JP2006208431A

JP2006208431A - トナー、トナーの使用方法、トナー補給装置及び画像形成装置

Info

Publication number: JP2006208431A
Application number: JP2005016440A
Authority: JP
Inventors: Minoru Masuda; 増田　　稔
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2005-01-25
Filing date: 2005-01-25
Publication date: 2006-08-10
Also published as: US20060166123A1; CN1811607A; CN100451847C

Abstract

【課題】減容器型のトナー補給容器を用いても、トナーが抜き取られた場合、大気圧により６０％以上減容して残存することのないトナー、トナーの使用方法、このトナー用いたトナー補給装置及びこのトナー補給装置を備える画像形成装置を提供することを課題とする。
【解決手段】トナーが５００〜３０００Ｎ／ｍ^２の荷重で圧密状態にした空間率εと、その中に円錐ロータを回転させながら侵入速度５ｍｍ／ｍｉｎで２０ｍｍ粉体層中を侵入させたときに発生するトルクＴ（Ｎｍ）との関係が、Ｔ＜−０．０５ε＋０．０３２にあるトナーを、可撓性部材からなりトナーの補給につれて減容するトナー補給容器７０に使用されることを特徴とする
【選択図】図４

Description

本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンター等の静電複写プロセスによる画像形成に用いられるトナー、トナーの使用方法、トナー補給装置およびこのトナー補給装置を備えた画像形成装置に関するものである。

電子写真方式における転写型の画像形成装置では、帯電装置で一様に帯電した潜像担持体である感光体上に、原稿画像の露光を行って潜像を形成した後、この潜像に現像装置でトナーを付着させてトナー像として可視像化して、このトナー像を転写装置で転写紙あるいは中間的な転写媒体に転写する。そして、転写後の感光体上に残留したトナーを、クリーニング装置によって感光体上から除去し、感光体を継続して繰り返し使用している。

電子写真方式に用いられるトナーは、従来より、天然もしくは合成の高分子物質からなるバインダ樹脂中に染料、顔料、カーボンブラックなどの着色剤を分散させ、得られた分散体を１〜３０μｍ程度の粒径を有する粒子微粉砕することによって製造されている。ここで、電子写真用トナーは、満足すべき印字又は印刷を行うために、いろいろなすぐれた物性、例えば、粒径、形状、比重、流動性等の機械的性質、電気抵抗、誘電率等の電気的性質、軟化点、融点等の熱的性質、光学的性質、安全性、保存性、その他を有していなければならない。上記した物性のなかで、トナーの流動性は、トナー収納容器から現像装置へのトナーの補給安定性、クリーニング装置からのトナーの回収性等にかかわるので、非常に重要な物性の１つである。
従来は、これらトナー収納容器は容積を小さくできないので、使用後の容器回収時嵩張るなどの問題を有しているため、トナー収納容器を減容可能なフレキシブルな素材で構成し、大気圧で減容させることにより、容器内にアジテーター等を用いることなく現像装置に補給し、使用後に折りたたむ等コンパクトにして回収することが考えられてきた。
しかし、かかる減容容器では、容器内周面に粉体トナー供給用の螺旋状の溝又は突起が形成できない、容器内にアジテーターなどの供給用の部材が組み込めないなどから、粉体トナーの供給量が安定しない、保存中に容器内で粉体トナーがパッキングし粉体トナー供給ができなくなる場合がある、粉体トナー残量が多い、等の問題がある。

そこで、特許文献１では、粒径２．０〜４．０μｍの割合が１６個数％以下の粉体トナーをフレキシブルな素材で作成され６０％以上減容可能な容器に充填し、この容器に充填されたトナーを吸引ポンプによって空気流とともに吸引し輸送して、画像形成装置の現像部に導く技術が開示されている。しかしながら、この方式では、トナーを流動化させるために、空気を容器内に入れるため、容器が十分に減容せずに、トナー補給容器内にトナーが多く残存するという問題があった。また、トナーの粒径２．０〜４．０μｍの割合だけでの規定では、トナー凝集力が強いトナーの場合、大気圧のみで容器中のトナーが変形することが出来ずに、トナー補給容器内にトナーが多く残存するという問題もあった。

特許文献２では、粉体相中に円錐ロータを回転させながら侵入させ、円錐ロータが粉体相中を移動するときに発生するトルク又は荷重を測定することにより評価する方法において、粉体相の圧密状態を変化させてトルク又は荷重を測定し、評価する技術が開示されている。
また、特許文献３では、トナー収納容器から現像装置に連なる管状体内を搬送するのに用いられるトナーであって、予め密圧状態にして粉体層中の空間率を０．６以下にした後、円錐ロータを侵入速度５ｍｍ／ｍｉｎで２０ｍｍ侵入させたときに発生するトルクの値が０．０００１〜０．００１７Ｎｍになるような流動性を有する電子写真用トナーの技術が開示されている。
しかしながら、これらを減容可能なトナー補給容器に適用しても、大気圧のみで容器中のトナーが変形することが出来ずに、トナー補給容器内にトナーが多く残存するという問題があった。

特開２００２−００６５３１号公報特開２００４−１１７００２号公報特開２００４−２４０１００号公報

上記問題点に鑑み、本発明は、減容器型のトナー補給容器を用いても、トナーが抜き取られた場合、大気圧により６０％以上減容して残存することのないトナー、トナーの使用方法、このトナー用いたトナー補給装置及びこのトナー補給装置を備えた画像形成装置を提供することを課題とする。

上記課題を解決するために、本発明は、以下のことを特徴とする。
１．本発明のトナーの使用方法は、像担持体上の潜像を可視化するトナーを用いる画像形成装置に備えられるトナーの使用方法において、前記トナーの使用方法が、トナーが５００〜３０００Ｎ／ｍ^２の荷重で圧密状態にした空間率εと、その中に円錐ロータを回転させながら侵入速度５ｍｍ／ｍｉｎで２０ｍｍ粉体層中を侵入させたときに発生するトルクＴ（Ｎｍ）との関係が、以下の式（１）の関係を有し、Ｔ＜−０．０５ε＋０．０３２……式（１）この関係を有するトナーを、可撓性部材からなりトナーの補給につれて減容するトナー補給容器に使用されることを特徴とする。
２．本発明のトナーは、像担持体上の潜像を可視化するトナーにおいて、前記トナーが、トナーが５００〜３０００Ｎ／ｍ^２の荷重で圧密状態にした空間率εと、その中に円錐ロータを回転させながら侵入速度５ｍｍ／ｍｉｎで２０ｍｍ粉体層中を侵入させたときに発生するトルクＴ（Ｎｍ）との関係が、以下の式（１）の関係を有し、Ｔ＜−０．０５ε＋０．０３２……式（１）この関係を有するトナーを、可撓性部材からなりトナーの補給につれて減容するトナー補給容器に使用されることを特徴とする。

３．本発明のトナー補給装置は、像担持体上の潜像を可視化するトナーを用いる画像形成装置に備えられるトナー補給装置において、前記トナー補給装置は、トナー補給容器が可撓性部材からなりトナーの補給につれて減容する容器であって、トナーが、５００〜３０００Ｎ／ｍ^２の荷重で圧密状態にした空間率εと、その中に円錐ロータを回転させながら侵入速度５ｍｍ／ｍｉｎで２０ｍｍ粉体層中を侵入させたときに発生するトルクＴ（Ｎｍ）との関係が、以下の式（１）の関係を有するＴ＜−０．０５ε＋０．０３２……式（１）ことを特徴とする。
４．前記トナーは、５００〜３０００Ｎ／ｍ^２の荷重で圧密状態にした空間率εが０．５〜０．６の範囲にあることを特徴とする。
５．前記トナーは、トルクＴが０．００４Ｎｍ以下であることを特徴とする。
６．前記トナー補給容器の可撓性部材は、樹脂フィルムであって、トナー補給容器全体が６０％以上減容することを特徴とする。

