規制する機能およびトナーを適切に帯電させる機能が阻害されるからである。
【００６１】
現像装置１００では、トナー収容部１０１内に収容されるトナー１１３の上面１１４の位置は、規制ブレード１０９の下端より下方であって、板バネ部材１１１と弾性部材１１２との交点１２８の位置を上限として設定されている。トナー収容部１０１内のトナー１１３の上面１１４の位置が、前記交点１２８より上にまでくると板バネ部材１１１の動きを拘束する虞があり、これにより適正な規制圧が得られなくなる場合がある。その結果として、「一定量のトナーを現像ローラ１０７の周面に担持させる機能」や「トナーを適正に帯電させる機能」が阻害される虞がある。しかし、上記の如く、トナー１１３の上面１１４位置の上限を前記交点１２８の位置とすることにより、前記各機能が阻害されることがなくなる。このように、現像装置１００（特に規制ブレード１０９周辺）の構造的調整によっても、所望の粒径分布と帯電量分布を持つトナーを送出することが可能になる。
【００６２】
規制ブレード１０９が現像ローラ１０７の周面に当接している箇所１２７と、トナー収容部１０１内に収容されるトナー１１３の上面１１４との間には、トナー１１３の安息角以上の傾斜角度でトナーの上面１１４側へ斜めに傾斜しているトナー案内面１２９がハウジング１０３の一部として形成されている。トナー案内面１２９は、規制ブレード１０９によって現像ローラ１０７の周面から掻き落とされたトナー１１３をトナー収容部１０１側へ案内する機能を有する。
【００６３】
規制ブレード１０９が現像ローラ１０７の周面に当接している箇所１２７の下方には、規制ブレード１０９によって現像ローラ１０７の周面から掻き落とされたトナー１１３がトナー収容部１０１へ導かれるためのトナー案内空間部１３１が形成されている。
【００６４】
トナー収容部１０１の上方にはトナーガイド部材１３３が設けられている。トナーガイド部材１３３は、供給ローラ１０５から離れた側の端部１３４に設けられ、撹拌フィン１２３によって搬送されたトナー１１３を掻き取るための鋭角的に形成されたスクレーパ１３５と、該スクレーパ１３５よりも供給ローラ１０５側において上面側がトナー１１３の安息角以上の角度で傾斜し且つ平面的に形成された平坦搬送部１３７と、該平坦搬送部１３７の下流側に形成され、上面側が凹曲面を形成するように湾曲している湾曲部１４１と、該湾曲部１４１より下流側において供給ローラ１０５の周面に設定された適切な線圧で接触している当接部１４３とを備えて成る。前記平坦搬送部１３７、前記湾曲部１４１および前記当接部１４３を含むトナーガイド部材１３３の表面粗さは、トナー平均粒径未満に形成されている。
【００６５】
また、上記の当接部１４３の存在により、供給ローラ１０５の下面側に付着しているトナー１１３が重力により落下し、現像ローラ１０７へ供給できるトナーの量が減少することによる画像濃度低下を防止することができる。また湾曲部１４１と供給ローラ１０５の周面との間には、断面が楔形に狭まるようなトナーの一時貯留部１３９が形成されている。
【００６６】
このような形状を有するトナーガイド部材１３３では、撹拌フィン１２３によって搬送されたトナー１１３をスクレーパ１３５で掻き取った後、トナー１１３は平坦搬送部１３７に沿って、その幅方向に亘って及びその傾斜方向の任意の地点において均一の速度で重力落下してゆき、一旦トナーの一時貯留部１３９に貯留される。楔形に狭まるトナーの一時貯留部１３９では、トナー１１３が狭い領域に進行していくのに伴い、供給ローラ１０５の周面に対する圧接力が徐々に増加するため、供給ローラ１０５の周面にトナー１１３が押し付けられて、該周面にトナー１１３が担持され易くなる。尚、トナー１１３が当接部１４３を越えて押し出された場合には、トナー案内空間部１３１を落下して、直接にまたはトナー案内面１２９に案内されてトナー収容部１０１に戻される。
