JP2005156928A - 現像装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 機械式粉砕トナーは、円形度が高いゆえに高転写効率で、かつ製造が容易で安価であるが円形度が高いゆえにトナーが密に詰まりやすく、トナーコート時に凝集しやすく、トナーコートが不均一となりやすいため、それを防止することを提供する。
【解決手段】 機械式粉砕トナーにおいて、現像剤層厚規制部材を磁界発生手段に対向する先端の厚みが０．５ｍｍ以下の板状の強磁性体で形成することを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、電子写真法、静電記録法、静電印刷法を利用した記録方法に用いられる現像装置及び画像形成装置に関するものである。

電子写真法としては特許文献１、特許文献２及び３に記載されている如く多数の方法が知られている。一般には光導電性物質を利用し、種々の手段により感光体上に静電荷像を形成し、次いで該静電荷像をトナーを用いて現像し、必要に応じて紙の如き転写材にトナー画像を転写した後、加熱，圧力，加熱加圧或いは溶剤蒸気により転写材に定着し、トナー画像を得るものである。このような画像形成装置の一例を図５に示す。図５に示す装置においては、帯電装置、画像露光装置等（いずれも図示せず）により、像担持体７表面に静電潜像が形成されるが、この静電潜像は矢印Ｋの方向に回転する像担持体７によって、現像装置１５のトナー担持体１６と対向する位置に運ばれる。

該トナー担持体１６は金属等の導電性の材料で構成した円筒状の部材であり、内部に配設した磁界発生手段たるマグネット４によりトナー収容部５内のトナー６を保持し、矢印Ｌの方向に回転して上記像担持体７上の静電潜像近傍までトナー６を搬送する。

このトナー６は磁性トナーであり、トナー担持体１６に担持されて搬送される時に、マグネット４と強磁性体で構成したトナーコート形成手投１４との問に形成される磁場によって拘束され、トナー担持体１６表面に所定の厚さにコートされると共に、このトナーのコート形成プロセスにおいて、トナーは摩擦帯電により所定の極性の電荷を付与される。

そして、トナー担持体１６表面にコートされた磁性トナー６は、像担持体７表面に形成された静電潜像とトナー担持体１６との間に形成される電界に応じて像担持体７表面に転移し、静電潜像に付着してトナー像となり、静電的な転写方式の転写手段８により転写材９上に転写される。

以上のような構成の画像形成装置においては、ハーフトーン画像の濃度の均一性を向上するためには、トナー担持体１６表面に薄層でかつ均一なトナーコートを安定して形成することが必要である。

上記静電荷像現像用トナーの製造方法としては、被転写材に定着させる為の結着樹脂、トナーとしての色味を出させる各種着色剤、粒子に電荷を付与させる為の荷電制御剤を原料とし、或いは特許文献４及び５に示される様な所謂一成分現像法においては、これらに加えてトナー自身に搬送性等を付与する為の各種磁性材料が用いられ、更に必要に応じて、例えば、離型剤及び流動性付与剤等の他の添加剤加えて乾式混合し、しかる後、ロールミル、エクストルーダー等の汎用混練装置にて溶融混練し、冷却固化した後、混練物をジェット気流式粉砕機、機械衝突式粉砕機等の各種粉砕装置により微細化し、得られた粗粉砕物を各種風力分級機に導入して分級を行うことにより、トナーとして必要な粒径に揃えられた分級品を得、更に、必要に応じて流動化剤や滑剤等を外添し乾式混合して、画像形成に供するトナーとしている。

上述の如く、微細粒子であるトナー粒子を得るためには、従来、図１０のフローチャートに示される方法が一般的に採用されている。

トナー粗砕物は、第１分級手段に連続的又は逐次供給され、分級された規定粒度以上の粗粒子群を主成分とする粗粉は粉砕手段に送って粉砕された後、再度第１分級手段に循環される。

他の規定拉径鞄囲内の粒子及び規定拉径以下の粒子を主成分とするトナー微粉砕品は第２分級手段に送られ、規定粒度を有する粒子群を主成分とする中粉体と，規定拉度未満の粒子群を主成分とする微粉体と、規定拉度を超える粒子群を主成分とする粗粉体とに分級される。しかし、トナーが微粒子化されることにより、粒子間の静電凝集が高まり、本来は第２分級手段に送られるトナーが再度第１分級手投に循環されることにより過粉砕となった微粉及び超微粉が発生する。

粉砕手段としては、各種粉砕装置が用いられるが、結着樹脂を主とするトナー粗砕物の粉砕には、図１１に示す如きジェット気流を用いたジェット気流式粉砕機、特に衝突式気流粉砕機が用いられている。

ジェット気流の如き高圧気体を用いた衝突式気流粉砕機は、ジェット気流で粉体原料を搬送し、加速管の出口より噴射し、粉体原料を加速管の出口の開口面に対向して設けた衝突部材の衝突面に衝突させて、その衝撃力により粉体原料を粉砕している。

例えば、図１１に示す衝突式気流粉砕機では、高圧気体供給ノズル１６１を接続した加速管１６２の出口１６３に対向して衝突部材１６４を設け、加速管１６２に供給した高圧気体により、加速管１６２の中途に連通させた粉体原料供給口１６５から加速管１６２内に粉体原料を吸引し、粉体原料を高圧気体とともに噴出して衝突部材１６４の衝突面１６６に衝突させ、その衝撃によって粉砕し、粉砕物を粉砕物排出口１６７より排出させている。

しかしながら、上記の衝突式気流粉砕機は粉体原料を高圧気体とともに噴出して衝突部材の衝突面に衝突させ、その衝撃によって粉砕するという構成のため、粉砕されたトナーは、不定形で角張ったものとなる。

