JP3228641B2 - 電子写真装置及び画像形成方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子写真感光体と該感
光体を接触帯電する部材を有し、該感光体に前記接触帯
電部材から電圧を印加することにより帯電する電子写真
装置及び画像形成方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、電子写真法としては多数の方法が
知られているが、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電気的潜像を形成し、ついで該
潜像をトナーで現像を行って可視像とし、必要に応じて
紙などの転写材にトナー画像を転写した後、熱、圧力な
どにより転写材上にトナー画像を定着して複写物を得る
ものである。また、転写材上に転写されずに感光体上に
残ったトナー粒子はクリーニング工程により感光体上よ
り除去される。

【０００３】近年、電子写真感光体の光導電性物質とし
て種々の有機光導電物質が開発され、特に電荷発生層と
電荷輸送層を積層した機能分離型のものが実用化され、
複写機やプリンターやファクシミリなどに搭載されてい
る。このような電子写真法での帯電手段としては、コロ
ナ放電を利用した手段が用いられていたが、多量のオゾ
ンを発生することからフィルタを具備する必要性があ
り、装置の大型化、ランニングコストアップなどの問題
点があった。

【０００４】このような問題点を解決するための技術と
して、ローラー、ブレードなどの帯電部材を感光体表面
に当接させることにより、その接触部分近傍に狭い空間
を形成し所謂パッシェンの法則で解釈できるような放電
を形成することによりオゾン発生を極力抑さえた帯電方
法が開発され、この中でも特に帯電部材として帯電ロー
ラを用いたローラ帯電方式が、帯電の安定性という点か
ら好ましく用いられている。

【０００５】具体的には、帯電は帯電部材から被帯電体
への放電によって行われるため、ある閾値電圧以上の電
圧を印加することにより帯電が開始される。例えば感光
層の厚さが２５μｍのＯＰＣ感光体に対して帯電ローラ
を当接させた場合には、約６４０Ｖ以上の電圧を印加す
れば感光体の表面電位が上昇し始め、それ以降は印加電
圧に対して傾き１で線形に感光体表面電位が増加する。
以後この閾値電圧を帯電開始電圧Ｖｔｈと定義する。つ
まり、感光体表面電位Ｖｄを得るためには帯電ローラに
はＶｄ＋Ｖｔｈという必要とされる以上のＤＣ電圧が必
要となる。また環境変動などによって接触帯電部材の抵
抗値が変動するため、感光体の電位を所望の値にするこ
とが難しかった。

【０００６】このため、更なる帯電の均一化を図るため
に特開昭６３−１４９６６９号公報に開示されるよう
に、所望のＶｄに相当するＤＣ電圧に２×Ｖｔｈ以上の
ピーク間電圧を持つＡＣ成分を重畳した電圧を接触帯電
部材に印加するＡＣ帯電方式が用いられる。これは、Ａ
Ｃによる電位のならし効果を目的としたものであり、被
帯電体の電位はＡＣ電圧のピークの中央であるＶｄに収
束し、環境などの外乱には影響されることはない。

【０００７】しかしながら、このような接触帯電装置に
おいても、その本質的な帯電機構は、帯電部材から感光
体への放電現象を用いているため、先に述べたように帯
電に必要とされる電圧は感光体表面電位以上の値が必要
とされる。また、帯電均一化のためにＡＣ帯電を行った
場合には、ＡＣ電圧の電界による帯電部材と感光体の振
動及び騒音（以下ＡＣ帯電音と称す）の発生、また、放
電による感光体表面の劣化などが顕著になり、新たな問
題点となっていた。

【０００８】一方、特開昭６１−５７９５８号公報に開
示されるように、導電性保護膜を有する感光体を、導電
性微粒子を用いて帯電する画像形成方法がある。これに
よれば、感光体として１０⁷ 〜１０¹³Ωｃｍの抵抗を有
する半導電性保護膜を有する感光体を用い、この感光体
を１０¹⁰Ωｃｍ以下の抵抗を有する導電性微粒子を用い
て帯電することにより、感光層中に電荷が注入すること
なく、放電により感光体をムラなく均一に帯電すること
ができ、良好な画像再現を行うことができると記載があ
る。この方法によれば、ＡＣ帯電における問題点であっ
た振動、騒音などは防止できるが、転写残トナーを帯電
部材である導電性微粒子がかき取ることなどによって帯
電部材にトナーが付着し、その結果帯電特性の変化が起
こる。また、放電により帯電しているため、放電による
感光体表面の劣化などが依然生じており、また高圧電源
も必要であった。

【０００９】このため、感光体への電荷の直接注入によ
る帯電が望まれていた。帯電ローラ、帯電ブラシ、帯電
磁気ブラシなどの接触帯電部材に電圧を印加し、感光体
表面にあるトラップ準位に電荷を注入して接触注入帯電
を行う方法は、Ｊａｐａｎ Ｈａｒｄｃｏｐｙ ９２年
論文集Ｐ２８７の「導電性ローラを用いた接触帯電特
性」などに記載があるが、これらの方法は、暗所絶縁性
の感光体に対して、電圧を印加した低抵抗の帯電部材で
注入帯電を行う方法であり、帯電部材の抵抗値が十分に
低く、更に帯電部材に導電性を持たせる材質（導電性フ
ィラーなど）が表面に十分に露出していることが条件に
なっていた。このため、前記の文献においても帯電部材
としてはアルミ箔や、高湿環境下で十分抵抗値が下がっ
たイオン導電性の帯電部材が好ましいとされている。本
出願人らの検討によれば感光体に対して十分な電荷注入
が可能な帯電部材の抵抗値は１×１０³ Ωｃｍ以下であ
り、これ以上では印加電圧と帯電電位の間に差が生じ始
め帯電電位の収束性に問題が生じることがわかってい
る。