７．前記トナー補給装置は、トナーを供給するポンプ手段を備えることを特徴とする。
８．前記ポンプ手段が、モーノポンプであることを特徴とする。
９．前記トナーは、平均円形度が０．９０以上であることを特徴とする。
１０．前記トナーは、体積平均粒径が３〜８μｍで、体積平均粒径（Ｄｖ）と個数平均粒径（Ｄｎ）との比（Ｄｖ／Ｄｎ）が１．００〜１．４０の範囲にあることを特徴とする。
１１．前記トナーは、形状係数ＳＦ−１が１００〜１８０の範囲にあり、形状係数ＳＦ−２が１００〜１８０の範囲にあることを特徴とする。
１２．前記トナーは、乾式粉砕法で製造されたことを特徴とする。
１３．前記トナーは、溶液重合法で製造されたことを特徴とする。
１４．前記トナーは、離型剤を含有することを特徴とする。
１５．本発明の画像形成装置は、少なくとも潜像を担持する像担持体と、像担持体を帯電する帯電装置と、像担持体に潜像を書き込む露光装置と、像担持体の潜像にトナーを付着させて現像する現像装置と、現像装置にトナーを補給するトナー補給装置とを備える画像形成装置において、３、６、７、８に記載の特徴を有するトナー補給装置を備えることを特徴とする。

本発明により、減容器型のトナー補給容器を用いても、トナーが抜き取られた場合、大気圧により６０％以上減容して残存することのないトナー、トナーの使用方法、このトナー用いたトナー補給装置及びこのトナー補給装置を備える画像形成装置を提供することができる。

以下に、本発明を実施するための最良の形態を図面等に基づいて説明する。なお、以下の説明はこの発明の最良の形態の例であって、いわゆる当業者は特許請求の範囲内で、変更・修正をして他の実施形態をなすことは容易であり、以下の説明が特許請求の範囲を限定するものではない。

図１は、本発明に係る画像形成装置の構成を示す概略図である。図１は、この発明をフルカラーの小型プリンタに適用した例を示す全体構成図である。画像形成装置本体（以下、単に「装置本体」と記す。）１内には、４個の像担持体である感光体を有する画像形成ユニット２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄを、装置本体１に対してそれぞれ着脱可能に装着している。装置本体１の略中央に転写ベルト３１を複数のローラ間に矢示Ａ方向に回動可能に装着した転写装置３を配置している。
その転写ベルト３１の上側の面に、画像形成ユニット２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄにそれぞれ設けられている感光体５が接触するように配置している。そして、その画像形成ユニット２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄに対応させて、それぞれ使用するトナーの色が異なる現像装置１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄを配置している。
画像形成ユニット２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄは、同一の構成をしたユニットであり、画像形成ユニット２Ａはマゼンタ色に対応する画像を形成し、画像形成ユニット２Ｂはシアン色に対応する画像を形成し、画像形成ユニット２Ｃはイエロー色に対応する画像を形成し、画像形成ユニット２Ｄはブラック色に対応する画像を形成する。

また、その画像形成ユニット２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄの上方には書込みユニット６を、転写ベルト３１の下方には両面ユニット７をそれぞれ配置している。この小型プリンタは、装置本体１の左方に、画像形成後の転写紙を反転させて排出したり、両面ユニット７へ搬送したりする反転ユニット８を装着している。
露光装置６は、各色毎に用意されたレーザダイオード（ＬＤ）方式の４つの光源と、６面のポリゴンミラーとポリゴンモータから構成される１組のポリゴンスキャナと、各光源の航路に配置されたｆθレンズ、長尺シリンドルカルレンズ等のレンズやミラーから構成されている。レーザダイオードから射出されたレーザ光はポリゴンスキャナにより偏向走査され感光体５上に照射される。
両面ユニット７は、対をなす搬送ガイド板４５ａ、４５ｂと、対をなす複数（この例では４組）の搬送ローラ４６とからなり、転写紙の両面に画像を形成する両面画像形成モード時には、片面に画像が形成されて反転ユニット８の反転搬送路５４に搬送されてスイッチバック搬送された転写紙を受入れて、それを給紙部に向けて搬送する。

反転ユニット８は、それぞれ対をなす複数の搬送ローラ４６と、対をなす複数の搬送ガイド板４５とからなり、上述したように両面画像形成する際の転写紙を表裏反転させて両面ユニット７へ搬出したり、画像形成後の転写紙をそのままの向きで機外に排出したり、表裏を反転させて機外に排出したりする働きをする。給紙カセット１１、１２が設けられている給紙部には、転写紙を１枚ずつ分離して給紙する分離給紙部５５、５６が、それぞれ設けられている。
転写ベルト３１と反転ユニット８との間には、画像が転写された転写紙の画像を定着する定着装置９が設けられている。その定着装置９の転写紙搬送方向下流側には、反転排紙路２０を分岐させて形成し、そこに搬送した転写紙を排紙ローラ対２５により排紙トレイ２６上に排出可能にしている。
また、装置本体１の下部には、上下２段にサイズの異なる転写紙を収納可能な給紙カセット１１、１２を、それぞれ配設している。さらに、装置本体１の右側面には、手差しトレイ１３を矢示Ｂ方向に開閉可能に設け、その手差しトレイ１３を開放することにより、そこから手差し給紙ができるようにしている。

次に、この画像形成装置の画像形成における動作について説明する。画像形成の動作を開始させると、各感光体が図１で時計回り方向にそれぞれ回転する。そして、その各感光体５の表面が帯電ローラ１４１により一様に帯電される。そして、画像形成ユニット２の感光体５には、露光装置６によりマゼンタの画像に対応するレーザ光が、画像形成ユニット２Ｂの感光体５にはシアンの画像に対応するレーザ光が、画像形成ユニット２Ｃの感光体５にはイエローの画像に対応するレーザ光が、さらに画像形成ユニット２Ｄの感光体５にはブラックの画像に対応するレーザ光がそれぞれ照射され、各色の画像データに対応した潜像がそれぞれ形成される。各潜像は、感光体５が回転することにより現像装置１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄの位置に達すると、そこでマゼンタ、シアン、イエロー及びブラックの各トナーにより現像されて、４色のトナー像となる。

一方、給紙カセット１１、１２から転写紙が分離給紙部により給紙され、それが転写ベルト３１の直前に設けられているレジストローラ対５９により、各感光体５上に形成されているトナー像と一致するタイミングで搬送される。転写紙は、転写ベルト３１の入口付近に配設している紙吸着ローラ５８によりプラスの極性に帯電され、それにより転写ベルト３１の表面に静電的に吸着される。そして、転写紙は、転写ベルト３１に吸着した状態で搬送されながら、マゼンタ、シアン、イエロー及びブラック色の各トナー像が順次転写されていき、４色重ね合わせのフルカラーのトナー画像が形成される。その転写紙は、定着装置９で熱と圧力が加えられることによりトナー像が溶融定着され、その後は指定されたモードに応じた排紙系を通って、装置本体１上部の排紙トレイ２６に反転排紙されたり、定着装置９から直進して反転ユニット８内を通ってストレート排紙されたり、あるいは、両面画像形成モードが選択されているときには、前述した反転ユニット８内の反転搬送路に送り込まれた後にスイッチバックされて両面ユニット７に搬送され、そこから再給紙されて画像形成ユニット２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄが設けられている画像形成部で、裏面に画像が形成された後に排出される。

一方、転写ベルト３１から離れた感光体５はそのまま回転を続け、ブラシ状ローラ１６１が潤滑剤成型体１６２から掻き取った潤滑剤を感光体５に塗布する。
以後の画像形成では、上述した画像形成プロセスが繰り返されるが、感光体５上に形成される潤滑剤の膜は非常に薄いために帯電装置１４による帯電を阻害することない。その後、感光体５上に再度現像されたトナー像は、転写ベルト３１に吸着した状態の転写紙に転写される。

現像装置１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄは感光体５に対向した現像ローラ、現像剤を搬送・撹拌するスクリュー、トナー濃度センサ等から構成される。現像ローラは外側の回転自在のスリーブと内側に固定された磁石から構成されている。トナー濃度センサの出力に応じて、トナー補給装置よりトナーが補給される。本実施例では現像剤としてトナーとキャリアからなる二成分現像剤を用いる。
キャリアは芯材それ自体からなるか、芯材上に被覆層を設けたものが一般に使用される。本発明において用いることのできる樹脂被覆キャリアの芯材としては、フェライト、マグネタイトである。この芯物質の粒径は２０〜６５μｍ、好ましくは３０〜６０μｍ程度が適当である。キャリア被覆層形成に使用される樹脂は、スチレン樹脂、アクリル樹脂、フッ素樹脂、シリコン樹脂又はこれらの混合物、共重合体を用いることができる。被覆層の形成法としては、従来と同様、キャリア芯材粒子の表面に噴霧法、浸漬法等の手段で樹脂を塗布すればよい。

