JP3733253B2 - 画像形成装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、静電記録方式または電子写真方式を利用した複写機、プリンター、ファクシミリ等の画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真方式を利用した複写機、プリンター、ファクシミリ等の画像形成装置による画像形成では、電子写真感光体（以下、感光体という）の表面を帯電装置によって一様に帯電し、帯電された感光体の表面を原稿画像あるいは入力した画像信号に対応して露光して静電潜像を形成する。そして、この静電潜像を現像装置で現像してトナー像を形成し、このトナー像を転写装置によって転写材に転写して、定着装置によりトナー像が転写材上に永久固着画像として定着され、出力される。
【０００３】
上記画像形成後に感光体の表面に残留した転写残トナーは、クリーニング装置によって除去される。このクリーニング装置によるクリーニング工程は、クリーニング部材を感光体に押し当てて転写残トナーをせき止め、廃トナー容器に掻き落として捕集させる工程であり、ブレード型のクリーニング部材が用いられている。このようなクリーニング部材は、直接感光体に当接させるので転写残トナーの捕集性に優れ、長期的にクリーニング性が持続し、多量の転写残トナーが発生した場合でも良好なクリーニング性を発揮する。
【０００４】
しかしながら、その一方では、感光体の摩耗（短命化）、廃トナーの処理が必要になること、クリーニング容器を具備するために装置が必然的に大きくなってしまう、等の指摘もあった。
【０００５】
そこで、エコロジー、感光体寿命、装置の小型化、更にはトナーの有効活用などの観点から、廃トナーレスのシステムとして現像同時クリーニング（又はクリーナーレス）が提案されている。
【０００６】
例えば特開平５−２１０３００号公報では、帯電ローラに導電性ブレードを当接させて、転写残トナーが帯電ローラに付着した場合に、バイアスにより付着トナーの極性を制御して静電的に感光体に吐出し、感光体に対向回転で接触している現像ローラで吸引する技術が提案されている。しかしながら、このような現像同時クリーニングでは、放電による極性反転では多層から成るトナー付着には帯電制御は不均一となり、現像ローラによるトナー回収性は低下する。
【０００７】
また、特開平５−３４６７５１号公報では、ファーブラシ帯電器を用いた現像同時クリーニングが提案されている。この現像同時クリーニングでは、転写残トナーをファーブラシ（帯電器）の回転で一旦掻き取り、再び感光体に付着させるものであり、帯電効率を高めるために交流重畳バイアスが印加されている。この場合、回転力だけでは十分なトナー吐出しは得られず、また、交流重畳はトナーの静電気的吐出し（感光体への付着）を低下させるために、高品位な画質の維持は困難である。
【０００８】
上記したような放電によるトナー極性制御や、回転力によるトナー吐出しのようなシステムでは、現像同時クリーニングは未達成であるというのが現状である。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上記したように従来の現像同時クリーニングシステムでは、転写残トナーは帯電部材を通過させた後、現像器で回収することになるが、例えば反転現像の場合、転写残トナーの極性は逆極性に反転されるために、帯電部材に静電的に付着し易い。このため、現像器での転写残トナー回収性が低下したり、トナー汚れによる帯電不良が発生することになる。
【００１０】
また、上記したように帯電部材に付着した転写残トナーを清掃部材で取り除くような方法ではトナー回収は未達成であり、また、非作像時による逆バイアスを印加する方法のみでは付着トナーの吐出しは不十分であり、また現像器での回収は困難である。
【００１１】
そこで本発明は、転写残トナーの現像器への良好な回収を可能して、均一な帯電を長期にわたって維持することができる画像形成装置を提供することを目的としている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明は、導電性基体上に感光層を有する回動自在な感光体と、該感光体の表面に接触して設けられ、前記感光体を帯電する帯電部材と、前記感光体の表面に接触して設けられ、前記感光体上に画像露光して形成される静電潜像にトナーを混合した現像剤を付着させてトナー像を形成するトナー担持体を有する現像手段と、前記トナー像を転写部において転写材へ転写する転写手段とを備え、前記トナー担持体が、前記転写材に転写されないで前記感光体上に残留する転写残トナーを回収するクリーニング手段を兼ねる画像形成装置において、前記トナーは、形状係数ＳＦ−１が１００〜１４０、形状係数ＳＦ−２が１００〜１２０のトナーであり、前記感光体は、最表面に電荷注入層を有する感光体であり、前記帯電部材は、前記感光体の表面に接触するブラシ接触子であり、該ブラシ接触子に、前記転写手段による転写により反転した前記トナーの帯電極性を前記感光体の帯電極性と同極性に制御する電荷制御剤を付与することを特徴としている。
【００１４】
また、前記電荷注入層は、金属酸化物を分散した樹脂層であることを特徴としている。
【００１５】
また、前記電荷注入層は、無機半導体層であることを特徴としている。
【００１６】
また、前記電荷注入層は、１×１０8 〜１×１０15Ωｃｍの体積抵抗値を有していることを特徴としている。
【００１７】
また、前記電荷制御剤は、カップリング剤、カップリング剤で変性した樹脂、イオン性の染顔料や有機金属化合物、樹脂、変性シリコーンオイルのいずれかで形成されることを特徴としている。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態について説明する。
【００２０】
図１は、本実施の形態に係る画像形成装置（本実施の形態では、クリーニング装置がない現像同時クリーニング方式の画像形成装置）を示す概略構成図である。
【００２１】
この画像形成装置は、像担持体としてのドラム型の感光体１、帯電装置２、露光装置（不図示）、現像装置３、転写装置４、定着装置５を備えている。
【００２２】
感光体１は、本実施の形態では負帯電の有機感光体で、円筒状の導電性基体（不図示）上に感光層（不図示）を有しており、矢印方向（時計方向）に所定の周速度で回転駆動される。
【００２３】
感光層は電荷発生層と電荷輸送層を積層して成るが、それぞれの層を構成する電荷発生物質及び電荷輸送物質を同一層化した単層型でもよい。電荷輸送層の膜厚は、５〜４０μｍ、電荷発生層の膜厚は、０．０５〜５μｍの範囲であり、感光層材料としては、例えばフタロシアニン顔料、アゾ顔料等の有機系材料、シリコン化合物などの無機系材料などが挙げられる。また、導電性基体には、アルミニウム、ニッケル、ステンレス、スチール等の金属、導電性膜を有するプラスチックあるいは硝子、導電化した紙などが用いられる。
【００２４】
帯電装置２は、本実施の形態では感光体１表面に当接する接触帯電手段としての帯電ブラシ６を有しており、帯電ブラシ６は、帯電容器７に一端側を保持したバネ８により感光体１に可動で接触（固定も可）している。
【００２５】
帯電ブラシ６は、その回転速度及び回転方向（対向、順方向）は外部駆動により調整可能である。帯電ブラシ６には、帯電バイアス電源（不図示）から直流バイアスによる帯電、又は直流に交流（周波数及びピーク間電圧は任意に設定可能）を重畳した帯電バイアスが印加される。また、帯電ブラシ６には電荷制御剤（不図示）が付与され、転写により反転したトナー帯電極性を現像トナーの極性に制御する能力を有する（帯電ブラシ６と電荷制御剤の詳細については後述する）。
【００２６】
現像装置３は、トナーが表面に担持される回転自在な現像ローラ３ａを有しており、反転現像により露光装置（不図示）の画像露光Ｌによって感光体１上に形成された静電潜像にトナーを付着させて、トナー像として顕像化する。現像ローラ３ａには、現像バイアス電源（不図示）が接続されている。また、本実施の形態では、感光体１に近接（または接触）して配設される現像ローラ３ａは、静電潜像を現像してトナー像を形成させると共に、トナー像の転写材Ｐへの転写後に感光体１上に残留する転写残トナーを回収するクリーニング手段を兼ねている。
【００２７】
転写装置４は、本実施の形態では感光体１表面に所定に押圧力で当接する回転自在な転写ローラである。
【００２８】
定着装置５は、駆動回転する定着ローラ５ａと、この定着ローラ５ａに当接して回転する加圧ローラ５ｂとを有しており、定着ローラ５ａと加圧ローラ５ｂとの間のニップに挟持搬送される転写材Ｐ上の未定着トナー像を加熱、加圧して定着する。
【００２９】
次に、上記した画像形成装置の画像形成動作について説明する。
【００３０】
画像形成時には、感光体１は矢印方向（時計方向）に所定のスピードで回転駆動される。このとき、帯電ブラシ６に帯電バイアス電源（不図示）より帯電バイアス（交流に直流を重畳させた帯電バイアス）を印加して、感光体１表面を負極性に帯電する。
【００３１】
そして、帯電された感光体１表面に露光装置（不図示）からレーザー光による画像露光Ｌが与えられ、入力される画像情報に応じて静電潜像が形成される。そして、現像装置３の現像バイアスが印加された現像ローラ３ａによって静電潜像が現像（反転現像）され、トナー像として顕像化される。
【００３２】
そして、感光体１上のトナー像が転写装置（転写ローラ）４との間の転写ニップ部に到達すると、このタイミングに合わせてカセット（不図示）内から転写材Ｐが搬送され、転写バイアスが印加された転写装置（転写ローラ）４によって転写材Ｐ上にトナー像が転写される。トナー像が転写された転写材Ｐは定着装置５の定着ローラ５ａと加圧ローラ５ｂとの間のニップに挟持搬送され、転写材Ｐ上の未定着トナー像を加熱、加圧して定着し、外部に出力する。
【００３３】
上記した画像形成の現像工程では、反転現像方式により感光体１の帯電極性が負である場合、同様に負に帯電したトナーが感光体１に像（トナー像）を形成することになる。そして、トナー像は転写材Ｐの背面に位置する逆極性（正）の転写装置（転写ローラ）４により静電的に転写材Ｐに転写されるが、一部は転写残トナーとして感光体１上に残存する。
【００３４】
転写残トナーは、転写により感光体１の帯電極性（負極性）とは逆極性である正極性の分布が増加している。正極性に反転したトナー（転写残トナー）は、感光体１に負電荷を供給している帯電ブラシ６に静電的に引き寄せられ接触する。この時、感光体１と帯電ブラシ６との間の帯電ニップ部における負極性放電、及び帯電ブラシ６表面の帯電制御剤（不図示）との摩擦帯電による２重の作用を受けて、正から負極性に反転される。
【００３５】
反転されたトナーは、感光体１との電位差により帯電ブラシ６から感光体１側に吐き出された後、感光体１の表面電位と現像スリーブ３ａへの現像バイアスの電位差によって、その他の負極性トナーと共に帯電ブラシ６を通過して現像ローラ３ａにより現像装置３内に回収される。
【００３６】
この現像同時クリーニングにより、転写残トナーの回収性が向上するのでゴーストなどの画質低下は防止され、更に均一な帯電が持続できるので、高画質が達成される。
【００３７】
次に、上記した帯電ブラシ６について詳細に説明する。
【００３８】
本実施の形態の帯電ブラシ６は、フィラメント状態の繊維を織布、不織布、フィルム、シート状物などの基布にＷ字型織り、Ｖ字型織り（又はＵ字型織りとも言う）等の手法により織り込んだファーブラシ形状のブラシ接触子を有している。
【００３９】