【００１０】しかしながら、このような抵抗値の低い帯
電部材を実際に使用すると、感光体表面に生じたキズ、
ピンホールなどに対して接触帯電部材から過大なリーク
電流が流れ込み、周辺の帯電不良や、ピンホールの拡
大、帯電部材の通電破壊が生じる。

【００１１】これを防止するためには帯電部材の抵抗値
を１×１０⁴ Ω程度以上にする必要があるが、この抵抗
値の帯電部材では先に述べたように感光体への電荷注入
性が低下し、帯電が行われないという矛盾が生じてしま
う。

【００１２】そこで、接触方式の帯電装置もしくは該帯
電装置を用いた画像形成方法について上記のような問題
点を解消する、即ち、低抵抗の接触帯電部材を用いない
と生じなかった電荷注入による良好な帯電性と、低抵抗
の接触帯電部材では防止することのできなかった被帯電
体上のピンホールリークという背反した特性を両立させ
ることが望まれていた。

【００１３】また、接触帯電を用いる画像形成方法にお
いては、帯電部材の汚れ（スペント）による帯電不良に
より画像欠陥を生じ、耐久性に問題が生じる傾向にあ
り、被帯電部材への電荷注入による帯電においても、帯
電部材の汚れによる帯電不良の影響を防止することが多
数枚のプリントを可能にするため急務であった。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、電子
写真感光体と該感光体を注入帯電する部材を有し、該感
光体に該注入帯電用部材から電圧を印加することにより
帯電する、長期にわたって良好な帯電特性を維持できる
電子写真装置及び画像形成方法を提供することである。

【００１５】

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、導
電性支持体上に感光層を有する電子写真感光体と、磁性
粒子からなり該感光体に接触して電圧を印加する接触帯
電部材を有する電子写真装置において、該感光体が該支
持体より最も離れて電荷注入層を有し、該帯電部材の電
圧印加部分と該感光体に接する部分との間の抵抗値が１
０⁴ 〜１０⁷ Ωであり、かつ該磁性粒子が表面が平滑な
磁性粒子Ａと表面が凹凸な磁性粒子Ｂの混合物であるこ
とを特徴とする電子写真装置である。

【００１６】また、本発明は、導電性支持体上に感光層
を有する電子写真感光体に、磁性粒子からなる帯電部材
を接触させ、電圧を印加して該感光体を帯電する工程を
有する画像形成方法において、該感光体が該支持体より
最も離れて電荷注入層を有し、該帯電部材の電圧印加部
分と該感光体に接する部分との間の抵抗値が１０⁴ 〜１
０⁷ Ωであり、かつ該磁性粒子が表面が平滑な磁性粒子
Ａと表面が凹凸な磁性粒子Ｂの混合物であることを特徴
とする画像形成方法である。

【００１７】本発明は、帯電特性を維持したまま、トナ
ースペントの影響を受けにくくした、耐久安定性に優れ
た画像形成方法である。

【００１８】接触帯電部材は感光体の電荷注入層に電荷
を注入する役割と、感光体上に生じたピンホールなどの
欠陥に帯電電流が集中して、帯電部材及び感光体の通電
破壊を防止する役割を兼ね備えなければならない。接触
帯電部材の抵抗値が１×１０ ⁴ Ω未満ではピンホールリ
ークを防止できず、１×１０⁷ Ωを超えると帯電に必要
な電流を流すことができない。従って、該帯電部材の電
圧印加部分から感光体に接する部分までの抵抗値は１×
１０⁴ Ω〜１×１０⁷ Ωの範囲でなければならない。ま
た、抵抗値を上記範囲内に制御するためには、本発明に
係わる磁性粒子の体積抵抗値は１０⁴ Ωｃｍ〜１０⁷ Ω
ｃｍであることが好ましい。

【００１９】更に、該磁性粒子は表面形状が平滑なもの
（磁性粒子Ａ）と凹凸なもの（磁性粒子Ｂ）が混在して
なり、粒子表面の汚染による帯電劣化の防止が達成され
ている。即ち、磁性粒子の比表面積を増大させ、かつ磁
性粒子の入れ代わりが起こり易く、一部表面が汚染され
たとしても常に安定した帯電が得られることによる。

【００２０】以上のような構成をとることによって、電
荷注入による帯電とピンホールリークの防止を両立する
ことができるようになり、また、安定した帯電特性を維
持することが可能となった。

【００２１】具体的には、接触帯電部材として、鉄粉や
フェライト、マグネタイトなどの酸化鉄などの磁性粒子
からなる帯電磁気ブラシを用いた場合、帯電部材の抵抗
値を１×１０⁴ Ω〜１×１０⁷ Ωの範囲にすることは可
能ではあるが、耐久を行うと、クリーニングされずに感
光体上に残ったトナーを帯電部材がかき取ることなどに
より、帯電部材へのトナースペントが生じ、注入帯電性
が劣化してしまう。そこで表面が凹凸の磁性粒子を用い
れば、表面積が増大することである程度トナースペント
の影響を防止できるが、キャリアの流動性が悪化するた
めにキャリアの入れ代わりが起きにくく長期使用には好
ましくない。従って、本発明においては、表面形状が平
滑なもの（磁性粒子Ａ）と凹凸なもの（磁性粒子Ｂ）を
混在させることで、安定した帯電特性の維持を達成し
た。磁性粒子Ａ、Ｂはそれぞれ１０重量％以上含有され
ることが好ましい。