図２は、画像形成ユニットの構成を示す概略図である。その画像形成ユニット２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄは、図２に示すように、静電潜像が形成される感光体５と、その感光体５の表面を帯電させる帯電装置１４と、感光体５の表面をクリーニングするクリーニングするクリーニング装置１５とから構成されている。
感光体５は、光導電性を有するアモルファスシリコン、アモルファスセレン等の非晶質金属、ビスアゾ顔料、フタロシアニン顔料等の有機化合物を用いることができる。環境及び使用後の後処理を考慮すると、有機化合物を用いることが好ましい。
帯電装置１４は、コロナ方式、ローラ方式、ブラシ方式、ブレード方式のいずれであってもよく、ここでは、ローラ方式の帯電装置１４を示す。帯電装置１４は、帯電ローラ１４１、帯電ローラ１４１を清掃するために当接されている帯電ローラクリーニングブラシ１４２、帯電ローラ１４１に接続される図示しない電源を備える。帯電ローラ１４１に高電圧を印加して、感光体５の表面を一様に帯電するものである。

クリーニング装置１５は、感光体５に当接してクリーニングブレード１５１を備え、クリーニングブレード１５１よりも感光体５回転方向上流側に、固形潤滑剤１５４を削り取り感光体５上に供給する潤滑剤塗布手段１５２を備える。この潤滑剤塗布手段１５２は、トナー除去手段としての機能も兼ね備える。一次転写を終えた後の感光体５上に残存するトナーは、先ずトナー除去手段１５２により感光体５上から回収される。引き続いて、感光体５上に潤滑剤塗布手段１５２により固形潤滑剤１５４の微粒子が供給され、感光体５上に残存するトナーやフィルミング等が最終的にクリーニングブレード１５１によって掻き取られる。

図３は、本発明に係るトナー補給装置を示す図である。
現像装置を構成するケーシング１０１は、この内部に搬送オーガと呼ばれる螺旋状のフィンをもったスクリュー１０２、１０３が矢印Ｃ、Ｄ方向に回転しており、この部分にはトナーとキャリアとを混合した現像剤が入っている。搬送オーガによって、例えばスクリュー１０２では現像剤が図中手前から奥側に現像剤が搬送され、スクリュー１０３では現像剤が奥側から手前に搬送され奥側と手前側には中央の仕切り１０４の無い部分が設けられて、現像剤が循環しながら攪拌される構成となっている。この循環する現像剤の一部が、現像ローラ１０６によって磁力で吸い上げ、吸着され、ドクターブレード１０５で厚さが均一にされてから、感光体に接することで感光体上の静電潜像をトナーで現像してトナー像を形成するものである。ここで、感光体に付着するのはトナーのみであり、現像器内の循環する現像剤中のトナーの量を一定に保つために、トナー補給口６７より、少量ずつトナーを補給しながら現像が行われる。

トナー補給装置の構成は、新しいトナーを収容するトナー補給容器７０と、トナー補給容器７０内のトナーを吸引排出して現像装置のトナー補給口６７に供給するモーノポンプ６０（本実施例では一軸偏心スクリューポンプ）とからなる。
トナー補給容器７０は、トナーを収納する袋状の柔軟なトナー容器７１とその最下部に接続された口金部８０とにより構成される。口金部には、吸引用のノズル１１０が挿入される。シャッター５０は、ノズル１１０が挿入されないときにトナー流出を止めるためのものである。また、シール材４２は、ノズル１１０又はシャッター５０の両側に配置され気密性を保つためのものである。

ノズルにはモーノポンプ６０がチューブ６５を介して接続される。本発明の実施例では、モーノポンプ６０は、一軸偏芯スクリューポンプ６０といわれる構成である。ローター６９、ステータ６２はポンプを構成する２つの主要部品であり、ローター６９は円形断面が螺旋状にねじれた形状をしており、硬い材質である。一方、ステータ６２はゴム状の柔軟な材料で出来ており、長円形の断面が螺旋状にねじれた形状の穴を有している。また、ステータ６２の螺旋のピッチはローター６９の螺旋のピッチの２倍の長さに形成されている。このような２つの部品を嵌合し、ローター６９側を回転する事でローター６９とステータ６２との間に出来るスペースに入ったトナーを移送する物である。モーター６６は、ユニバーサルジョイント６４を介して、ローター６９を回転駆動するためのものである。トナーは図の左から右に吸引搬送されてトナー排出口６７から下方に落下し、落下したトナーが現像装置１０に供給される構成である。ノズル１１０から現像装置１０に至る部分は本体装置に固定され、トナー補給容器７０は内部のトナーが消費されて無くなる毎に、新しいトナー補給容器７０と交換される。交換の都度、ノズル１１０の着脱が行われるために、着脱時の汚れやエアーの漏れを防ぐ為には口金部３０とノズル１１０との間の密閉性が非常に重要である。

図４は、トナー補給容器にトナーを充填した状態の斜視図である。
図５は、トナー補給容器内部のトナーが排出されて減容した（しぼんだ）状態を示す正面図である。ここで、トナー容器本体７１は６０％以上減容されるものが望ましい。
トナー補給容器７０を形成するシートは、内側が溶着するためのポリエチレン、外側がナイロンで構成される２層シートである。シートは強度を向上させるために、外側にアルミや、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）を設けることもできる。またシート厚は、５０〜２１０μｍである。

本発明の減容型のトナー補給容器７０は、トナーを抜き取るとフレキシブル容器７１が大気圧により、減容する。さらに、本発明のトナー補給容器７０内のトナーは、攪拌がないため、ある程度圧縮された状態（バルクトナー）にある。トナーに流動性がない場合は、補給容器内にトナーが多く残存することになる。このために、トナーが補給容器内から抜き取られる際に、大気圧により、補給容器内のバルクトナーの変形が必要になる。バルクトナーの変形は、トナー同士のずれによって起こるため、このずれ摩擦（応力）の大きさを回転トルクで規定する必要がある。

検討した結果、トナーが５００〜３０００Ｎ／ｍ^２の荷重で圧密状態にした空間率εと、その中に円錐ロータを回転させながら侵入速度５ｍｍ／ｍｉｎで２０ｍｍ粉体層中を侵入させたときに発生するトルクＴ（Ｎｍ）との関係が、以下の式（１）の関係を有している場合に、容器内のバルクトナーの変形が可能となる。
Ｔ＜−０．０５ε＋０．０３２……式（１）
トナーを強い圧力で圧密した場合、空間率εは小さくなり、トナー同時が密に絡み合い、トナー同時のずれに大きな応力が必要となる。逆にトナーを弱い圧力で圧密した場合は、空間率εは大きくなり、トナー同時がゆるく絡み合い、トナー同時のずれは小さな応力で十分となる。
トルクＴを小さくすれば、本発明のトナーを得ることが出来る。トルクＴを小さくするためには、トナー同士のずれによる摩擦（応力）を小さくすることによって可能となる。
具体的には、トナー表面性、トナー形状、トナーの粒度分布を制御することで可能となる。トナーの表面性に関しては、一般的には、ＷＡＸなどのやわらかく、凝集性の高い物質をトナー表面から減らしたり、疎水化度の高い添剤などを多く外添することにより、摩擦力を低減することが出来る。トナー形状に関しては、表面の凹凸が多くなると、トナー同士が絡み合い、摩擦力が大きくなる。一般的には、トナー形状を球形にすれば、摩擦力を低減することが出来る。また、粒径に関しては、一般的には、粒径が小さいほど、トナー表面積が大きくなり、摩擦力が強くなる。

本発明のトナーの評価方法は、トナーの粉体層中に円錐ロータを回転させながら、侵入（下降）させたり、引抜（アップ）いたりさせ、そのときに円錐ロータやトナー粉体層が入っている容器にかかるトルクや荷重を測定し、そのトルクや荷重の値により流動性を評価するものである。

図６は、本発明に用いられる評価装置の例を示すものである。本評価装置は、圧密ゾーンと測定ゾーンからなるものである。
圧密ゾーンは、粉体を入れる容器２１６、その容器を上下させる昇降ステージ２１８、圧密させるピストン２１５、そのピストンに荷重を加えるおもり２１４等から構成される。
この構成例では、粉体を入れた試料容器２１６を上昇させ、圧密用のピストン２１５に接触させ、さらに上昇させてピストン２１５におもり２１４の荷重が全てかかるようなおもり２１４が支持板２１９より浮いた状態になるようにし、一定時間放置する。その後、粉体を入れた容器２１６が載せてある昇降ステージ２１８を下げて、ピストン２１５を粉体表面から離す。
ピストン２１５は、どんな材質でも良いが、粉体を押付ける表面の表面性がスムーズである必要がある。そのため、加工しやすくて、表面が固く、変質しない材質が良い。また、帯電による粉体付着がないようにする必要があり、導電性の材質が適している。この材質の一例としては、ＳＵＳ、Ａｌ、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇ、黄銅等がある。
本発明では、粉体を入れる容器２１６は、内径φ６０ｍｍで、圧密を完了した粉体の高さが、２５〜２８ｍｍとなるようにした。

