JP2009015259A

JP2009015259A - 画像形成装置及び画像形成方法

Info

Publication number: JP2009015259A
Application number: JP2007180175A
Authority: JP
Inventors: Hideki Okada; 英樹岡田; Daisuke Matsumoto; 大輔松本
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2007-07-09
Filing date: 2007-07-09
Publication date: 2009-01-22

Abstract

【課題】一成分非磁性トナーが使用され、着色フィルミング現象を発生させない画像形成装置を提供する。
【解決手段】画像形成装置を、静電潜像を坦持する感光体と、該感光体と非接触の状態で対向配置され、該感光体に坦持された静電潜像を一成分非磁性トナーを使用して現像する現像ローラと、該現像ローラに圧接対向配置され、該現像ローラに対してウイズ回転して、該現像ローラに前記トナーを供給する弾性体からなる供給ローラが設けられ、該現像ローラは、表面に軸方向及び周方向に対し傾斜を有し軸方向に等ピッチに形成された螺旋状の溝部を有し、該一成分非磁性トナーは、結着樹脂及び着色剤を含有する着色粒子と、外添剤として、特定の疎水性ルチルアナターゼ型酸化チタン粒子（ａ）、特定の疎水性単分散球形大シリカ粒子（ｂ）、特定の疎水性小シリカ粒子（ｃ）を含み、該外添剤は多段処理により添加され、疎水性ルチルアナターゼ型酸化チタン粒子（ａ）は該多段処理の最初に着色粒子に添加されて得られるようにする。
【選択図】図２

Description

本発明は、非接触現像方式に適用される画像形成装置及び画像形成方法に関する。

従来、複数の画像形成装置が知られている。それらの１つは、感光体ドラム、感光体ベルト等の感光体が回転可能に支持され、画像形成動作時には、静電潜像が感光体の感光層に形成された後、この潜像がトナーによって接触方式または非接触方式で可視像化され、次いで、その可視像がコロナ転写又は転写ローラにより記録媒体に直接転写される画像形成装置である。別の１つは、可視像が転写ドラム、転写ベルト等の中間転写媒体に一旦転写された後、記録媒体に再転写される画像形成装置である。
更に、複数の感光体又は現像機構を用い、転写ベルト（タンデム方式）又は転写ドラム（転写ドラム方式）上の可視化像を紙等の記録媒体上に複数の色画像を順次重ね合わせて転写し、定着するカラー画像形成装置が知られている。色画像が中間転写媒体上に順次一次転写され、一次転写画像が一括して記録媒体上に二次転写される中間転写方式カラー画像形成装置も知られている。

二成分トナーが、上記画像形成装置で使用されるトナーとして知られている。二成分トナーは、比較的安定した現像を可能とするが、二成分トナーに含まれる現像剤と磁性キャリアの混合比が変動しやすい。そのため、一成分磁性トナーが開発されている。しかし、一成分磁性トナーに含まれる磁性材料の不透明性により、鮮明なカラー画像が、一成分磁性トナーが使用される画像形成方法では得られない。一方、一成分非磁性トナーが使用される画像形成方法では、高い流動性を有するトナーの均一帯電が、高品位画像形成のために必要とされている。特に、一成分非磁性トナーが非接触ＡＣ現像方式に適用される場合、トナーの現像ローラへの粘着力の弱体化、飛翔性の観点からトナーの流動性の向上、トナーに蓄積される過剰摩擦電荷の放出が必要とされている。
従来の一成分非磁性トナーには、流動性向上剤としてシリカ微粒子が外添されていた。しかし、シリカ微粒子の抵抗は１０¹⁵Ω・ｃｍ以上と高く、一成分非磁性トナーの帯電に際してチャージアップ現象が生じ、画像形成工程の繰り返しにより画像濃度が低下していた。更に、一成分非磁性トナーには、チタニア粒子又はアルミナ粒子が、一成分非磁性トナーに蓄積される過剰な摩擦電荷の放出と、現像電界による飛翔性の向上のため、外添されていた。

近年、トナー母粒子中にワックス等の離型剤が１〜１０重量％の割合で含有されているオイルレス定着器用トナーが開発されている。オイルレス定着器用トナーの離型剤成分は、弱いストレスでトナー表面に付着した外添剤粒子を埋没させてしまい、トナー飛翔性の耐久劣化を引き起こす。そのため、小粒径シリカ粒子とスペーサ機能を有する大粒径シリカ粒子が、オイルレス定着器用トナーの外添剤として併用され、小粒径シリカ粒子の埋没の抑制が図られている。しかし、大粒径シリカ粒子の添加により、流動性の低下、帯電量の増大、飛翔性の耐久劣化が引き起こされている。
一方、外添剤としてのチタニア粒子は、過剰電荷を放出させる帯電制御剤として機能するが、弱帯電トナーを生成させる。その結果、チタニア粒子が外添されたトナーによる画像形成では、カブリが発生し、トナー飛散量が増加していた。特に、非接触ＡＣ現像方式では、トナーが現像ギャップ間でクラウド化し、装置内部を冷却する気流によりトナーが飛散しやすい。従って、チタニア粒子が外添されたトナーによる非接触ＡＣ現像方式画像形成では、トナーが飛散し、画像形成装置内を汚染していた。更に、ルチル型チタニア粒子とアナターゼ型チタニア粒子は針状又は板状であり、弱いストレスでもトナー母粒子中に埋没し、小粒径シリカと同様に、トナー飛翔性の耐久劣化を引き起こしていた。

本出願人は、平均一次粒径が７〜１２ｎｍである小粒径疎水性シリカ、平均一次粒径が４０〜５０ｎｍである大粒径疎水性シリカ及び紡錘形状のルチルアナターゼ型酸化チタン粒子を外添剤として含有する一成分非磁性トナーを提供した（例えば、特許文献１参照）。最近、トナー定着温度の低温度化による消費エネルギーの低下のため、トナー結着樹脂のガラス転移温度の低下が図られている。上記一成分非磁性トナーの結着樹脂としてガラス転移温度が低い樹脂が使用された場合、きれいな画像が画像形成初期には形成される。しかし、印字枚数が多くなるほど、トナーが、トナー表面に露出したワックス部を起点として現像ローラ、規制部材及び上シール部材に付着し、着色したスジが各部材上に目視観察される着色フィルミング現象が生じる。着色フィルミングが発生した画像形成装置により全面ベタ画像が印字されると、現像ローラフィルミング及び上シールフィルミングが生じ、帯状のスジムラ及び微小ピッチムラが記録媒体の用紙送り方向（露光副走査方向）に生じる。ワックスを含有したトナー母粒子が乳化凝集法又は転相乳化合一法により作製されている場合、この問題は、特に顕著になる。
特許第３，６６１，７８０号公報

本発明が解決しようとする課題は、一成分非磁性トナーが使用され、着色フィルミング現象を発生させない画像形成装置及び画像形成方法の提供である。

本発明は、静電潜像を坦持する感光体と、該感光体と非接触の状態で対向配置され、該感光体に坦持された静電潜像を一成分非磁性トナーを使用して現像する現像ローラと、該現像ローラに圧接対向配置され、該現像ローラに対してウイズ回転して、該現像ローラに前記トナーを供給する弾性体からなる供給ローラが設けられ、該現像ローラは、表面に軸方向及び周方向に対し傾斜を有し軸方向に等ピッチに形成された螺旋状の溝部を有し、該一成分非磁性トナーは、結着樹脂及び着色剤を含有する着色粒子１００質量部と、外添剤として、長軸径が２０〜５０ｎｍの疎水性ルチルアナターゼ型酸化チタン粒子（ａ）０．５〜２．０質量部、個数一次平均粒径が５０〜２５０ｎｍである疎水性単分散球形大シリカ粒子（ｂ）０．５〜２．０質量部、個数一次平均粒径が７〜１６ｎｍである疎水性小シリカ粒子（ｃ）０．５〜３．０質量部を含み、該外添剤は多段処理により添加され、疎水性ルチルアナターゼ型酸化チタン粒子（ａ）は該多段処理の最初に着色粒子に添加されて得られる、画像形成装置である。本発明の画像形成装置は、一成分非磁性トナーが使用され、着色フィルミング現象を発生させない。

本発明の好ましい実施態様では、上記着色粒子が、乳化凝集法または転相乳化合一法により得られ、体積平均粒径が４．０〜７．０μｍである。体積平均粒径が４．０〜７．０μｍである着色粒子から得られるトナーは、高い解像度を有する画像を形成する。

本発明の別の好ましい実施態様では、疎水性ルチルアナターゼ型酸化チタン粒子（ａ）と疎水性単分散球形大シリカ粒子（ｂ）の少なくとも一方がシリコーンオイルにより疎水化処理されている。当該シリコンオイル処理は、疎水性単分散球形大シリカ粒子の割れた面への再配置に寄与する。