【００２２】磁性粒子Ａは実質的に表面が平滑であり、
組成材料の融点以上の高温下でプラズマ法などにより生
成される。また、磁性粒子Ｂは原料を焼結して生成した
もので実質的に原材料の形状が表面に残っているもので
ある。磁性粒子Ｂの表面の平均細孔径は０．１５〜２．
５μｍが好ましい。より好ましくは０．５〜２μｍであ
る。

【００２３】表面細孔径の測定は、水銀圧入式ポロシメ
ーター（カルロ・エルバ社製 ＭＥＲＣＵＲＹ ＰＲＥ
ＳＳＵＲＥ ＰＯＲＯＳＩＭＥＴＥＲ ＭＯＤ２２０）
を用い行った。水銀圧入法による細孔径の測定は毛細管
における濡れない液体の特性に基づいている。濡れ角９
０度以上を持つ液体は表面張力のため自分自身では細孔
内に入っていけないため、細孔へ液体を入れるためには
外側より圧力を加える必要があり、その圧力は細孔径と
一定の関係を持っている。平均細孔径はこの圧力と水銀
の物性から算出される。

【００２４】また、その平均粒径は５〜２００μｍが好
ましい。５μｍより小さいと、感光体への磁気ブラシの
付着が生じ易く、また２００μｍより大きいと、スリー
ブ上での磁気ブラシの穂立ちの密度を密にできず、感光
体への注入帯電性が悪くなる傾向にある。より好ましく
は１０〜１００μｍ、特には１５〜５０μｍである。な
お、平均粒径は、光学顕微鏡または走査型電子顕微鏡に
より、ランダムに１００個以上抽出し、水平方向最大弦
長をもってその粒径とした。

【００２５】更には、磁性粒子の表面が中抵抗コート層
でコートされていることも好ましい形態のひとつであ
る。この際、コート層形成後も表面形状は保存されるこ
とが好ましい。

【００２６】上記コート層としては、体積抵抗値が１×
１０⁴ Ωｃｍ〜１×１０⁹ Ωｃｍの範囲である蒸着膜や
導電性微粒子分散樹脂膜などが考えられるが、帯電特
性、生産性やコストなどの観点から導電性微粒子分散樹
脂膜が好ましい。好ましくは１０⁴ Ωｃｍ〜１０⁷ Ωｃ
ｍである。ここで上記コート層の体積抵抗値の測定方法
は、表面に導電性微粒子分散樹脂膜を蒸着させたポリエ
チレンテレフタラート（ＰＥＴ）フィルム（約１００μ
ｍ）上にコート層（約１０μｍ）を作成し、これを体積
抵抗測定装置（ヒューレットパッカード社製４１４０Ｂ
ｐＡＭＡＴＥＲ）にて、２３℃、６５％の環境で１０
０Ｖの電圧を印加させて測定した。

【００２７】なお、磁性粒子の表面を結着樹脂のみでコ
ートするとトナースペントの防止には有効であるが、こ
の結着樹脂のみのコート層の抵抗は一般に１×１０¹⁰Ω
ｃｍ以上と高いために、電荷注入が起こりにくく、帯電
部材として用いるには不適当である。そこで、導電性微
粒子分散中抵抗樹脂膜をコート層としている。

【００２８】磁性粒子のコート層に用いられる結着樹脂
としては、スチレン、クロルスチレンなどのスチレン
類；エチレン、プロピレン、ブチレン、イソブチレンな
どのモノオレフィン；酢酸ビニル、プロピオン酸ビニ
ル、安息香酸ビニル、酪酸ビニルなどのビニルエステ
ル；アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸
ブチル、アクリル酸ドデシル、アクリル酸オクチル、ア
クリル酸フェニル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸
エチル、メタクリル酸ブチル、メタクリル酸ドデシルな
どのα−メチレン脂肪族モノカルボン酸エステル；ビニ
ルメチルエーテル、ビニルエチルエーテル、ビニルブチ
ルエーテルなどのビニルエーテル；ビニルメチルケト
ン、ビニルヘキシルケトン、ビニルイソプロペニルケト
ンなどのビニルケトン類の単独重合体あるいは共重合体
などが挙げられ、特に代表的な結着樹脂としては、導電
性微粒子の分散性やコート層としての成膜性、トナース
ペント防止、生産性という点などから、ポリスチレン、
スチレン−アクリル酸アルキル共重合体、スチレン−ア
クリロニトリル共重合体、スチレン−ブタジエン共重合
体、スチレン−無水マレイン酸共重合体、ポリエチレ
ン、ポリプロピレンなどが挙げられる。更に、ポリカー
ボネート、フェノール樹脂、ポリエステル、ポリウレタ
ン、エポキシ樹脂、ポリオレフィン、フッ素樹脂、シリ
コーン樹脂、ポリアミドなどが挙げられる。特にスペン
ト防止という観点から、臨界表面張力の小さい樹脂、例
えばポリオレフィン、フッ素樹脂、シリコーン樹脂など
を含んでいることがより好ましい。

【００２９】ブレンド量は、全結着樹脂量に対するフッ
素系樹脂、ポリオレフィン系樹脂またはシリコーン系樹
脂の割合は、１．０〜６０重量％が好ましく、特に２．
０〜４０重量％が好ましい。含有量が１．０重量％未満
であると、表面改質効果が十分でなく、トナースペント
に効果が少ない。一方６０重量％を越えると、両者が均
一に分散されにくいため、体積抵抗値に部分的なムラが
生じ、帯電特性が悪くなる傾向がある。