又、分級手段については、各種の気流式分級機及び方法が提案されている。この中で、回転翼を用いる分級機と可動部分を有しない分級機がある。このうち、可動部分のない分級機として、固定壁遠心式分級機と慣性力分級機がある。かかる慣性力を利用する分級機が特許文献６、７、８に提案されている。

これらの気流式分級機は、図１２に示すように、分級機室の分級域に開口部を有する供給ノズルから高速で気流とともに粉体を分級域内へ噴出し、分級室内にはコアンダブロック１４５に沿って流れる湾曲気流の遠心力によって粗粉と、中粉と、微粉とに分離し、先端の細くなったエッジ１４６、１４７により、粗粉と、中粉と、微粉の分級を行なっている。

従来の分級装置３７は、微粉砕原料が原料供給ノズルから導入され、角錐筒１４８、１４９内部を流動する粉粒体は管壁に平行にまっすぐに推進力をもって流れる傾向を有する。しかし、該原料供給ノズル中では原料を上部から導入するとき、おおまかに上部流れと下部流れに分れて、上部流れには軽い微粉が多く含有し、下部流れには重い粗粉が多く含有しやすく、それぞれの粒子が独立して流れるため、分級機内への導入部位によって、それぞれ異なった軌跡を描くことや、粗粉が微粉の軌跡を撹乱するために、分級精度の向上に限界が生じ、かつ、２０μｍ以上の粗拉の多い粉体の分級では精度が低下する傾向があった。以下、図１１記載の衝突式気流粉砕機と図１２記載の気流式分級機を用いて作成したトナーをエアー粉砕トナーと呼ぶ。

トナーには数多くの異なった性質が要求され、かかる要求性質を得るためには、使用する原材料は勿論のこと、製造方法によって決まることも多い。トナーの分級工程においては、分級された粒子がシャープな粒度分布を有することが要求される。また、低コストで効率良く安定的に品質の良いトナーを作り出すことが望まれる。

また、粉砕工程においては、製造されるトナーの粒径及び形を制御する必要がある。
拉径、及び形について、以下で述べる。

トナーが小粒径化されることによりトナー粒子の比表面積は増大する。これによりトナーの凝集性、付着性が大きくなる。この為、感光体上よりトナー像を転写材に転写した場合、感光体とトナー間に働く付着力が強くなり、転写効率を低下させる。

つまり、小粒径であっても、通常拉径トナーと同等或いはそれ以上の低い付着性を持たせる事が転写効率の向上となる。

トナーを球形化する事で、トナーと感光体との接触面積を減少させ、転写効率を向上させる事は可能になる。

又、小粒径化されたトナーを使用した場合、ドット再現性は良好となるが、カブリ、飛び散りに関しては悪化する傾向がある。これは、粒子大の粗粉砕されたトナーから微少粒子のトナーを製造する為に、微粉及び超微粉といったトナーと目的とする粒子径の粒子が多数混在することが原因と考えられる。つまり、粒子径が違うトナーは帯電特性が異なり、個々の粒子との付着性も違う。この為、小粒径化することにより、トナーの帯電量分布は逆に広いものとなる。

シャープな拉度分布を得るために、粉砕されたトナーを繰り返し分級することで達成できるが、実際のトナー生産に対して、適応する事は難しい。

つまり、粉砕法で製造されたトナーにおいて、感光体上よりトナー像を転写材に転写するさいの転写率を向上させることで、廃トナーの発生を抑制し、更に、特定の粉砕機と特定の分級機を組み合わせた製造装置で粉砕されたトナーが、特定の拉度分布と円形度を有する事が重要である。

上記を達成するためのトナー製造方法として以下が提案されている。

静電荷像現像用トナーを作製するには、結着樹脂及び磁性体を少なくとも含有する混合物が材料として用いられるが、その他、必要に応じて荷電制御剤、及びその他の添加剤等が用いられる。これらの材料をヘンシェルミキサーまたはボールミルの如き混合機により十分混合してから、ロール、ニーダー、及びエクストルーダーの如き熱混練機を用いて溶融、捏和及び混練して樹脂類を互いに相溶せしめた中に、顔料又は染料を分散又は溶解せしめ、冷却固化後、粉砕及び分級を行ってトナーを得る。

図２、図３は、上記製造方法の概要を示すフローチャートの一例である。この製造方法は、フローチャートに示されている様に、粉砕処理前の分級工程を必要とせず、粉砕工程及び分級工程が１パスで行われることを特徴としているものであり、このトナーの製造方法においては、結着樹脂及び磁性体を少なくとも含有する混合物を溶融混練し、得られた混練物を冷却した後、冷却物を粉砕手段によって粉砕して得られた粗粉砕物が粉体原料として使用される。そして、先ず、所定量の粉砕原料を少なくとも中心回転軸に取り付けられた回転体からなる回転子と、該回転子表面と一定間隔を保持して回転子の周囲に配置されている固定子とを有し、且つ該間隔を保持することによって形成される環状空間が気密状態となるように構成されている機械式粉砕機に導入し、該機械式粉砕機の上記回転子を高速回転させることによって被粉砕物を微粉砕する。次に、微粉砕された粉砕原料は分級工程に導入され分級されて、規定粒度を有する粒子群からなるトナー原料となる分級品が得られる。この際、分級工程では、分級手段として、少なくとも粗粉領域、中粉領域及び微粉領域を有する多分割気流式分級機が好ましく用いられる。例えば、３分割気流式分級機を使用した場合には、粉体原料は、少なくとも、微粉体、中粉体及び粗粉体の３種類に分級される。この様な分級機を用いる分級工程で、規定拉度よりも粒径の大きな粒子群からなる粗粉体及び規定粒度未満の粒子群からなる超微粉体は除かれ、中粉体がトナー製品としてそのまま使用されるか、又は、疎水性コロイダルシリカの如き外添剤と混合された後、トナーとして使用される。