本発明は、一成分非磁性トナーが供給ローラから現像ローラに供給される工程（Ａ）、該金属現像ローラに担持された該一成分非磁性トナーにより現像される工程（Ｂ）が行われ、該現像ローラは、表面に軸方向及び周方向に対し傾斜を有し軸方向に等ピッチに形成された螺旋状の溝部を有し、該一成分非磁性トナーは、結着樹脂及び着色剤を含有する着色粒子１００質量部と、外添剤として、長軸径が２０〜５０ｎｍの疎水性ルチルアナターゼ型酸化チタン粒子（ａ）０．５〜２．０質量部、個数一次平均粒径が５０〜２５０ｎｍである疎水性単分散球形大シリカ粒子（ｂ）０．７５〜２．０質量部、個数一次平均粒径が７〜１６ｎｍである疎水性小シリカ粒子（ｃ）０．５〜３．０質量部を含み、着色粒子に疎水性ルチルアナターゼ型酸化チタン粒子（ａ）と疎水性単分散球形大シリカ粒子（ｂ）が外添処理され、次いで疎水性小シリカ粒子（ｃ）が外添処理されて得られる、画像形成方法である。本発明の画像形成方法は、一成分非磁性トナーを使用し、着色フィルミング現象を発生させない。

本発明で使用される着色粒子（以下、トナー母粒子とも呼称される。）は、粉砕法でも得られるが、好ましくは、（１）乳化凝集法又は（２）転相乳化合一法により得られる。（１）乳化凝集法の概要は以下のとおりである。単量体、重合開始剤、乳化剤（界面活性剤）等が水中に分散されて重合され、形成された樹脂粒子を含む分散液と、着色剤、必要に応じて離型剤、荷電制御剤、凝集剤（電解質）等を含む分散液が混合され、凝集され、樹脂粒子が加熱融着され、着色粒子が得られる。離型剤成分が得られた着色粒子の表面に露出する場合、更に樹脂粒子からなる分散液が混合され、樹脂粒子が着色粒子からなるコアに付着され、加熱融合されて被膜（シェル）が形成され、コアシェル構造を有する着色粒子が得られる。

乳化凝集法で使用される単量体の具体例は、スチレン、ｏ−メチルスチレン、ｍ−メチルスチレン、ｐ−メチルスチレン、α−メチルスチレン、ｐ−メトキシスチレン、ｐ−エチルスチレン、ビニルトルエン、２，４−ジメチルスチレン、ｐ−ｎ−ブチルスチレン、ｐ−フェニルスチレン、ｐ−クロルスチレン、ジビニルベンゼン、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸プロピル、アクリル酸ｎ−ブチル、アクリル酸イソブチル、アクリル酸ｎ−オクチル、アクリル酸ドデシル、アクリル酸ヒドロキシエチル、アクリル酸２−エチルヘキシル、アクリル酸フェニル、アクリル酸ステアリル、アクリル酸２−クロルエチル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸プロピル、メタクリル酸ｎ−ブチル、メタクリル酸イソブチル、メタクリル酸ｎ−オクチル、メタクリル酸ドデシル、メタクリル酸ヒドロキシエチル、メタクリル酸２−エチルヘキシル、メタクリル酸ステアリル、メタクリル酸フェニル、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、フマル酸、ケイ皮酸、エチレングリコール、プロピレングリコール、無水マレイン酸、無水フタル酸、エチレン、プロピレン、ブチレン、イソブチレン、塩化ビニル、塩化ビニリデン、臭化ビニル、フッ化ビニル、酢酸ビニル、プロピレン酸ビニル、アクリロニトリル、メタクリルニトリル、ビニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテル、ビニルケトン、ビニルヘキシルケトン、ビニルナフタレンである。乳化凝集法で得られる着色粒子を構成する好ましい樹脂は、帯電性の観点からスチレンアクリル系共重合体である。

乳化凝集法で使用される着色剤の具体例は、カーボンブラック、ランプブラック、マグネタイト、チタンブラック、クロムイエロー、群青、アニリンブルー、フタロシアニンブルー、フタロシアニングリーン、ハンザイエローＧ、ローダミン６Ｇ、カルコオイルブルー、キナクリドン、ベンジジンイエロー、ローズベンガル、マラカイトグリーンレーキ、キノリンイエロー、Ｃ．Ｉ．ピグメント・レッド４８：１、Ｃ．Ｉ．ピグメント・レッド５７：１、Ｃ．Ｉ．ピグメント・レッド１２２、Ｃ．Ｉ．ピグメント・レッド１８４、Ｃ．Ｉ．ピグメント・イエロー１２、Ｃ．Ｉ．ピグメント・イエロー１７、Ｃ．Ｉ．ピグメント・イエロー９７、Ｃ．Ｉ．ピグメント・イエロー１８０、Ｃ．Ｉ．ソルベント・イエロー１６２、Ｃ．Ｉ．ピグメント・ブルー５：１、Ｃ．Ｉ．ピグメント・ブルー１５：３である。これらの染料及び顔料は、単独で又は混合して使用される。着色剤の使用量は、単量体１００質量部に対して３〜１５質量部であり、着色剤の好ましい使用量は、単量体１００質量部に対して５〜１０質量部である。

乳化凝集法で使用される離型剤の具体例は、パラフィンワックス、マイクロワックス、マイクロクリスタリンワックス、キャデリラワックス、カルナウバワックス、ライスワックス、モンタンワックス、ポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックス、酸化型ポリエチレンワックス、酸化型ポリプロピレンワックスである。好ましい離型剤は、ポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックス、カルナウバワックス、エステルワックスである。離型剤が使用される場合、離型剤の使用量は、単量体１００質量部に対して３〜１０質量部であり、離型剤の好ましい使用量は、単量体１００質量部に対して４〜８質量部である。

荷電制御剤は、乳化凝集法により所望の粒子構造を得る上で障害となり得るので、好ましくは添加されない。荷電制御剤を含有しないトナーは「ＣＣＡレストナー」と呼称される。しかし、荷電制御剤は、必要であれば上記障害とならない範囲で使用され得る。乳化凝集法で使用される荷電制御剤の具体例は、オイルブラック、オイルブラックＢＹ、ボントロンＳ−２２（オリエント化学工業（株）製）、ボントロンＳ−３４（オリエント化学工業（株）製）、サリチル酸金属錯体Ｅ−８１（オリエント化学工業（株）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（保土ヶ谷化学工業（株）製）、カリックスアレン系化合物、有機ホウ素化合物、含フッ素４級アンモニウム塩系化合物、モノアゾ金属錯体、芳香族ヒドロキシルカルボン酸系金属錯体、芳香族ジカルボン酸系金属錯体、多糖類である。荷電制御剤が使用される場合、荷電制御剤の使用量は、単量体１００質量部に対して０．１〜３質量部であり、荷電制御剤の好ましい使用量は、単量体１００質量部に対して０．５〜２質量部である。

乳化凝集法で使用される重合開始剤の具体例は、過硫酸カリウム、過硫酸ナトリウム、過硫酸アンモニウム、過酸化水素、４，４’−アゾビスシアノ吉草酸、ｔ−ブチルハイドロパーオキサイド、過酸化ベンゾイル、２，２’−アゾビス−イソブチロニトリルである。重合開始剤の使用量は、単量体１００質量部に対して０．０３〜２質量部であり、重合開始剤の好ましい使用量は、単量体１００質量部に対して０．１〜１質量部である。

乳化凝集法で使用される乳化剤（界面活性剤）の具体例は、ドデシルベンゼン硫酸ナトリウム、テトラデシル硫酸ナトリウム、ペンタデシル硫酸ナトリウム、オクチル硫酸ナトリウム、オレイン酸ナトリウム、ラウリン酸ナトリウム、ステアリン酸カリウム、オレイン酸カルシウム、ドデシルアンモニウムクロライド、ドデシルアンモニウムブロマイド、ドデシルトリメチルアンモニウムブロマイド、ドデシルピリジニウムクロライド、ヘキサデシルトリメチルアンモニウムブロマイド、ドデシルポリオキシエチレンエーテル、ヘキサデシルポリオキシエチレンエーテル、ラウリルポリオキシエチレンエーテル、ソルビタンモノオレアートポリオキシエチレンエーテルである。乳化剤の使用量は、単量体１００質量部に対して０．０１〜０．１質量部である。

乳化凝集法で使用される凝集剤（電解質）の具体例は、塩化ナトリウム、塩化カリウム、塩化リチウム、塩化マグネシウム、塩化カルシウム、硫酸ナトリウム、硫酸カリウム、硫酸リチウム、硫酸マグネシウム、硫酸カルシウム、硫酸亜鉛、硫酸アルミニウム、硫酸鉄である。凝集剤が使用される場合、凝集剤の使用量は、単量体１００質量部に対して０．０５〜５質量部であり、凝集剤の好ましい使用量は、単量体１００質量部に対して０．１〜２質量部である。