【００３０】フッ素樹脂としては、例えばポリフッ化ビ
ニル、ポリフッ化ビニリデン、ポリトリフルオロエチレ
ン、ポリクロロトリフルオロエチレン、ポリジクロロジ
フルオロエチレン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリ
ヘキサフルオロプロピレンなどの溶媒可溶の共重合体が
挙げられる。

【００３１】シリコーン樹脂としては、例えば信越シリ
コーン社製ＫＲ２７１、ＫＲ２８２、ＫＲ３１１、ＫＲ
２５５、ＫＲ１５５（ストレートシリコーンワニス）、
ＫＲ２１１、ＫＲ２１２、ＫＲ２１６、ＫＲ２１３、Ｋ
Ｒ２１７、ＫＲ９２１８（変性用シリコーンワニス）、
ＳＡ−４、ＫＲ２０６、ＫＲ５２０６（シリコーンアル
キッドワニス）、ＥＳ１００１、ＥＳ１００１Ｎ、ＥＳ
１００２Ｔ、ＥＳ１００４（シリコーンエポキシワニ
ス）、ＫＲ９７０６（シリコーンアクリルワニス）、Ｋ
Ｒ５２０３、ＫＲ５２２１（シリコーンポリエステルワ
ニス）や東レシリコーン社製のＳＲ２１００、ＳＲ２１
０１、ＳＲ２１０７、ＳＲ２１１０、ＳＲ２１０８、Ｓ
Ｒ２１０９、ＳＲ２４００、ＳＲ２４１０、ＳＲ２４１
１、ＳＨ８０５、ＳＨ８０６Ａ、ＳＨ８４０などが用い
られる。

【００３２】導電性微粒子としては、銅、ニッケル、
鉄、アルミニウム、金、銀などの金属あるいは酸化鉄、
フェライト、酸化亜鉛、酸化スズ、酸化アンチモン、酸
化チタンなどの金属酸化物、更にはカーボンブラックな
どの導電粉が挙げられる。また、これら導電性微粒子は
体積抵抗値が１×１０⁷ Ωｃｍ以下のものが好ましく、
粒径は１μｍ以下が好ましい。なお、本発明に用いる導
電性微粒子は、必要に応じ疎水化、帯電調整などの目的
で表面処理を施されていてもよい。

【００３３】コート層の被コート材に対する塗布量は、
被覆樹脂固形分が０．５〜２０重量％が好ましい。塗布
量が０．５重量％未満では、被コート材の被覆効果が十
分でなく、２０重量％以上では実質的に効果が変わら
ず、むしろコストアップなどの弊害が起こる。

【００３４】磁性粒子としては、磁気によって穂立ちさ
せて、この磁気ブラシを感光体に接触させて帯電させる
ために、この材質としては例えば鉄、コバルト、ニッケ
ルなどの強磁性を示す元素を含む合金あるいは化合物な
どが用いられる。これらはそのまま用いると体積抵抗値
が好ましい範囲に入らないため、酸化処理、還元処理な
どを行って体積抵抗値を好ましい範囲に調整したもの、
例えば組成調整したフェライト、水素還元処理したＺｎ
−Ｃｕフェライト、酸化処理したマグネタイトなどが用
いられる。また、その体積抵抗値は、表面に中抵抗コー
ト層を設けたとしても初期と同様な帯電特性を維持させ
るために、１×１０⁴ Ωｃｍ〜１×１０ ⁹ Ωｃｍの範囲
にあることが好ましい。より好ましくは１×１０⁴ Ωｃ
ｍ〜１×１０⁷ Ωｃｍである。

【００３５】導電性微粒子含有の樹脂コート磁性粒子の
製造方法としては、導電性微粒子および被覆樹脂を適当
な溶媒に溶解させて調製したコート層用溶液中に被コー
ト材粒子を浸漬させた後、スプレードライヤーを用いて
溶剤を揮発させてコート層を形成させる方法、あるいは
一般的な流動床コーティング装置中に被コート材粒子を
入れ流動床を形成させながらコート層用溶液をスプレー
しつつ乾燥させ、徐々にコート層を形成させる方法など
が挙げられる。

【００３６】本発明に係わる電子写真感光体としては、
支持体より最も離れた層に、先に述べたように、十分な
帯電性と画像流れを起こさない条件を満足するために体
積抵抗値が１×１０⁸ Ωｃｍ〜１×１０¹⁵Ωｃｍの範囲
である電荷注入層を設けた感光体を用いることが好まし
い。より好ましくは画像流れなどの点から、体積抵抗値
が１×１０¹⁰Ωｃｍ〜１×１０¹⁵Ωｃｍ，更には体積抵
抗値の環境変動なども考慮して、体積抵抗値が１×１０
¹²Ωｃｍ〜１×１０¹⁵Ωｃｍのものを用いるのが好まし
い。１×１０⁸ Ωｃｍ未満では高湿環境で帯電電荷が表
面方向に保持されないため画像流れを生じ、１×１０¹⁵
Ωｃｍを越えると帯電部材からの帯電電荷を十分注入、
保持できず、帯電不良を生じる傾向にある。このような
機能層を感光体表面に設けることによって、帯電部材か
ら注入された帯電電荷を保持する役割を果たし、更に光
露光時にこの電荷を感光体の支持体に逃す役割を果た
し、残留電位を低減させる。また、本発明に係わる帯電
部材と感光体を用い、このような構成をとることによっ
て、帯電開始電圧Ｖｈが小さく、感光体帯電電位を帯電
部材に印加する電圧のほとんど９０％以上に収束させる
ことが可能になった。ここで電荷注入層としては、絶縁
性の結着樹脂に光透過性でかつ導電性の粒子を適量分散
させて中抵抗とした材料で構成することが特徴である。