上記の分級工程で分級された規定粒度未満の粒子群からなる超微粉体は、一般的には、粉砕工程に導入されてくるトナー材料からなる粉体原料を生成する為の溶融混練工程に供給されて再利用されるか、或いは廃棄される。

この粉砕方法は、粉砕工程前の第１分級を必要とせず、シンプルな構成に加え、粉砕原料を粉砕するのに多量のエアーを必要としない構成のため、粉砕工程で消費するトナー１Ｋｇ当たりに消費する電力量は、図１３に示す従来の衝突式気流粉砕機で製造したときに比べ約１／３以下となり、エネルギーコストが低く抑えることができる。上記の図２、３に示すような方法で作られたトナーを、以下では機械式粉砕トナーと呼ぶ。

更に、図４に示す形式の多分割気流式分級機では、原料供給ノズル，原料粉体導入ノズル，高圧エアー供給ノズルを多分割気流式分級機の上面部に具備し、該分級エッジを具備する分級エッジブロックが、分級域の形状を変更できるようにその位置を変更し得るようにしたため、従来の気流式分級装置よりも分級精度を飛躍的に向上させることができる。

これらのことから、このトナーの製造方法及び製造システムにおいては、粉砕及び分級条件をコントロールすることにより、重量平均径が小さく（１０μｍ以下（特に、８μｍ以下））、かつ、シャープな粒度分布を有するトナーを効率良く生成することができる。

また、衝突による粉砕と異なり、円形度を確保しやすく、以下の達成が可能である。

該トナーの３μｍ以上の粒子において、下記式［１］より求められる円形度ａ＝０．９００以上の粒子を個数基準の累積値で９０％以上有し、且つ、円形度ａ＝０．９５０以上の粒子が７０％以上存在し、且つ、円形度ａ＝０．９９５以上の粒子が８％以上存在し、且つ、円形度０．９９５以上の粒子の存在率が円形度ａ＝０．９５０以上の粒子の個数基準の累積値の１２乃至１８％を占める割合で存在し、
更に、重量平均径が５乃至１０μｍであり、粒径４μｍ以下の粒子が４０個数％以下であり、粒径１０．１μｍ以上の粒子が２５体積％以下。

上記円形度とは、粒子の形状を定量的に表現する簡便な方法として用いたものであり、東亜医用電子製フロー式粒子像分析装置Ｆ ＰＩＡ−１０００を用いて測定を行い、下記式より得られた値を円形度と定義する。

円形度ａ＝Ｌ０／Ｌ
（式中、Ｌ０は粒子像と同じ投影面積を持つ円の周囲長を示し、Ｌは粒子像の周囲長を示す。）

そのため、高効率転写、かつ微粒子化に対しても良好な現像性、かつ安価で容易な高生産性を得ることができる。
米国特許第２，２９７，６９１号明細書 特公昭４２−２３９１０号公報 特公昭４３−２４７４８号公報 特開昭５４−４２１４１号公報 持開昭５５−１８６５６号公報 特公昭５４−２４７４５号公報 特公昭５５−６４３３号公報 特開６３−１０１８５８号公報

上記機械式粉砕トナーは、高効率転写、かつ微粒子化に対しても良好な現像性、かつ安価で容易な高生産性等に優れているが、エアー粉砕トナーと比べて、円形度が高いゆえに、現像剤層厚規制部材で現像剤担持体上のトナーを規制する際に、規制部位でトナーが密に詰まってしまう傾向があり、規制が良好に行われずに、現像剤担持体上のトナーコートが不均一なり画にムラが起きやすい。

本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、上記機械式粉砕により作られたトナーを用い、高効率転写、かつ微粒子化に対しても良好な現像性、かつ安価で容易な高生産性等を維持しつつ、現像剤担持体上のトナーコートが均一で画にムラがないような現像装置、および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、
現像容器内に収容されたトナーを現像剤担持体内部の磁界発生手段により該現像剤担持体上に担持し、該現像剤担持体上に現像剤層厚規制部材により現像剤層を形成しながら、潜像担持体と対向する現像領域へと搬送し、該潜像担持体上の潜像を現像剤により現像し、可視像化する現像装置において、
該トナーは、微小間隔を保持するように形成された二つ以上の部材同士が相対的に動くことで粉砕形成されたトナーであり、該現像剤を該現像剤担持体面上に垂直配列する磁気拘束力が、該現像剤担持体上での該現像剤の凝集力よりも大きくなるようにする該現像剤層厚規制部材を有することを特徴とする。

上記現像剤層厚規制部材は、上記現像剤担持体に対向する先端の厚みが０．１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下の板状強磁性体で形成された部材であることを特徴とする。

上記現像剤層厚規制部材は、該現像剤層厚規制部材の該現像剤担持体への対向角部のうち上記現像剤担持体回転方向下流側の角部よりさらに下流に行くにつれに該現像剤層厚規制部材が該現像剤担持体から離れていくように形成された部材であることを特徴とする。

上記トナーは、少なくとも結着樹脂、磁性体を有し、該トナーの３μｍ以上の粒子において、下記式［１］より求められる円形度ａ＝０．９００以上の粒子を個数基準の累積値で９０％以上有し、且つ、円形度ａ＝０．９５０以上の粒子が７０％以上存在し、且つ、円形度ａ＝０．９９５以上の粒子が８％以上存在し、且つ、円形度０．９９５以上の粒子の存在率が円形度ａ＝０．９５０以上の粒子の個数基準の累積値の１２乃至１８％を占める割合で存在し、
円形度ａ＝Ｌ０／Ｌ
（式中、Ｌ０は粒子像と同じ投影面積を持つ円の周囲長を示し、Ｌは粒子像の周囲長を示す。）であることを特徴とする。