【００６７】
次に、画像形成装置１、現像装置１００における画像形成について説明する。
画像形成は、以下のように行われる。
すなわち、図示しないコンピュータ等から画像形成信号が入力されると、感光ドラム２３、画像形成ステーション２１Ｙ、２１Ｍ、２１Ｃ、２１Ｋの各現像ローラ１０７および中間転写ベルト３３が回転駆動される。次に、感光ドラム２３の外周面がコロナ帯電手段２５によって一様に帯電され、その外周面に露光ユニット９によって第１色目の画像情報に応じた選択的な露光がなされ、例えばイエローの静電潜像が形成される。トナー収容部１０１では、アジテータ１１９の回転作用により、トナー収容部１０１の内周面と撹拌フィン１２３との間の領域１２５に存在するトナー１１３が撹拌フィン１２３で掻き上げられる。掻き上げられたトナー１１３はスクレーパ１３５によって掻き取られ、平坦搬送部１３７を滑るように落下してトナー貯留部１３９に至る。トナー貯留部１３９に溜まったトナー１１３は、順次供給ローラ１０５の周面に担持され、その後このトナーが現像ローラ１０７側に移行して、余分なトナーは規制ブレード１０９によって掻き取られると共に、現像ローラ１０７に担持されているトナーは規制ブレード１０９によって帯電され、該トナーが感光ドラム２３上に形成された静電潜像を現像する。このとき感光ドラム２３には画像形成ステーション２１Ｙの現像ローラ１０７からトナーが付与され、これによってイエローの静電潜像のトナー像が感光ドラム２３上に形成される。さらに、このトナー像がトナーの帯電極性とは逆極性の一時転写電圧が印加された中間転写ベルト３３上に転写された後、感光ドラム２３の外周面は徐電手段により徐電される。
【００６８】
同様の動作が画像形成信号の第２色目、第３色目、第４色目に対応して感光ドラム２３と中間転写ベルト３３の１回転による潜像形成、現像が繰返され、画像形成信号の内容に応じた４色のトナー像が中間転写ベルト３３上において重ね合わされて転写される。そして、このフルカラー画像がさらに記録媒体上に転写される。
【００６９】
次に、接触現像方式を採用した現像装置を備えたフルカラー画像形成装置２００の例を図３に基づき説明する。このフルカラー画像形成装置２００は、感光ドラム２３の周囲に、その回転方向に沿って静電潜像を現像するためのイエロー用Ｙ、シアン用Ｃ、マゼンタ用Ｍ、ブラック用Ｋの４色の現像装置からなる現像装置ユニット２２１Ｙ、２２１Ｃ、２２１Ｍ、２２１Ｋが配置される。図３中、符号１０７は現像ローラ、符号１０９は規制ブレード、符号２３３はハウジング、符号２３６はブレード支持部材、符号２３７はブレード押圧ばね、符号２３８は現像カバー、符号２３９は攪拌軸をそれぞれ示す。また、ここでは図示しないが、図１と同様に帯電手段としての帯電ローラ、感光ドラム２３上に静電潜像を形成するための露光ユニット、感光ドラム２３上に形成されたトナー像を中間転写ベルト上に転写するための中間転写装置が配置される。また、この画像形成装置２００は、図１の画像形成装置１とは異なり、感光ドラム２３上に残留するトナーを除去するためのクリーニング装置（図示せず）を備えている。
【００７０】
感光ドラム２３は、薄肉円筒筒状の導電性基材とその表面に形成された感光層とを有し、図示しない駆動手段によって回転駆動される。現像装置ユニット２２１Ｙ、２２１Ｃ、２２１Ｍ、２２１Ｋは、それぞれ感光ドラム２３に対して揺動可能に配設され、感光ドラム２３の１回転毎に一つの現像装置の現像ローラ１０７のみが感光ドラム２３に当接可能に構成されている。