【００３７】ここで電荷注入層の体積抵抗値の測定方法
は、前述した帯電部材コート層材料の測定法と同様に、
表面に導電膜を蒸着させたポリエチレンテレフタラート
（ＰＥＴ）フィルム上に電荷注入層を作成し、これを体
積抵抗測定装置（ヒューレットパッカード社製４１４０
Ｂ ｐＡＭＡＴＥＲ）にて、２３℃、６５％の環境で１
００Ｖの電圧を印加させて測定した。

【００３８】この電荷注入層は金属蒸着膜あるいは導電
性微粒子を結着樹脂中に分散させた導電性微粒子樹脂分
散膜などによって構成され、蒸着膜では蒸着、導電性微
粒子樹脂分散膜ではディッピング塗工法、スプレー塗工
法、ロールコート塗工法、ビームコート塗工法などの適
当な塗工法にて塗工して電荷注入層とする。また、絶縁
性の結着樹脂に光透過性の高いイオン導電性を持つ樹脂
を混合、もしくは共重合させて構成するもの、または中
抵抗で光導電性のある樹脂単体で構成するものでもよ
い。導電性微粒子樹脂分散膜の場合、導電性微粒子の添
加量は結着樹脂に対して２〜１００重量％の範囲に納ま
っていることが好ましい。２重量％未満の場合には、所
望の体積抵抗値を得ることは難しく、また１００重量％
を越える場合には膜強度の低下によって電荷注入層が削
り取られ易くなり、感光体寿命が短かくなる傾向があ
る。

【００３９】また、電荷注入層の結着樹脂は下層の結着
樹脂と同じとすることも可能であるが、この場合には電
荷注入層の塗工時に電荷輸送層の塗工面を乱してしまう
可能性があるため、塗工法の選択に注意する。

【００４０】また、好ましくは前記電荷注入層に滑材粉
末が含有させる。その理由は、帯電時に感光体と注入帯
電部材の摩擦が低減されるために帯電ニップが拡大し、
帯電特性が向上するためである。特に滑材粉末として臨
界表面張力の低いフッ素系樹脂、シリコーン系樹脂また
はポリオレフィン系樹脂を用いるのがより好ましい。特
に好ましくは４フッ化エチレン樹脂（ＰＴＦＥ）が用い
られる。この場合、滑材粉末の添加量は、好ましくは結
着樹脂に対して２〜５０重量％、より好ましくは５〜４
０重量％である。２重量％未満では滑材粉末の量が十分
ではないために、帯電特性の向上が十分でなく、また５
０重量％を越えると、画像の分解能、感光体の感度が大
きく低下する傾向がある。

【００４１】

〔トナーの製造例〕

スチレン−ブチルアクリレート共重合体 （共重合重量比８０：２０） １００重量部 マグネタイト ６０重量部 含金属アゾ顔料 ２重量部 低分子量ポリプロピレン ３重量部 上記材料をヘンシェルミキサーで混合した後に、１３０
℃に設定したエクストルーダーにて混練した。得られた
混練物を冷却し、カッターミルにより粗粉砕した後に、
ジェット気流を用いたジェットミルで微粉砕し、風力分
級して重量平均粒径１２μｍの黒色微粉体（磁性トナー
粒子）を得た。この黒色微粉体１００重量部に対して、
シリコーンオイルにて疎水化処理をしたシリカ０．９重
量部を加え、ヘンシェルミキサーで混合し、磁性トナー
を得た。

【００４２】〔感光体製造例１〕感光体は負帯電の有機
感光体（以下ＯＰＣ感光体）であり、φ３０ｍｍのアル
ミニウム製のドラム上に機能層を５層設ける。

【００４３】第１層は下引層であり、アルミニウムドラ
ムの欠陥等をならすため、またレーザ露光の反射による
モアレの発生を防止するために設けられている厚さ約２
０μｍの導電層である。

【００４４】第２層は正電荷注入防止層であり、アルミ
ニウム支持体から注入された正電荷が感光体表面に帯電
された負電荷を打ち消すのを防止する役割を果たし、ア
ミラン樹脂とメトキシメチル化ナイロンによって１０⁶
Ωｃｍ程度に抵抗調整された厚さ約１μｍの中抵抗層で
ある。

【００４５】第３層は電荷発生層であり、ジスアゾ系の
顔料を樹脂に分散した厚さ約０．３μｍの層であり、レ
ーザ露光を受けることによって正負の電荷対を発生す
る。

【００４６】第４層は電荷輸送層であり、ポリカーボネ
ート樹脂にヒドラゾンを分散したものであり、Ｐ型半導
体である。従って、感光体表面に帯電された負電荷はこ
の層を移動することはできず、電荷発生層で発生した正
電荷のみを感光体表面に輸送することができる。

【００４７】第５層は本発明の特徴である電荷注入層で
あり、光硬化性のアクリル樹脂にＳｎＯ₂ 超微粒子、更
に接触帯電部材と感光体との接触時間を増加させて、均
一な帯電を行うために粒径約０．２５μｍの４フッ化エ
チレン樹脂粒子を分散したものである。具体的には、ア
ンチモンをドーピングし、低抵抗化した粒径約０．０３
μｍのＳｎＯ₂ 粒子を樹脂に対して７０重量％、更に４
フッ化エチレン樹脂粒子を３０重量％、分散剤を１．２
重量％分散したものである。