上記トナーは、結着樹脂、磁性体等の混合物を溶融混練し、得られた混練物を冷却した後、冷却物を粉砕手段によって粗粉砕し、得られた粗粉砕物からなる粉体原料を、第１定量供給機に導入し、該第１定量供給機から所定量の粉体原料を、少なくとも中心回転軸に取り付けられた回転体からなる回転子と、該回転子表面と一定間隔を保持して回転子の周囲に配置されている固定子とを具備し、且つ間隔を保持することによって形成される環状空間が気密状態となるように構成されている機械式粉砕機の粉体導入口から機械式粉砕機内に導入し、該機械式粉砕機の上記回転子を高速回転させることによって粉体原料から微粉砕物を生成し、該微粉砕された微粉砕物を機械式粉砕機の粉体排出口から排出して第２定量供給機に導入し、第２定量供給機から所定量の微粉砕物を、交差気流とコアンダ効果を利用して粉体を気流分級する多分割気流式分級機に導入し、該多分割気流式分級機内で微粉砕物を少なくとも微粉体、中粉体及び粗粉体に分級し、分級された粗粉体を粉体原料と混入し、該機械式粉砕機に導入して粉砕し、分級された中粉体から生成されることを特徴とする。

多分割気流式分級機が、原料供給ノズル、原料粉体導入ノズル、高圧エアー供給ノズルを多分割気流式分級機の上面部に具備し、多分割気流式分級機内の分級エッジを具備する分級エッジブロックが、分級域の形状を変更できるようにその位置を変更しうる、多分割気流式分級機であることを特徴とする。

従って、本発明によれば、トナーを球形化することで転写効率を向上させ、かつ、ドット再現性良好化のため、トナーを小径化させた場合でも製造方法が困難にならず、しかもトナー帯電分布、拉径分布が広くならず、かつ、現像剤層厚規制部材を磁界発生手段に対向する先端の厚みが０．５ｍｍ以下の板状の強磁性体で形成した部材としたので、トナー規制部位において、トナーに対して強い規制を行うことが出来、現像剤担持体上に良好なトナーコートが可能となり、均一な画像も得られる。

本発明は、トナーを球形化することで転写効率を向上させ、かつ、ドット再現性良好化のため、トナーを小径化させた場合でも製造方法が困難にならず、しかもトナー帯電分布、拉径分布が広くならず、さらに、現像剤層厚規制部材を磁界発生手投に対向する先端の厚みが０．５ｍｍ以下の板状の強磁性体で形成した部材としたので、トナー規制部位において、トナーに対して強い規制を行うことが出来、現像剤担持体上に良好なトナーコートが可能となり、均一な画像も得られる。

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

本発明で用いた機械式粉砕機の具体例を、図５、図６、図７に示す。大まかなフローとしては、図２、３記載の通りである。図５は、本発明において使用される機械式粉砕機の一例の概略断面図を示しており、図６は図５におけるＤ−Ｄ’面での概略的断面図を示しており、図７は図５に示す回転子３１４の斜視図を示している。該装置は、図５に示されている様に、ケーシング３１３、ジャケット３１６、デイストリピュータ２２０、ケーシング３１３内にあって中心回転軸３１２に取り付けられた回転体からなる高速回転する表面に多数の溝が設けられている回転子３１４、回転子３１４の外周に一定間隔を保持して配置されている表面に多数の溝が設けられている固定子３１０、更に、被処理原料を導入する為の原料投入口３１１、処理後の粉体を排出する為の原料排出口３０２とから構成されている。

以上のように構成してなる機械式粉砕機での粉砕操作は、例えば次のようにして行なう。即ち、図５に示した機械式粉砕機の粉体入口３１１から、所定量の粉体原料が投入されると、粒子は、粉砕処理室内に導入され、該粉砕処理室内で高速回転する表面に多数の溝が設けられている回転子３１４と、表面に多数の溝が設けられている固定子３１０との間の発生する衝撃と、この背後に生じる多数の超高速渦流、並びにこれによって発生する高周波の圧力振動によって瞬間的に粉砕される。その後、原料排出口３０２を通り、排出される。トナー粒子を搬送しているエアー（空気）は粉砕処理室を経由し、原料排出口３０２、パイプ２１９、補集サイクロン２２９、バグフィルター２２２、及び吸引フィルター２２４を通って装置システムの系外に排出される。本発明においては、この様にして、粉体原料の粉砕が行われる為、微粉及び粗粉を増やすことなく、また円形度を確保しやすく、所望の粉砕処理を容易に行うことが出来る。

粉砕原料を機械式粉砕機で粉砕する際には、冷風発生手投３２１により、粉体原料と共に、機械式粉砕機内に冷風を送風することが好ましい。更に、その冷風の温度は、０乃至−１８℃であることが好ましい。更に、機械式粉砕機本体の機内冷却手段として、機械式粉砕機はジャケット構造３１６を有する構造とし、冷却水（好ましくはエチレングリコール等の不凍液）を通水することが好ましい。更に、上記の冷風装置及びジャケット構造により、機械式粉砕機内の粉体導入口に連通する渦巻室２１２内の室温Ｔｌを０℃以下、より好ましくは−５〜−１５℃、更に好ましくは、−７〜−１２℃とすることがトナー生産性という点から好ましい。粉砕機内の渦巻室の室温Ｔｌを０℃以下、より好ましくは−５〜−１５℃、更に好ましくは、−７〜−１２℃とすることにより、熱によるトナーの表面変質を抑えることができ、効率良く粉砕原料を粉砕することができる。粉砕機内の渦巻室の室温Ｔ１が０℃を越える場合、粉砕時に熱によるトナーの表面変質や機内融着を起こしやすいのでトナー生産性という点から好ましくない。また、粉砕機内の渦巻室の室温Ｔ１を−１５℃より低い温度で運転しようとすると、上記冷風発生手段３２１で使用している冷媒（代替フロン）をフロンに変更しなければならない。