【００７１】
画像形成は、図示しないコンピュータ等から画像形成信号が入力されると、感光ドラム２３、現像装置ユニット２２１Ｙ、２２１Ｃ、２２１Ｍ、２２１Ｋの各現像ローラおよび中間転写ベルトが回転駆動される。まず、感光ドラム２３の外周面が帯電ローラによって一様に帯電され、その外周面に露光ユニットによって第１色目の画像情報に応じた選択的な露光がなされ、例えばイエローの静電潜像が形成される。このとき感光ドラム２３にはイエロー用現像装置ユニット２２１Ｙの現像ローラ１０７のみが接触し、これによってイエローの静電潜像のトナー像が感光ドラム２３上に形成される。このトナー像がトナーの帯電極性とは逆極性の一時転写電圧が印加された中間転写ベルト上に転写され、感光ドラム２３上に残留しているトナーはクリーニング装置によって除去された後、感光ドラム２３の外周面は徐電手段により徐電される。
【００７２】
同様の動作が画像形成信号の第２色目、第３色目、第４色目に対応して感光ドラム２３と中間転写ベルトの１回転による潜像形成、現像が繰返され、画像形成信号の内容に応じた４色のトナー像が中間転写ベルト上において重ね合わされて転写される。そして、このフルカラー画像がさらに記録媒体上に転写される。
【００７３】
以上述べた図３の接触式現像方式を採用した画像形成装置２００においても図１の画像形成装置１の場合と同様に規制ブレード１０９等の構成を調節することで現像装置の側から構造的に帯電量等を制御することができる。
【００７４】
【作用】
本発明者は、一成分非磁性トナーの帯電特性について鋭意検討を行った結果、あるトナー集合の帯電量分布をそのトナー集合の粒径分布との関係で把握することが重要であり、帯電量分布が粒径分布との関係で一定の条件を満たすときにトナー表面での帯電が均一になっているとの知見を得た。
【００７５】
すなわち、本発明方法では、Ｂ／Ａ≦１の関係を満たすように制御することが必要である。この条件の下で、良好な画像形成が可能になる理由は未だ解明されていないが、上記条件を満たす場合は、トナー粒子一個の表面に着目した場合、表面の帯電分布に逆帯電（例えば、負帯電トナー表面におけるプラス帯電部分）の偏在がない均一な理想的帯電が行われるものと推測される。その結果、カブリ、飛散、転写チリ等の不均一トナーによる画像欠陥等の問題を極力少なくすることができる。
【００７６】
また、均一に帯電したトナーが大部分を占めるため、転写効率も１００％近くになり、クリーナレス、廃トナーの少ないプロセスの実現可能性が高まる。よって、従来のプロセスをより簡略化できるとともに、装置の小型化と高画質化を両立させた画期的な画像形成方法を提供することが出来る。
【００７７】
【実施例】
次に、実施例、試験例により、本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらに制約されるものではない。
【００７８】
以下の実施例、比較例におけるトナーの粒径および帯電量は、イースパートアナライザ（登録商標）ｍｏｄｅｌ　ＥＳＴ−３型（ホソカワミクロン社製）を用い、以下の操作手順によって行った。
【００７９】
＜イースパートアナライザによる測定手順＞
（１）装置主電源を投入後、装置が安定するまで３０分まつ。
（２）窒素ガスボンベの供給圧を０．３ＭＰａにする。データ処理用パーソナルコンピュータ（ＰＣ）を立上げ、「ＥＳＴＷＩＮ９０２．ｅｘｅ」を起動する。この時、粒径は６０チャンネルとする。次に、粒径キャリブレーションを行う。