【００４８】これによって感光体表面の抵抗は、電荷輸
送層単体の場合２×１０¹⁵Ωｃｍであったのに比べ、５
×１０¹²Ωｃｍにまで低下した。

【００４９】〔感光体製造例２〕感光体製造例１の第５
層に、４フッ化エチレン樹脂粒子と分散剤を分散しなか
ったこと以外は、感光体製造例１と同様に感光体を作成
した。これによって感光体表面の抵抗は、２×１０¹²Ω
ｃｍにまで低下した。

【００５０】〔感光体製造例３〕感光体製造例１の第５
層を、アンチモンをドーピングし、低抵抗化した粒径約
０．０３μｍのＳｎＯ₂ 粒子を光硬化性のアクリル樹脂
に対して２００重量％分散したものを加えたこと以外
は、感光体製造例１と同様に感光体を作成した。これに
よって感光体表面の抵抗は、４×１０⁷ Ωｃｍにまで低
下した。

【００５１】〔帯電部材製造例１〕体積抵抗値４×１０
⁶ Ωｃｍの表面が平滑であるＺｎ−Ｃｕフェライト粒子
（磁性粒子Ａ）を中抵抗樹脂層でコートした磁性粒子
と、体積抵抗値５×１０⁶ Ωｃｍの表面に凹凸を有する
コートしていないＺｎ−Ｃｕフェライト粒子（磁性粒子
Ｂ、平均細孔径１．８μｍ）を２：１の割合で混合した
平均粒径３５μｍの磁性粒子を帯電部材として用いた。

【００５２】コートに当り、フッ素−アクリル樹脂１重
量部と導電材として導電化処理を施した酸化チタン１重
量部をジメチルフォルムアミドとメチルエチルケトンの
混合溶液６重量部に溶解させ、これをガラスビーズを入
れたペイントシェイカーで２時間分散させ、コート層用
溶液を作成した。このコート層用溶液から作られるコー
ト層の抵抗を前述の方法で測定したところ体積抵抗値が
７×１０⁷ Ωｃｍであった。次に、この溶液を流動床型
の塗布機（スピラコータ、岡田精工社製）を用いて前記
磁性粒子Ａ３００重量部に塗布した。その表面を日立製
作所製走査型電子顕微鏡Ｓ−８００（以下単にＳＥＭと
する）で観察したところ、全体にわたってコート層の存
在が確認された。磁性粒子の体積抵抗値の測定は、図１
に示すセルを用いて測定した。すなわち、セルＡに磁性
粒子を充填し、該充填磁性粒子に接するように電極１及
び２を配し、該電極間に電圧を印加し、その時流れる電
流を測定することにより求めた。その測定条件は、２３
℃、６５％の環境で充填磁性粒子のセルとの接触面積Ｓ
＝２ｃｍ² 、厚みｄ＝１ｍｍ、上部電極の荷重１０ｋ
ｇ、印加電圧１００Ｖである。乾燥工程を経て得られた
被覆磁性粒子の体積抵抗値は８×１０⁶ Ωｃｍであっ
た。

【００５３】〔帯電部材製造例２〕体積抵抗値４×１０
⁶ Ωｃｍの表面が平滑であるＺｎ−Ｃｕフェライト粒子
（磁性粒子Ａ）と体積抵抗値５×１０⁶ Ωｃｍの表面に
凹凸を有するＺｎ−Ｃｕフェライト粒子（磁性粒子Ｂ、
平均細孔径１．８μｍ）を重量比２：１で混合した平均
粒径３０μｍの磁性粒子を帯電部材として用いた。

【００５４】〔帯電部材製造例３〕体積抵抗値１×１０
⁶ Ωｃｍの表面が平滑であるＺｎ−Ｃｕフェライト粒子
と体積抵抗値３×１０⁶ Ωｃｍの表面に凹凸を有するＺ
ｎ−Ｃｕフェライト粒子（表面細孔径０．７５μｍ）を
重量比２：１で混合した平均粒径５０μｍの磁性粒子を
帯電部材として用いた。

【００５５】〔帯電部材製造例４〕平均粒径６０μｍ、
体積抵抗値５×１０⁹ ΩｃｍのＺｎ−Ｃｕフェライト粒
子を帯電部材として用いた。

【００５６】〔帯電部材製造例５〕平均粒径４０μｍ、
体積抵抗値４×１０³ Ωｃｍのマグネタイト粒子を帯電
部材として用いた。

【００５７】〔実施例１〕上に述べた感光体と、接触帯
電部材を用いて帯電を行う際の原理について述べる。本
発明は、中抵抗の接触帯電部材で、中抵抗の表面抵抗を
持つ感光体表面に電荷注入を行うものであるが、本実施
例は感光体表面材質のもつトラップ電位に電荷を注入す
るものではなく、電荷注入層の導電粒子に電荷を充電し
て帯電を行う原理である。

【００５８】具体的には、電荷輸送層を誘電体、アルミ
ニウム支持体と電荷注入層内の導電粒子を両電極板とす
る微小なコンデンサーに、接触帯電部材で電荷を充電す
る理論に基づくものである。この際、導電粒子は互いに
電気的には独立であり、一種の微小なフロート電極を形
成している。このため、マクロ的には感光体表面は均一
電位に充電、帯電されているように見えるが、実際には
微小な無数の充電されたＳｎＯ₂ が感光体表面を覆って
いるような状況となっている。このため、レーザによっ
て画像露光を行なってもそれぞれのＳｎＯ₂ 粒子は電気
的に独立なため、静電潜像を保持することが可能にな
る。