現在オゾン層保護の観点からフロンの撤廃が進められている。上記冷風発生手段３２１の冷媒にフロンを使用することは地球全体の環境問題という点から好ましくない。

尚、冷却水（好ましくはエチレングリコール等の不凍液）は、冷却水供給口３１７よりジャケット内部に供給され、冷却水排出口３１８より排出される。

また、機械式粉砕機内で生成した微粉砕物は、機械式粉砕機の後室３２０を経由して粉体排出口３０２から機外へ排出される。その際、機械式粉砕機の後室３２０の室温Ｔ２が３０乃至６０℃であることがトナー生産性という点から好ましい。機械式粉砕機の後室３２０の室温Ｔ２を３０乃至６０℃とすることにより、熱によるトナーの表面変質を抑えることができ、効率良く粉砕原料を粉砕することができる。

機械式粉砕機の温度Ｔ２が３０℃より小さい場合、粉砕されずにショートパスを起こしている可能性があり、トナー性能という点から好ましくない。また、６０℃より大きい場合、粉砕時に過粉砕されている可能性があり、熱によるトナーの表面変質や機内融着を起こしやすいのでトナー生産性という点から好ましくない。

また、粉砕原料を機械式粉砕機で粉砕する際に、機械式粉砕機の渦巻室２１２の室温Ｔｌと後室３２０の室温Ｔ２の温度差△Ｔ（Ｔ２−Ｔｌ）を４０〜７０℃とすることが好ましく、より好ましくは、４２〜６７℃、更に好ましくは、４５〜６５℃とすることがトナー生産性という点から好ましい。機械式粉砕機の温度Ｔｌと温度Ｔ２との△Ｔを４０〜７０℃、より好ましくは、４２〜６７℃、更に好ましくは、４５〜６５℃とすることにより、熱によるトナーの表面変質を抑えることができ、効率良く粉砕原料を粉砕することができる。機械式粉砕機の温度Ｔｌと温度Ｔ２との△Ｔが４０℃より小さい場合、粉砕されずにショートパスを起こしている可能性があり、トナー性能という点から好ましくない。また、７０℃より大きい場合、粉砕時に過粉砕されている可能性があり、熱によるトナーの表面変質や機内融着を起こしやすいのでトナー生産性という点から好ましくない。

また、粉砕原料を機械式粉砕機で粉砕する際に、結着樹脂のガラス点移転（Ｔｇ〉は、４５乃至７５℃、更には、５５乃至６５℃が好ましい。また、機械式粉砕機の渦巻室２１２の室温Ｔｌは、Ｔｇに対して、０℃以下であり且つＴｇよりも６０乃至７５℃低くすることがトナー生産性という点から好ましい。機械式粉砕機の渦巻室２１２の室温Ｔｌを０℃以下であり且つＴｇよりも６０乃至７５℃低くすることにより、熱によるトナーの表面変質を抑えることができ、効率良く粉砕原料を粉砕することができる。また、機械式粉砕機の後室３２０の室温Ｔ２は、Ｔｇよりも５乃至３０℃、更には、１０乃至２０℃低いことが好ましい。機械式粉砕機の後室３２０の室温Ｔ２をＴｇよりも５乃至３０℃、より好ましくは１０乃至２０℃低くすることにより、熱によるトナーの表面変質を抑えることができ、効率良く粉砕原料を粉砕することができる。

また、回転する回転子３１４の先端周速としては８０〜１８０ｍ／ｓｅｃであることが好ましく、より好ましくは、９０〜１７０ｍ／ｓｅｃ、更に好ましくは、１００〜１６０ｍ／ｓｅｃとすることがトナー生産性という点から好ましい。回転する回転子３１４の周速を８０〜１８０ｍ／ｓｅｃ、より好ましくは、９０〜１７０ｍ／ｓｅｃ、更に好ましくは、１００〜１６０ｍ／ｓｅｃとすることで、トナーの粉砕不足や過粉砕を抑えることができ、効率良く粉砕原料を粉砕することができる。

回転子の周速が８０ｍ／ｓｅｃより遅い場合、粉砕されずにショートパスを起こしやすいのでトナー性能という点から好ましくない。また、回転子３１４の周速が１８０ｍ／ｓｅｃより早い場合、装置自体の負荷が大きくなるのと同時に、粉砕時に過粉砕され熱によるトナーの表面変質や機内融着を起こしやすいのでトナー生産性という点から好ましくない。

また、回転子３１４と固定子３１０との問の最小間隔は０．５〜１０．０ｍｍであることが好ましく、より好ましくは、１．０〜５．０ｍｍ、更に好ましくは、１．０〜３．０ｍｍとすることが好ましい。回転子３１４と固定子３１０との間の間隔を０．５〜１０．０ｍｍ、より好ましくは、１．０〜５．０ｍｍ、更に好ましくは、１．０〜３．０ｍｍとすることで、トナーの粉砕不足や過粉砕を抑えることができ、効率良く粉砕原料を粉砕することができる。回転子３１４と固定子３１０との間の間隔が１０．０ｍｍより大きい場合、粉砕されずにショートパスを起こしやすいのでトナー性能という点から好ましくない。また回転子３１４と固定子３１０との間の間隔が０．５ｍｍより小さい場合、装置自体の負荷が大きくなるのと同時に、粉砕時に過粉砕され熱によるトナーの表面変質や機内融着を起こしやすいのでトナー生産性という点から好ましくない。