（３）定部吸引流量を０．４リットル／分に調整する。
（４）集塵エアー流量を０．４リットル／分に調整する。
（５）ネビュライザーボトルに純水１５０ｍｌ、およびＰＳＬ分散液を３滴加え、攪拌後、超音波洗浄器に入れ、２分間標準液を分散させる。
（６）ネビュライザーボトルにシリカゲル入りドライヤーと窒素ガス供給管を取り付ける。
（７）キャリブレーションスイッチを入れ、ガス供給が安定するまで３０秒間待つ。
（８）ガス圧力を０．０８Ｍｐａに調節する。
（９）ＰＣの測定画面のスタートをクリックし、測定を開始する。
（１０）測定終了後、Ｄ５０カウント、Ｄ５０ボリュームの値が３．１６±０．１μｍであることを確認する（測定値はＰＳＬ標準液の粒径による）。
【００８０】
（１１）次に、供給用フードと１成分供給器のノズルをセットし、帯電キャリブレーションを行う。
（１２）トナー層を形成した現像ローラを１成分供給器にセットする。
（１３）現像ローラとノズルの距離を４ｍｍに調整する。
（１４）帯電キャリブレーション測定条件として、吸引流量＝０．４リットル／分、集塵流量＝０．４リットル／分、インターバル＝１秒、ブロー時間＝１秒、ガス圧力＝０．０８ＭＰａ、Ｘ軸送りスピード＝０．１ｍｍ／秒、電界電圧は印加しない。
（１５）測定画面の「Ｑ／ｍ」が０±０．５μＣ／ｇであることを確認する。
（１６）サンプル測定：
トナー層を形成した現像ローラを、１成分供給器にセットする。測定条件を以下に示す。
現像ローラとノズルの距離４ｍｍ、吸引流量＝０．２リットル／分、集塵流量＝０．６リットル／分、インターバル＝３秒、ブロー時間＝１秒、ガス圧力＝０．０２ＭＰａ、電界電圧＝０．１ｋＶ
トータルカウント数は限定されないが、３００個以上、３０００個以下が好ましい。また、この時、測定後に現像ローラの下地が見えるようにトナーを剥離し、測定することが重要である。
（１７）データ処理：
上記方法で測定した、粒径と帯電量の個々のデータを以下のように処理した。市販のソフトウエア［ここでは、ＥＸＣＥＬ（登録商標：マイクロソフト社製）のマクロ機能を使用した］を利用して、粒径は０μｍ〜１０μｍを０．５μｍ毎の区分に区切り、０μｍ以上０．５μｍ未満、０．５μｍ以上１．０μｍ未満・・・（以降、同様）とし、表示としては０μｍ以上０．５μｍ未満の区分を０．２５μｍ、０．５μｍ以上１．０μｍ未満の区分を０．７５μｍ、・・・・（以降、同様）とした。
帯電量についても同様に、０ｆＣ以上０．５ｆＣ未満、０．５ｆＣ以上１．０ｆＣ未満・・・・、−０．５ｆＣ以上０ｆＣ未満、−１．０ｆＣ以上−０．５ｆＣ未満・・・（以降、同様）とした。表示としては、０以上０．５ｆＣ未満の区分を０．２５、０．５ｆＣ以上１．０ｆＣ未満の区分を０．７５・・・・とし、−０．５以上０ｆＣ未満の区分を−０．２５、−１．０ｆＣ以上−０．５ｆＣ未満の区分を−０．７５・・・・・（以降、同様）とした。
以上のようにして、測定データを整理し、更に各チャンネル内の個数を測定した全個数で除して、個数比率として３次元グラフ（図４等参照）を作製した。この際、個数が１％未満の区分ものはグラフから除外した。
【００８１】
実施例１
スチレンモノマー８０重量部、アクリル酸ブチル２０重量部、およびアクリル酸５重量部からなるモノマー混合物を、水１０５重量部、ノニオン系乳化剤１重量部、アニオン系乳化剤１．５重量部、および過硫酸カリウム０．５５重量部からなる水溶性混合物に添加し、窒素気流下、７０℃で攪拌を８時間行った。重合反応後冷却し、乳白色の粒径０．２５μｍの樹脂エマルジョンを得た。
【００８２】