測定ゾーンは、図６に示されるように、粉体を入れる容器２１６、その容器を上下させる昇降ステージ２１８、ステージには荷重を測定するロードセル２１３、粉体のトルクを測定するトルクメータ２１１等から構成される。なお、本構成は一例であり、本発明を限定するものではない。
円錐ロータ２１２をシャフトの先端に取り付け、そのシャフト自体を上下方向に移動しないように固定する。
粉体を入れた試料容器ステージは、昇降機によって上下できるようにして、ステージの中央部に粉体を入れた容器２１６を置くようにし、容器を上げることによって、容器の中央に円錐ロータ２１２が回転しながら侵入してくるようにする。
円錐ロータ２１２にかかるトルクを上部にあるトルクメータ２１１によって検出し、また粉体の入った容器２１６にかかる荷重を容器の下にあるロードセル２１３によって検出し、さらに円錐ロータ２１２の移動量は、位置検出器で行なう。
この構成は一例であり、シャフト自体を昇降機により上下させたりするなどできるような他の構成でも適用できる。

図７は、表面に溝を形成した円錐ロータの図である。円錐ロータ２１２の形状は、円錐の頂角が６０°で、図７のように溝がきってある。円錐の頂点からまっすぐ底辺方向に溝を切ったもので、その溝の断面が三角形の凹凸からなるのこぎり歯形状をしている。円錐ロータの辺の長さは３０ｍｍであり、頂点の溝の深さは０ｍｍで、底面部分の溝の深さは１ｍｍで、徐々に溝が深くなっている。溝の数は４８本である。

円錐ロータ２１２の材質面とトナー粒子との摩擦成分を測定するのではなく、トナー粒子とトナー粒子との摩擦成分を測定している。
円錐ロータ２１２材質面とトナー粒子との接触は、三角溝の山の先端部分のみとなる。ほとんどが溝に入り込んだトナー粒子とその周辺のトナー粒子との接触となる。
円錐ロータ２１２の材質としては、特に限定的でなく、加工しやすくて、表面が固く、変質しないものが好ましく、さらに帯電性を帯びない材質が適している。具体例として、ＳＵＳ、Ａｌ、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇ、黄銅等を挙げることができる。

本発明の評価方法は、下記の通りとした。
・円錐ロータの回転数：１ｒｐｍ
・円錐ロータの侵入速度：５ｍｍ／ｍｉｎ

容器２１６の材質については問わないが、粉体との帯電による影響が出ないように導電性の材質が適している。また、粉体を入れ替えながら測定するため、汚れを少なくするために表面が鏡面に近いものが良い。

トルクメータ２１１は高感度タイプのものが良く、非接触方式のものが適している。ロードセル２１３は荷重レンジが広く、分解能の高いものが適している。位置検出器はリニアスケール、光を用いた変位センサ等があるが、精度的に０．１ｍｍ以下の仕様が適している。昇降機は、サーボモータやステッピングモータを用いて、精度良く駆動できるものが良い。

測定は、先ず、容器２１６にトナーを一定量投入し、本装置にセットして行なわれ、その後、円錐ロータ２１２を回転させながらトナー粉体層の中に侵入させる。
しかし、実際の測定に入る前に、トナー粉体層を加圧して、圧密状態を作り出し、その圧密状態のトナー層に円錐ロータ２１２を下降させ測定を行なうようにした方が良い。トルクや荷重測定に入るときには、決められた回転数、侵入速度で行なう。
円錐ロータ２１２の回転方向は任意である。円錐ロータ２１２の侵入距離は、浅いとトルクや荷重の値が小さく、データの再現性等に問題が生じるため、データの再現性のある領域まで深く円錐ロータ２１２を侵入させた方が良い。本発明者の実験結果によると、５ｍｍ以上侵入させればほぼ安定した測定が可能になった。測定モードは、どのような条件でも可能であるが、例として以下のような測定モードがある。
（１）容器２１６にトナーを充填する。
（２）トナー粉体層を加圧して、圧密状態作り出す。
（３）円錐ロータ２１２を回転させながら侵入させ、そのときのトルク、荷重を測定する。
（４）円錐ロータ２１２がトナー表面層から予め設定した深さ迄侵入したところで、侵入動作を止める。
（５）円錐ロータ２１２を引抜く動作を開始する。
（６）円錐ロータ２１２の先端がトナー粉体層表面から抜け、完全にフリーになった時点（最初のホームポジション）で円錐ロータ２１２の引抜き動作を停止し、回転も止める。
以上の（１）〜（６）の操作を繰返して、測定を行なう。連続的に行なっても良い。

次に、空間率について説明する。空間率をε、測定器に充填したトナー粉体の質量をＭ、トナー粉体の真比重をρ、そしてトナー層の容積をＶとするときに、空間率εは、
ε＝（Ｖ−Ｍ／ρ）／Ｖ
で表される。
トナーの真比重の測定は、Ｂｅｃｋｍａｎ社ＡｉｒＣｏｍｐａｒｉｓｏｎＰｙｃｎｏｍｅｔｅｒＭｏｄｅｌ９３０により測定する。

また、トナーの体積平均粒径Ｄｖは、小さい方が細線再現性を向上させることができるために、大きくとも８μｍ以下のトナーを用いる。しかし、粒径が小さくなると現像性、クリーニング性が低下するために、小さくとも３μｍ以上が好ましい。さらに、３μｍ未満では、キャリア又は現像ローラの表面に現像されにくい微小粒径のトナーが多くなるために、その他のトナーにおけるキャリアまたは現像ローラとの接触・摩擦が不十分となり逆帯電性トナーが多くなり地かぶり等の異常画像を形成するため好ましくない。
また、体積平均粒径Ｄｖと数平均粒径Ｄｎとの比（Ｄｖ／Ｄｎ）で表される粒径分布は、１．０５〜１．４０の範囲であることが好ましい。粒径分布をシャープにすることで、トナー帯電量分布が均一にすることができる。Ｄｖ／Ｄｎが１．４０を越えると、トナーの帯電量分布も広く、逆帯電トナーが多くなるために高品位な画像を得るのが困難になる。Ｄｖ／Ｄｎが１．０５未満では、製造が困難であり、実用的ではない。トナーの粒径は、コールターカウンターマルチサイザー（コールター社製）を用いて、測定するトナーの粒径に対応させて測定用穴の大きさが５０μｍのアパーチャーを選択して用い、５０，０００個の粒子の粒径の平均を測定することで得られる。

また、トナーは、円形度のうち形状係数ＳＦ−１が１００以上１８０以下の範囲にあり、形状係数ＳＦ−２が１００以上１８０以下の範囲にあることが好ましい。図８は、トナーの形状を模式的に表した図であり、図８（ａ）は形状係数ＳＦ−１、図８（ｂ）は形状係数ＳＦ−２を説明するための図である。形状係数ＳＦ−１は、トナー形状の丸さの割合を示すものであり、下記式（１）で表される。トナーを２次元平面に投影してできる形状の最大長ＭＸＬＮＧの二乗を図形面積ＡＲＥＡで除して、１００π／４を乗じた値である。
ＳＦ−１＝｛（ＭＸＬＮＧ）^２／ＡＲＥＡ｝×（１００π／４）……式（１）
ＳＦ−１の値が１００の場合トナーの形状は真球となり、ＳＦ−１の値が大きくなるほど不定形になる。
また、形状係数ＳＦ−２は、トナーの形状の凹凸の割合を示すものであり、下記式（２）で表される。トナーを２次元平面に投影してできる図形の周長ＰＥＲＩの二乗を図形面積ＡＲＥＡで除して、１００π／４を乗じた値である。
ＳＦ−２＝｛（ＰＥＲＩ）^２／ＡＲＥＡ｝×（１００π／４）……式（２）
ＳＦ−２の値が１００の場合トナー表面に凹凸が存在しなくなり、ＳＦ−２の値が大きくなるほどトナー表面の凹凸が顕著になる。
形状係数の測定は、具体的には、走査型電子顕微鏡（Ｓ−８００：日立製作所製）でトナーの写真を撮り、これを画像解析装置（ＬＵＳＥＸ３：ニレコ社製）に導入して解析して計算した。