本発明で使用される着色粒子は、特許第３，８６７，８９３号公報に記載された（２）転相乳化合一法により製造され得る。
転相乳化合一法では、
少なくともポリエステル樹脂と有機溶剤を含有する混合物が水性媒体中で乳化され、混合物の微粒子が水性媒体中に形成される第一工程、
分散安定剤、電解質が、順次、微粒子を含む水性媒体中に添加され、微粒子が合一され、合一粒子が製造される第二工程、
合一粒子中に含有される有機溶剤が脱溶剤された後、合一粒子が水性媒体から分離され、洗浄され、その後、乾燥される第三工程が順次行われる。
転相乳化合一法では、上記合一粒子を含む水性媒体と、ポリエステル樹脂と有機溶剤を含むシェル形成液が混合され、コアシェル構造を有する着色粒子が得られる。

本発明で使用される非磁性一成分トナーの結着樹脂がスチレンアクリル系共重合体である場合、当該トナーの耐湿性及び帯電安定性が優れる。本発明で使用される非磁性一成分トナーの結着樹脂がポリエステル樹脂である場合、当該トナーが使用されて形成された画像の透明性が優れ、当該トナーはカラー画像形成に適している。

本発明で使用される着色粒子の５０％体積平均粒径（Ｄ₅₀）は、コールター社製マルチサイザーＴＡＩＩＩ型による測定で４．０〜７．０μｍである。本発明で使用される着色粒子の好ましい５０％体積平均粒径は５〜６μｍである。本発明で使用される着色粒子の５０％体積平均粒径が７．０μｍ以下と小さいから、１２００ｄｐｉの高解像度で潜像が形成されても、解像度の再現性が優れている。着色粒子の５０％体積平均粒径が４．０μｍ未満である場合、現像効率低下によりトナーによる隠蔽性が低下し、トナーの流動性を保つための外添剤の使用量が増大して、トナーの定着性能が低下する。

本発明で使用される着色粒子の下記式で表される平均円形度（Ｒ）は０．９５〜０．９７である。
Ｒ＝Ｌ₀ ／Ｌ₁
｛但し、式中、Ｌ₁（μｍ）は、測定対象のトナー粒子の投影像の周囲長、Ｌ₀（μｍ）は、測定対象のトナー粒子の投影像の面積に等しい面積の真円（完全な幾何学的円）の周囲長を表す。｝
当該平均円形度は、フロー式粒子像分析装置（シスメックス（株）製ＦＰＩＡ２１００）で測定される。着色粒子の平均円形度が０．９５未満である場合、連続印字時の転写効率が低下してくる。着色粒子の平均円形度が０．９７より大きい場合、潜像担持体（感光体等）と中間転写体（転写ベルト、転写ドラム等）上の転写残りトナーのブレード又はブラシによるクリーニング時に、クリーニングが困難になり、特に低温低湿度下でのクリーニングが極めて困難になる。着色粒子の平均円形度は、２次粒子の凝集過程における温度及び時間の調整により制御される。

本発明で使用される着色粒子の軟化点（Ｔｍ）は１００〜１２０℃である。当該軟化点は、定荷重押出し形細管式レオメーター（（株）島津製作所製フローテスターＣＦＴ−５００）により測定されるＴ１／２温度で定義される。フローテスターでの測定条件は、ピストン断面積１ｃｍ² 、シリンダ圧力０．９８ＭＰａ、ダイ長さ１ｍｍ、ダイ穴径１ｍｍ、測定開始温度５０℃、昇温速度６℃／ｍｉｎ．試料質量１．５ｇである。

本発明で使用される着色粒子のガラス転移温度（Ｔｇ）は４０〜５０℃である。当該ガラス転移温度は、示唆走査熱量計（（株）島津製作所製ＤＳＣ−５０）による、毎分１０℃の昇温速度下でのセカンドラン法により測定される。

次に、本発明で使用される外添剤である、疎水性ルチルアナターゼ型酸化チタン粒子（ａ）、疎水性単分散球形大シリカ粒子（ｂ）及び疎水性小シリカ粒子（ｃ）についての説明がなされる。

疎水性ルチルアナターゼ型酸化チタン粒子（ａ）は、特開２０００−１２８５３４号公報に開示されている製造方法により得られる。まず、長軸径が０．０２μｍ〜０．１０μｍであり、かつ、長軸と短軸との軸径比が２〜８の球〜紡錘形状のルチル型酸化チタン粒子が、結晶性の良好な２０〜２５ｎｍのアナターゼ型酸化チタン粒子で被覆される。ルチル型酸化チタン粒子とアナターゼ型酸化チタン粒子の使用割合は、重量比で５：９５〜５０：５０である。次に、アナターゼ型酸化チタン粒子で被覆されたルチル型酸化チタン粒子が、シランカップリング剤で処理され、必要に応じてヘキサメチルジシラザン、シリコンオイル等の疎水処理剤で更に処理される。ルチル型酸化チタン粒子は優れた耐摩擦性と着色粒子に埋没しにくい形状を有している。アナターゼ型酸化チタン粒子は、着色粒子への高い付着性、高い流動性、シランカップリング剤との高い親和性を有している。疎水性ルチルアナターゼ型酸化チタン粒子は、アナターゼ型酸化チタン粒子及びルチル型酸化チタン粒子の上記物性を併せ持っている。疎水性ルチルアナターゼ型酸化チタン粒子の具体例は、チタン工業（株）製ＳＴＴ−３０Ｓ｛ルチル型（１０％）：アナターゼ型（９０％）、一次粒子の長軸２０〜５０ｎｍ、形状は球形〜紡錘形、イソブチルトリメトキシシラン処理、真比重４．５、嵩比重；０．１５〜０．３５、ＢＥＴ比表面積；１２０〜１６０ｍ² ／ｇ、２成分帯電量（５ｍｉｎ値）０〜−５０μＣ／ｇ｝である。疎水性ルチルアナターゼ型酸化チタン粒子の使用量は、着色粒子１００質量部に対して０．５〜２．０質量部であり、当該チタン粒子の好ましい使用量は着色粒子１００質量部に対して１．０〜１．５質量部である。疎水性ルチルアナターゼ型酸化チタン粒子の使用量が、着色粒子１００質量部に対して０．５質量部より小さい場合、チャージアップ現象により画像濃度が低下する。疎水性ルチルアナターゼ型酸化チタン粒子の使用量が、着色粒子１００質量部に対して２．０質量部より多い場合、規制モレ及び上シール飛散が発生する。

疎水性ルチルアナターゼ型酸化チタン粒子及び／又は後述される疎水性単分散球形大シリカ粒子は、好ましくは、シリコンオイルで処理される。着色粒子が割れた場合、当該シリコンオイル処理は、疎水性単分散球形大シリカ粒子の割れた面への再配置に寄与する。

疎水性単分散球形大シリカ粒子（ｂ）の個数平均一次粒径は５０〜２５０ｎｍである。当該大シリカ粒子の好ましい個数平均一次粒径は８０〜１５０ｎｍである。疎水性単分散球形大シリカ粒子の個数平均一次粒径が５０ｎｍより小さい場合、疎水性小シリカ粒子の着色粒子への埋没が防止されず、トナーの流動性及び帯電安定性が低下し、大シリカ粒子がスペーサとして機能しなくなる。疎水性単分散球形大シリカ粒子の個数平均一次粒径が２５０ｎｍより大きい場合、疎水性単分散球形大シリカ粒子は着色粒子に付着しにくく、着色粒子から脱離しやするくなる。

当該大シリカ粒子の粒度分布は単分散である。当該大シリカ粒子のＷａｄｅｌｌ球形度は０．６以上であり、当該大シリカ粒子の好ましいＷａｄｅｌｌ球形度は０．８以上である。当該大シリカ粒子の具体例は、（株）日本触媒製ＫＥＰ１０Ｓ２（結晶形；一部結晶質とも考えられるアモルファス、球形、個数平均一次粒径；１００ｎｍ、シリコーンオイル処理、真比重；２．３、嵩比重；０．２５〜０．３５、ＢＥＴ比表面積；１０〜１４ｍ² ／ｇ、２成分帯電量（５ｍｉｎ値）０〜−５０μＣ／ｇ）、（株）日本触媒製シーホスターＫＥ−Ｐ１０Ｓ」（ＢＥＴ比表面積；１０ｍ² ／ｇ、個数平均一次粒径；１１０ｎｍ、仕事関数５．２６ｅＶ）である。