【００５９】次に、本実施例で実験に用いた電子写真方
式のプリンターについて図２を用いて説明する。プロセ
ススピードは２４ｍｍ／ｓｅｃであり、感光体は感光体
製造例１を用い、２３℃、６５％の環境において耐久を
行った。

【００６０】接触帯電部材は、帯電部材製造例１で作成
された被覆磁性粒子およびこれを支持させるための非磁
性の導電スリーブ、これに内包されるマグネットロール
によって構成され、上記被覆磁性粒子をスリーブ上に厚
さ１ｍｍでコートして感光体との間に幅約５ｍｍの帯電
ニップを形成させるようにした。該磁性粒子保持スリー
ブと感光体との間隙は約５００μｍとした。またマグネ
ットロールは固定、スリーブ表面が感光体表面の周速に
対して３倍の早さで逆方向に摺擦するように回転させ、
感光体と磁気ブラシが均一に接触するようにした。な
お、磁気ブラシと感光体の間に周速差を設けない場合に
は、磁気ブラシ自体は物理的な復元力を持たないため、
感光体のフレ、偏心等で磁気ブラシが押し退けられた場
合、磁気ブラシのニップが確保できなくなって帯電不良
を起こす。このため、常に新しい磁気ブラシの面を当て
る必要から、本実施例では３倍の早さで逆方向に回転さ
せた。

【００６１】まず、−８００Ｖの直流電圧を印加された
上記接触帯電部材を感光体に対して当接、回転させるこ
とによって帯電を行う。次に露光部で画像露光（イメー
ジ露光）を受ける。次に、画像信号に従って強度変調を
受けたレーザダイオードからのレーザ光１３をポリゴン
ミラーで走査して露光手段とし、感光体上に静電潜像を
形成する。

【００６２】次に、製造例の磁性一成分絶縁トナーを用
いて反転現像を行う。マグネットを内包する直径１６ｍ
ｍの非磁性スリーブ１４に上記のネガトナーをコート
し、感光体表面との距離を３００μｍに固定した状態
で、感光ドラムと等速で回転させ、スリーブに電圧を印
加する。電圧は、−５００ＶのＤＣ電圧と、周波数２０
００Ｈｚ、ピーク間電圧１２００Ｖの矩形のＡＣ電圧を
重畳したものを用い、スリーブと感光体の間でジャンピ
ング現像を行わせる。

【００６３】このようにしてトナーで顕視化された像
は、次に転写材１６に転写される。転写部では中抵抗の
転写ローラ１５を用いる。本実施例ではローラ抵抗値は
５×１０⁸ Ωのものを用い、＋２０００ＶのＤＣ電圧を
印加して転写を行った。

【００６４】転写材上にトナー像を転写されたプリント
画像は、その後熱定着ローラ１８によって定着を受け、
機外に排出される。また、転写残トナーはクリーニング
ブレード１７で感光ドラム上からかき落され、次の画像
形成に備えられる。

【００６５】以上のような構成のプリンターで画像評価
を行ったところ、−８００ＶのＤＣ電圧を帯電部材のス
リーブに印加して、感光体が帯電ニップを１回通過した
だけで、始め０Ｖだった感光体表面電位が−７７０Ｖに
まで帯電され、良好な帯電性を得ることができた。ま
た、このとき感光体状にピンホールが生じていてもリー
クは発生せず、また接触帯電部材を構成している磁性粒
子が感光体上に現像されることもなく、良好なベタ黒、
ベタ白画像が得られた。またこれを１０００枚耐久して
も初期と同様な帯電特性を示しており、良好なベタ黒、
ベタ白画像が得られた。

【００６６】また、反転現像において帯電不良が生じる
際には、感光体上の履歴が帯電に影響することから、Ａ
４縦画像において感光体一周分（本実施例では約９４ｍ
ｍ）をベタ黒画像（電位低）としその直後をベタ白（電
位高）とした画像評価（帯電ゴースト評価）も行った。
帯電不良が生じれば、ベタ黒直後に電位が充分に上がら
ず、反転現像においてはかぶりとなって現われるが、耐
久を通じてこの画像においてもかぶりの発生はみられな
かった。

【００６７】〔実施例２〕実施例１における接触帯電部
材を帯電部材製造例２、感光体を感光体製造例２を用い
たことを除き、実施例１と同様に画像評価を行ったとこ
ろ、帯電ニップの減少による若干の帯電不良により、帯
電ゴースト評価においてベタ白画像上に若干のかぶりが
あったものの実用上問題なく初期から１０００枚まで良
好なベタ黒、ベタ白画像が得られた。

【００６８】〔実施例３〕実施例２における接触帯電部
材を帯電部材製造例３を用いたことを除き、実施例２と
同様に画像評価を行ったところ、初期は良好であった
が、１０００枚耐久すると、実用上問題ないが、若干の
帯電不良（帯電ゴースト評価においてベタ白でかぶり画
像）が発生した。

【００６９】〔比較例１〕実施例２における接触帯電部
材を帯電部材製造例４を用いたことを除き、実施例２と
同様に画像評価を行ったところ、初期から帯電不良によ
る画像不良（ベタ白でかぶり画像）が見られた。

【００７０】〔比較例２〕実施例２における接触帯電部
材を帯電部材製造例５を用いたことを除き、実施例２と
同様に画像評価を行ったところ、初期からピンホールリ
ークに基づく部分的帯電不良（ベタ白画像で黒ポチ）が
生じた。

【００７１】〔比較例３〕実施例１における感光体を感
光体製造例３を用いたことを除き、実施例１と同様に画
像評価を行ったところ、初期からピンホールリークに基
づく部分的帯電不良（ベタ白画像で黒ポチ）が生じた。