トナーの形状が球形に近くなると、トナーとの接触が点接触になるために、トナー同士の吸着力が弱くなり、その結果、流動性が高くなり、また、トナーと感光体１との吸着力が弱くなって、転写率が高くなり、感光体１上の残留トナーをクリーニングしやすくなる。
トナーの形状係数ＳＦ−１とＳＦ−２は１００以上がよい。また、ＳＦ−１とＳＦ−２が大きくなると、形状が不定型になり、トナーの帯電量分布が広くなり、現像が潜像に対して忠実でなくなり、また、転写でも転写電界に忠実でなくなり画像品位が低下する。さらに、転写率が低下して転写残トナーが多くなり、大きいクリーニング装置１５が必要になり画像形成装置の設計上不利になる。このために、ＳＦ−１は１８０を越えない方が好ましく、ＳＦ−２は１８０を越えない方が好ましい。

さらに、この画像形成装置に用いるトナーは、略球形であってもよい。図９は、トナーの外形形状を示す概略図であり、図９（ａ）はトナーの外観であり、図９（ｂ）はトナーの断面図である。図９（ａ）では、Ｘ軸がトナーの最も長い軸の長軸ｒ１を、Ｙ軸が次に長い軸の短軸ｒ２を、Ｚ軸に最も短い軸の厚さｒ３を表し、長軸ｒ１≧短軸ｒ２≧厚さｒ３の関係を有している。
このトナーは、長軸と短軸との比（ｒ２／ｒ１）が０．５〜１．０で、厚さと短軸との比（ｒ３／ｒ２）が０．７〜１．０で表される略球形の形状を有している。長軸と短軸との比（ｒ２／ｒ１）が０．５未満では、不定形状に近づくために帯電量分布が広くなる。
厚さと短軸との比（ｒ３／ｒ２）が０．７未満では、不定形状に近づくために帯電量分布が広くなる。特に、厚さと短軸との比（ｒ３／ｒ２）が１．０では、略球形の形状になるために、帯電量分布が狭くなる。
なお、これまでのトナーの大きさは、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で、視野の角度を変え、その場観察しながら測定した。
トナーの形状は、製造方法により制御することができる。例えば、乾式粉砕法によるトナーは、トナー表面も凸凹で、トナー形状が一定しない不定形になっている。この乾式粉砕法トナーであっても、機械的又は熱的処理を加えることで真球に近いトナーにすることができる。懸濁重合法、乳化重合法により液滴を形成してトナーを製造する方法によるトナーは、表面が滑らかで、真球形に近い形状になることが多い。また、溶媒中の反応途中で攪拌して剪断力を加えることで楕円にすることができる。

また、このような略球形の形状のトナーとしては、窒素原子を含む官能基を有するポリエステルプレポリマー、ポリエステル、着色剤、離型剤とを有機溶媒中にそれぞれ溶解又は分散させたトナー材料液を、水系媒体中で架橋及び／又は伸長反応させるトナーが好ましい。

以下に、トナーの構成材料及び好適な製造方法について説明する。
樹脂としては、ポリスチレン樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、スチレンアクリル樹脂、スチレンメタクリレート樹脂、ポリウレタン樹脂、ビニル樹脂、ポリオレフィン樹脂、スチレンブタジエン樹脂、フェノール樹脂、ポリエチレン樹脂、シリコン樹脂、ブチラール樹脂、テルペン樹脂、ポリオール樹脂等がある。
ビニル樹脂としては、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単重合体：スチレン−ｐ−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−ビニルトルエン共重合体、スチレン−ビニルナフタリン共重合体、スチレン−アクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリル酸エチル共重合体、スチレン−アクリル酸ブチル共重合体、スチレン−アクリル酸オクチル共重合体、スチレン−メタクリル酸メチル共重合体、スチレン−メタクリル酸エチル共重合体、スチレン−メタクリル酸ブチル共重合体、スチレン−α−クロロメタクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−ビニルメチルエーテル共重合体、スチレン−ビニルエチルエーテル共重合体、スチレン−ビニルメチルケトン共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−イソプレン共重合体、スチレン−アクリロニトリル−インデン共重合体、スチレン−マレイン酸共重合体、スチレン−マレイン酸エステル共重合体などのスチレン系共重合体：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、ポリ酢酸ビニル等がある。

ポリエステル樹脂としては以下のＡ群に示したような２価のアルコールと、Ｂ群に示したような二塩基酸塩からなるものであり、さらにＣ群に示したような３価以上のアルコールあるいはカルボン酸を第三成分として加えてもよい。
Ａ群：エチレングリコール、トリ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、ネオペンチルグリコール、１，４ブテンジオール、１，４−ビス（ヒドロキシメチル）シクロヘキサン、ビスフェノールＡ、水素添加ビスフェノールＡ、ポリオキシエチレン化ビスフェノールＡ、ポリオキシプロピレン（２，２）−２，２'−ビス（４−ヒドロキシフェニル）プロパン、ポリオキシプロピレン（３，３）−２，２−ビス（４−ヒドロキシフェニル）プロパン、ポリオキシエチレン（２，０）−２，２−ビス（４−ヒドロキシフェニル）プロパン、ポリオキシプロピレン（２，０）−２，２'−ビス（４−ヒドロキシフェニル）プロパン等。
Ｂ群：マレイン酸、フマール酸、メサコニン酸、シトラコン酸、イタコン酸、グルタコン酸、フタール酸、イソフタール酸、テレフタール酸、シクロヘキサンジカルボン酸、コハク酸、アジピン酸、セバチン酸、マロン酸、リノレイン酸、またはこれらの酸無水物または低級アルコールのエステル等。
Ｃ群：グリセリン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール等の３価以上のアルコール、トリメリト酸、ピロメリト酸等の３価以上のカルボン酸等。
ポリオール樹脂としては、エポキシ樹脂と２価フェノールのアルキレンオキサイド付加物、もしくはそのグリシジルエーテルとエポキシ基と反応する活性水素を分子中に１個有する化合物と、エポキシ樹脂と反応する活性水素を分子中に２個以上有する化合物を反応してなるものなどがある。

本発明で用いる顔料としては以下のものが用いられる。
黒色顔料としては、カーボンブラック、オイルファーネスブラック、チャンネルブラック、ランプブラック、アセチレンブラック、アニリンブラック等のアジン系色素、金属塩アゾ色素、金属酸化物、複合金属酸化物が挙げられる。
黄色顔料としては、カドミウムイエロー、ミネラルファストイエロー、ニッケルチタンイエロー、ネーブルスイエロー、ナフトールイエローＳ、ハンザイエローＧ、ハンザイエロー１０Ｇ、ベンジジンイエローＧＲ、キノリンイエローレーキ、パーマネントイエローＮＣＧ、タートラジンレーキが挙げられる。
また、橙色顔料としては、モリブデンオレンジ、パーマネントオレンジＧＴＲ、ピラゾロンオレンジ、バルカンオレンジ、インダンスレンブリリアントオレンジＲＫ、ベンジジンオレンジＧ、インダンスレンブリリアントオレンジＧＫが挙げられる。
赤色顔料としては、ベンガラ、カドミウムレッド、パーマネントレッド４Ｒ、リソールレッド、ピラゾロンレッド、ウォッチングレッドカルシウム塩、レーキレッドＤ、ブリリアントカーミン６Ｂ、エオシンレーキ、ローダミンレーキＢ、アリザリンレー
キ、ブリリアントカーミン３Ｂが挙げられる。
紫色顔料としては、ファストバイオレットＢ、メチルバイオレットレーキが挙げられる。
青色顔料としては、コバルトブルー、アルカリブルー、ビクトリアブルーレーキ、フタロシアニンブルー、無金属フタロシアニンブルー、フタロシアニンブルー部分塩素化物、ファーストスカイブルー、インダンスレンブルーＢＣが挙げられる。
緑色顔料としては、クロムグリーン、酸化クロム、ピグメントグリーンＢ、マラカイトグリーンレーキ等がある。
これらは１種または２種以上を使用することができる。
特にカラートナーにおいては、良好な顔料の均一分散が必須となり、顔料を直接大量の樹脂中に投入するのではなく、一度高濃度に顔料を分散させたマスターバッチを作製し、それを希釈する形で投入する方式が用いられている。