帯電ブラシ（ブラシ接触子）６に使用される繊維は、合成繊維、天然繊維、半合成繊維及び再生繊維などである。
【００４０】
具体例を挙げると、合成繊維としては、例えばナイロン−６、ナイロン−６６、ナイロン−１２、ナイロン−４６、アラミド系などのポリアミド類、ＰＥＴなどのポリエステル類、ＰＥやＰＰなどのポリオレフィン類、ポリビニールアルコール系、ポリ塩化ビニールやビニリデン系、ポリアクリロニトリル系、ポリフェニレンサルファイド、ポリウレタン、ポリフルオロエチレン、炭素繊維、ガラス繊維などがある。
【００４１】
天然繊維としては、例えば絹、綿、羊毛、麻などがある。半合成繊維としてはアセテートなど、また再生繊維としては、レーヨン、キュプラなどがある。更には、合成繊維の原材料成分を２種類以上複合し溶融紡糸して得られる複合性繊維を用いることができる。
【００４２】
これらの繊維は、単独または２種類以上組み合わせて用いることができる。
【００４３】
また、複合性繊維としては、アルカリや有機溶剤で特定成分を除去し極細繊維を発生させる海島型繊維、芯鞘型繊維、高分子相互配列型繊維、高圧水流の噴射や繊維各成分の熱収縮率の差を利用して複合繊維を極細繊維群に開繊する分割繊維、サイドバイサイド型繊維などがある。
【００４４】
また、帯電ブラシ（ブラシ接触子）６は、帯電を均一化するために導電処理することが好ましい。
【００４５】
帯電ブラシ（ブラシ接触子）６の抵抗をＲとすると、Ｒが１×１０3 Ωより小さいと、感光体１にピンホールが存在した場合に高温度環境ほどリークが発生することがあり、その場合には帯電不良となる。また、Ｒが１×１０9 Ωより大きくなると帯電性が低下し、高速で画像形成する場合や低湿度環境において均一帯電が困難になることがある。そこで、帯電ブラシ（ブラシ接触子）６の抵抗は、１×１０3 （Ω）≦Ｒ≦１×１０9 （Ω）であることが好ましい。
【００４６】
ここで、帯電ブラシ（ブラシ接触子）６の抵抗は、ローラ形状に加工したブラシを導電性金属回転体（アルミニウム製）に当接させ、ＤＣ１００Ｖを印加した時の電流値（実測）から算出した値（Ω）である。
【００４７】
このような帯電ブラシ（ブラシ接触子）６としては、上記の繊維材料に導電性フィラーを混合し溶融紡糸した練込み型の繊維、金属繊維や炭素繊維等の導電性の繊維、電子共役性ポリマーに代表される導電性ポリマーで繊維表面をコートした導電性繊維などを挙げることができる。
【００４８】
上記導電性フィラーとしては、鉄、銅、銀などの金属粉体、酸化亜鉛、酸化スズ、酸化チタン、硫化銅などの複合金属粉、カーボンブラックなどの導電性カーボン等が使用される。
【００４９】
また、電子共役性ポリマー材料としては、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリキノリン、ポリフェニレン、ポリナフテレン、ポリアセチレン、ポリフェニレンスルフィド、ポリアニリン、ポリフェニレンビニレンや、ピロールまたはチオフェンの誘導体を含む重合体などが挙げられる。これらは、単独または２種類以上組み合わせて用いることができる。中でも、ポリマー分子中に複素環式化合物を含むポリピロール、ポリチオフェン、窒素原子と同素環式化合物を含むポリアニリン、及びこれらの誘導体を含む重合体は、帯電部材として耐高電圧性に優れ、また、抵抗変化が少なく長期的に安定な抵抗値を維持することができるので特に好ましい。
【００５０】
また、本実施の形態においては、帯電ブラシ６と感光体１との間には均一なニップ幅を与える必要がある。
【００５１】
その方法としては、スペーサーにより調整する方法、帯電ブラシ６全体を感光体１表面に圧接できるように弾性層を設ける方法などがある。弾性層を形成する材料としては、例えばＥＰＤＭ、ＮＢＲ、ブチルゴム、アクリルゴム、ウレタンゴム、ポリブタジエン、ブタジエンスチレンゴム、ブタジエンアクリロニトリルゴム、ポリクロロプレン、ポリイソプレン、クロルスルホン化ポリエチレン、ポリイソブチレン、イソブチレンイソプレンゴム、フッ素ゴム、シリコーンゴムなどの合成ゴムや天然ゴムなどが挙げられる。弾性材料は、必要に応じ発泡剤を用いて適当なセル径に発泡させたスポンジ形状でも良い。更に弾性材料は、導電性フィラーにより導電化できる。
【００５２】
このような導電性フィラーとしては、例えばアルミニウム、ニッケル、ステンレス、パラジウム、亜鉛、鉄、銅、銀などの金属系の粉体や繊維、酸化亜鉛、酸化すず、酸化チタン、硫化銅、硫化亜鉛などの複合金属粉、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、ＰＡＮ系カーボン、ピッチ系カーボンなどのカーボン粉があり、これらを単独または２種類以上組み合わせて用いることができる。
【００５３】
上記帯電ブラシ（ブラシ接触子）６の形態としては、例えばローラ形状、ブレード形状、ベルト形状などが挙げられる。図１に示した帯電ブラシ６は、ローラ形状である。
【００５４】
以下に、本実施の形態における帯電ブラシ６の構成例を示す。
【００５５】
図２に示す帯電ブラシはローラ形状のブラシであり、基布（不図示）上に植毛されたブラシ接触子１１を導電性基体（芯金）１０に巻き付けた構成である（このローラ形状のブラシは、図１に示した帯電ブラシ６の構成である）。導電性基体（芯金）１０にブラシ接触子１１を巻き付ける手段としては、例えば短幅のブラシ接触子織物を芯金にスパイラル状に巻き付ける方法、芯金の円周長とブラシ幅に相当する広幅のブラシ織物を芯金に張り合わせる方法などが挙げられる。なお、ブラシ接触子１１と導電性基体１０の間に導電性弾性層（不図示）を設けてもよい。
【００５６】
図３に示す帯電ブラシは、ブレード形状のブラシであり、ブレード状の基板１２に基布（不図示）上に植毛されたブラシ接触子１３を張り合わせた構成である。
【００５７】
ブレード状の基板１２としては、ステンレス、アルミニウムなどの金属、シリコーンゴム、ウレタンゴム、ニトリルブタジエンゴムなどの弾性体、可塑性の樹脂などが挙げられ、弾性体や樹脂は必要に応じ導電化してもよい。また、基板１２は、ブラシ接触子１３を感光体１に接触させてニップ幅を確保することが好ましく、ブラシ接触子１３を感光体１に当接させた後に、振動機（不図示）の連結により感光体１表面上を前後左右に振動移動させることも可能である。
【００５８】
図４に示す帯電ブラシは、ベルト形状のブラシであり、導電性弾性層を有するベルト１４にブラシ接触子１５を張り合わせ、ベルト１４を駆動ロール１６ａと従動ロール１６ｂとの間に回転自在に張設した構成である。
【００５９】
ベルト１４にブラシ接触子１５を張り合わせる手段としては、例えば前記図２と同様に、短幅のブラシ接触子織物をスパイラル状に巻き付ける方法、広幅の織物をベルト回転体形状に合わせて筒状に成形する方法などが挙げられる。ベルト１４は、２軸式固定ベルトの他に、ベルトの張力調整や斜行防止などの目的で複数の従動ロールを設置した３軸式固定ベルト、又は３軸以上の固定ベルトを採用することもできる。
【００６０】
次に、帯電ブラシ６に付与する上記した電荷制御剤について詳細に説明する。
【００６１】
本実施の形態の電荷制御剤とは、転写装置４による転写工程で逆極性に反転帯電したトナーを、現像トナーと同極性の電荷に制御する能力を有するものをいう。電荷の制御は、摩擦物質間の帯電順列に起因するが、例えば反転現像方式のように感光体１の帯電極性が負の場合には、正に反転したトナー極性を再び負に帯電させる正摩擦帯電性の電荷制御剤が採用される。
【００６２】
電荷制御剤の作用について反転現像の系で具体的に説明する。
【００６３】
感光体１の帯電極性が負の場合、正極性に反転した転写残トナーは静電的に負極性の帯電ブラシ６に引き寄せられるが、
（１）帯電ブラシ６表面の電荷制御剤に接触する（摩擦作用）
（２）帯電ブラシ６と感光体１との間の帯電ニップで負極性の放電を受ける（放電作用）
という２重の反転させる作用により、現像トナーと同極性の負に帯電する。更に、電荷制御剤は目的の極性に帯電させると共に、帯電を均一に行う効果がある。
【００６４】
即ち、正摩擦帯電性の電荷制御剤、及び負極性放電により正極性に反転した転写残トナーを元の負極性に再帯電させるので、帯電ブラシ６の極性とは同極性になり、静電的な束縛（付着力）から開放される。そして、負極性に戻り束縛力から開放されたトナーは感光体１に吐出され、感光体１の回転に従い最終的に現像装置３で回収・再利用される。
【００６５】
そして、本実施の形態では、帯電ブラシ６のブラシ接触子（図２参照）１１に電荷制御剤（不図示）を付与することで、摩擦帯電作用にトナーの散らし効果が加わり、従来は困難であったクラスター状や多層から成る転写残トナーに対しても敏速、かつ均等に帯電させることができる。
【００６６】
その結果、プロセススピードが速い高速画像形成時や急激な環境変化のもとでも均一な帯電が行われ、長期的に高画質が維持される。
【００６７】
更に、放電による転写残トナーのチャージアップを防止できるので、転写残トナーの極性がより均一に制御され、更なる回収性の向上を図ることができる。
【００６８】
このような摩擦帯電性を発揮する電荷制御剤としては、例えばカップリング剤、カップリング剤で変性した樹脂、イオン性の染顔料や有機金属化合物、樹脂、変性シリコーンオイル等があり、中でも長期的な電荷制御性が安定しているカップリング剤、イオン性の染顔料や有機金属化合物が好ましい。
【００６９】
以下に具体的な物質例を挙げる。
【００７０】
（カップリング剤）
カップリング剤としては、シラン系カップリング剤、チタネート系カップリング剤、アルミニウム系カップリング剤などがあるが、以下に具体例を示す。
【００７１】
（ａ）シラン系カップリング剤としては、例えばヘキサメチルジシラザン、トリメチルシラン、トリメチルクロルシラン、トリメチルエトキシシラン、ジメチルジクロルシラン、メチルトリクロルシラン、アリルジメチルクロルシラン、アリルフェニルジクロルシラン、ベンジルジメチルクロルシラン、ブロムメチルジメチルクロルシラン、α−クロルエチルトリクロルシラン、β−クロルエチルトリクロルシラン、クロルメチルジメチルクロルシラン、トリオルガノシリルメルカプタン、トリメチルシリルメルカプタン、トリオルガノシリルアクリレート、ビニルジメチルアセトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、ジフェニルジエトキシシラン、ヘキサメチルジシロキサン、１．３−ジビニルテトラメチルジシロキサン、１．３−ジフェニルテトラメチルジシロキサン及び１分子当たり２から１２個のシロキサン単位を有し、末端に位置する単位にそれぞれ１個宛の硅素原子に結合した水酸基を含有したジメチルポリシロキサン等が挙げられる。
【００７２】
更には、窒素原子を有するアミノプロピルトリメトキシシラン、アミノプロピルトリエトキシシラン、ジメチルアミノプロピルトリメトキシシラン、ジエチルアミノプロピルトリメトキシシラン、ジプロピルアミノプロピルトリメトキシシラン、ジブチルアミノプロピルトリメトキシシラン、モノブチルアミノプロピルトリメトキシシラン、ジオクチルアミノプロピルジメトキシシラン、ジブチルアミノプロピルジメトキシシラン、ジブチルアミノプロピルモノメトキシシラン、ジメチルアミノフェニルトリエトキシシラン、トリメトキシシリル−γ−プロピルフェニルアミン、トリメトキシシリル−γ−プロピルベンジルアミン等である。
【００７３】
これらのシランカップリング剤も単独あるいは併用して使用される。
【００７４】