次に、この樹脂エマルジョン２００重量部、ポリエチレンワックスエマルジョン（三洋化成工業株式会社製）２０重量部、およびフタロシアニンブルー７重量部を、界面活性剤のドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム０．２重量部を含んだ水中へ分散し、ジエチルアミンを添加してｐＨを５．５に調整後攪拌しながら電解質の硫酸アルミニウムを０．３重量部加え、次いでＴＫホモミキサーで高速攪拌し、分散を行った。さらに、スチレンモノマー４０重量部、アクリル酸ブチル１０重量部、サリチル酸亜鉛５重量部を水４０重量部とともに追加し、窒素気流下で攪拌しながら同様にして９０℃に加熱し、過酸化水素を加えて５時間重合させ粒子を成長させた。重合停止後、会合粒子の結合強度を向上させるため、ｐＨを５以上に調整しながら９５℃に昇温し、５時間保持した。その後得られた粒子を水洗いし、４５℃で真空乾燥を１０時間行った。
【００８３】
この乳化重合により作製した平均粒径７ミクロン、円形度０．９７５のトナー母粒子に大粒径シリカ（日本アエロジル社製：ＲＸ５０）０．７重量％、小粒径シリカ（日本アエロジル社製；ＲＸ３００）１．０重量％、チタン（チタン工業社製；ＳＴＴ３０Ｓ）０．５重量％を加え、小型攪拌器で回転数２０００ｒｐｍ、処理時間２分の処理を行った。
【００８４】
以上のようにして得られたトナーを、図２と同様の非接触方式の現像装置において負帯電させた。規制ブレード通過時の搬送量は０．３５ｍｇ／ｃｍ^２とした。この帯電トナー粒子約３０００個について粒径と帯電量とを測定した。その結果を図４に示す。図４より、トナーの粒径分布の幅［図４中、符号Ａ（単位μｍ）］、帯電量分布の幅［同、符号Ｂ（単位ｆＣ）］としたとき、Ｂ／Ａは０．７であった。なお、図４では、前記したように０．５μｍ毎の粒径と０．５ｆＣ毎の帯電量とにより区画される１区分内のトナー粒子個数が全体の１％（つまり、図１では約３０個）以上のデータのみを対象として集計した。
【００８５】
また、粒径と帯電量分布の詳細を表１に示す。表１より、トナーの粒径分布における最も個数の多い粒径区分ａと、帯電量区分毎の粒径分布における最も個数の多い粒径区分ｂとの関係は、ａ＝５．２５（６８２個の区分）、ｂ＝４．７５（３３２個の区分）となり、ａ＞ｂであった。また、本実施例のトナーの場合、表１から読み取れるように、逆極性トナーとなる正帯電トナーは、２９９４個の中で１２３個となり、４．１％であった。さらに、粒径区分毎の帯電量分布における最も個数の多い帯電量区分のトナー個数は、３３２個であり、トナー全体の１０％以上であった。
【００８６】
【表１】

【００８７】
次に、同様の現像装置を用い、非接触にて、直流成分としてＶｄｃ＝３００Ｖに交流成分としてＶｐｐ１．３Ｋｖを重畳して感光体にトナー像形成を行った結果、現像効率９０％以上で、カブリトナ−及び飛散がほとんど発生しない画像形成が可能であった。さらに、図１の画像形成装置を用いて画像形成を行ったところ、感光体から中間転写媒体への１次転写効率が９９．９％以上であり、廃トナーの削減とクリーナレス画像形成装置による画像形成（クリーナレスプロセス）を実現することができた。
【００８８】
比較例１
実施例１と同じトナー母粒子を用い、外添剤として、１次粒径４０ｎｍのヘキサメチルジシラザン（以下、「ＨＭＤＳ」と記す）処理したシリカ（日本アエロジル社製；ＲＸ５０）０．５重量％、と１次粒径７ｎｍのＨＭＤＳ処理シリカ（日本アエロジル社製；ＲＸ３００）０．５重量％を用いて実施例１と同様の操作でトナーを作製した。
【００８９】