電荷制御剤をトナー粒子内部に配合（内添）している。しかし、トナー粒子と混合（外添）して用いても良い。電荷制御剤によって、現像システムに応じた最適の電荷量コントロールが可能となり、特に本発明では、粒度分布と電荷量とのバランスをさらに安定したものとすることが可能である。
トナーを正電荷性に制御するものとして、ニグロシンおよび四級アンモニウム塩、トリフェニルメタン系染料、イミダゾール金属錯体や塩類を、単独あるいは２種類以上組み合わせて用いることができる。また、トナーを負電荷性に制御するものとしてサリチル酸金属錯体や塩類、有機ホウ素塩類、カリックスアレン系化合物等が用いられる。
定着時のオフセット防止のために離型剤を内添することが可能である。離型剤としては、キャンデリラワックス、カルナウバワックス、ライスワックスなどの天然ワックス、モンタンワックスおよびその誘導体、パラフィンワックスおよびその誘導体、ポリオレフィンワックスおよびその誘導体、サゾールワックス、低分子量ポリエチレン、低分子量ポリプロピレン、アルキルリン酸エステル等がある。これら離型剤の融点は６５〜９０℃であることが好ましい。この範囲より低い場合には、トナーの保存時のブロッキングが発生しやすくなり、この範囲より高い場合には定着ローラ温度が低い領域でオフセットが発生しやすくなる場合がある。

離型剤等の分散性を向上させるなどの目的の為に、添加剤を加えても良い。添加剤としては、スチレンアクリル樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリスチレン樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、スチレンメタクリレート樹脂、ポリウレタン樹脂、ビニル樹脂、ポリオレフィン樹脂、スチレンブタジエン樹脂、フェノール樹脂、ブチラール樹脂、テルペン樹脂、ポリオール樹脂等があり、それぞれの樹脂を２種以上混合した物でも良い。

本発明にかかるトナーを作製する方法としては、粉砕法、重合法（懸濁重合、乳化重合分散重合、乳化凝集、乳化会合等）等があるが、これらの作製法に限るものではない。
本発明のトナーは母体粒子表面に子粒子を埋設して表面改質を行っても良い。母体粒子の１／１０以下の有機樹脂粒子や無機微粒子などを混合し、加熱処理などにより母体表面に固定化する事でトナー表面に微小な凹凸を形成することが出来る。

外添剤としてはこれらの無機微粒子の他に一般的な疎水化処理無機微粒子を併用することができるが、疎水化処理された一次粒子の平均粒径が１〜１００ｎｍ、より好ましくは５ｎｍ〜７０ｎｍの無機微粒子を含むことが望ましい。また、ＢＥＴ法による比表面積は、２０〜５００ｍ²／ｇであることが好ましい。
それらは、条件を満たせば公知のものすべて使用可能である。例えば、シリカ微粒子、疎水性シリカ、脂肪酸金属塩（ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸アルミニウムなど）、金属酸化物（チタニア、アルミナ、酸化錫、酸化アンチモンなど）、フルオロポリマー等を含有してもよい。
特に好適な添加剤としては、疎水化されたシリカ、チタニア、酸化チタン、アルミナ微粒子があげられる。シリカ微粒子としては、ＨＤＫＨ２０００、ＨＤＫＨ２０００／４、ＨＤＫＨ２０５０ＥＰ、ＨＶＫ２１、ＨＤＫＨ１３０３（以上クラリアントジャパン）やＲ９７２、Ｒ９７４、ＲＸ２００、ＲＹ２００、Ｒ２０２、Ｒ８０５、Ｒ８１２（以上日本アエロジル）がある。また、チタニア微粒子としては、Ｐ−２５（日本アエロジル）やＳＴＴ−３０、ＳＴＴ−６５Ｃ−Ｓ（以上チタン工業）、ＴＡＦ−１４０（富士チタン工業）、ＭＴ−１５０Ｗ、ＭＴ−５００Ｂ、ＭＴ−６００Ｂ、ＭＴ−１５０Ａ（以上テイカ）などがある。特に疎水化処理された酸化チタン微粒子としては、Ｔ−８０５（日本アエロジル）やＳＴＴ−３０Ａ、ＳＴＴ−６５Ｓ−Ｓ（以上チタン工業）、ＴＡＦ−５００Ｔ、ＴＡＦ−１５００Ｔ（以上富士チタン工業）、ＭＴ−１００Ｓ、ＭＴ−１００Ｔ（以上テイカ）、ＩＴ−Ｓ（石原産業）などがある。

以下実施例により本発明を更に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。尚、下記において「部」は重量部を、「％」は重量％を意味する。
実施例の記載順序を説明すると、まず、母体トナー及び添加剤の混合条件を変化させたトナーを作製し、本発明に係るトナー補給装置及び画像形成装置を用いて、トナーの排出性を本発明の評価法を用いて評価した。

（母体トナーＡの作製）
Ｍｗ２１０００、Ｍｎ４２００、Ｔｇ７２℃のポリエステル樹脂１、Ｍｗ２１００００、Ｍｎ３６００、Ｔｇ７４℃のポリエステル樹脂２を用い、下記の方法でトナー１を試作した。
ポリエステル樹脂１７０部
ポリエステル樹脂２３０部
カーボンブラック８部
オリエント化学工業社製ボントロンＥ−８４１部
カルナバワックス３部
上記材料を、三井鉱山社製ＦＭミキサーで混合後、東芝機械社製２軸混練機を使用して混練し、パルペライザーで粗紛し、ホソカワミクロン社製カウンタージェット粉砕機で粉砕し、日本ニューマチック社製高精度気流分級機で、微粉を分級し取り除き、重量平均径Ｄｖが約６．８μｍのトナー母体Ａを得た。

（母体トナーＢの作製）
Ｍｗ１７０００、Ｍｎ３５００、Ｔｇ５９℃のポリエステル樹脂３
ポリエステル樹脂３１００部
カーボンブラック６部
オリエント化学工業社製ボントロンＳ−３４１部
ポリプロピレンワックス６部
上記材料を、三井鉱山社製ＦＭミキサーで混合後、東芝機械社製２軸混練機を使用して混練し、パルペライザーで粗紛し、日本ニューマチック社製ジェット粉砕機で粉砕し、日本ニューマチック社製高精度気流分級機で、微粉を分級し取り除き、重量平均径Ｄｖが約８．５μｍのトナー母体Ｂを得た。

（母体トナーＣの作製）
（（有機微粒子エマルションの合成））
撹拌棒及び温度計をセットした反応容器に、水６８３部、メタクリル酸エチレンオキサイド付加物硫酸エステルのナトリウム塩（エレミノールＲＳ−３０：三洋化成工業製）１１部、スチレン８３部、メタクリル酸８３部、アクリル酸ブチル１１０部、過硫酸アンモニウム１部を仕込み、４００回転／分で１５分間撹拌したところ、白色の乳濁液が得られた。加熱して、系内温度７５℃まで昇温し５時間反応させた。さらに、１％過硫酸アンモニウム水溶液３０部加え、７５℃で５時間熟成してビニル系樹脂（スチレン−メタクリル酸−アクリル酸ブチル−メタクリル酸エチレンオキサイド付加物硫酸エステルのナトリウム塩の共重合体）の水性分散液［微粒子分散液１］を得た。［微粒子分散液１］をレーザ回折／散乱式粒度分布測定装置ＬＡ−９２０（堀場製作所製）で測定した体積平均粒径は、０．１０μｍであった。［微粒子分散液１］の一部を乾燥して樹脂分を単離した。該樹脂分のＴｇは５７℃であった。

（（水相の調製））
水９９０部、［微粒子分散液１］８０部、ドデシルジフェニルエーテルジスルホン酸ナトリウムの４８．５％水溶液（エレミノールＭＯＮ−７：三洋化成工業製）４０部、酢酸エチル９０部を混合撹拌し、乳白色の液体を得た。これを［水相１］とする。

（（低分子ポリエステルの合成））
冷却管、撹拌機及び窒素導入管の付いた反応容器中に、ビスフェノールＡエチレンオキサイド２モル付加物２２０部、ビスフェノールＡプロピレンオキサイド３モル付加物５６１部、テレフタル酸２１８部、アジピン酸４８部及びジブチルチンオキサイド２部を入れ、常圧２３０℃で８時間反応させ、さらに１０〜１５ｍｍＨｇの減圧で５時間反応させた後、反応容器に無水トリメリット酸４５部を入れ、１８０℃、常圧で２時間反応させ、［低分子ポリエステル１］を得た。［低分子ポリエステル１］は、数平均分子量２５００、重量平均分子量６７００、Ｔｇ４７℃、酸価２５であった。