（ｂ）チタネート系カップリング剤としては、例えばイソプロピルトリイソステアロイルチタネート、イソプロピルトリス（ジオクチルパイロホスフェート）チタネート、イソプロピルトリ（Ｎ−アミノエチルーアミノエチル）チタネート、テトラオクチルビス（ジトリデシルホスファイト）チタネート、テトラ（２．２−ジアリルオキシメチル−１−ブチル）ビス（ジトリデシル）ホスファイトチタネート、ビス（ジオクチルパイロホスフェート）オキシアセテートチタネート、ビス（ジオクチルパイロホスフェート）エチレンチタネート、イソプロピルトリオクタノイルチタネート、イソプロピルジメタクリルイソステアロイルチタネート、イソプロピルトリドデシルベンゼンスルホニルチタネート、イソプロピルイソステアロイルジアクリルチタネート、イソプロピルトリ（ジオクチルホスフェート）チタネート、イソプロピルトリクミルフェニルチタネート、テトライソプロピルビス（ジオクチルホスファイト）チタネートなどがある。これらの中でも直鎖系炭化水素から成る疎水基を有するものが好ましい。
【００７５】
（ｃ）アルミニウム系カップリング剤としては、例えばアセトアルコキシアルミニウムジイソプロピレートを挙げることができる。
【００７６】
（カップリング剤で変性した樹脂）
このような樹脂としては、例えばシラン系カップリング剤変性シリコーン樹脂を挙げることができる。
【００７７】
このようなシラン系カップリング剤としては、前記した通りであるが、中でもメトキシシラン類が好ましく、より具体的には、例えば３−アミノプロピルトリメトキシシラン、（Ｎ、Ｎ−ジメチル−３−アミノプロピル）トリメトキシシラン、（Ｎ、Ｎ−ジエチルー３−アミノプロピル）トリメトキシシラン、Ｎ−メチルアミノプロピルトリメトキシシラン、γ−（２−アミノエチル）アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシランなどがある。
【００７８】
更には、Ｎ−［３−（トリエトキシシリル）プロピル」−４、５−ジヒドロイミダゾール、トリメトキシシリルプロピルジエチレントリアミンなども使用される。
【００７９】
（イオン性の染顔料や有機金属化合物）
イオン性化合物としてのニグロシン染料、アジン染料、イミダゾール金属塩や２量体などのイミダゾール化合物、トリフェニルメタン系染顔料、４級アンモニウム塩、４級アンモニウム塩を側鎖とするポリマーなどがあり、これらは相対的に正帯電性を示すことが多い。また、ジーターシャリーブチルサリチル酸のクロム化合物や亜鉛化合物などに代表される芳香族カルボン酸誘導体の金属化合物、ビフルオロフェニルウレアに代表される芳香族尿素化合物などは、相対的に負帯電性を示す傾向にある。
【００８０】
（樹脂）
樹脂としては、アクリル樹脂、フツ素樹脂、シリコーン樹脂などがある。
【００８１】
（変性シリコーンオイル）
このようなシリコーンオイルとしては、２５℃における粘度が０．５〜１００００、好ましくは１〜１０００センチストークスの物が用いられ、例えばジメチルシリコーンオイル、メチルフェニルシリコーンオイル、α−メチルスチレン変性シリコーンオイル、クロルフェニルシリコーンオイル、フッ素変性シリコーンオイル等が好ましい。
【００８２】
シリコーンオイル処理の方法としては、ベースとなるブラシ接触子にシリコーンオイルを噴霧する方法や、あるいは適当な溶剤にシリコーンオイルを溶解あるいは分散せしめた後、ブラシ接触子にコートし溶剤を除去する方法などがある。
【００８３】
また、本実施の形態の感光体１は、感光層の表面（最外層）に電荷注入層を有している。
【００８４】
これにより、露光時には、帯電電荷をより効率的に導電性基体に逃がす役割をはたし、残留電位を低減させることができるので、コントラストの変動が抑えられ長期的に均一な画像が得られる。
【００８５】
本実施の形態における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た樹脂層、半導体などで構成された無機層などを挙げることができる。また、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリアニリンなどの電子共役性ポリマーや有機ポリシラン類などの導電性高分子から成る有機層を用いることもできる。
【００８６】
以下に、電荷注入層を例示する。
【００８７】
（導電性微粒子と結着樹脂から成る樹脂層）
結着樹脂には、ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリスチレン樹脂、フッ素樹脂、セルロース、塩化ビニル樹脂、ポリウレタン樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、アルキド樹脂、塩化ビニル−酢酸ビニール共重合体樹脂等の樹脂を用いることができる。
【００８８】
導電性微粒子としては、銅、アルミニウム、銀、ニッケル等の金属、酸化亜鉛、酸化錫、酸化アンチモン、酸化スズ、酸化チタン、あるいはこれらの固溶体、もしくは融着体等の金属酸化物、ポリアセチレン、ポリチオフェン、ポリピロール等の導電性ポリマー等が使用できるが、感光体１の透光性の観点から透明度の高い酸化スズ等の金属酸化物を選択使用することがより好ましい。
【００８９】
これら導電性微粒子の粒径は、透光性の観点から０．３μｍ以下が好ましく、好適には０．１μｍ以下である。導電性微粒子を電荷注入層に含有させる場合、導電性微粒子の含有量は、その粒径にも依存するが、結着樹脂に対し２〜２８０重畳％の範囲が好ましい。含有量が２重量％未満では、電荷注入層の抵抗調整が困難となり、また、２８０重量％を越えると、結着樹脂の塗膜性が部分的に低下することがある。よって、導電性微粒子の含有量は、結着樹脂に対し２〜２８０重量％の範囲が好ましい。
【００９０】
導電性微粒子の分散性向上、結着樹脂との接着性、あるいは成膜後の塗膜平滑性の向上を目的として、種々の添加剤を加えることができる。また、分散性の向上に関しては、カップリング剤、あるいはレベリング剤などにより、導電性微粒子の表面改質を行うことは非常に有効である。さらには、分散性向上の点から、結着樹脂として硬化型樹脂を用いることが効果的である。
【００９１】
硬化型樹脂を電荷注入層に用いる場合には、導電性微粒子を硬化性モノマー、またはオリゴマーの溶液中に分散下塗工液を感光層上に塗布、成膜後、熱または光照射によって該塗膜を硬化させて表面層とする。このような硬化型樹脂としては、例えばアクリル樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂等が挙げられるが、これに限ったわけではなく、塗布成膜後に光または熱等のエネルギーを与えることにより化学反応を起こして硬化する樹脂であれば使用可能である。
【００９２】
電荷注入層は、結着樹脂、導電性微粒子、及び必要に応じ添加剤の適当な溶液、または分散溶液を感光体１上に塗布乾燥することにより得られ、この膜厚は、好ましくは０．１〜１０μｍ、好適には０．５〜５μｍである。
【００９３】
また、電荷注入層に滑材粉末を含有させてもよい。電荷注入層に滑材粉末を含有させることにより、感光体１と帯電ブラシ（ブラシ接触子）６との摩擦が低減され、電子写真装置の力的負荷が軽滅できる。更に、感光体１表面の離型性も向上するため、トナーの付着が防止できる。
【００９４】
このような滑材粒子としては、臨海表面張力の低い、フッ素樹脂、シリコーン樹脂、またはポリオレフィン樹脂を用いるのが好ましい。特に好ましくは、４フッ化ポリエチレン樹脂である。この場合、滑材粉末の添加量は、好ましくは電荷注入層重量に対して、２〜５０重量％、より好ましくは、５〜４０重量％である。２重畳％以下では滑材粉末の量が十分でないため、帯電性の向上効果を十分に発揮できないことがあり、また、５０重畳％を越えると、画像の分解能、または感光体１の感度が低下する傾向にある。
【００９５】
（無機系材料から成る電荷注入層）
このような電荷注入層としては、例えばアモルファスシリコンなどの半導電体を挙げることができる。
【００９６】
シリコン製の感光体１は、下層の感光層に光導電化されたアモルファスシリコンを選択することにより、高周波グロー放電分解によりプラズマ化学気相堆積装置を用いて連続的に作製できる。
【００９７】
本実施の形態の感光体１において、電荷注入層と感光層の接着性を高めたり、あるいは電荷のバリアー層としての機能を付与する等の目的で、感光層と電荷注入層の界面に中間層を設けることもできる。中間層としては、例えばエポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリステレン樹脂、アクリル樹脂、シリコーン樹脂などの樹脂材料が使用可能である。
【００９８】
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帯電を行なう注入帯電が、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」等に記載されている。ここで、注入帯電とはＤＣ電圧を印加することにより、印加された電荷を高い効率で感光体上に保持形成することができる帯電方法である。
【００９９】
注入帯電は、必要最小限な帯電電位を与える帯電手段であるために、放電を利用した従来のＤＣ帯電方法に比べて放電成分は減少するので、オゾンの発生を抑える効果が得られる。
【０１００】
実際に１ｋΩ程度の帯電ローラに周速差を与えれば、一般的な感光体に対しても良好な収束性をもって帯電することができる。これは、低い抵抗値の帯電部材で、かつ十分な帯電時間をとることにより感光体に電荷が注入されるためであるが、感光体にピンホールや削れ傷が生じた場合にはリークが発生し帯電不良を引き起こす。
【０１０１】
そこで、本実施の形態のように、帯電ブラシ（ブラシ接触子）６と電荷注入層を積層した感光体１を組み合わせることにより、帯電効率を向上させた状態で、長期的に安定な帯電性を与える効果が得られるのである。
【０１０２】
放電成分のみによる転写残トナーの極性反転では、低湿度環境において過剰な電荷によるチャージアップ現象が発生することがある。このような場合、トナー極性が不均一化するが、本実施の形態のように、帯電ブラシ（ブラシ接触子）６と電荷注入層を積層した感光体１を組み合わせにより、放電成分を任意に滅少させることが可能なのでチャージアップを防止させる効果が得られ、同時にトナーの散らし効果及び効率的な摩擦帯電性の効果により、より均一な極性制御が発揮される。
【０１０３】
また、高い効率で感光体１表面に電荷注入層を保持形成できるので、環境変化や感光体１の膜厚変化による帯電性の変化が抑えられ、安定な画質が得られる。
【０１０４】
このような電荷注入層は、体積抵抗値を１×１０8 Ωｃｍ〜１×１０15Ωｃｍの範囲に調製することが好ましい。
【０１０５】
電荷注入層の体積抵抗値が１×１０8 Ωｃｍより小さい場合、静電潜像を保持できずに画像流れが発生し、１×１０15Ωｃｍを越えると帯電ブラシ６から電荷を十分に受け取ることができず、帯電不良を生じることがある。
【０１０６】
そこで、電荷注入層は、十分な帯電性と画像の再現性を満足するために、体積抵抗値を１×１０8 Ωｃｍ〜１×１０15Ωｃｍの範囲に調製するが、好ましくは、高温高湿条件下での画像流れ防止の観点から１×１０10Ωｃｍ〜１×１０15Ωｃｍ以下である。
【０１０７】
上記電荷注入層の体積抵抗は、表面に導電膜を蒸着させたポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）上に電荷注入層を作製し、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、温度２３℃、湿度６５％の環境で１００Ｖの電圧を印加し測定した。