当該大シリカ粒子の使用量は、着色粒子１００質量部に対して０．５〜２．０質量部であり、当該大シリカ粒子の好ましい使用量は、着色粒子１００質量部に対して０．７〜１．８質量部である。当該大シリカ粒子の使用量が、着色粒子１００質量部に対して０．５質量部より少ない場合、トナー充填密度が上昇し、現像ローラ回転時の規制ブレードによるトナー層の薄層化が困難になり、規制モレ及び上シール飛散が発生する。当該大シリカ粒子の使用量が、着色粒子１００質量部に対して２．０質量部より多く添加すると、トナー層充填密度が低下し過ぎ、現像ローラ回転時にトナー層が規制ブレードを通過する際、トナーの一部が現像ローラに保持されずに漏洩したり、トナー層の現像ローラ周期で発生する層厚形成ムラにより、全面ベタ画像を出力すると用紙送り方向に対する濃度均一性が損なわれ、現像ローラ周期ムラが出現する。

疎水性小シリカ粒子（ｃ）の個数平均一次粒径は７〜１６ｎｍである。当該小シリカ粒子の好ましい個数平均一次粒径は１０〜１２ｎｍである。疎水性小シリカ粒子の個数平均一次粒径が７ｎｍより小さい場合、疎水性小シリカ粒子が着色粒子に埋没する。疎水性小シリカ粒子の個数平均一次粒径が１６ｎｍを超える場合、トナーの流動性が小さくなる。当該小シリカ粒子の具体例は、日本アエロジル（株）製ＲＸ２００（結晶形；アモルファス、球形、個数平均一次粒径；１２ｎｍ、ヘキサメチルジシラザン処理、真比重；２．２、嵩比重；０．０２〜０．０６、ＢＥＴ比表面積；１４０〜２００ｍ² ／ｇ、２成分帯電量（５ｍｉｎ値）−１００〜−３００μＣ／ｇ）、日本アエロジル（株）製Ｒ８０５（ＢＥＴ比表面積；１５０ｍ² ／ｇ、個数平均一次粒径；１２ｎｍ、仕事関数；５．２２ｅＶ）、同ＲＸ２００（ＢＥＴ比表面積；２００ｍ² ／ｇ、個数平均一次粒径；１２ｎｍ、仕事関数；５．２１ｅＶ）である。

当該小シリカ粒子の使用量は、着色粒子１００質量部に対して０．５〜３．０質量部であり、当該小シリカ粒子の好ましい使用量は、着色粒子１００質量部に対して１．０〜１．５質量部である。当該小シリカ粒子の使用量が、着色粒子１００質量部に対して０．５質量部より少ない場合、トナーの流動性が低下する。当該小シリカ粒子の使用量が、着色粒子１００質量部に対して３．０質量部より多い場合、感光体にフィルミング現象が発生したり、トナーの記録媒体への定着不良が発生したりする。

疎水性単分散球形大シリカ粒子（ｂ）と疎水性小シリカ粒子（ｃ）の使用割合は質量比で１：４〜４：１である。好ましい当該使用割合は、トナーの流動性及びトナーの帯電安定性の観点から、質量比で２：３〜３：２である。疎水性単分散球形大シリカ粒子（ｂ）と疎水性小シリカ粒子（ｃ）の合計使用量は、着色粒子１００質量部に対して１．２５〜５．０質量部であり、好ましい当該合計使用量は、着色粒子１００質量部に対して２．０〜３．０質量部である。

疎水性単分散球形大シリカ粒子（ｂ）と疎水性小シリカ粒子（ｃ）は疎水化処理されている。シリカ粒子表面の疎水化処理は、トナーの流動性及び帯電性の向上に寄与する。当該疎水化処理は、シラン化合物又はシリコーンオイルが使用され、湿式法、乾式法等の当業者が通常使用する方法により行われる。シラン化合物の具体例は、アミノシラン、ヘキサメチルジシラザン、ジメチルジクロロシランであり、シリコーンオイルの具体例は、ジメチルシリコーン、メチルフェニルシリコーン、フッ素変性シリコーンオイル、アルキル変性シリコーンオイル、アミノ変性シリコーンオイル、エポキシ変性シリコーンオイルである。

外添剤の着色粒子への外添で使用される装置の具体例は、（株）三井三池製作所製ヘンシェルミキサー、細川ミクロン（株）製メカノフュージョンシステム、岡田精工（株）製メカノミルである。ヘンシェルミキサーが使用される場合、回転周速度は３０〜５０ｍ／ｓ、処理時間は２〜１５分である。

本発明で使用される一成分非磁性トナーの該外添剤は多段処理により添加され、疎水性ルチルアナターゼ型酸化チタン粒子（ａ）は該多段処理の最初に着色粒子に添加される。疎水性ルチルアナターゼ型酸化チタン粒子（ａ）が添加され、次いで、疎水性単分散球形大シリカ粒子（ｂ）及び疎水性良解砕小シリカ粒子（ｃ）が添加され得る。好ましくは、疎水性ルチルアナターゼ型酸化チタン粒子（ａ）と疎水性単分散球形大シリカ粒子（ｂ）が着色粒子に添加され、次いで疎水性良解砕小シリカ粒子（ｃ）が添加される。これらの外添剤が着色粒子に同時に外添される場合、トナー搬送量の急激な変化による微小幅のスジムラ及び現像ローラのフィルミングに起因する濃度ムラが発生する。

本発明では、下式（１）で示される、外添剤による着色粒子の被覆率（Ｓ×１００％）は５８〜３０４％である。

式中、Ｄ：着色粒子の体積平均粒径（ｍ）
Ｐ：着色粒子の比重
Ｗ_n：外添剤ｎの投入量（ｇ）
ｄ_n：外添剤ｎの一次粒子の体積平均粒径（ｍ）
ρ_n：外添剤ｎの比重
π：円周率
着色粒子の体積平均粒径は、コールター社製マルチサイザーＴＡＩＩＩ型により測定される。外添剤の一次粒子の体積平均粒径は、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）で投影された画像の画像処理装置を介する画像処理により導出される。着色粒子及び外添剤の比重は、ユアサアイオニクス（株）製マルチピクノメーターにより測定される。

上記外添剤以外の疎水化処理された外添剤、高級脂肪酸の亜鉛、マグネシウム、カルシウム又はアルミニウム塩、金属酸化物微粒子、窒素珪化物等の窒化物の微粒子、炭化珪素等の炭化物の微粒子、樹脂粒子、金属塩の微粒子が、本発明で使用される一成分非磁性トナーに外添され得る。疎水化処理された外添剤の具体例は、疎水性中シリカ粒子｛日本エアロジル（株）製ＲＸ５０、ヒュームドシリカ、真比重；２．２、体積平均粒径；４０ｎｍ（標準偏差＝２０ｎｍ）｝である。高級脂肪酸の金属塩の具体例は、ステアリン酸マグネシウム、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸モノアルミニウム、ステアリン酸トリアルミニウムである。金属酸化物の具体例は、酸化亜鉛、酸化ストロンチウム、酸化錫、酸化ジルコニア、酸化マグネシウム、酸化インジウム、アルミナである。金属塩の具体例は、硫酸カルシウム、硫酸バリウム、炭酸カルシウムである。

次に、本発明で使用されるカラー画像形成装置の説明がなされる。
図１は、本発明で使用されるカラー画像形成装置の１実施形態を示す図である。プリンタ１０は、感光体２０の回転方向に沿って、帯電ユニット３０、露光ユニット４０、現像器保持ユニット５０、一次転写ユニット６０、中間転写体７０、クリーニングユニット７５を有し、さらに、二次転写ユニット８０、定着ユニット９０等を有している。

感光体２０は、円筒状の導電性基材とその外周面に形成された感光層を有し、中心軸を中心に回転可能である。感光体２０は、図１では、矢印で示されるように時計回りに回転する。帯電ユニット３０は、感光体２０を帯電させる装置である。露光ユニット４０は、レーザが照射されて帯電された感光体２０上に潜像を形成する装置である。露光ユニット４０は、画像信号に基づいて、変調されたレーザビームを帯電された感光体２０上に照射する。そして、レーザビームが所定のタイミングにてＯＮ／ＯＦＦされて、ドット状潜像が、所定の速度で回転する感光体２０上の格子状に区画された領域に形成される。

現像器保持ユニット５０は、感光体２０上に形成された潜像を、ブラック現像器５１に収容されたブラック（Ｋ）トナー、マゼンタ現像器５２に収容されたマゼンタ（Ｍ）トナー、シアン現像器５３に収容されたシアン（Ｃ）トナー及びイエロー現像器５４に収容されたイエロー（Ｙ）トナーを用いて現像する装置である。現像器保持ユニット５０は、回転により、前記４つの現像器５１、５２、５３、５４の位置を動かす。そして、。現像器保持ユニット５０は、感光体２０が１回転する毎に、４つの現像器５１、５２、５３、５４のうちの１つを選択的に感光体２０と対向させ、対向された現像器５１、５２、５３、５４に収容されているトナーにより感光体２０上に形成された潜像を順次現像する。

一次転写ユニット６０は、感光体２０に形成された単色トナー像を中間転写体７０に転写する装置である。４色のトナーが順次重ねて転写されると、中間転写体７０にフルカラートナー像が形成される。中間転写体７０は、エンドレスのベルトであり、感光体２０とほぼ同じ周速度にて回転駆動される。二次転写ユニット８０は、中間転写体７０上に形成された単色トナー像やフルカラートナー像を紙、フィルム、布等の記録媒体に転写する装置である。