このトナーを用いて、実施例１と同様に負帯電させた後、粒径分布と帯電量分布を測定した。その結果を図５に示す。トナーの粒径分布の幅Ａ、帯電量分布の幅Ｂとしたとき、Ｂ／Ａは１．１６であった。また、このトナーを用いて実施例１と同様に現像を行ったところ、実施例１の現像条件では現像効率が５０％以下となってしまい、カブリ及び飛散の発生が認められた。さらに、実施例１と同様に感光体からの１次転写効率を確認したところ、約９０％と低く、クリーナレスプロセスは実現不可能であり、廃トナーも多くなった。
【００９０】
実施例２
個数平均粒径が５μｍのトナー母粒子を使用し、外添剤としてチタン（チタン工業社製；ＳＴＴ３０Ｓ）１．０重量％のみを用いた以外は実施例１と同様にしてトナーを作成した。このトナーについて、実施例１と同様に非接触方式の現像装置において負帯電させた。規制ブレード通過時の搬送量は０．２５ｍｇ／ｃｍ^２とした。この帯電トナー粒子約３０００個について、粒径と帯電量とを測定した。その結果を図６に示す。図６より、トナーの粒径分布の幅Ａは３、帯電量分布の幅Ｂは２．２であり、Ｂ／Ａは０．７３であった。また、このトナーを用いて実施例１と同様に現像を行ったところ、現像効率は８０％以上となり、カブリや飛散は発生せず、良好な現像特性を示した。
【００９１】
比較例２
外添剤としてのチタンに替えて小粒径シリカ（日本アエロジル社製；ＲＸ３００）０．１重量％のみを用いた以外は実施例２と同様にしてトナーを作成した。このトナーを実施例２と同様にして負帯電させた。帯電トナー粒子約３０００個について、粒径と帯電量とを測定した。その結果を図７に示す。図７より、トナーの粒径分布の幅Ａは２．６３、帯電量分布の幅Ｂは３．１８であり、Ｂ／Ａは１．２１であった。また、このトナーを用いて実施例２と同様に現像を行ったところ、現像効率は３０％以下と低く、カブリや飛散が発生した。
【００９２】
実施例３
トナー母粒子の樹脂として実施例１とは異なる樹脂Ｘを用いた以外は実施例１と同様にしてトナーを作成した。このトナーについて、実施例１と同様に非接触方式の現像装置において負帯電させた。規制ブレード通過時の搬送量は０．３５ｍｇ／ｃｍ^２とした。この帯電トナー粒子約３０００個について、粒径と帯電量とを測定した。その結果を図８に示す。図８より、トナーの粒径分布の幅Ａは３．２５、帯電量分布の幅Ｂは３．１７であり、Ｂ／Ａは０．９８であった。
【００９３】
また、粒径と帯電量分布の詳細を表２に示す。表２より、逆極性トナーとなる正帯電トナーは２９９２個の中で４７個となり、１．６％であった。
【００９４】
【表２】

【００９５】
また、このトナーを用いて実施例１と同様に現像を行ったところ、現像効率は８０％以上となり、カブリや飛散は発生せず、良好な現像特性を示した。
【００９６】
比較例３
実施例３と同様の樹脂Ｘを母粒子に含むトナーについて、実施例３と同様に非接触方式の現像装置において負帯電させた。ただし、規制ブレード通過時の搬送量は０．６ｍｇ／ｃｍ^２とした。この帯電トナー粒子約３０００個について、粒径と帯電量とを測定した。その結果を図９に示す。図９より、トナーの粒径分布の幅Ａは２．７５、帯電量分布の幅Ｂは３．８であり、Ｂ／Ａは１．３９であった。
【００９７】
また、粒径と帯電量分布の詳細を表３に示す。表３より、逆極性トナーとなる正帯電トナーは２９９４個の中で１７５個となり、５．８％であった。
【００９８】
【表３】

【００９９】
また、このトナーを用いて実施例１と同様に現像を行ったところ、現像効率は４０％以下で、カブリや飛散が発生した。
【０１００】