【０１０８】
また、上記現像装置３による現像工程で用いるトナーとしては、特に制限はないが、画像形成装置の省エネルギー化、化成品有効利用の立場から重合トナーとよい。
【０１０９】
重合トナーは、直接重合という製法により低融点化（ガラス転移濃度）、及び球形化が可能であり、定着工程の省電力化、転写効率の向上、感光体１への付着防止などの効果が得られる。
【０１１０】
しかしながら、その一方で上記した従来の技術で説明したように感光体１上の転写残トナーを掻き落とし、廃トナー容器に捕集するクリーニング手段においては、環境条件によってはトナーがすり抜けて局部的ではあるが、ゴースト画像や帯電が不均一になる場合があることが指摘されている。
【０１１１】
そこで、本実施の形態のように、帯電ブラシ（ブラシ接触子）６と電荷注入層を積層した感光体１を組み合わせることにより、このような発生は防止できるのであらゆる環境下で高画質が得られ、更には帯電ニップのトナー通過がよりスムーズに進むので、現像装置３でのトナー回収性が高まるという効果も得られる。
【０１１２】
トナーの球形状態はＳＦ値で表すことができるが、転写効率の向上からＳＦ−１が１００〜１４０、ＳＦ−２が１００〜１２０の範囲が好ましく、特に重合法により製造されたトナーが流動性、低融点の立場からも好ましい。
【０１１３】
ここで、ＳＦ値の測定及び算出を例示する。
【０１１４】
電子顕微鏡（日立製作所製；ＦＥ−ＳＥＭ）で１０００培に拡大した２μｍ以上のトナー像を１００個無作為にサンプリングし、その画像情報はインターフェエースを介して画像解析装置（ニコレ社製：Ｌｕｚｅｘｌｌｌ）に導入して解析を行い、下式より算出した。
【０１１５】
【式１】
ここで、ＭＸＬＮＧは粒子の絶対最大長、ＰＥＲＩＭＥは粒子の周囲長、ＡＲＥＡは粒子の投影面を示す。ＳＦ−１は、粒子の丸さの度合いを示し、ＳＦ−２は、粒子の凹凸を示す。
【０１１６】
重合トナーは、例えば単量体組成物を懸濁重合し直接的に製造することができる。
【０１１７】
例示すると、先ず重合性単量体、着色剤、極性樹脂、離型剤、帯電制御剤、重合開始剤、架橋剤などから成る重合性単量体組成物を、水系媒体中へ分散して重合性単主体組成物の粒子を生成させる。そして、この粒子の表面に極性樹脂を局在下させ、粒子中の重合性単量体を重合し、結着樹脂としてトナー粒子形成させる。また、水系媒体中に水溶性重合開始剤を添加してトナー粒子表面を処理することにより、収率良く生成することができる。
【０１１８】
以下、主な材料を例示する。
【０１１９】
重合性単量体としては、スチレン重合体、スチレン−アクリート共重合体、スチレン−メタクリレート共重合体などがある。極性樹脂としては、ポリエステル樹脂、スチレン共重合体などがある。着色剤としては、カーボンブラック、ジスアゾ系黄色顔料、キナクリドン系マゼンタ顔料、フタロシアニン系シアン顔料などがある。離型剤としては、ＤＳＣ吸熱曲線における吸熱メインピーク値が１２０℃以下の低融点物質であるパラフィンワックス、ポリオレフィンワックス、フィッシャートロピッシュワックス、アミドワックス、高級脂肪酸、高級アルコールエステルワックスなどがある。架橋剤としては、ジビニルベンゼン、カルボン酸エステル、ジビニルアニリンなどがある。帯電制御剤としては、ニグロシン染料、トリフェニルメタン染料等の正帯電性、含金属サリチル酸化合物、尿素誘導体、アゾ系染料等の負帯電性の制御剤などがある。重合開始剤としては、アゾ系や過酸化物系の重合開始剤などがある。
【０１２０】
次に、上記画像形成装置の帯電ブラシ６、感光体１、トナー、現像剤の製造例について説明する。
【０１２１】
先ず、帯電ブラシの製造（製造例１〜７）について説明する。
【０１２２】
（帯電ブラシの製造例１）
先ず、導電性カーボンを練り込んだレーヨン繊維（６デニール、平均繊維径１８μｍ）を基布に対してＵ字型に織り（幅１５ｍｍ）、繊維密度２０万本／ｉｎｃｈ2 、パイル長５ｍｍのブラシ織物を作製する。次に、このブラシ織物を直径６ｍｍのステンレス製芯金に導電性接着剤を介してスパイラル状に巻き付けて、ローラブラシを作製する。
【０１２３】
次に、このローラブラシをニグロシン染料（１質量部）のＭＥＫ（１００質量部）溶液中に浸し、室温で１５分間含浸する。これを高温スチーム雰囲気中で高速回転させながらブラシの起毛を行い、更に１１０℃で３０分間高速回転させながら乾燥する。
【０１２４】
作製されたこの帯電ブラシの抵抗は２×１０6 Ωであった。以下、この製造例で得られた帯電ブラシを「帯電ブラシ１」とする。
【０１２５】
（帯電ブラシの製造例２）
上記製造例１で作製したローラブラシに、Ｔｉ系カップリング剤（イソプロピルトリイソステアロイルチタネート、１質量部）のトルエン（１００質量部）溶液を噴霧し十分に含浸させた後、高温スチーム雰囲気中で高速回転させながら起毛し、更に１３０℃で３０分間高速回転させながら乾燥する。
【０１２６】
作製されたこの帯電ブラシの抵抗は１×１０6 Ωであった。以下、この製造例で得られた帯電ブラシを「帯電ブラシ２」とする。
【０１２７】
（帯電ブラシの製造例３）
先ず、導電性カーボンを練り込んだアクリル繊維（６デニール、平均繊維径２０μｍ）を基布に対してＵ字型に織り（幅１５ｍｍ）、繊維密度２０万本／ｉｎｃｈ2 、パイル長５ｍｍのブラシ織物を作製する。次に、このブラシ織物を直径６ｍｍのステンレス製芯金に導電性接着剤を介してスパイラル状に巻き付けて、ローラブラシを作製する。
【０１２８】
次に、このローラブラシにシランカップリング剤（ｎ−オクタデシルトリメトキシシラン、１質量部）のＭＥＫ（１００質量部）溶液を噴霧し十分に含浸させた後、高温スチーム雰囲気中で高速回転させて起毛し、更に１２０℃で３０分間高速回転させながら乾燥する。
【０１２９】
作製されたこの帯電ブラシの抵抗は４×１０7 Ωであった。以下、この製造例で得られた帯電ブラシを「帯電ブラシ３」とする。
【０１３０】
（帯電ブラシの製造例４）
先ず、平均繊維径１３μｍのＰＥＴ繊維を基布に対しＷ字型に織り（幅１５ｍｍ）、繊維密度２０万本／ｉｎｃｈ2 、パイル長３ｍｍのブラシ織物を作製する。次に、このブラシ織物を塩化第２鉄水溶液（１５質量％）に１時間含浸させ、次いで過剰の水分を除去した後、ピロール蒸気で満たされた密閉容器内（２３℃）にセットし、３時間ピロール蒸気と接触反応させて導電性ポリピロールを繊維上に形成する。
【０１３１】
次に、この反応後、ブラシ状織物は純水とエタノールでそれぞれ十分に洗浄してから１１０℃で３０分間乾燥した後、直径６ｍｍの芯金に巻き付けてローラブラシを作製する。
【０１３２】
次に、このローラブラシにドデシルトリエトキシシラン（１質量部）のＭＥＫ（１００質量部）溶液を噴霧し、十分に含浸させてから高温スチーム雰囲気中で高速回転させて起毛し、更に１２０℃で３０分間高速回転させながら乾燥する。
【０１３３】
作製されたこの帯電ブラシの抵抗は１×１０7 Ωであった。以下、この製造例で得られた帯電ブラシを「帯電ブラシ４」とする。
【０１３４】
（帯電ブラシの製造例５）
先ず、直径８ｍｍのステンレス製芯金に、ケッチェンブラックとカーボンブラックを混合分散したＥＰＤＭ発泡体（平均発泡セル径９０μｍ）を円心状に形成し、外径が１２ｍｍになるように研磨する。この発泡ロールの抵抗は２×１０4 Ωであった。
【０１３５】
次に、上記製造例１で作製したブラシ織物をＴｉ系カップリング剤（イソプロピルトリイソステアロイルチタネート、１質量部）のトルエン（１００質量部）溶液を含浸させ、１００℃で３０分間乾燥する。次に、このブラシ織物を上記発泡ロールに導電性接着剤を介してスパイラルに巻き付けて、帯電ブラシを作製した。
【０１３６】
作製されたこの帯電ブラシの抵抗は６×１０7 Ωであった。以下、この製造例で得られた帯電ブラシを「帯電ブラシ５」とする。
【０１３７】
（帯電ブラシの製造例６）
先ず、アセチレンブラックを混合したＥＰＤＭを混練した後、芯金（外径６ｍｍ）を挿入してから加硫、成形し外径１２ｍｍの弾性ローラを作製する。次に、メタノール／トルエン混合溶媒に溶解させたメチロール化ナイロン溶液中に弾性ローラを浸浸塗布し、１２０℃で１時間加熱乾燥して、帯電ブラシを作製した。
【０１３８】
作製されたこの帯電ブラシの抵抗は８×１０6 Ωであった。以下、この製造例で得られた帯電ブラシを「帯電ローラー１」とする。
【０１３９】
（帯電ブラシの製造例７）
先ず、上記製造例１の導電性カーボンを練り込んだレーヨン繊維を用いて密度２０万本／ｉｎｃｈ2 、パイル長５ｍｍのブラシ織物を作製する。次に、このブラシ織物を厚み０．５ｍｍのステンレス平板に貼り付けて、ブレード形状の帯電ブラシを作製した。以下、この製造例で得られた帯電ブラシを「帯電ブラシ６」とする。
【０１４０】
次に、感光体の製造（製造例１〜３）について説明する。
【０１４１】
（感光体の製造例１）
先ず、直径３０ｍｍのアルミニウムシリンダー（導電性基体）上に感光層を積層し、ＯＰＣ感光体を作製する。
【０１４２】
積層した層は、アルミニウムシリンダー側から順に第１、２、３、そして４層とする。
【０１４３】
第１層は下引き層である。アルミニウムシリンダーの欠陥等を均すため、また、レーザ露光の反射によるモアレ発生を防止するために、導電性を有する膜厚２０μｍの薄層を設けた。
【０１４４】
第２層は正電荷注入防止層である。アルミシリンダー側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ことを防止する目的で、６．５×１０6 Ωｃｍに調整したアミラン樹脂とメトキシメチル化ナイロンから成る層を約１．５μｍ形成した。
【０１４５】
第３層は電荷発生層である。ジスアゾ系顔料を分散した厚さ約０．４μｍの樹脂層であり、レーザ露光により正負の電荷対を発生させることができる。
【０１４６】
第４層は電荷輸送層である。ポリカーボネート樹脂にヒドラゾンを分散し、Ｐ型半導体層を形成した。この層は、電荷発生層で発生した正電荷を感光体表面に輸送する機能を有し、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ない。
【０１４７】
以下、この製造例で得られた感光体を「感光体１」とする。
【０１４８】
（感光体の製造例２）
上記製造例１の感光体の最表面（第５層目）に電荷注入層を設ける。電荷注入層は、光硬化性アクリル樹脂に酸化スズを分散した導電性を有する樹脂層である。
【０１４９】
酸化スズは、アンチモンをドーピングして導電化した粒径約０．０３μｍの超微粒子であり、結着樹脂である光硬化性アクリル樹脂１００質量部に対して１８０質量部分散した。電荷注入層の抵抗は４．５×１０12Ωｃｍである。また、電荷注入層は、表面滑り性向上の目的で、４フッ化エチレン樹脂粒子を２０質量部、分散剤を１．３質量部分散した。
【０１５０】
以下、この製造例で得られた感光体を「感光体２」とする。
【０１５１】
（感光体の製造例３）
鏡面加工を施した直径３０ｍｍのアルミシリンダーにグロー放電法を用いて、阻止層、光導電層、表面層を有するアモルファスシリコン感光体を作製する。
【０１５２】
この製造では、先ず、反応室を約５×１０-3Ｐａに排気してから、２５０℃に調温されたアルミシリンダー表面に、ＳｉＨ4 、Ｂ2 Ｈ6 、ＮＯ及びＨ2 の各種ガスをフロー式で反応室に送り込む。そして、３５Ｐａの内圧に達したところでグロー放電を生起させ、約５．５μｍの阻止層を形成する。
【０１５３】
次に、阻止層の形成と同様な方法で、ＳｉＨ4 、Ｈ2 ガスを使用し、約５０Ｐａの内圧条件下で２５μｍの光導電層を形成する。
【０１５４】