定着ユニット９０は、記録媒体上に転写された単色トナー像又はフルカラートナー像を記録媒体に融着させる装置である。クリーニングユニット７５は、一次転写ユニット６０と帯電ユニット３０との間に設けられ、感光体２０の表面に当接されたゴム製のクリーニングブレード７６を有し、一次転写ユニット６０によって中間転写体７０上にトナー像が転写された後に、感光体２０上に残存するトナーＴをクリーニングブレード７６により掻き落として除去する装置である。

図２は、現像器の主要構成要素を示す断面図である。現像器５４は、トナーＴを収容するハウジング５４０、現像ローラ５１０、現像ローラ５１０にトナーを供給するトナー供給ローラ５５０、現像ローラ５１０に担持されたトナーの層厚を規制する層厚規制ブレード５６０、ハウジング５４０と現像ローラ５１０との上方側の間隙をシールするための上シール５２０、ハウジング５４０と現像ローラ５１０との端部側の間隙をシールするための端部シール５２７を有している。

ハウジング５４０の内部に、トナー収容部５３０が形成されている。トナー収容部５３０は、仕切り壁５４５により、第一トナー収容部５３０ａと第二トナー収容部５３０ｂとに分けられている。現像器保持ユニット５０が回転する際、第一トナー収容部５３０ａと第二トナー収容部５３０ｂとに収容されていたトナーが、現像位置における上部側の連通している部位側に一旦集められ、図２に示す状態に戻るときには、それらのトナーが混合されて第一トナー収容部５３０ａ及び第二トナー収容部５３０ｂに戻されることになる。すなわち、現像器保持ユニット５０が回転することにより現像器内のトナーＴは撹拌される。従って、攪拌部材はトナー収容部５３０に設けられていない。しかし、トナー収容部５３０に収容されたトナーＴを攪拌する攪拌部材が設けられてもよい。図２に示すように、ハウジング５４０は下部に開口５７２を有しており、後述する現像ローラ５１０が、この開口５７２に臨ませて設けられている。

トナー供給ローラ５５０におけるローラ部は、弾性を有する部材、例えば発泡ウレタンにて形成されている。そして、トナー供給ローラ５５０は、回転自在に支持されて、第一トナー収容部５３０ａに収容されており、トナーＴを現像ローラ５１０に供給し、現像後に現像ローラ５１０に残存している余剰なトナーＴを、現像ローラ５１０から剥ぎ取る。

トナー供給ローラ５５０と現像ローラ５１０は、互いに押圧された状態にてハウジング５４０に組み付けられている。トナー供給ローラのローラ部は、アスカーＦ硬度７０°の発泡部材で構成されており、接触深さ１．０ｍｍで弾性変形された状態で現像ローラ５１０に当接している。そして、トナー供給ローラ５５０は、現像ローラ５１０の回転方向（図２において反時計方向）と逆の方向（図２において時計方向）に回転する、すなわちトナー供給ローラ５５０と現像ローラ５１０はウイズ回転方向で回転する。

現像ローラ５１０の好ましい周速度は２５０〜４００ｍｍ／ｓである。当該周速度が大きいほど、上記大シリカ粒子が、本発明で使用される一成分非磁性トナーの割れ面で再配列がしやすくなる。トナー供給ローラ５５０の好ましい周速度は４００〜６００ｍｍ／ｓである。当該周速度大きいほど、現像室内でのトナーの均質化が促進される。

現像ローラと供給ローラの周速度と周速差は、疎水性単分散球形大シリカ粒子の着色粒子表面での移動を促進する。供給ローラ周速度／現像ローラ周速度で示される周速差（周速度比）の好ましい範囲は１．４〜１．７である。周速差が大きいほど、上記大シリカが、本発明で使用される一成分非磁性トナーの割れ面で再配列がしやすくなり、同時に現像ローラ上のトナーのリセット性（トナーの剥離及び供給）が高まり、現像ローラ上のトナーの入れ替わりが促進される。

現像ローラ５１０は、トナーＴを担持し、感光体２０と対向する現像位置に搬送する。現像ローラ５１０は、アルミ合金（５０５６アルミ合金、６０６３アルミ合金等）、鉄合金（ＳＴＫＭ等）等の金属からなる。軸方向及び周方向に対し傾斜を有し軸方向に等ピッチに形成された螺旋状の溝部が、現像ローラ５１０の表面に設けられている。当該溝部は、特開２００７−１２１９４７号公報に記載された転造法により設けられる。必要に応じて、ニッケルメッキ、クロムメッキ等のメッキが、現像ローラ５１０の表面に施され得る。

図３は、現像ローラの表面形状を説明する概念図である。図４は、現像ローラが、軸を通る平面で切断された際の断面を説明する断面図である。図３では現像ローラ５１０の表面の溝部が便宜上直線にて示されているが、溝部は螺旋状に形成されているため、正確には曲線に見えるように形成されている。

現像ローラ５１０は、軸方向における中央部５１０ａにトナー粒子を担持するための凹凸部を有し、両端部５１０ｂに前記端部シール５２７が密着するように滑らかな周面を備えている。

図３に示されるように、現像ローラ５１０の軸方向及び周方向に対し傾斜を有し軸方向に等ピッチに形成された螺旋状の溝部５１１が、現像ローラ５１０の中央部５１０ａに形成されている。この溝部５１１は、現像ローラ５１０の軸方向及び周方向に対する傾斜の角度を異ならせて２種類形成されている。前記２種類の溝部５１１は、互いに交差して格子状をなし、前記２種類の前記溝部５１１に囲まれた凸部５１２の頂面５１２ａがほぼ正方形となるように形成されている。２種類の前記溝部５１１は、凸部５１２の頂面５１２ａの正方形が有する２本の対角線の一方が周方向に沿うように形成されている。

すなわち、２種類の溝部５１１のうち一方は、現像ローラ５１０の軸と時計回り方向に４５°の角度をなすように螺旋状に形成されており、他方は、現像ローラ５１０の軸と反時計回り方向に４５°の角度をなすように螺旋状に形成されている。従って、一方の溝部５１１ａと他方の溝部５１１ｂとの交差する角度は９０°となる。一方の溝部５１１ａ及び他方の溝部５１１ｂの、現像ローラ５１０の軸方向におけるピッチは、等しく形成されているため、２種類の溝部に囲まれた凸部５１２の頂面５１２ａの形状はほぼ正方形となる。

２種類の溝部５１１は、図４に示されるように、各々現像ローラ５１０の軸方向に８０μｍの間隔にて形成されており、凸部５１２の頂面５１２ａから溝部５１１の底面５１１ｃに至る傾斜部分５１１ｄの角度は、溝部５１１を形成する２つの斜面を軸心Ｃ方向に延長した仮想面の交差角度αが９０°になるように形成されている。溝部５１１の深さ、すなわち、凸部５１２の頂面５１２ａから溝部５１１の底面５１１ｃまでの距離は、約７μｍで一定になるように形成されている。トナーの体積平均粒径は４〜７μｍであるから、溝部５１１の深さは、トナーの体積平均粒径の２倍以下となるように設定されている。

以上、２種類の溝部５１１ａ，５１１ｂに囲まれた凸部５１２の頂面５１２ａが正方形の例について説明されたが、現像ローラ５１０の表面形状は上記形状に限定されない。図５は、現像ローラの第１変形例を示す図である。図６は、現像ローラの第２変形例を示す図である。図７は、現像ローラの第３変形例を示す図である。

第１変形例の現像ローラ５１０では、２種類の溝部５１１に囲まれた凸部５１２の頂面５１２ａが菱形とされ、各々の前記菱形が有する２本の対角線の一方が周方向に沿うように溝部が形成されている。

第１変形例の現像ローラ５１０では、各々の前記菱形が有する２本の対角線の一方が周方向に沿うように溝部５１１が形成されているから、周方向に沿わされた対角線の一方の頂角からは、２種類の溝部５１１が軸方向の両端側に同角度の傾斜をもって形成されている。従って、２種類の溝部５１１に沿って移動されるトナー粒子Ｔは、軸方向の両端側にほぼ同様に移動される。トナー粒子をムラなく移動させることが可能であることは凸部５１２の頂面５１２ａが正方形である場合と同じである。更に、頂面５１２ａが菱形をなす凸部５１２の２本の対角線のうち長い方の対角線が周方向に沿わされている場合、頂面５１２ａが菱形の凸部５１２は周方向に沿って位置する２つの頂角が鋭角になり、軸方向に沿って位置する２つの頂角が鈍角となる。このため、トナー粒子が周方向に向かってより移動し易い構成とされ得る。