（（プレポリマーの合成））
冷却管、撹拌機及び窒素導入管の付いた反応容器中に、ビスフェノールＡエチレンオキサイド２モル付加物６８２部、ビスフェノールＡプロピレンオキサイド２モル付加物８１部、テレフタル酸２８３部、無水トリメリツト酸２２部及びジブチルチンオキサイド２部を入れ、常圧２３０℃で８時間反応させ、さらに１０〜１５ｍｍＨｇの減圧で５時間反応させて、［中間体ポリエステル１］を得た。［中間体ポリエステル１］は、数平均分子量２１００、重量平均分子量９５００、Ｔｇ５５℃、酸価０．５、水酸基価４９であった。
次に、冷却管、撹拌機及び窒素導入管の付いた反応容器中に、［中間体ポリエステル１］４１１部、イソホロンジイソシアネート８９部、酢酸エチル５００部を入れ１００℃で５時間反応させ、［プレポリマー１］を得た。［プレポリマー１］の遊離イソシアネート重量％は、１．５３％であった。

（（ケチミンの合成））
撹拌棒及び温度計をセットした反応容器に、イソホロンジアミン１７０部とメチルエチルケトン７５部を仕込み、５０℃で５時間反応を行い、［ケチミン化合物１］を得た。［ケチミン化合物１］のアミン価は４１８であった。

（（マスターバッチの合成））
カーボンブラック（リーガル４００Ｒ：キャボット社製）４０部、結着樹脂：ポリエステル樹脂（三洋化成ＲＳ−８０１酸価１０、Ｍｗ２００００、Ｔｇ６４℃）６０部、水３０部をヘンシェルミキサーにて混合し、顔料凝集体中に水が染み込んだ混合物を得た。これをロール表面温度１３０℃に設定した２本ロールにより４５分間混練を行ない、パルベライザーで１ｍｍφの大きさに粉砕し、［マスターバッチ１］を得た。

（（油相の作製））
撹拌棒及び温度計をセットした容器に、［低分子ポリエステル１］３７８部、カルナバワックス１１０部、酢酸エチル９４７部を仕込み、撹拌下８０℃に昇温し、８０℃のまま５時間保持した後、１時間で３０℃に冷却した。次いで容器に［マスターバッチ１］５００部、酢酸エチル５００部を仕込み、１時間混合し［原料溶解液１］を得た。
［原料溶解液１］１３２４部を容器に移し、ビーズミル（ウルトラビスコミル、アイメックス社製）を用いて、送液速度１ｋｇ／ｈｒ、ディスク周速度６ｍ／秒、０．５ｍｍジルコニアビーズを８０体積％充填、３パスの条件で、カーボンブラック、ワックスの分散を行った。次いで、［低分子ポリエステル１］の６５％酢酸エチル溶液１３２４部加え、上記条件のビーズミルで１パスし、［顔料・ワックス分散液１］を得た。［顔料・ワックス分散液１］の固形分濃度（１３０℃、３０分）は５０％であった。

（（乳化））
［顔料・ＷＡＸ分散液１］６４８部、［プレポリマー１］を１５４部、［ケチミン化合物１］６．６部を容器に入れ、ＴＫホモミキサー（特殊機化製）で５，０００ｒｐｍで１分間混合した後、容器に［水相１］１２００部を加え、ＴＫホモミキサーで、回転数１３，０００ｒｐｍで２０分間混合し、［乳化スラリー１］を得た。

（（異形化））
イオン交換水１３６５部、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣダイセル−１２８：ダイセル化学工業（株）製）３５部容器に入れて攪拌した水溶液に、［乳化スラリー１］１０００部を混合し、ＴＫホモミキサー（特殊機化製）で２，０００ｒｐｍで１時間混合し、［異形化スラリー１］を得た。

（（脱溶剤））
撹拌機および温度計をセットした容器に、［異形化スラリー１］を投入し、３０℃で８時間脱溶剤した後、４５℃で４時間熟成を行い、［分散スラリー１］を得た。

（（洗浄⇒乾燥））
［分散スラリー１］１００部を減圧濾過した後、
（１）：濾過ケーキにイオン交換水１００部を加え、ＴＫホモミキサーで混合（回転数１２，０００ｒｐｍで１０分間）した後濾過した。
（２）：（１）の濾過ケーキに１０％水酸化ナトリウム水溶液１００部を加え、超音波振動を付与してＴＫホモミキサーで混合（回転数１２，０００ｒｐｍで３０分間）した後、減圧濾過した。この超音波アルカリ洗浄を再度行った（超音波アルカリ洗浄２回）。
（３）：（２）の濾過ケーキに１０％塩酸１００部を加え、ＴＫホモミキサーで混合（回転数１２，０００ｒｐｍで１０分間）した後濾過した。
（４）：（３）の濾過ケーキにイオン交換水３００部を加え、ＴＫホモミキサーで混合（回転数１２，０００ｒｐｍで１０分間）した後濾過する操作を２回行い［濾過ケーキ１］を得た。［濾過ケーキ１］を循風乾燥機にて４５℃で４８時間乾燥し、目開き７５μｍメッシュで篩い、重量平均径Ｄｖが約５．６μｍの母体トナーＣを得た。

（母体トナーＤの作製）
母体トナーＣの乳化工程のＴＫホモミキサーの回転数・時間、異形化工程での増粘剤の量・ＴＫホモミキサーの回転数・時間、脱溶剤工程での温度・時間を逐次変更して、重量平均径Ｄｖが約７．５μｍの母体トナーＤを得た。
（母体トナーＥの作製）
母体トナーＣの乳化工程のＴＫホモミキサーの回転数・時間、異形化工程での増粘剤の量・ＴＫホモミキサーの回転数・時間、脱溶剤工程での温度・時間を逐次変更して、重量平均径Ｄｖが約９．２μｍの母体トナーＥを得た。

＜実施例１＞
母体トナーＡ：１００部
添加剤２．０部（クラリアントジャパン製、Ｈ２０００）
上記材料を、三井鉱山社製ＦＭミキサーで混合後、目開き３２μｍの篩で篩って、トナーを得た。
トナーの流動性は、トナー粉を径が６０ｍｍで、高さが５０ｍｍの容器に入れ、円錐ロータが侵入時のトナー粉体層表面から２０ｍｍ侵入したときのトルクを測定した。トナーは予め圧密状態にし、空間率を測定し、トルクを評価した。圧密は、５００、１０００、３０００Ｎ／ｍ^２の３点とした。
＜実施例２＞
母体トナーＢ：１００部
添加剤１．０部（クラリアントジャパン製、Ｈ２０００）
上記材料を、三井鉱山社製ＦＭミキサーで混合後、目開き３２μｍの篩で篩って、トナーを得た。
トナーの空間率、トルクの測定方法は実施例１と同じである。

＜実施例３＞
母体トナーＣ：１００部
添加剤２．０部（クラリアントジャパン製、Ｈ２０００）
上記材料を、三井鉱山社製ＦＭミキサーで混合後、目開き３２μｍの篩で篩って、トナーを得た。
トナーの空間率、トルクの測定方法は実施例１と同じである。
＜実施例４＞
母体トナーＤ１００部
添加剤２．０部（クラリアントジャパン製、Ｈ２０００）
上記材料を、三井鉱山社製ＦＭミキサーで混合後、目開き３２μｍの篩で篩って、トナーを得た。
トナーの空間率、トルクの測定方法は実施例１と同じである。
＜実施例５＞
母体トナーＥ：１００部
添加剤２．０部（クラリアントジャパン製、Ｈ２０００）
上記材料を、三井鉱山社製ＦＭミキサーで混合後、目開き３２μｍの篩で篩って、トナーを得た。
トナーの空間率、トルクの測定方法は実施例１と同じである。

＜比較例１＞
母体トナーＡ：１００部
添加剤１．０部（日本エアロジル製、Ｒ９７２Ｄ）
上記材料を、三井鉱山社製ＦＭミキサーで混合後、目開き３２μｍの篩で篩って、トナーを得た。
トナーの空間率、トルクの測定方法は実施例１と同じである。
＜比較例２＞
母体トナーＡをそのまま使用した．
トナーの空間率、トルクの測定方法は実施例１と同じである。

トナーの排出性は、××：トナーがまったく排出されない、×：途中からトナーが排出されなくなった、△：時々トナーの排出が止まる、○：安定してトナーが排出された、◎：安定してトナーが輸送され、ポンプの出力時間（０．１〜１．０秒）と粉体の輸送量がほぼ比例している、として評価した。また、トナー残量は、初期５００ｇの上記トナーをトナー補給容器に入れ、排出試験を行った後に、トナー補給容器内に残存しているトナーの重量を測定した。補給容器内のトナー残量を測定した。
用いたトナーの特性と上記の評価結果を表１に示す。