更に、ＳｉＨ4 、ＣＨ4 、Ｈ2 ガスを使用し、約６５Ｐａの内圧条件下でグロー放電させて、膜厚１μｍのＳｉとＣからなる表面層を形成して、アモルファスシリコン感光体を作製した。感光体の表面抵抗は１×１０13Ωｃｍであった。
【０１５５】
以下、この製造例で得られた感光体を「感光体３」とする。
【０１５６】
次に、トナーの製造（製造例１、２）について説明する。
【０１５７】
（トナーの製造例１）
先ず、ポリエステル樹脂１００質量部に、含金属アゾ染料２．５質量部、低分子量ポリプロピレン３質量部、カーボンブラック４質量部を乾式混合した後に、１５０℃に設定した２軸混練押出機にて混練する。次に、得られた混練物を空冷し、気流式粉砕機により微粉砕した後に風力分級して粒度分布を調整する。次に、このトナー分級品１００質量部に対し疎水化処理酸化チタン１．５質量部を外添して、重量平均粒径７．０μｍのトナーを作製した。
【０１５８】
（トナーの製造例２）
先ず、スチレン１００質量部、ｎ−ブチルアクリレート１２質量部、低分子量ポリプロピレン５質量部、カーボンブラック５質量部、含金属アゾ染料２．５質量部にアゾ系開始剤を加えながら分散混合し、燐酸カルシウム５質量部を分散した純水５００質量部に加えホモミキサーにより分散し、徐々に昇温させながら最終的に７０℃で、１２時間重合する。
【０１５９】
次に、これをろ過・洗浄を行った後に乾燥分級してトナー組成物を得る。次に、このトナー組成物（１００質量部）に、疎水化処理された酸化チタン（１質量部）及びシリカ（１質量部）を外添して、重量平均径６．１μｍのトナーを作製した。
【０１６０】
得られたトナーを電子顕微鏡にて観察したところ、球状を示していた。形状係数は、ＳＦ−１は１２０、ＳＦ−は１１０であった。
【０１６１】
次に、現像剤の製造（製造例１、２）について説明する。
【０１６２】
（現像剤の製造例１）
平均径６０μｍのニッケル亜鉛フェライトにシリコーン樹脂をコートした現像キャリア（１００質量部）に、上記トナー製造例１のトナーを６．５質量部を混合して現像剤を製造した。
【０１６３】
以下、この製造例で得られた現像剤を「現像剤１」とする。
【０１６４】
（現像剤の製造例２）
平均径６０μｍのニッケル亜鉛フェライトにアクリル変性シリコーン樹脂をコートした現像キャリア（１００質量部）に、上記トナー製造例２のトナーを６．５質量部を混合して現像剤を製造した。
【０１６５】
以下、この製造例で得られた現像剤を「現像剤２」とする。
【０１６６】
次に、以下に示す実施例により本発明の効果を評価した。
【０１６７】
【実施例】
以下に示す各実施例においても、図１に示したクリーナーレス（現像同時クリーニング方式）の画像形成装置を用いた。
【０１６８】
この時の画像形成条件は、感光体１のプロセススピードを１５０ｍｍ／ｓとし、現像ローラ３ａに印加する現像バイアスとして、−５００Ｖの直流電圧に１０００Ｖのピーク間電圧で周波数３０００Ｈｚの矩形波を重畳したバイアスを用いた。
【０１６９】
また、ファーブラシ状の帯電ブラシを用い、帯電ブラシに、感光体に対し対向回転できるように外部駆動モータを接続した。
【０１７０】
帯電バイアス及び帯電ブラシの周速差は、各種感光体に対し次のように設定した。
【０１７１】
上記感光体の製造例１で製造した「感光体１」の場合には、
上記感光体の製造例２、３で製造した「感光体２」、「感光体３」の場合には、
なお、上記各「感光体２」、「感光体３」の場合での注入帯電効率Ｒは、次式から９０％以上であった。
【０１７２】
Ｒ＝（Ｈ／Ｂ）×１００（％）
ここで、Ｈは感光体の帯電電位（Ｖ）、Ｂは印加直流電圧（Ｖ）である。
【０１７３】
本実施例における評価方法は、６％文字原稿をＡ４横送りで１万枚連続画像形成耐久を行い、ゴースト及び帯電不良により発生する画像カブリを反射温度計で計測した。耐久環境は、温度２３℃／相対湿度６０％（Ｎ／Ｎ環境）、温度２３℃／相対湿度１０％（Ｎ／Ｌ環境）である。
【０１７４】
本評価では、ＪＩＳ Ｚ８７２２（０度−４５度法）に基づいた反射濃度計（東京電色技術センター；ＴＣ−６ＭＣ）を用い、画像形成前後の差（％）を算出しカブリ濃度とした。
【０１７５】
評価レベルは、以下の表１の通りであり、画質として５％未満を実用上問題なしと判断する。
【０１７６】
【表１】
次に、以下の実施例１〜２４及び比較例１、２の場合における、表１のレベルに基づき評価した結果を図５に示す。なお、図５において、図中の各部材の番号は、上記各製造例で示した部材番号であり、評価欄のＡ、Ｂ、Ｃは、表１の評価レベルに基づく。また、評価欄の＋は評価なしを意味する。
【０１７７】
（実施例１）
図５に示す各部材の組み合わせ（カップリング剤で表面処理した上記「帯電ブラシ１」、電荷注入層を有する上記「感光体２」、重合トナーからなる上記「現像剤２」）を有する上記図１の画像形成装置（デジタル複写機）で、Ｎ／Ｎ環境（温度２３℃／相対湿度６０％）、及びＮ／Ｌ環境（温度２３℃／相対湿度１０％）で、弱ＤＣ帯電による１万枚の画像形成耐久を行い、耐久前後のカブリを評価した。
【０１７８】
その結果、帯電ブラシによる転写残トナーの吐出し及び回収が良好に行われ、帯電が厳しいＮ／Ｌ環境においてもカブリ１％以下であり、高画質が達成された。
【０１７９】
（実施例２〜５）
図５に示す各部材の組み合わせを有する上記図１の画像形成装置（デジタル複写機）で、Ｎ／Ｎ環境（温度２３℃／相対湿度６０％）、及びＮ／Ｌ環境（温度２３℃／相対湿度１０％）で、弱ＤＣ帯電による１万枚の画像形成耐久を行い、耐久前後のカブリを評価した。
【０１８０】
その結果、帯電ブラシによる転写残トナーの吐出し及び回収が良好に行われ、高画質が得られた。
【０１８１】
（実施例６、７）
実施例１及び２において、帯電を注入帯電（帯電効率Ｒ＞９０％）で行い、同様にカブリを評価した。
【０１８２】
その結果、帯電ブラシによる転写残トナーの吐出し及び回収が良好に行われ、高画質が得られた。
【０１８３】
（実施例８〜１１）
図５に示す各部材の組み合わせを有する上記図１の画像形成装置（デジタル複写機）で、Ｎ／Ｎ環境（温度２３℃／相対湿度６０％）、及びＮ／Ｌ環境（温度２３℃／相対湿度１０％）で、弱ＤＣ帯電（実施例１０では注入帯電）による１万枚の画像形成耐久を行い、耐久前後のカブリを評価した。
【０１８４】
その結果、帯電ブラシによる転写残トナーの吐出し及び回収が良好に行われ、高画質が得られた。
【０１８５】
（実施例１２〜１６）
図５に示す各部材の組み合わせを有する上記図１の画像形成装置（デジタル複写機）で、Ｎ／Ｎ環境（温度２３℃／相対湿度６０％）、及びＮ／Ｌ環境（温度２３℃／相対湿度１０％）で、ＤＣ帯電（実施例１６ではＡＣ帯電）による１万枚の画像形成耐久を行い、耐久前後のカブリを評価した。
【０１８６】
その結果、Ｎ／Ｎ耐久では、高画質が得られ、更にＮ／Ｌ環境においてもカブリが抑えられており（１〜３％）、良好な画質が得られた。
【０１８７】
（実施例１７〜２０）
図５に示す各部材の組み合わせを有する上記図１の画像形成装置（デジタル複写機）で、Ｎ／Ｎ環境（温度２３℃／相対湿度６０％）、及びＮ／Ｌ環境（温度２３℃／相対湿度１０％）で、弱ＤＣ帯電（実施例１９では注入帯電）による１万枚の画像形成耐久を行い、耐久前後のカブリを評価した。
【０１８８】
その結果、Ｎ／Ｎ耐久では、高画質が得られ、更にＮ／Ｌ環境においてもカブリが抑えられており（１〜３％）、良好な画質が得られた。
【０１８９】
（実施例２１〜２４）
図５に示す各部材の組み合わせを有する上記図１の画像形成装置（デジタル複写機）で、Ｎ／Ｎ環境（温度２３℃／相対湿度６０％）、及びＮ／Ｌ環境（温度２３℃／相対湿度１０％）で、ＤＣ帯電（実施例２３ではＡＣ帯電）による１万枚の画像形成耐久を行い、耐久前後のカブリを評価した。
【０１９０】
その結果、Ｎ／Ｎ耐久では、カブリの少ない（１〜３％）良好な画橡が得られ、また、帯電が厳しいＮ／Ｌ環境においても、カブリは５％以下であり、実用的に問題のないレベルの画質が得られた。
【０１９１】
（比較例１）
上記「帯電ローラー１」を上記「感光体１」に対し従動回転できるように設定し、その他は図５に示す組み合わせで実施例１と同様な評価を行った。
【０１９２】
その結果、Ｎ／Ｎ環境（温度２３℃／相対湿度６０％）でカブリが発生し、画質の低下が認めれた。
【０１９３】
（比較例２）
上記「帯電ブラシ６」を上記「感光体１」に固定させて比較例１と同様な評価を行った。
【０１９４】
その結果、Ｎ／Ｎ環境（温度２３℃／相対湿度６０％）でカブリが発生し、画質の低下が認めれた。
【０１９５】
この評価結果から明らかなように、上記した各実施例では、帯電ブラシによる転写残トナーの吐出し及び回収が良好に行われ、実用的に問題のないレベル以上の画質を得ることができた。
【０１９６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ブラシ接触子に付与する電荷制御剤によって、転写により反転したトナーの帯電極性を感光体の帯電極性と同極性に制御することにより、転写残トナーの感光体への付着が防止されて転写残トナーの現像器での回収性が向上するので、均一な帯電が維持され高画質な画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る画像形成装置を示す概略構成図。
【図２】本発明の実施の形態におけるローラ形状の帯電ブラシを示す図。
【図３】本発明の実施の形態におけるブレード形状の帯電ブラシを示す図。
【図４】本発明の実施の形態におけるベルト形状の帯電ブラシを示す図。
【図５】本発明の実施の形態における各実施例の耐久評価を示す図。
【符号の説明】
１ 感光体
２ 帯電装置
３ 現像器（現像手段）
３ａ 現像ローラ（トナー担持体）
４ 転写ローラ（転写手段）
５ 定着装置
５ａ 定着ローラ
５ｂ 加圧ローラ
６ 帯電ブラシ（帯電部材）
１０ 導電性基体
１１、１３、１５ ブラシ接触子
１２ 基板
１４ ベルト
１６ａ 駆動ロール
１６ａ 従動ロール
【発明の属する技術分野】
本発明は、静電記録方式または電子写真方式を利用した複写機、プリンター、ファクシミリ等の画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真方式を利用した複写機、プリンター、ファクシミリ等の画像形成装置による画像形成では、電子写真感光体（以下、感光体という）の表面を帯電装置によって一様に帯電し、帯電された感光体の表面を原稿画像あるいは入力した画像信号に対応して露光して静電潜像を形成する。そして、この静電潜像を現像装置で現像してトナー像を形成し、このトナー像を転写装置によって転写材に転写して、定着装置によりトナー像が転写材上に永久固着画像として定着され、出力される。
【０００３】
上記画像形成後に感光体の表面に残留した転写残トナーは、クリーニング装置によって除去される。このクリーニング装置によるクリーニング工程は、クリーニング部材を感光体に押し当てて転写残トナーをせき止め、廃トナー容器に掻き落として捕集させる工程であり、ブレード型のクリーニング部材が用いられている。このようなクリーニング部材は、直接感光体に当接させるので転写残トナーの捕集性に優れ、長期的にクリーニング性が持続し、多量の転写残トナーが発生した場合でも良好なクリーニング性を発揮する。
【０００４】
しかしながら、その一方では、感光体の摩耗（短命化）、廃トナーの処理が必要になること、クリーニング容器を具備するために装置が必然的に大きくなってしまう、等の指摘もあった。
【０００５】