図６に示されるように、頂面５１２ａが菱形をなす凸部５１２の２本の対角線のうち短い方の対角線が周方向に沿わされている場合、頂面が菱形の凸部は周方向に沿って位置する２つの頂角が鈍角になり、軸方向に沿って位置する２つの頂角が鋭角となる。このため、トナー粒子が軸方向に向かってより移動し易く、現像ローラ５１０の全域にトナーがより分散される構成とされ得る。

図７に示される第３変形例のように、溝部５１１は１種類であり得る。第３変形例の現像ローラ５１０は、トナー粒子Ｔを所定方向に転動させて帯電させる効果を有する。しかしながら、より良好にトナー粒子Ｔを帯電させるとともに、現像ローラ５１０の全域にトナー粒子を分散させる表面を有する現像ローラは、２種類の溝部５１１ａ，５１１ｂを有する現像ローラ５１０である。

現像ローラ５１０は、中心軸を中心として回転可能であり、感光体２０の回転方向（図２において時計方向）と逆の方向（図２において反時計方向）に回転する。現像器５４は、図２に示すように、感光体２０上に形成された潜像を非接触状態で現像する。

規制ブレード５６０は、現像ローラ５１０に担持されたトナーＴに電荷を付与し、現像ローラ５１０に担持されたトナーＴの層厚を規制する。規制ブレード５６０は、ゴム部５６０ａと、ゴム支持部５６０ｂを有している。ゴム部５６０ａは、シリコンゴム、ウレタンゴム等のゴムからなり、ゴム支持部５６０ｂは、リン青銅、ステンレス等のバネ性を有する薄板である。ゴム部５６０ａは、ゴム支持部５６０ｂの長手方向に沿わされて、ゴム支持部５６０ｂの短手方向の一端側に支持されている。ゴム支持部５６０ｂは、その他端側がブレード支持板金５６２に支持された状態で、当該ブレード支持板金５６２を介してハウジング５４０に取り付けられている。モルトプレーン等からなるブレード裏部材５７０が、規制ブレード５６０の現像ローラ５１０側と逆側に設けられている。ゴム部５６０ａは、ゴム支持部５６０ｂの撓みによる弾性力によって、現像ローラ５１０の中央部から両端部に亘って押しつけられている。ブレード裏部材５７０は、ゴム支持部５６０ｂとハウジング５４０との間へのトナーＴの入り込みを防止して、ゴム支持部５６０ｂの撓みによる弾性力を安定させるとともに、ゴム部５６０ａの真裏からゴム部５６０ａを現像ローラ５１０の方向へ付勢し、ゴム部５６０ａを現像ローラ５１０に押しつけている。したがって、ブレード裏部材５７０は、ゴム部５６０ａの現像ローラ５１０への均一当接性を向上させている。

規制ブレード５６０の、ブレード支持板金５６２に支持されている側とは逆側の端、すなわち、先端は、現像ローラ５１０に接触しておらず、該先端から所定距離だけ離れた部分が、現像ローラ５１０に幅を持って接触している。換言すると、規制ブレード５６０は、現像ローラ５１０にエッジにて当接しておらず、ゴム部５６０ａが有する平面にて腹当たりにて当接している。規制ブレード５６０は、その先端が現像ローラ５１０の回転方向の上流側に向くように配置されており、いわゆるカウンタ当接している。規制ブレードの突出量は０．７〜１．０ｍｍで、トナー層厚は１〜２層、好ましくは１〜１．６層となるように薄層規制される。
トナー搬送量の良好域はトナー粒径に応じて変化し、トナー搬送量とトナー層厚は、下式で示される関係にある。
トナー搬送量=体積比率×トナー体積平均粒径×トナー比重×トナー層厚
トナー搬送量は、現像ローラ上のトナーがテープに付着され、テープに付着されたトナーの質量が電子天秤で測定されて算出される（テープ転写法）。体積比率は面心立方格子構造の体積比率（０．７４）が採用される。トナー体積平均粒径は、コールター社製マルチサイザーＴＡＩＩＩ型により測定される。トナー比重は、ユアサアイオニクス（株）製マルチピクノメーターにより測定される。

ゴム支持部５６０ｂは、ゴム部５６０ａより現像ローラ５１０の軸方向に長く設けられており、ゴム部５６０ａの両端より外側にそれぞれ延出されている。ゴム部５６０ａより厚い厚みを有する端部シール５２７が、ゴム支持部５６０ｂの延出された部位に、ゴム部５６０ａと同一面に貼着されている。ゴム部５６０ａの軸方向の端面は端部シール５２７の側面に当接されている。端部シール５２７の素材の具体例は不織布である。

端部シール５２７は、現像ローラ５１０を取り付けた際に、現像ローラ５１０の表面における溝部が設けられていない両端部に当接するように設けられ、現像ローラ５１０の端部より外側に至る幅を有している。端部シール５２７は、規制ブレード５６０のゴム部５６０ａの先端より十分に長く延出されている。規制ブレード５６０がハウジング５４０に取り付けられると、端部シール５２７は、現像ローラ５１０外周面と対向するように形成されたハウジング５４０の部位に沿わされ、ハウジング５４０と現像ローラ５１０との間隙を閉塞する。

上シール５２０は、現像器５４内のトナーＴの現像器外への漏れを防止するとともに、現像位置を通過した現像ローラ５１０上のトナーＴを、掻き落とさずに現像器内に回収する。上シール５２０の素材の具体例は、ポリエチレンフィルムである。上シール５２０は、シール支持板金５２２によって支持されており、シール支持板金５２２を介してハウジング５４０に取り付けられている。シール付勢部材５２４が、上シール５２０の現像ローラ５１０側と逆側に設けられており、上シール５２０は、シール付勢部材５２４の弾性力によって、現像ローラ５１０に押しつけられている。シール付勢部材５２４の素材の具体例はモルトプレーンである。

トナー供給ローラ５５０が、トナー収容部５３０に収容されているトナーＴを現像ローラ５１０に供給する。現像ローラ５１０に供給されたトナーＴは、現像ローラ５１０の回転に伴って、規制ブレード５６０の当接位置に至り、該当接位置を通過する際に、電荷が付与されるとともに、層厚が規制される。

帯電された現像ローラ５１０上のトナーＴは、現像ローラ５１０のさらなる回転によって、感光体２０に対向する現像位置に至り、該現像位置にて交番電界下で感光体２０上に形成された潜像の現像に供される。さらに、現像ローラ５１０の回転によって現像位置を通過した現像ローラ５１０上のトナーＴは、上シール５２０を通過して、上シール５２０によって掻き落とされずに現像器内に回収される。未だ現像ローラ５１０に残存しているトナーＴは、トナー供給ローラ５５０によって剥ぎ取られる。

以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されない。

樹脂微粒子分散液の調製
スチレン３７０ｇ
ｎ−ブチルアクリレート３０ｇ
アクリル酸８ｇ
ドデカンチオール２４ｇ
四臭化炭素４ｇ
上記成分が混合される。得られた混合液が、非イオン性界面活性剤（三洋化成（株）製ノニポール４００）６ｇ及びアニオン性界面活性剤（第一工業製薬（株）製ネオゲンＳＣ）１０ｇがイオン交換水５５０ｇに溶解された溶液にフラスコ中で乳化分散され、１０分間ゆっくり混合されている最中に、過硫酸アンモニウム４ｇが溶解されたイオン交換水５０ｇが投入された。その後、窒素置換が行われ、フラスコ内の内容物が攪拌され、当該内容物が７０℃になるまでオイルバスによる加熱が行われ、乳化重合が５時間継続された。その結果、平均粒子径１５０ｎｍ、ガラス転移温度Ｔｇ５８℃、重量平均分子量Ｍｗ１１５００の樹脂粒子が分散した樹脂微粒子分散液が得られた。この分散液の固形分濃度は４０質量％であった。

着色剤分散液の調製
シアン顔料Ｂ１５：３６０ｇ
非イオン性界面活性剤（三洋化成（株）製ノニポール４００）５ｇ
イオン交換水２４０ｇ
上記成分が混合され、得られた混合液が、ホモジナイザー（ＩＫＡ社製ウルトラタラックスＴ５０）により１０分間攪拌された。その後、アルティマイザーによる分散処理が行われ、平均粒径２５０ｎｍの着色剤（シアン顔料）粒子が分散された着色剤分散液が調製された。

離型剤分散液の調製
ポリエチレンワックス（東洋ペトロライト（株）製ＰＷ７２５）１００ｇ
イオン性界面活性剤（第一工業製薬（株）製ネオゲンＲＫ）５ｇ
イオン交換水２００ｇ
上記成分が混合されて得られた混合液が９５℃に加熱された。次いで、ホモジナイザー（ＩＫＡ社製ウルトラタラックスＴ５０）にて分散処理が行われた後、圧力吐出型ホモジナイザーによる分散処理が行われ、平均粒子径２１０ｎｍの離型剤粒子が分散した離型剤分散液が調製された。