次に、本発明のトナー製造方法を構成している分級手段として好ましく用いられる気流式分級機について説明する。

本発明に使用される好ましい多分割気流式分級機の一例を示す。

図４において、側壁３２及びＧブロック３３は分級室の一部を形成し、分級エッジブロック３４及び３５は分級エッジ２７及び２８を具備している。Ｇブロック３３は左右に設置位置をスライドさせることが可能である。また、分級エッジ２７及び２８は、軸２７ａ及び２８ａを中心にして、回動可能であり、分級エッジを回動して分級エッジ先端位置を変えることができる。各分級エッジブロック３４及び３５は左右に設置位置をスライドさせることが可能であり、それにともなってそれぞれのナイフエッジ型の分級エッジ２７及び２８も左右にスライドする。この分級エッジ２７及び２８により、分級室４２の分級ゾーンは３分画されている。

原料粉体を導入するための原料供給口５０を原料供給ノズル２６の最後端部に有し、該原料供給ノズル２６の後端部に高圧エアー供給ノズル５１と原料粉体導入ノズル５２とを有し且つ分級室４２に開口部を有する原料供給ノズル２６を側壁３２の右側に設け、該原料供給ノズル２６の下部接線の延長方向に対して長楕円弧を描く様にコアンダブロック３６が設置されている。分級室４２の左部ブロック３７は、分級室４２の右側方向にナイフエッジ型の人気エッジ２９を具備し、更に分級室４２の左側には分級室４２に開口する人気管２４及び２５を設けてある。分級エッジ２７，２８、Ｇブロック３３及び入気エッジ２９の位置は、被分級処理原料であるトナーの種類及び所望の拉径により調整される。

また、分級室４２の上面にはそれぞれの分画域に対応させて、分級室内に開口する排出口２１，２２及び２３を有し、排出口２１，２２及び２３にはパイプの如き連通手段が接続されており、それぞれにバルブ手段のごとき開閉手段を設けてよい。

原料供給ノズル２６は直角筒部と角錘筒部とから成り、直角筒部の内径と角錘筒部の最も狭い箇所の内径の比を２０：１から１：１、好ましくは１０：１から２：１に設定すると、良好な導入速度が得られる。

以上のように構成してなる多分割分級域での分級操作は、例えば次のようにして行なう。

即ち、排出口２１，２２及び２３の少なくとも１つを介して分級室内を減圧し、分級室内に開口部を有する原料供給ノズル２６中を該減圧によって流動する気流と高圧エアー供給ノズル５１から噴射される圧縮エアーのエゼクター効果により、好ましくは流速１０〜３５０ｍ／秒の速度で粉体を原料供給ノズル２６を介して分級室に噴出し、分散する。

分級室に導入された粉体中の粒子はコアンダブロック３６のコアンダ効果による作用と、その際流入する空気のごとき気体の作用とにより湾曲線を描いて移動し、それぞれの粒子の粒径及び慣性力の大小に応じて、大きい粒子（粗粒子）は気流の外側、すなわち分級エッジ２８の外側の第１分画、中間の粒子は分級エッジ２８と２７の間の第２分画、小さい粒子は分級エッジ２７の内側の第３分画に分級され、分級された大きい粒子は排出口２１より排出され、分級された中間の粒子は排出口２２より排出され、分級された小さい粒子は排出口２３よりそれぞれ排出される。本実施例による粉体の分級において、分級点は粉体が分級室４２内へ飛び出す位置であるコアンダブロック３６の下端部分に対する分級エッジ２７及び２８のエッジ先端位置によって主に決定される。さらに、分級点は分級気流の吸引流量あるいは原料供給ノズル２６からの粉体の噴出速度等の影響を受ける。

上記のようにして得たトナーを下記の画像形成装置によって画像を形成する。

以下に本発明の一実施形態を添付図面に基づいて説明する。図１は本発明の一実施形態に係る画像形成装置の要部断面図である。

図１において７はａ−Ｓｉ感光ドラム等の像担持体であり、該像担持体７は矢印Ｋの方向に回転自在に配設されている。従って、帯電装置、画像露光装置等（いずれも図示せず）により、像担持体７表面に形成された静電潜像は、像担持体７の回転によって、現像装置１のトナー担持体２と対向する位置に運ばれる。

本実施形態におけるトナー担持体２はアルミニウム等の導電性の材料で構成した円筒状の部材で矢印Ｌの方向に回転自在に配設されており、内部には磁界発生手段たるマグネット４が固定配設されている。

また、該トナー担持体２は、トナー担持体２の基材４０がアルミニウムで、表面は炭素繊維４２を分散したフェノール樹脂４１で形成してある。炭素繊維含有量は樹脂に対して１０ｗｔ％〜６０ｗｔ％程度が適切である。炭素繊維を分散した樹脂層の体積抵抗率は１〜１００Ωｃｍ程度が適切である。

トナー収容部５に収容されたトナー６はマグネット４と強磁性体で構成したトナーコート形成手段３との問に形成される磁場によって拘束され、トナー担持体２表面にコートされるが、このトナーのコート形成プロセスにおいて、トナーは上述のように構成された上記トナー担持体２の表面と摺擦し、摩擦帯電により電荷を付与される。しかしながら、本実施例である機械式粉砕トナー６は、従来例であるエアー式粉砕トナーと比較すると、円形度が高いゆえにトナーが密に詰まりやすい。特にトナーコート形成時のように、トナーを詰める力が働く場合には顕著である。トナーは密に詰まると、トナー同士が近接し合うことで凝集しやすくなる。本実施例である機械式粉砕トナー６は、通常時の凝集度は小さいが、トナーコート形成時には凝集度が高くなり、トナー担持体２上のトナーコートが不均一となることが分かった。