そこで、エコロジー、感光体寿命、装置の小型化、更にはトナーの有効活用などの観点から、廃トナーレスのシステムとして現像同時クリーニング（又はクリーナーレス）が提案されている。
【０００６】
例えば特開平５−２１０３００号公報では、帯電ローラに導電性ブレードを当接させて、転写残トナーが帯電ローラに付着した場合に、バイアスにより付着トナーの極性を制御して静電的に感光体に吐出し、感光体に対向回転で接触している現像ローラで吸引する技術が提案されている。しかしながら、このような現像同時クリーニングでは、放電による極性反転では多層から成るトナー付着には帯電制御は不均一となり、現像ローラによるトナー回収性は低下する。
【０００７】
また、特開平５−３４６７５１号公報では、ファーブラシ帯電器を用いた現像同時クリーニングが提案されている。この現像同時クリーニングでは、転写残トナーをファーブラシ（帯電器）の回転で一旦掻き取り、再び感光体に付着させるものであり、帯電効率を高めるために交流重畳バイアスが印加されている。この場合、回転力だけでは十分なトナー吐出しは得られず、また、交流重畳はトナーの静電気的吐出し（感光体への付着）を低下させるために、高品位な画質の維持は困難である。
【０００８】
上記したような放電によるトナー極性制御や、回転力によるトナー吐出しのようなシステムでは、現像同時クリーニングは未達成であるというのが現状である。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上記したように従来の現像同時クリーニングシステムでは、転写残トナーは帯電部材を通過させた後、現像器で回収することになるが、例えば反転現像の場合、転写残トナーの極性は逆極性に反転されるために、帯電部材に静電的に付着し易い。このため、現像器での転写残トナー回収性が低下したり、トナー汚れによる帯電不良が発生することになる。
【００１０】
また、上記したように帯電部材に付着した転写残トナーを清掃部材で取り除くような方法ではトナー回収は未達成であり、また、非作像時による逆バイアスを印加する方法のみでは付着トナーの吐出しは不十分であり、また現像器での回収は困難である。
【００１１】
そこで本発明は、転写残トナーの現像器への良好な回収を可能して、均一な帯電を長期にわたって維持することができる画像形成装置を提供することを目的としている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明は、導電性基体上に感光層を有する回動自在な感光体と、該感光体の表面に接触して設けられ、前記感光体を帯電する帯電部材と、前記感光体の表面に接触して設けられ、前記感光体上に画像露光して形成される静電潜像にトナーを混合した現像剤を付着させてトナー像を形成するトナー担持体を有する現像手段と、前記トナー像を転写部において転写材へ転写する転写手段とを備え、前記トナー担持体が、前記転写材に転写されないで前記感光体上に残留する転写残トナーを回収するクリーニング手段を兼ねる画像形成装置において、前記トナーは、形状係数ＳＦ−１が１００〜１４０、形状係数ＳＦ−２が１００〜１２０のトナーであり、前記感光体は、最表面に電荷注入層を有する感光体であり、前記帯電部材は、前記感光体の表面に接触するブラシ接触子であり、該ブラシ接触子に、前記転写手段による転写により反転した前記トナーの帯電極性を前記感光体の帯電極性と同極性に制御する電荷制御剤を付与することを特徴としている。
【００１４】
また、前記電荷注入層は、金属酸化物を分散した樹脂層であることを特徴としている。
【００１５】
また、前記電荷注入層は、無機半導体層であることを特徴としている。
【００１６】
また、前記電荷注入層は、１×１０8 〜１×１０15Ωｃｍの体積抵抗値を有していることを特徴としている。
【００１７】
また、前記電荷制御剤は、カップリング剤、カップリング剤で変性した樹脂、イオン性の染顔料や有機金属化合物、樹脂、変性シリコーンオイルのいずれかで形成されることを特徴としている。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態について説明する。
【００２０】
図１は、本実施の形態に係る画像形成装置（本実施の形態では、クリーニング装置がない現像同時クリーニング方式の画像形成装置）を示す概略構成図である。
【００２１】
この画像形成装置は、像担持体としてのドラム型の感光体１、帯電装置２、露光装置（不図示）、現像装置３、転写装置４、定着装置５を備えている。
【００２２】
感光体１は、本実施の形態では負帯電の有機感光体で、円筒状の導電性基体（不図示）上に感光層（不図示）を有しており、矢印方向（時計方向）に所定の周速度で回転駆動される。
【００２３】
感光層は電荷発生層と電荷輸送層を積層して成るが、それぞれの層を構成する電荷発生物質及び電荷輸送物質を同一層化した単層型でもよい。電荷輸送層の膜厚は、５〜４０μｍ、電荷発生層の膜厚は、０．０５〜５μｍの範囲であり、感光層材料としては、例えばフタロシアニン顔料、アゾ顔料等の有機系材料、シリコン化合物などの無機系材料などが挙げられる。また、導電性基体には、アルミニウム、ニッケル、ステンレス、スチール等の金属、導電性膜を有するプラスチックあるいは硝子、導電化した紙などが用いられる。
【００２４】
帯電装置２は、本実施の形態では感光体１表面に当接する接触帯電手段としての帯電ブラシ６を有しており、帯電ブラシ６は、帯電容器７に一端側を保持したバネ８により感光体１に可動で接触（固定も可）している。
【００２５】
帯電ブラシ６は、その回転速度及び回転方向（対向、順方向）は外部駆動により調整可能である。帯電ブラシ６には、帯電バイアス電源（不図示）から直流バイアスによる帯電、又は直流に交流（周波数及びピーク間電圧は任意に設定可能）を重畳した帯電バイアスが印加される。また、帯電ブラシ６には電荷制御剤（不図示）が付与され、転写により反転したトナー帯電極性を現像トナーの極性に制御する能力を有する（帯電ブラシ６と電荷制御剤の詳細については後述する）。
【００２６】
現像装置３は、トナーが表面に担持される回転自在な現像ローラ３ａを有しており、反転現像により露光装置（不図示）の画像露光Ｌによって感光体１上に形成された静電潜像にトナーを付着させて、トナー像として顕像化する。現像ローラ３ａには、現像バイアス電源（不図示）が接続されている。また、本実施の形態では、感光体１に近接（または接触）して配設される現像ローラ３ａは、静電潜像を現像してトナー像を形成させると共に、トナー像の転写材Ｐへの転写後に感光体１上に残留する転写残トナーを回収するクリーニング手段を兼ねている。
【００２７】
転写装置４は、本実施の形態では感光体１表面に所定に押圧力で当接する回転自在な転写ローラである。
【００２８】
定着装置５は、駆動回転する定着ローラ５ａと、この定着ローラ５ａに当接して回転する加圧ローラ５ｂとを有しており、定着ローラ５ａと加圧ローラ５ｂとの間のニップに挟持搬送される転写材Ｐ上の未定着トナー像を加熱、加圧して定着する。
【００２９】
次に、上記した画像形成装置の画像形成動作について説明する。
【００３０】
画像形成時には、感光体１は矢印方向（時計方向）に所定のスピードで回転駆動される。このとき、帯電ブラシ６に帯電バイアス電源（不図示）より帯電バイアス（交流に直流を重畳させた帯電バイアス）を印加して、感光体１表面を負極性に帯電する。
【００３１】
そして、帯電された感光体１表面に露光装置（不図示）からレーザー光による画像露光Ｌが与えられ、入力される画像情報に応じて静電潜像が形成される。そして、現像装置３の現像バイアスが印加された現像ローラ３ａによって静電潜像が現像（反転現像）され、トナー像として顕像化される。
【００３２】
そして、感光体１上のトナー像が転写装置（転写ローラ）４との間の転写ニップ部に到達すると、このタイミングに合わせてカセット（不図示）内から転写材Ｐが搬送され、転写バイアスが印加された転写装置（転写ローラ）４によって転写材Ｐ上にトナー像が転写される。トナー像が転写された転写材Ｐは定着装置５の定着ローラ５ａと加圧ローラ５ｂとの間のニップに挟持搬送され、転写材Ｐ上の未定着トナー像を加熱、加圧して定着し、外部に出力する。
【００３３】
上記した画像形成の現像工程では、反転現像方式により感光体１の帯電極性が負である場合、同様に負に帯電したトナーが感光体１に像（トナー像）を形成することになる。そして、トナー像は転写材Ｐの背面に位置する逆極性（正）の転写装置（転写ローラ）４により静電的に転写材Ｐに転写されるが、一部は転写残トナーとして感光体１上に残存する。
【００３４】
転写残トナーは、転写により感光体１の帯電極性（負極性）とは逆極性である正極性の分布が増加している。正極性に反転したトナー（転写残トナー）は、感光体１に負電荷を供給している帯電ブラシ６に静電的に引き寄せられ接触する。この時、感光体１と帯電ブラシ６との間の帯電ニップ部における負極性放電、及び帯電ブラシ６表面の帯電制御剤（不図示）との摩擦帯電による２重の作用を受けて、正から負極性に反転される。
【００３５】
反転されたトナーは、感光体１との電位差により帯電ブラシ６から感光体１側に吐き出された後、感光体１の表面電位と現像スリーブ３ａへの現像バイアスの電位差によって、その他の負極性トナーと共に帯電ブラシ６を通過して現像ローラ３ａにより現像装置３内に回収される。
【００３６】
この現像同時クリーニングにより、転写残トナーの回収性が向上するのでゴーストなどの画質低下は防止され、更に均一な帯電が持続できるので、高画質が達成される。
【００３７】
次に、上記した帯電ブラシ６について詳細に説明する。
【００３８】
本実施の形態の帯電ブラシ６は、フィラメント状態の繊維を織布、不織布、フィルム、シート状物などの基布にＷ字型織り、Ｖ字型織り（又はＵ字型織りとも言う）等の手法により織り込んだファーブラシ形状のブラシ接触子を有している。
【００３９】
帯電ブラシ（ブラシ接触子）６に使用される繊維は、合成繊維、天然繊維、半合成繊維及び再生繊維などである。
【００４０】
具体例を挙げると、合成繊維としては、例えばナイロン−６、ナイロン−６６、ナイロン−１２、ナイロン−４６、アラミド系などのポリアミド類、ＰＥＴなどのポリエステル類、ＰＥやＰＰなどのポリオレフィン類、ポリビニールアルコール系、ポリ塩化ビニールやビニリデン系、ポリアクリロニトリル系、ポリフェニレンサルファイド、ポリウレタン、ポリフルオロエチレン、炭素繊維、ガラス繊維などがある。
【００４１】
天然繊維としては、例えば絹、綿、羊毛、麻などがある。半合成繊維としてはアセテートなど、また再生繊維としては、レーヨン、キュプラなどがある。更には、合成繊維の原材料成分を２種類以上複合し溶融紡糸して得られる複合性繊維を用いることができる。
【００４２】
これらの繊維は、単独または２種類以上組み合わせて用いることができる。
【００４３】
また、複合性繊維としては、アルカリや有機溶剤で特定成分を除去し極細繊維を発生させる海島型繊維、芯鞘型繊維、高分子相互配列型繊維、高圧水流の噴射や繊維各成分の熱収縮率の差を利用して複合繊維を極細繊維群に開繊する分割繊維、サイドバイサイド型繊維などがある。
【００４４】
また、帯電ブラシ（ブラシ接触子）６は、帯電を均一化するために導電処理することが好ましい。
【００４５】
帯電ブラシ（ブラシ接触子）６の抵抗をＲとすると、Ｒが１×１０3 Ωより小さいと、感光体１にピンホールが存在した場合に高温度環境ほどリークが発生することがあり、その場合には帯電不良となる。また、Ｒが１×１０9 Ωより大きくなると帯電性が低下し、高速で画像形成する場合や低湿度環境において均一帯電が困難になることがある。そこで、帯電ブラシ（ブラシ接触子）６の抵抗は、１×１０3 （Ω）≦Ｒ≦１×１０9 （Ω）であることが好ましい。