着色粒子の調製
上記で調製した樹脂微粒子分散液２３４質量部
上記で調製した着色剤分散液３０質量部
上記で調製した離型剤分散液４０質量部
ポリ塩化アルミニウム（浅田化学社製ＰＡＣ１００Ｗ）１．８質量部
イオン交換水６００質量部
上記成分が、丸型ステンレス鋼鉄フラスコ中でホモジナイザー（ＩＫＡ社製ウルトラタラックスＴ５０）により混合された。次いで、加熱用オイルバス中でフラスコ内の内容物が攪拌されながら５０℃まで加熱され、３０分間保持された。その結果、体積平均粒径Ｄ₅₀が４．５μｍの凝集粒子の形成が確認された。さらに加熱用オイルバスの温度が上げられ、フラスコ内の内容物が５６℃で１時間保持された。その結果、体積平均粒径Ｄ₅₀が５．３μｍの凝集粒子が得られた。その後、２６質量部の樹脂微粒子分散液が、この凝集体粒子を含む分散液に追加され、加熱用オイルバスの温度が５０℃まで上げられ、フラスコ内の内容物が３０分間加熱された。その後、１Ｎ水酸化ナトリウムが得られた凝集体粒子を含む分散液に追加され、系のｐＨが５．０に調整された後、ステンレス製フラスコが密閉され、攪拌が継続されながら９５℃まで加熱され、フラスコ内の内容物が４時間加熱された。冷却後、得られた凝集粒子が濾別され、イオン交換水で４回洗浄された後、凍結乾燥されて、コア／シェル構造を有するトナー母粒子が得られた。このトナー母粒子の体積平均粒径Ｄ₅₀は５．５μｍ、平均円形度は０．９５８であった。

実施例１
上記トナー母粒子１００質量部をヘンシェルミキサー（２０Ｌ）に投入された後、疎水性ルチルアナターゼ型酸化チタン粒子（チタン工業（株）製ＳＴＴ３０Ｓ、長軸径２０ｎｍ、イソブチルトリメトキシシラン処理品）１質量部と疎水性単分散球形大シリカ粒子（（株）日本触媒製ＫＥＰ１０Ｓ２、一次粒子サイズ１００ｎｍ、シリコンオイル処理品）１．０質量部も投入され、周速４０ｍ／ｓで２分間攪拌された。その後、疎水性小シリカ粒子（日本アエロジル（株）製ＲＸ２００、一次粒子サイズ１２ｎｍ、ヘキサメチルジシラザン処理品）１．５質量部が投入され、周速４０ｍ／ｓで２分間攪拌された。次に、粗大粒子が６３μｍ目開きの金属メッシュにより除去され、一成分非磁性トナーが得られた。当該トナーの外添剤による総被覆率は１５２％であった。

画像形成
得られたシアントナーは、図１に示される画像形成装置（ＬＰ９０００Ｃ、セイコーエプソン（株）製）に搭載された。図３に示される表面形状が、転造法により外径φ１８の鉄製中空素管の表面に設けられた後、Ｎｉ−Ｐメッキが施され、現像ローラが作製された。供給ローラは外径φ１９のウレタンスポンジからなり、現像ローラと供給ローラが、接触深さ１．０ｍｍで圧接された。プロセス速度は２１０ｍｍ／ｓ、現像ローラの周速度は３３６ｍｍ／ｓ、供給ローラの周速度は５０４ｍｍ／ｓであり、供給ローラ周速度／現像ローラ周速度で示される周速差（周速度比）は１．５とされた。カラー画像が、感光体との現像ギャップ１５０μｍ、直流バイアス−１５０ｖ、周波数３．０ｋＨｚの交流バイアス１５００ｖ（ｐ−ｐ）、Ｄｕｔｙ６０％の条件下で、ＡＣジャンピング現像法により形成された。
各プロセスユニットのバイアス電位設定値は、デフォルト設定された固定バイアス電位とされ、トナー量調整用パッチセンサの動作は無しとされた。試験環境は２２〜２４℃／４５〜５５％ＲＨであった。

画像形成の評価は、次のようにして行われた。
（１）画像形成装置が現像カートリッジのロータリー回転付単独駆動用テイストベンチにより６分間回転された（初期段階）。
（２）規制モレ及び飛散が判定された。更に、チェック用印字パターン（全面ベタ、全面ハーフ、履歴パターン等）が出力された。
（３）次に、現像ローラ上の搬送量及び帯電量、感光体上のカブリ量がモニターされた。現像ローラ上のトナー搬送量はテープ転写法での測定値で０．５１ｍｇ／ｃｍ² であった。現像ローラ上でのトナーの吸引法帯電量は、（株）アドバンテスト製デジタルエレクトロメータによる測定値として−３７．７μＣ／ｇであった。感光体上のカブリ量は、次のようにして求められた。白ベタパターン印字時の画像形成が強制的に途中停止され、感光体上に残留したカブリトナーが住友スリーエム（株）製メンディングテープに転写された。転写後のテープがＪ紙に貼り付けられた後、テープ濃度の変化がマクベス濃度計でＯＤ値として測定された。テープ単体でのＯＤ値は０．１〜０．１１であり、それを超える濃度増加分がカブリトナー量に対応する。
（４）現像器（現像カートリッジ）が画像形成装置に装着され、全面白ベタパターンがＡ４紙３０００枚にモノクロモードで連続印刷された（中間段階）。
（５）中間段階でのチェックが、初期段階でのチェックと同じ手順で実施された。
（６）新しい現像器（現像カートリッジ）が画像形成装置に装着され、全面白ベタパターンがＡ４紙３０００枚にモノクロモードで連続印刷された（最終段階）。
（７）最終段階でのチェックが、初期段階でのチェックと同じ手順で実施された。
（８）６０００枚印字時の帯状スジムラ、微小ピッチムラ、上シールフィルミング及び現像ローラフィルミングが、以下に示すように判定された。

帯状スジムラ
帯状スジムラは、現像ローラ上に薄層規制したトナー層の現像ローラ長手方向に対する均一性を示す項目である。Ａ３サイズのＪ紙に出力した全面ソリッドパターン（全面ベタ画像）が目視判定された。用紙送り方向（露光副走査方向）に発生する帯状スジムラの本数と濃度変動の大きさが、判定用画像見本と照らし合わされて判定された。現像ローラに当接した規制ブレードのニップ周辺に堆積したトナー凝集層は、トナーの薄層規制に影響される。局部的な搬送量の低下又は帯電量の上昇が生じた場合、帯状（数ｍｍ以上の幅）に濃度が低下したスジムラが発生する。その逆に濃度上昇する場合もある。
判定基準は下記の通りの目視判定である。判定に際し、規制ブレートの稜線精度の不具合に起因して発生するスジムラ系のノイズは除外された。４段階と３段階の中間の状態、３段階と２段階の中間の状態は、それぞれ、３．５、２．５と判断された。
４；トナー薄層形成時の堆積トナー凝集層に起因して帯状に変動したスジムラが全く目視できない状態
３；ベタ平均ＯＤ濃度に対して帯状に濃度変動し、ＯＤ値の増減が０．１以下のスジムラが目視判定で数本認められる状態
２；ベタ平均ＯＤ濃度に対して帯状に濃度変動し、ＯＤ値の増減が０．１を超えるスジムラが目視判定で多数本認められる状態
１；濃度カスレにより用紙の下地が露出した帯状のスジムラが、目視判定で多数本認められる状態

微小ピッチムラ
微小ピッチムラは、現像ローラ上に薄層規制されたトナー層の現像ローラ長手方向に対する均一性を示す項目である。Ａ３サイズのＪ紙に出力された全面ソリッドパターン（全面ベタ画像）が目視判定された。用紙送り方向（露光副走査方向）に発生する微小幅のスジムラの本数と濃度変動の大きさが、判定用画像見本と照らし合わされて判定された。現像ローラに当接した規制ブレードもしくは上シールのニップとその周辺に固着したトナー塊（数ｍｍ以下）は、トナーの薄層形成に影響される。固着したトナー塊の影響で急激なトナー搬送量変動が生じ、微小幅（数ｍｍ以下）のスジムラが発生する。判定基準は下記の通りの目視判定である。４段階と３段階の中間の状態は３．５と判断された。
４；トナー薄層形成時に固着トナー塊に起因して微小ピッチ状に濃度変動した微小幅のムラが全くない状態
３；微小幅のムラが濃度カスレせずに、画像先端部もしくは画像後端部の一部に発生した状態
２；微小幅のムラが濃度カスレせずに、用紙送り方向の概ね全長さにわたり発生した状態
１；濃度カスレにより用紙の下地が露出した微小ピッチムラが、概ね画像全面にわたり発生した状態