ここで、マグネット４とトナーコート形成手段３とで形成される磁場、及び、その磁場によるトナーの拘束力について詳しく述べる。
図６にマグネット４が形成する周方向磁束密度分布（垂直成分Ｂｒ）を示す。

図６に示す磁場はマグネットのみのものである。これにトナーコート形成手段３を対向させた時のトナーコート形成手段３近傍の磁界を図７に示す。図７に示されるように、磁界はトナーコート形成手段３角部ａに集中し、平ら部ｂにはほとんど磁界は存在しない。平ら部ｂの存在は、無い時と比べて、角部ａへの磁界集中を弱めているが、そのため、本発明で用いられるトナー６のようにトナー規制部位で密に詰まり、凝集しやすい場合には、平ら部ｂの存在でトナーコートが不均一となる。さらに詳しく説明するため、図８に、トナーコート形成手投３として、従来例である平板プレードと本実施例であるナイフエッジプレードとでの、トナー規制部位でのトナーの穂立ちの様子を示し、比較を行う。図中Ｉは従来利である平板プレードを用いた時、ＩＩは本実施例であるナイフエッジプレードを用いた時である。図８に示されるように従来例である平板プレードだと、角部への磁界が弱まってしまうため、トナーを穂立ちさせる力が弱く、トナーとトナー担持体２、あるいはトナー同士の凝集力より弱くなるため、トナーコート形成がうまく行われないことがある。

つまり、最も重要なことは、本実施例で用いられているトナーのように、円形度が高いゆえに、トナーコート形成時に密に詰まることで凝集しがちなトナーである場合には、
トナーを穂立ちさせる力＞トナーとトナー担持体２の凝集力、トナー同士の凝集力が成り立つように、トナーコート形成手段３をナイフエッジ化させることである。そうすることで、トナーコートが正常となる。

ここで、モデル実験した例を示す。トナーを穂立ちさせる力Ｆ１は、
Ｆｌ＝αηＢ１で表せ、αは定数、ηはトナーコート形成手段３によって決まる定数、Ｂｌはマグネット４の磁束密度である。

また、トナーの凝集力Ｆ２は、
Ｆ２＝βＢ２で表せ、βは定数、Ｂ２はトナーが磁気的な再配列現象（穂立ち）を起こさない限界の磁束密度である。

Ｂ２は、トナーの大きさと比較して無限に大きい平板の電磁石（今回は１０ｃｍ×１０ｃｍ）を１枚用意し、その対向部に強磁性体である鉄の平板を２４０μｍ離しておき、２枚の間にトナーを１．２ｄｇ／ｍ²だけ散し、電磁石の磁力を上げていった際に、再配列現象を起こさない限界の磁束密度であり、トナー固有の値であり、本実施例で用いられるトナーは２００ｍＴ、従来のトナーであるエアー式粉砕トナーは、９０ｍＴであった。

トナーが異なっても、Ｆｌ＞Ｆ２であるためには、ηかＢｌを上げる必要があるが、Ｂｌのみを上げることで、それを達成するのはコスト、製造方法等、非常に困難である。ゆえに、ηを上げる必要があり、ηを上げるために、トナーコート形成手段３をナイフエッジ化させる必要がある。

以下の構成とすることにより、円を上げ、Ｆ１＞Ｆ２を達成した。

本実施形態においては、トナーコート形成手段３を強磁性体の鉄で形成し、トナー収容部５に支持する部分の厚みが１．６ｍｍに、また、トナー担持体２に対向する部分の先端の厚みが０．３ｍｍとなるように傾斜をつけて形成し、このトナーコート形成手段３の先端が、マグネット４の磁極と対向するように配設した。

トナーコート形成手投３を先端が鋭くカットされた形状とすることにより、従来技術の平板のトナーコート形成手段を使用した場合に比べ、トナーコート形成手段３とトナー担持体２との問に形成される磁界が幅の狭い領域に集中するので、トナーの規制力は強まる。このため本実施形態の構成においては、上述のようなトナー６を用いた場合でも、トナー規制部位においてトナー６に対して強い規制を行うことが可能となり、トナーコートが均一となる図３のａに本実施形態によって得たトナーコート量の時間依存を示す。図３においてｂは図５に示す従来例装置（平板プレード）によって得たトナーコート量の時間依存、Ｃは図５に示す従来例であるエアー式粉砕トナーのトナーコート量の時間依存である。

図３から明らかなように、本実施形態のトナーコートは均一である。その結果、本実施形態のトナー６でありながらハーフトーン画像の濃度が十分に均一になる程の非常に均一性が高いトナーコートが得られると同時に、高効率転写、かつ微粒子化に対しても良好な現像性、かつ、トナーとして安価で容易な高生産性を得ることができる。

こうしてトナー担持体２表面にコートされたトナー６は像担持体７表面に形成された静電潜像とトナー担持体２との問に形成される電界に応じて像担持体７表面に付着しトナー像となった後、転写帯電装置８で転写材９に良好に転写される。

なお、本実施形態において、トナーコート形成手投３の先端のみの厚みを薄くして、トナーコート形成手段３の被支持部を先端よりも厚く構成したのは、トナーコート形成手段３の先端部の直線性を確保できるようにするためであり、該直線性が保たれれば上述した値及び形状に限定されるものではない。