【００４６】
ここで、帯電ブラシ（ブラシ接触子）６の抵抗は、ローラ形状に加工したブラシを導電性金属回転体（アルミニウム製）に当接させ、ＤＣ１００Ｖを印加した時の電流値（実測）から算出した値（Ω）である。
【００４７】
このような帯電ブラシ（ブラシ接触子）６としては、上記の繊維材料に導電性フィラーを混合し溶融紡糸した練込み型の繊維、金属繊維や炭素繊維等の導電性の繊維、電子共役性ポリマーに代表される導電性ポリマーで繊維表面をコートした導電性繊維などを挙げることができる。
【００４８】
上記導電性フィラーとしては、鉄、銅、銀などの金属粉体、酸化亜鉛、酸化スズ、酸化チタン、硫化銅などの複合金属粉、カーボンブラックなどの導電性カーボン等が使用される。
【００４９】
また、電子共役性ポリマー材料としては、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリキノリン、ポリフェニレン、ポリナフテレン、ポリアセチレン、ポリフェニレンスルフィド、ポリアニリン、ポリフェニレンビニレンや、ピロールまたはチオフェンの誘導体を含む重合体などが挙げられる。これらは、単独または２種類以上組み合わせて用いることができる。中でも、ポリマー分子中に複素環式化合物を含むポリピロール、ポリチオフェン、窒素原子と同素環式化合物を含むポリアニリン、及びこれらの誘導体を含む重合体は、帯電部材として耐高電圧性に優れ、また、抵抗変化が少なく長期的に安定な抵抗値を維持することができるので特に好ましい。
【００５０】
また、本実施の形態においては、帯電ブラシ６と感光体１との間には均一なニップ幅を与える必要がある。
【００５１】
その方法としては、スペーサーにより調整する方法、帯電ブラシ６全体を感光体１表面に圧接できるように弾性層を設ける方法などがある。弾性層を形成する材料としては、例えばＥＰＤＭ、ＮＢＲ、ブチルゴム、アクリルゴム、ウレタンゴム、ポリブタジエン、ブタジエンスチレンゴム、ブタジエンアクリロニトリルゴム、ポリクロロプレン、ポリイソプレン、クロルスルホン化ポリエチレン、ポリイソブチレン、イソブチレンイソプレンゴム、フッ素ゴム、シリコーンゴムなどの合成ゴムや天然ゴムなどが挙げられる。弾性材料は、必要に応じ発泡剤を用いて適当なセル径に発泡させたスポンジ形状でも良い。更に弾性材料は、導電性フィラーにより導電化できる。
【００５２】
このような導電性フィラーとしては、例えばアルミニウム、ニッケル、ステンレス、パラジウム、亜鉛、鉄、銅、銀などの金属系の粉体や繊維、酸化亜鉛、酸化すず、酸化チタン、硫化銅、硫化亜鉛などの複合金属粉、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、ＰＡＮ系カーボン、ピッチ系カーボンなどのカーボン粉があり、これらを単独または２種類以上組み合わせて用いることができる。
【００５３】
上記帯電ブラシ（ブラシ接触子）６の形態としては、例えばローラ形状、ブレード形状、ベルト形状などが挙げられる。図１に示した帯電ブラシ６は、ローラ形状である。
【００５４】
以下に、本実施の形態における帯電ブラシ６の構成例を示す。
【００５５】
図２に示す帯電ブラシはローラ形状のブラシであり、基布（不図示）上に植毛されたブラシ接触子１１を導電性基体（芯金）１０に巻き付けた構成である（このローラ形状のブラシは、図１に示した帯電ブラシ６の構成である）。導電性基体（芯金）１０にブラシ接触子１１を巻き付ける手段としては、例えば短幅のブラシ接触子織物を芯金にスパイラル状に巻き付ける方法、芯金の円周長とブラシ幅に相当する広幅のブラシ織物を芯金に張り合わせる方法などが挙げられる。なお、ブラシ接触子１１と導電性基体１０の間に導電性弾性層（不図示）を設けてもよい。
【００５６】
図３に示す帯電ブラシは、ブレード形状のブラシであり、ブレード状の基板１２に基布（不図示）上に植毛されたブラシ接触子１３を張り合わせた構成である。
【００５７】
ブレード状の基板１２としては、ステンレス、アルミニウムなどの金属、シリコーンゴム、ウレタンゴム、ニトリルブタジエンゴムなどの弾性体、可塑性の樹脂などが挙げられ、弾性体や樹脂は必要に応じ導電化してもよい。また、基板１２は、ブラシ接触子１３を感光体１に接触させてニップ幅を確保することが好ましく、ブラシ接触子１３を感光体１に当接させた後に、振動機（不図示）の連結により感光体１表面上を前後左右に振動移動させることも可能である。
【００５８】
図４に示す帯電ブラシは、ベルト形状のブラシであり、導電性弾性層を有するベルト１４にブラシ接触子１５を張り合わせ、ベルト１４を駆動ロール１６ａと従動ロール１６ｂとの間に回転自在に張設した構成である。
【００５９】
ベルト１４にブラシ接触子１５を張り合わせる手段としては、例えば前記図２と同様に、短幅のブラシ接触子織物をスパイラル状に巻き付ける方法、広幅の織物をベルト回転体形状に合わせて筒状に成形する方法などが挙げられる。ベルト１４は、２軸式固定ベルトの他に、ベルトの張力調整や斜行防止などの目的で複数の従動ロールを設置した３軸式固定ベルト、又は３軸以上の固定ベルトを採用することもできる。
【００６０】
次に、帯電ブラシ６に付与する上記した電荷制御剤について詳細に説明する。
【００６１】
本実施の形態の電荷制御剤とは、転写装置４による転写工程で逆極性に反転帯電したトナーを、現像トナーと同極性の電荷に制御する能力を有するものをいう。電荷の制御は、摩擦物質間の帯電順列に起因するが、例えば反転現像方式のように感光体１の帯電極性が負の場合には、正に反転したトナー極性を再び負に帯電させる正摩擦帯電性の電荷制御剤が採用される。
【００６２】
電荷制御剤の作用について反転現像の系で具体的に説明する。
【００６３】
感光体１の帯電極性が負の場合、正極性に反転した転写残トナーは静電的に負極性の帯電ブラシ６に引き寄せられるが、
（１）帯電ブラシ６表面の電荷制御剤に接触する（摩擦作用）
（２）帯電ブラシ６と感光体１との間の帯電ニップで負極性の放電を受ける（放電作用）
という２重の反転させる作用により、現像トナーと同極性の負に帯電する。更に、電荷制御剤は目的の極性に帯電させると共に、帯電を均一に行う効果がある。
【００６４】
即ち、正摩擦帯電性の電荷制御剤、及び負極性放電により正極性に反転した転写残トナーを元の負極性に再帯電させるので、帯電ブラシ６の極性とは同極性になり、静電的な束縛（付着力）から開放される。そして、負極性に戻り束縛力から開放されたトナーは感光体１に吐出され、感光体１の回転に従い最終的に現像装置３で回収・再利用される。
【００６５】
そして、本実施の形態では、帯電ブラシ６のブラシ接触子（図２参照）１１に電荷制御剤（不図示）を付与することで、摩擦帯電作用にトナーの散らし効果が加わり、従来は困難であったクラスター状や多層から成る転写残トナーに対しても敏速、かつ均等に帯電させることができる。
【００６６】
その結果、プロセススピードが速い高速画像形成時や急激な環境変化のもとでも均一な帯電が行われ、長期的に高画質が維持される。
【００６７】
更に、放電による転写残トナーのチャージアップを防止できるので、転写残トナーの極性がより均一に制御され、更なる回収性の向上を図ることができる。
【００６８】
このような摩擦帯電性を発揮する電荷制御剤としては、例えばカップリング剤、カップリング剤で変性した樹脂、イオン性の染顔料や有機金属化合物、樹脂、変性シリコーンオイル等があり、中でも長期的な電荷制御性が安定しているカップリング剤、イオン性の染顔料や有機金属化合物が好ましい。
【００６９】
以下に具体的な物質例を挙げる。
【００７０】
（カップリング剤）
カップリング剤としては、シラン系カップリング剤、チタネート系カップリング剤、アルミニウム系カップリング剤などがあるが、以下に具体例を示す。
【００７１】
（ａ）シラン系カップリング剤としては、例えばヘキサメチルジシラザン、トリメチルシラン、トリメチルクロルシラン、トリメチルエトキシシラン、ジメチルジクロルシラン、メチルトリクロルシラン、アリルジメチルクロルシラン、アリルフェニルジクロルシラン、ベンジルジメチルクロルシラン、ブロムメチルジメチルクロルシラン、α−クロルエチルトリクロルシラン、β−クロルエチルトリクロルシラン、クロルメチルジメチルクロルシラン、トリオルガノシリルメルカプタン、トリメチルシリルメルカプタン、トリオルガノシリルアクリレート、ビニルジメチルアセトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、ジフェニルジエトキシシラン、ヘキサメチルジシロキサン、１．３−ジビニルテトラメチルジシロキサン、１．３−ジフェニルテトラメチルジシロキサン及び１分子当たり２から１２個のシロキサン単位を有し、末端に位置する単位にそれぞれ１個宛の硅素原子に結合した水酸基を含有したジメチルポリシロキサン等が挙げられる。
【００７２】
更には、窒素原子を有するアミノプロピルトリメトキシシラン、アミノプロピルトリエトキシシラン、ジメチルアミノプロピルトリメトキシシラン、ジエチルアミノプロピルトリメトキシシラン、ジプロピルアミノプロピルトリメトキシシラン、ジブチルアミノプロピルトリメトキシシラン、モノブチルアミノプロピルトリメトキシシラン、ジオクチルアミノプロピルジメトキシシラン、ジブチルアミノプロピルジメトキシシラン、ジブチルアミノプロピルモノメトキシシラン、ジメチルアミノフェニルトリエトキシシラン、トリメトキシシリル−γ−プロピルフェニルアミン、トリメトキシシリル−γ−プロピルベンジルアミン等である。
【００７３】
これらのシランカップリング剤も単独あるいは併用して使用される。
【００７４】
（ｂ）チタネート系カップリング剤としては、例えばイソプロピルトリイソステアロイルチタネート、イソプロピルトリス（ジオクチルパイロホスフェート）チタネート、イソプロピルトリ（Ｎ−アミノエチルーアミノエチル）チタネート、テトラオクチルビス（ジトリデシルホスファイト）チタネート、テトラ（２．２−ジアリルオキシメチル−１−ブチル）ビス（ジトリデシル）ホスファイトチタネート、ビス（ジオクチルパイロホスフェート）オキシアセテートチタネート、ビス（ジオクチルパイロホスフェート）エチレンチタネート、イソプロピルトリオクタノイルチタネート、イソプロピルジメタクリルイソステアロイルチタネート、イソプロピルトリドデシルベンゼンスルホニルチタネート、イソプロピルイソステアロイルジアクリルチタネート、イソプロピルトリ（ジオクチルホスフェート）チタネート、イソプロピルトリクミルフェニルチタネート、テトライソプロピルビス（ジオクチルホスファイト）チタネートなどがある。これらの中でも直鎖系炭化水素から成る疎水基を有するものが好ましい。
【００７５】
（ｃ）アルミニウム系カップリング剤としては、例えばアセトアルコキシアルミニウムジイソプロピレートを挙げることができる。
【００７６】
（カップリング剤で変性した樹脂）
このような樹脂としては、例えばシラン系カップリング剤変性シリコーン樹脂を挙げることができる。
【００７７】
このようなシラン系カップリング剤としては、前記した通りであるが、中でもメトキシシラン類が好ましく、より具体的には、例えば３−アミノプロピルトリメトキシシラン、（Ｎ、Ｎ−ジメチル−３−アミノプロピル）トリメトキシシラン、（Ｎ、Ｎ−ジエチルー３−アミノプロピル）トリメトキシシラン、Ｎ−メチルアミノプロピルトリメトキシシラン、γ−（２−アミノエチル）アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシランなどがある。