表１を見て分かるとおり、トナーの本発明の評価法によるトナーの排出性及び残存量と空間率及びトルクとの間には強い相関関係が存在する。実施例１〜５のトナーは、空間率が０．４９１〜０．５７０で、トルクが０．００１５１〜０．００４８１Ｎｍのトナーであり、比較例１〜２と比べてトナーの排出性は良好であった。また、トナーの残量は、実施例１〜５で５〜５１ｇと、比較例１〜２の４５０〜５００ｇと比べてきわめて良好であった。

図１０は、本実施例の実験結果を示す図である。図１０から、トナーの流動性が良好で、残量が少ない領域は、トナーの粉体相を均等に加圧、圧縮した後のトナー粉体層の空間率εと、トナーの粉体層中に円錐ロータを回転させながら侵入させ、前記円錐ロータが前記粉体層中を回転移動することにより発生する円錐ロータのトルク値Ｔとが、
Ｔ＜−０．０５ε＋０．０３２・・・・・式（１）
の関係を満たすことが判明した。さらに、より好適には、空間率εが０．５〜０．６の範囲にあり、トルクＴが０．００４（Ｎｍ）以下であれば、トナーの流動性良好で、残量が少なくなった。

本発明に係る画像形成装置の構成を示す概略図である。画像形成ユニットの構成を示す概略図である。本発明に係るトナー補給装置を示す図である。トナー補給容器にトナーを充填した状態の斜視図である。トナー補給容器内部のトナーが排出されて減容した状態を示す正面図である。本発明に用いられる評価装置の例を示すものである。表面に溝を形成した円錐ロータの図である。トナーの形状を模式的に表した図である。トナーの外形形状を示す概略図である。本実施例の実験結果を示す図である。

符号の説明

１画像形成装置
２画像形成ユニット
５感光体
６露光装置
７両面ユニット
８反転ユニット
９定着装置
１０現像装置
１０１ケーシング
１０２、１０３スクリュー
１０４仕切り
１０５ドクターブレード
１０６現像ローラ
１１、１２給紙カセット
１３手差しトレイ
１４帯電装置
１４１帯電ローラ
１４２帯電ローラクリーニングブラシ
１５クリーニング装置
１５１クリーニングブレード
１５２潤滑剤塗布手段（トナー除去手段）
１５４固形潤滑剤
３０口金部
５０シャッター
６０モーノポンプ
６２ステータ
６５チューブ
６６モーター
６７トナー排出口
６９ローター
７０トナー補給容器
７１トナー容器
１１０ノズル
２１０評価装置
２１１トルクメーター
２１２円錐ロータ
２１３ロードセル
２１４おもり
２１５ピストン
２１６容器
２１７加振器
２１８昇降ステージ
２１９支持板

Claims

像担持体上の潜像を可視化するトナーを用いる画像形成装置に備えられるトナーの使用方法において、
前記トナーの使用方法は、トナーが５００〜３０００Ｎ／ｍ^２の荷重で圧密状態にした空間率εと、その中に円錐ロータを回転させながら侵入速度５ｍｍ／ｍｉｎで２０ｍｍ粉体層中を侵入させたときに発生するトルクＴ（Ｎｍ）との関係が、以下の式（１）の関係を有し、
Ｔ＜−０．０５ε＋０．０３２……式（１）
この関係を有するトナーを、可撓性部材からなりトナーの補給につれて減容するトナー補給容器に使用される
ことを特徴とするトナーの使用方法。
請求項１に記載のトナーの使用方法において、
前記トナーは、５００〜３０００Ｎ／ｍ^２の荷重で圧密状態にした空間率εが０．５〜０．６の範囲にある
ことを特徴とするトナーの使用方法。
請求項１又は２に記載のトナーの使用方法において、
前記トナーは、トルクＴが０．００４Ｎｍ以下である
ことを特徴とするトナーの使用方法。
請求項１ないし３のいずれかに記載のトナーの使用方法において、
前記トナー補給容器の可撓性部材は、樹脂フィルムであって、トナー補給容器全体が６０％以上減容する
ことを特徴とするトナーの使用方法。
請求項１ないし４のいずれかに記載のトナーの使用方法において、
前記トナー補給装置は、トナーを供給するポンプ手段を備える
ことを特徴とするトナーの使用方法。
請求項５に記載のトナーの使用方法において、
前記ポンプ手段が、モーノポンプである
ことを特徴とするトナーの使用方法。
像担持体上の潜像を可視化するトナーにおいて、
前記トナーは、トナーが５００〜３０００Ｎ／ｍ^２の荷重で圧密状態にした空間率εと、その中に円錐ロータを回転させながら侵入速度５ｍｍ／ｍｉｎで２０ｍｍ粉体層中を侵入させたときに発生するトルクＴ（Ｎｍ）との関係が、以下の式（１）の関係を有し、
Ｔ＜−０．０５ε＋０．０３２……式（１）
この関係を有するトナーを、可撓性部材からなりトナーの補給につれて減容するトナー補給容器に使用される
ことを特徴とするトナー。
請求項７に記載のトナーにおいて、
前記トナーは、請求項２ないし６のいずれかに記載の使用方法で使用される
ことを特徴とするトナー。
請求項７又は８のいずれかに記載のトナーにおいて、
前記トナーは、平均円形度が０．９０以上である
ことを特徴とするトナー。
請求項７ないし９のいずれかに記載のトナーにおいて、
前記トナーは、体積平均粒径が３〜８μｍで、体積平均粒径（Ｄｖ）と個数平均粒径（Ｄｎ）との比（Ｄｖ／Ｄｎ）が１．００〜１．４０の範囲にある
ことを特徴とするトナー。
請求項７ないし１０のいずれかに記載のトナーにおいて、
前記トナーは、形状係数ＳＦ−１が１００〜１８０の範囲にあり、形状係数ＳＦ−２が１００〜１８０の範囲にある
ことを特徴とするトナー。
請求項７ないし１１のいずれかに記載のトナーにおいて、
前記トナーは、乾式粉砕法で製造された
ことを特徴とするトナー。
請求項７ないし１２のいずれかに記載のトナーにおいて、
前記トナーは、溶液重合法で製造された
ことを特徴とするトナー。
請求項７ないし１３のいずれかに記載のトナーにおいて、
前記トナーは、離型剤を含有する
ことを特徴とするトナー。
像担持体上の潜像を可視化するトナーを用いる画像形成装置に備えられるトナー補給装置において、
前記トナー補給装置は、トナー補給容器が可撓性部材からなりトナーの補給につれて減容する容器であって、
トナーが、５００〜３０００Ｎ／ｍ^２の荷重で圧密状態にした空間率εと、その中に円錐ロータを回転させながら侵入速度５ｍｍ／ｍｉｎで２０ｍｍ粉体層中を侵入させたときに発生するトルクＴ（Ｎｍ）との関係が、以下の式（１）の関係を有する
Ｔ＜−０．０５ε＋０．０３２……式（１）
ことを特徴とするトナー補給装置。
請求項１５に記載のトナー補給装置において、
前記トナーは、５００〜３０００Ｎ／ｍ^２の荷重で圧密状態にした空間率εが０．５〜０．６の範囲にある
ことを特徴とするトナー補給装置。
請求項１５又は１６に記載のトナー補給装置において、
前記トナーは、トルクＴが０．００４Ｎｍ以下である
ことを特徴とするトナー補給装置。
請求項１５ないし１７のいずれかに記載のトナー補給装置において、
前記トナー補給容器の可撓性部材は、樹脂フィルムであって、トナー補給容器全体が６０％以上減容する
ことを特徴とするトナー補給装置。
請求項１５ないし１８のいずれかに記載のトナー補給装置において、
前記トナー補給装置は、トナーを供給するポンプ手段を備える
ことを特徴とするトナー補給装置。
請求項１９に記載のトナー補給装置において、
前記ポンプ手段が、モーノポンプである
ことを特徴とするトナー補給装置。
少なくとも潜像を担持する像担持体と、
像担持体を帯電する帯電装置と、
像担持体に潜像を書き込む露光装置と、
像担持体の潜像にトナーを付着させて現像する現像装置と、
現像装置にトナーを補給するトナー補給装置とを備える画像形成装置において、
請求項１５ないし２０のいずれかに記載のトナー補給装置を備える
ことを特徴とする画像形成装置。