例えば、本発明におけるトナーコート形成手投３としては、先端の形状が図４に示すように形成されたトナーコート形成手段１０〜１３を使用しても良く、これらのトナーコート形成手投を使用した場合でも、上記とおおよそ同様の効果が得られる。但し、本実施例で用いているトナーコート形成手段３のように、トナーコート規制下流側に行くにつれ、磁界を弱めていくようにすると、下流側角部への磁界集中は弱まるが、上流側角部に磁界がより集中し、トナーコートが正常に行われやすかった。また、先端部の厚みに関しては、０．５ｍｍ以下０．１ｍｍ以上であれば、良好な結果が得られることがわかった。

本発明の一実施形態に係る画像形成装置の要部断面図である。 本発明の実施形態のトナー作成である機械式粉砕トナー作成のフローチャートの一例である。 本発明の実施形態のトナー作成である機械式粉砕トナー作成のフローチャートの一例である。 本発明の実施形態のトナー作成である機械式粉砕の多分割気流式分級機の概略図である。 本発明の実施形態のトナー作成である機械式粉砕の機械式粉砕機の概略図である。 図５におけるＤ−Ｄ，面での概略的断面図である。 図５に示す回転子３１４の斜視図である。 本発明の一実施形態と従来技術におけるトナー担持体２上のトナーコートの差異を示す図である。 本発明のトナー規制部材の断面形状の例を示す図である。 マグネット４が形成する磁場の概略図である。 マグネット４とトナーコート形成手段３が形成する磁界の概略図である。 平板プレードとナイフエッジプレードとでの、トナー規制部位でのトナーの穂立ちの様子を示す概略図である。 従来の画像形成装置の要部断面図である。 従来のトナー作成であるエアー粉砕トナー作成のフローチャートである。 従来のトナー作成であるエアー粉砕の衝突式気流粉砕機の概略図である。 従来のトナー作成であるエアー粉砕の気流式分級機の概略図である。

符号の説明

１ 現像装置
２ トナー担持体
３，１０〜１３ トナーコート形成手段
７ 像担持体
８ 転写帯電装置（転写手段）
９ 転写材
５ トナー収容部
４ マグネット（磁界発生手段）
６ トナー

Claims (6)

1. 現像容器内に収容されたトナーを現像剤担持体内部の磁界発生手段により該現像剤担持体上に担持し、該現像剤担持体上に現像剤層厚規制部材により現像剤層を形成しながら、潜像担持体と対向する現像領域へと搬送し、該潜像担持体上の潜像を現像剤により現像し、可視像化する現像装置において、
   該トナーは、微小間隔を保持するように形成された二つ以上の部材同士が相対的に動くことで粉砕形成されたトナーであり、
   該現像剤を該現像剤担持体面上に垂直配列する磁気拘束力が、該現像剤担持体上での該現像剤の凝集力よりも大きくなるようにする該現像剤層厚規制部材を有することを特徴とする現像装置。
2. 上記現像剤層厚規制部材は、上記現像剤担持体に対向する先端の厚みが０．１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下の板状強磁性体で形成された部材であることを特徴とする請求項１記載の現像装置。
3. 上記現像剤層厚規制部材は、該現像剤層厚規制部材の該現像剤担持体への対向角部のうち上記現像剤担持体回転方向下流側の角部よりさらに下流に行くにつれて該現像剤層厚規制部材が該現像剤担持体から離れていくように形成された部材であることを特徴とする請求項１、２記載の現像装置。
4. 上記トナーは、少なくとも結着樹脂、磁性体を有し、該トナーの３μｍ以上の粒子において、下記式［１］より求められる円形度ａ＝０．９００以上の粒子を個数基準の累積値で９０％以上有し、且つ、円形度ａ＝０．９５０以上の粒子が７０％以上存在し、且つ、円形度ａ＝０．９９−５以上の粒子が８％以上存在し、且つ、円形度０．９９５以上の粒子の存在率が円形度ａ＝０．９５０以上の粒子の個数基準の累積値の１２乃至１８％を占める割合で存在し、
   円形度ａ＝Ｌ０／Ｌ
   （式中、Ｌ０は粒子像と同じ投影面積を持つ円の周囲長を示し、Ｌは粒子像の周囲長を示す。）であることを特徴とする請求項１乃至３記載の画像形成装置。
5. 上記トナーは、結着樹脂、磁性体等の混合物を溶融混練し、得られた混練物を冷却した後、冷却物を粉砕手段によって粗粉砕し、得られた粗粉砕物からなる粉体原料を、第１定量供給機に導入し、該第１定量供給機から所定量の粉体原料を、少なくとも中心回転軸に取り付けられた回転体からなる回転子と、該回転子表面と一定間隔を保持して回転子の周囲に配置されている固定子とを具備し、且つ間隔を保持することによって形成される環状空間が気密状態となるように構成されている機械式粉砕機の粉体導入口から機械式粉砕機内に導入し、該機械式粉砕機の上記回転子を高速回転させることによって粉体原料から徴粉砕物を生成し、該微粉砕された微粉砕物を機械式粉砕機の粉体排出口から排出して第２定量供給機に導入し、第２定量供給機から所定量の微粉砕物を、交差気流とコアンダ効果を利用して粉体を気流分級する多分割気流式分級機に導入し、該多分割気流式分級機内で微粉砕物を少なくとも微粉体、中粉体及び粗粉体に分級し、分級された粗粉体を粉体原料と混入し、該機械式粉砕機に導入して粉砕し、分級された中粉体から生成されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の画像形成装置。
6. 多分割気流式分級機が、原料供給ノズル、原料粉体導入ノズル、高圧エアー供給ノズルを多分割気流式分級機の上面部に具備し、多分割気流式分級機内の分級エッジを具備する分級エッジブロックが、分級域の形状を変更できるようにその位置を変更しうる、多分割気流式分級機であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の画像形成装置。
   

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