【００７２】また、電位が横方向に流れて、画像流れが
発生した。

【００７３】

【発明の効果】本発明では、導電性支持体上に感光層を
有する電子写真感光体と、磁性粒子からなり該感光体に
接触して電圧を印加する接触帯電部材を有する電子写真
装置において、該感光体が該支持体より最も離れて電荷
注入層を有し、該帯電部材の電圧印加部分と該感光体に
接する部分との間の抵抗値が１０⁴ 〜１０⁷ Ωであり、
かつ該磁性粒子が表面が平滑な磁性粒子Ａと表面が凹凸
な磁性粒子Ｂの混合物である電子写真装置、及び該電子
写真装置を用いて帯電する工程を有する画像形成方法に
より、均一な帯電を感光体表面に与え、安定した画像を
得ることが可能になった。

【図面の簡単な説明】

【図１】電気抵抗測定装置を模式的に示した概略図であ
る。

【図２】本発明に基づく電子写真方式のプリンターの構
成を表す概略図である。

【符号の説明】

１ 主電極 ２ 上部電極 ３ 絶縁物 ４ 電流計 ５ 電圧計 ６ 定電圧装置 ７ 磁性粒子 ８ ガイドリング １１ 感光ドラム １２ 接触帯電部材 １３ 露光手段 １４ 現像器 １５ 転写ローラ １６ 転写材 １７ クリーニングブレード １８ 熱定着ローラ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平６−295115（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−69149（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−6353（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03G 15/02

Claims (16)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 導電性支持体上に感光層を有する電子写
   真感光体と、磁性粒子からなり該感光体に接触して電圧
   を印加する接触帯電部材を有する電子写真装置におい
   て、該感光体が該支持体より最も離れて電荷注入層を有
   し、該帯電部材の電圧印加部分と該感光体に接する部分
   との間の抵抗値が１０⁴ 〜１０⁷ Ωであり、かつ該磁性
   粒子が表面が平滑な磁性粒子Ａと表面が凹凸な磁性粒子
   Ｂの混合物であることを特徴とする電子写真装置。
2. 【請求項２】 該磁性粒子Ｂの表面の平均細孔径が、
   ０．１５〜２．５μｍである請求項１記載の電子写真装
   置。
3. 【請求項３】 該磁性粒子Ａ及び磁性粒子Ｂが、それぞ
   れ１０重量％以上含有されている請求項１または２記載
   の電子写真装置。
4. 【請求項４】 該磁性粒子の表面が、体積抵抗率１０⁴
   〜１０⁷ Ωｃｍのコート層でコートされている請求項１
   乃至３記載の電子写真装置。
5. 【請求項５】 該磁性粒子のコート層が、導電性微粒
   子、及び結着樹脂としてフッ素系樹脂、ポリオレフィン
   系樹脂またはシリコーン系樹脂を含有する導電性微粒子
   分散樹脂膜である請求項４記載の電子写真装置。
6. 【請求項６】 該電荷注入層の体積抵抗率が、１０⁸ 〜
   １０¹⁵Ωｃｍである請求項１乃至５記載の電子写真装
   置。
7. 【請求項７】 該電荷注入層が、導電性微粒子、結着樹
   脂及び滑材粉末を含有する請求項１乃至６記載の電子写
   真装置。
8. 【請求項８】 該滑材粉末が、フッ素系樹脂、ポリオレ
   フィン系樹脂またはシリコーン系樹脂である請求項７記
   載の電子写真装置。
9. 【請求項９】 導電性支持体上に感光層を有する電子写
   真感光体に、磁性粒子からなる帯電部材を接触させ、電
   圧を印加して該感光体を帯電する工程を有する画像形成
   方法において、該感光体が該支持体より最も離れて電荷
   注入層を有し、該帯電部材の電圧印加部分と該感光体に
   接する部分との間の抵抗値が１０⁴ 〜１０⁷ Ωであり、
   かつ該磁性粒子が表面が平滑な磁性粒子Ａと表面が凹凸
   な磁性粒子Ｂの混合物であることを特徴とする画像形成
   方法。
10. 【請求項１０】 該磁性粒子Ｂの表面の平均細孔径が、
    ０．１５〜２．５μｍである請求項９記載の画像形成方
    法。
11. 【請求項１１】 該磁性粒子Ａ及び磁性粒子Ｂが、それ
    ぞれ１０重量％以上含有されている請求項９または１０
    記載の画像形成方法。
12. 【請求項１２】 該磁性粒子の表面が、体積抵抗率１０
    ⁴ 〜１０⁷ Ωｃｍのコート層でコートされている請求項
    ９乃至１１記載の画像形成方法。
13. 【請求項１３】 該磁性粒子のコート層が、導電性微粒
    子、及び結着樹脂としてフッ素系樹脂、ポリオレフィン
    系樹脂またはシリコーン系樹脂を含有する導電性微粒子
    分散樹脂膜である請求項１２記載の画像形成方法。
14. 【請求項１４】 該電荷注入層の体積抵抗率が、１０⁸
    〜１０¹⁵Ωｃｍである請求項９乃至１３記載の画像形成
    方法。
15. 【請求項１５】 該電荷注入層が、導電性微粒子、結着
    樹脂及び滑材粉末を含有する請求項９乃至１４記載の画
    像形成方法。
16. 【請求項１６】 該滑材粉末が、フッ素系樹脂、ポリオ
    レフィン系樹脂またはシリコーン系樹脂である請求項１
    ５記載の画像形成方法。