以上、本発明を種々の実施形態に関して述べたが、本発明は上記実施形態に制約されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内で、他の実施形態についても適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明現像方法に使用可能な画像形成装置の例を示す図面。
【図２】本発明現像方法に使用可能な現像装置の例を示す図面。
【図３】本発明現像方法に使用可能な画像形成装置の別の例を示す図面。
【図４】実施例１の粒径−帯電量分布を示す図面。
【図５】比較例１の粒径−帯電量分布を示す図面。
【図６】実施例２の粒径−帯電量分布を示す図面。
【図７】比較例２の粒径−帯電量分布を示す図面。
【図８】実施例３の粒径−帯電量分布を示す図面。
【図９】比較例３の粒径−帯電量分布を示す図面。
【符号の説明】
１　画像形成装置、１１　画像形成ユニット、２１　画像形成ステーション、
２３　感光ドラム、２５　コロナ帯電手段、１００　現像装置、
１０１　トナー収容部、１０３　ハウジング、１０５　供給ローラ、
１０７　現像ローラ、１０９　規制ブレード、１１１　板バネ部材、
１１２　弾性部材、１１３　トナー、１１４　トナーの上面、
１１５　シール部材、１１９　アジテータ、１２３　撹拌フィン
１２５　トナー収容部の内周面と撹拌フィンとの間の領域
１２７　規制ブレードが現像ローラの周面に当接している箇所
１２９　トナー案内面、１３１　トナー案内空間部、
１３３　トナーガイド部材、
１３４　供給ローラから離れた側のトナーガイド部材の端部、
１３５　スクレーパ、１３７　平坦搬送部、１３９　トナーの一時貯留部、
１４１　湾曲部、１４３　当接部、１４７　シール側壁、
１４９　当接シート、１５３　シャッター部材、
１５５　トナー量監視センサ、１５７　コイルバネ、
１５９　ソレノイド弁、１６１　回動支点、１６３　回転軸、
Ａ　粒径分布、Ｂ　帯電量分布

Claims

現像剤担持体に担持された一成分非磁性トナーを、規制部材により押圧規制して帯電させた後、像担持体上に形成された静電潜像に付与してトナー像として可視像化する現像方法において、
前記規制部材により押圧規制された後の一成分非磁性トナーについて、音響緩和セル内の振動場においてレーザードップラー法により個々のトナー粒子の粒径と帯電量を測定した場合に、
前記一成分非磁性トナーの粒径分布の幅Ａ［μｍ］と、前記一成分非磁性トナーの帯電量分布の幅Ｂ［ｆＣ］との関係を、Ｂ／Ａが１以下となるように制御して現像を行うことを特徴とする、現像方法。
請求項１において、測定された前記一成分非磁性トナーの粒径分布における最も個数の多い粒径区分の粒径ａ［μｍ］と、帯電量区分毎の粒径分布における最も個数の多い粒径区分の粒径ｂ［μｍ］との関係を、ａ＞ｂとなるように制御して現像を行うことを特徴とする、現像方法。
請求項１または請求項２において、測定された前記一成分非磁性トナーの帯電量分布における逆極性トナーの比率が５％未満となるように制御して現像を行うことを特徴とする、現像方法。
請求項３において、粒径区分毎の帯電量分布における最も個数の多い帯電量区分のトナー個数が、トナー全体の１０％以上となるように制御して現像を行うことを特徴とする、現像方法。
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の現像方法により可視像化された像担持体上のトナー像を転写して画像形成を行うことを特徴とする、画像形成方法。
請求項５において、転写後の像担持体に残存する廃トナーを清掃するクリーナ機構を持たない画像形成装置を使用することを特徴とする、画像形成方法。