上シールフィルミング
上シールフィルミングは、現像ローラに当接した上シールのニップとその周辺に固着したトナー塊（数ｍｍ以下）の影響により、薄層規制されたトナー搬送面に局所的な搬送量変動が発生し、回復しない不可逆なスジムラが発生する現象である。上シール表面に固着したトナーもしくはその一部の状態が拡大鏡にて目視され、判定用見本と照らし合わされて、下記の判定基準に従って５段階で判定された。５段階と４段階の中間の状態、４段階と３段階の中間の状態は、それぞれ、４．５、３．５と判断された。
５；上シールの当接ニップとその近傍に固着が全くない状態
４；当接ニップとその近傍において光沢感が変化し、薄く起伏のない固着がニップ近傍の一部に発生している状態
３；当接ニップとその近傍において微小な起伏のある固着がニップ近傍の一部に発生している状態
２；当接ニップとその近傍において起伏のある固着がニップ幅方向に連結して合体発生している状態
１；当接ニップとその近傍において起伏のある固着がニップ長手方向に連結して合体発生している状態。

現像ローラフィルミング
現像ローラフィルミングは、現像ローラに当接した規制ブレートもしくは上シールのニップとその周辺に固着したトナー塊（数ｍｍ以下）の影響により、薄層規制されたトナー搬送面に局所的な搬送量変動が発生し、回復しない不可逆なスジムラが発生する現象である。現像ローラ表面に固着したトナーもしくはその一部（着色系フィルミング）の状態が目視され、判定用見本と照らし合わされて、下記の判定基準に従って５段階で判定された。
５；現像ローラ上にトナー固着スジが全くない状態（薄層化して固着したワックス等による光沢悪化もなし）
４；現像ローラ上にトナー固着スジが全くない状態（薄層化して固着したワックス等による光沢悪化は許容される）
３；現像ローラ上にトナー固着スジはないが、画像上で微小ピッチムラの発生と消失を繰り返す可逆的な状態
２；現像ローラ上にトナーが固着したスジが拡大鏡で観察され、消失しない微小ピッチムラが必ず発生する状態
１；現像ローラ上にトナーが固着して着色したスジが目視観察され、消失しない微小ピッチムラが必ず発生する状態

図３は、初期段階でのトナーの粒子構造を示す走査型電子顕微鏡写真（１万倍）である。図４は、６０００枚印字時のトナーの粒子構造を示す走査型電子顕微鏡写真（１万倍）である。図３から明らかなように、初期段階では、疎水性単分散球形大シリカ粒子が着色粒子表面に均一に付着している。図４から、疎水性単分散球形大シリカ粒子の着色粒子の割れた面（矢印部分）への再配置が確認される。

実施例２
実施例１で使用される疎水性単分散球形大シリカ粒子の使用量が１．０質量部から０．７５質量部に変更された以外は、実施例１と同じ操作が行われた。トナーの外添剤による総被覆率は１４９％であった。

実施例３
実施例１で使用される疎水性単分散球形大シリカ粒子の使用量が１．０質量部から１．５質量部に変更された以外は、実施例１と同じ操作が行われた。トナーの外添剤による総被覆率は１５７％であった。

実施例４
実施例１で使用される疎水性単分散球形大シリカ粒子の使用量が１質量部から０．５質量部に変更された以外は、実施例１と同じ操作が行われた。トナーの外添剤による総被覆率は１４７％であった。

実施例５
実施例１で使用される疎水性単分散球形大シリカ粒子の使用量が１．０質量部から２．０質量部に変更された以外は、実施例１と同じ操作が行われた。トナーの外添剤による総被覆率は１６２％であった。

比較例１
実施例１で使用される疎水性単分散球形大シリカ粒子が外添されない以外は、実施例１と同じ操作が行われた。トナーの外添剤による総被覆率は１４２％であった。トナー層厚の増加に伴う規制モレ、上シール飛散及びカブリ量の増加に問題があり、耐久枚数３０００枚時点で評価が中止された。

比較例２
実施例１で使用される疎水性ルチルアナターゼ型酸化チタン粒子に代えて、ルチル型酸化チタン粒子（チタン工業（株）製ＳＴ−４８５ＳＡ１５、一次粒子径４０〜７０ｎｍ、ステアリン酸処理品）が外添される以外は、実施例１と同じ操作が行われた。トナーの外添剤による総被覆率は１３８％であった。

比較例３
実施例１で使用される３つの外添剤が同時に外添される以外は、実施例１と同じ操作が行われた。トナーの外添剤による総被覆率は１５２％であった。

実施例１〜５及び比較例１〜３の外添剤のトナー母粒子１００質量部に対する外添量と外添順序が表１に示されている。

実施例１〜５及び比較例１〜３の判定結果が表２に示されている。

疎水性単分散球形大シリカ粒子が外添されていない一成分非磁性トナーによる耐久連続画像形成（比較例１）は不可能であった。
疎水性ルチルアナターゼ型酸化チタン粒子に代えてルチル型酸化チタン粒子が外添された一成分非磁性トナーによる画像形成方法（比較例２）は、帯状スジムラの確認を可能にせしめた。
３つの外添剤が同時に着色粒子に添加されて得られた一成分非磁性トナーによる画像形成方法（比較例３）は、帯状スジムラ、微小ピッチムラ、上シールフィルミング及び現像ローラフィルミングの確認を可能にせしめた。

上記される結果から、本発明は、一成分非磁性トナーが使用され、着色フィルミング現象を発生させない画像形成装置及び画像形成方法を提供すると確認された。

カラー画像形成装置の１実施形態を示す図現像器の主要構成要素を示す断面図現像ローラの表面形状を説明する概念図現像ローラが、軸を通る平面で切断された際の断面を説明する断面図現像ローラの変形例を示す図現像ローラの変形例を示す図現像ローラの変形例を示す図初期段階でのトナーの粒子構造を示す走査型電子顕微鏡写真６０００枚印字時のトナーの粒子構造を示す走査型電子顕微鏡写真

符号の説明

１０…プリンタ、２０…感光体、３０…帯電ユニット、４０…露光ユニット、５０…現像器保持ユニット、６０…一次転写ユニット、７０…中間転写体、７５…クリーニングユニット、８０…二次転写ユニット、９０…定着ユニット、５１０…現像ローラ、５２０…上シール、５３０…トナー収容部、５４０…ハウジング、５５０…トナー供給ローラ、５６０…規制ブレード

Claims

静電潜像を坦持する感光体と、
該感光体と非接触の状態で対向配置され、該感光体に坦持された静電潜像を一成分非磁性トナーを使用して現像する現像ローラと、
該現像ローラに圧接対向配置され、該現像ローラに対してウイズ回転して、該現像ローラに前記トナーを供給する弾性体からなる供給ローラが設けられ、
該現像ローラは、表面に軸方向及び周方向に対し傾斜を有し軸方向に等ピッチに形成された螺旋状の溝部を有し、
該一成分非磁性トナーは、結着樹脂及び着色剤を含有する着色粒子１００質量部と、外添剤として、長軸径が２０〜５０ｎｍの疎水性ルチルアナターゼ型酸化チタン粒子（ａ）０．５〜２．０質量部、個数一次平均粒径が５０〜２５０ｎｍである疎水性単分散球形大シリカ粒子（ｂ）０．５〜２．０質量部、個数一次平均粒径が７〜１６ｎｍである疎水性小シリカ粒子（ｃ）０．５〜３．０質量部を含み、該外添剤は多段処理により添加され、疎水性ルチルアナターゼ型酸化チタン粒子（ａ）は該多段処理の最初に着色粒子に添加されて得られる、画像形成装置。
着色粒子が、乳化凝集法または転相乳化合一法により得られ、体積平均粒径が４．０〜７．０μｍである、請求項１に記載された画像形成装置。
疎水性ルチルアナターゼ型酸化チタン粒子（ａ）と疎水性単分散球形大シリカ粒子（ｂ）の少なくとも一方がシリコーンオイルにより疎水化処理されている、請求項１又は２に記載された画像形成装置。
一成分非磁性トナーが供給ローラから現像ローラに供給される工程（Ａ）、
該金属現像ローラに担持された該一成分非磁性トナーにより現像される工程（Ｂ）が行われ、
該現像ローラは、表面に軸方向及び周方向に対し傾斜を有し軸方向に等ピッチに形成された螺旋状の溝部を有し、
該一成分非磁性トナーは、結着樹脂及び着色剤を含有する着色粒子１００質量部と、外添剤として、長軸径が２０〜５０ｎｍの疎水性ルチルアナターゼ型酸化チタン粒子（ａ）０．５〜２．０質量部、個数一次平均粒径が５０〜２５０ｎｍである疎水性単分散球形大シリカ粒子（ｂ）０．５〜２．０質量部、個数一次平均粒径が７〜１６ｎｍである疎水性小シリカ粒子（ｃ）０．５〜３．０質量部を含み、該外添剤は多段処理により添加され、疎水性ルチルアナターゼ型酸化チタン粒子（ａ）は該多段処理の最初に着色粒子に添加されて得られる、画像形成方法。