【００７８】
更には、Ｎ−［３−（トリエトキシシリル）プロピル」−４、５−ジヒドロイミダゾール、トリメトキシシリルプロピルジエチレントリアミンなども使用される。
【００７９】
（イオン性の染顔料や有機金属化合物）
イオン性化合物としてのニグロシン染料、アジン染料、イミダゾール金属塩や２量体などのイミダゾール化合物、トリフェニルメタン系染顔料、４級アンモニウム塩、４級アンモニウム塩を側鎖とするポリマーなどがあり、これらは相対的に正帯電性を示すことが多い。また、ジーターシャリーブチルサリチル酸のクロム化合物や亜鉛化合物などに代表される芳香族カルボン酸誘導体の金属化合物、ビフルオロフェニルウレアに代表される芳香族尿素化合物などは、相対的に負帯電性を示す傾向にある。
【００８０】
（樹脂）
樹脂としては、アクリル樹脂、フツ素樹脂、シリコーン樹脂などがある。
【００８１】
（変性シリコーンオイル）
このようなシリコーンオイルとしては、２５℃における粘度が０．５〜１００００、好ましくは１〜１０００センチストークスの物が用いられ、例えばジメチルシリコーンオイル、メチルフェニルシリコーンオイル、α−メチルスチレン変性シリコーンオイル、クロルフェニルシリコーンオイル、フッ素変性シリコーンオイル等が好ましい。
【００８２】
シリコーンオイル処理の方法としては、ベースとなるブラシ接触子にシリコーンオイルを噴霧する方法や、あるいは適当な溶剤にシリコーンオイルを溶解あるいは分散せしめた後、ブラシ接触子にコートし溶剤を除去する方法などがある。
【００８３】
また、本実施の形態の感光体１は、感光層の表面（最外層）に電荷注入層を有している。
【００８４】
これにより、露光時には、帯電電荷をより効率的に導電性基体に逃がす役割をはたし、残留電位を低減させることができるので、コントラストの変動が抑えられ長期的に均一な画像が得られる。
【００８５】
本実施の形態における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た樹脂層、半導体などで構成された無機層などを挙げることができる。また、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリアニリンなどの電子共役性ポリマーや有機ポリシラン類などの導電性高分子から成る有機層を用いることもできる。
【００８６】
以下に、電荷注入層を例示する。
【００８７】
（導電性微粒子と結着樹脂から成る樹脂層）
結着樹脂には、ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリスチレン樹脂、フッ素樹脂、セルロース、塩化ビニル樹脂、ポリウレタン樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、アルキド樹脂、塩化ビニル−酢酸ビニール共重合体樹脂等の樹脂を用いることができる。
【００８８】
導電性微粒子としては、銅、アルミニウム、銀、ニッケル等の金属、酸化亜鉛、酸化錫、酸化アンチモン、酸化スズ、酸化チタン、あるいはこれらの固溶体、もしくは融着体等の金属酸化物、ポリアセチレン、ポリチオフェン、ポリピロール等の導電性ポリマー等が使用できるが、感光体１の透光性の観点から透明度の高い酸化スズ等の金属酸化物を選択使用することがより好ましい。
【００８９】
これら導電性微粒子の粒径は、透光性の観点から０．３μｍ以下が好ましく、好適には０．１μｍ以下である。導電性微粒子を電荷注入層に含有させる場合、導電性微粒子の含有量は、その粒径にも依存するが、結着樹脂に対し２〜２８０重畳％の範囲が好ましい。含有量が２重量％未満では、電荷注入層の抵抗調整が困難となり、また、２８０重量％を越えると、結着樹脂の塗膜性が部分的に低下することがある。よって、導電性微粒子の含有量は、結着樹脂に対し２〜２８０重量％の範囲が好ましい。
【００９０】
導電性微粒子の分散性向上、結着樹脂との接着性、あるいは成膜後の塗膜平滑性の向上を目的として、種々の添加剤を加えることができる。また、分散性の向上に関しては、カップリング剤、あるいはレベリング剤などにより、導電性微粒子の表面改質を行うことは非常に有効である。さらには、分散性向上の点から、結着樹脂として硬化型樹脂を用いることが効果的である。
【００９１】
硬化型樹脂を電荷注入層に用いる場合には、導電性微粒子を硬化性モノマー、またはオリゴマーの溶液中に分散下塗工液を感光層上に塗布、成膜後、熱または光照射によって該塗膜を硬化させて表面層とする。このような硬化型樹脂としては、例えばアクリル樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂等が挙げられるが、これに限ったわけではなく、塗布成膜後に光または熱等のエネルギーを与えることにより化学反応を起こして硬化する樹脂であれば使用可能である。
【００９２】
電荷注入層は、結着樹脂、導電性微粒子、及び必要に応じ添加剤の適当な溶液、または分散溶液を感光体１上に塗布乾燥することにより得られ、この膜厚は、好ましくは０．１〜１０μｍ、好適には０．５〜５μｍである。
【００９３】
また、電荷注入層に滑材粉末を含有させてもよい。電荷注入層に滑材粉末を含有させることにより、感光体１と帯電ブラシ（ブラシ接触子）６との摩擦が低減され、電子写真装置の力的負荷が軽滅できる。更に、感光体１表面の離型性も向上するため、トナーの付着が防止できる。
【００９４】
このような滑材粒子としては、臨海表面張力の低い、フッ素樹脂、シリコーン樹脂、またはポリオレフィン樹脂を用いるのが好ましい。特に好ましくは、４フッ化ポリエチレン樹脂である。この場合、滑材粉末の添加量は、好ましくは電荷注入層重量に対して、２〜５０重量％、より好ましくは、５〜４０重量％である。２重畳％以下では滑材粉末の量が十分でないため、帯電性の向上効果を十分に発揮できないことがあり、また、５０重畳％を越えると、画像の分解能、または感光体１の感度が低下する傾向にある。
【００９５】
（無機系材料から成る電荷注入層）
このような電荷注入層としては、例えばアモルファスシリコンなどの半導電体を挙げることができる。
【００９６】
シリコン製の感光体１は、下層の感光層に光導電化されたアモルファスシリコンを選択することにより、高周波グロー放電分解によりプラズマ化学気相堆積装置を用いて連続的に作製できる。
【００９７】
本実施の形態の感光体１において、電荷注入層と感光層の接着性を高めたり、あるいは電荷のバリアー層としての機能を付与する等の目的で、感光層と電荷注入層の界面に中間層を設けることもできる。中間層としては、例えばエポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリステレン樹脂、アクリル樹脂、シリコーン樹脂などの樹脂材料が使用可能である。
【００９８】
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帯電を行なう注入帯電が、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」等に記載されている。ここで、注入帯電とはＤＣ電圧を印加することにより、印加された電荷を高い効率で感光体上に保持形成することができる帯電方法である。
【００９９】
注入帯電は、必要最小限な帯電電位を与える帯電手段であるために、放電を利用した従来のＤＣ帯電方法に比べて放電成分は減少するので、オゾンの発生を抑える効果が得られる。
【０１００】
実際に１ｋΩ程度の帯電ローラに周速差を与えれば、一般的な感光体に対しても良好な収束性をもって帯電することができる。これは、低い抵抗値の帯電部材で、かつ十分な帯電時間をとることにより感光体に電荷が注入されるためであるが、感光体にピンホールや削れ傷が生じた場合にはリークが発生し帯電不良を引き起こす。
【０１０１】
そこで、本実施の形態のように、帯電ブラシ（ブラシ接触子）６と電荷注入層を積層した感光体１を組み合わせることにより、帯電効率を向上させた状態で、長期的に安定な帯電性を与える効果が得られるのである。
【０１０２】
放電成分のみによる転写残トナーの極性反転では、低湿度環境において過剰な電荷によるチャージアップ現象が発生することがある。このような場合、トナー極性が不均一化するが、本実施の形態のように、帯電ブラシ（ブラシ接触子）６と電荷注入層を積層した感光体１を組み合わせにより、放電成分を任意に滅少させることが可能なのでチャージアップを防止させる効果が得られ、同時にトナーの散らし効果及び効率的な摩擦帯電性の効果により、より均一な極性制御が発揮される。
【０１０３】
また、高い効率で感光体１表面に電荷注入層を保持形成できるので、環境変化や感光体１の膜厚変化による帯電性の変化が抑えられ、安定な画質が得られる。
【０１０４】
このような電荷注入層は、体積抵抗値を１×１０8 Ωｃｍ〜１×１０15Ωｃｍの範囲に調製することが好ましい。
【０１０５】
電荷注入層の体積抵抗値が１×１０8 Ωｃｍより小さい場合、静電潜像を保持できずに画像流れが発生し、１×１０15Ωｃｍを越えると帯電ブラシ６から電荷を十分に受け取ることができず、帯電不良を生じることがある。
【０１０６】
そこで、電荷注入層は、十分な帯電性と画像の再現性を満足するために、体積抵抗値を１×１０8 Ωｃｍ〜１×１０15Ωｃｍの範囲に調製するが、好ましくは、高温高湿条件下での画像流れ防止の観点から１×１０10Ωｃｍ〜１×１０15Ωｃｍ以下である。
【０１０７】
上記電荷注入層の体積抵抗は、表面に導電膜を蒸着させたポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）上に電荷注入層を作製し、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、温度２３℃、湿度６５％の環境で１００Ｖの電圧を印加し測定した。
【０１０８】
また、上記現像装置３による現像工程で用いるトナーとしては、特に制限はないが、画像形成装置の省エネルギー化、化成品有効利用の立場から重合トナーとよい。
【０１０９】
重合トナーは、直接重合という製法により低融点化（ガラス転移濃度）、及び球形化が可能であり、定着工程の省電力化、転写効率の向上、感光体１への付着防止などの効果が得られる。
【０１１０】
しかしながら、その一方で上記した従来の技術で説明したように感光体１上の転写残トナーを掻き落とし、廃トナー容器に捕集するクリーニング手段においては、環境条件によってはトナーがすり抜けて局部的ではあるが、ゴースト画像や帯電が不均一になる場合があることが指摘されている。
【０１１１】
そこで、本実施の形態のように、帯電ブラシ（ブラシ接触子）６と電荷注入層を積層した感光体１を組み合わせることにより、このような発生は防止できるのであらゆる環境下で高画質が得られ、更には帯電ニップのトナー通過がよりスムーズに進むので、現像装置３でのトナー回収性が高まるという効果も得られる。
【０１１２】
トナーの球形状態はＳＦ値で表すことができるが、転写効率の向上からＳＦ−１が１００〜１４０、ＳＦ−２が１００〜１２０の範囲が好ましく、特に重合法により製造されたトナーが流動性、低融点の立場からも好ましい。
【０１１３】
ここで、ＳＦ値の測定及び算出を例示する。
【０１１４】
電子顕微鏡（日立製作所製；ＦＥ−ＳＥＭ）で１０００培に拡大した２μｍ以上のトナー像を１００個無作為にサンプリングし、その画像情報はインターフェエースを介して画像解析装置（ニコレ社製：Ｌｕｚｅｘｌｌｌ）に導入して解析を行い、下式より算出した。
【０１１５】
【式１】
【０１１６】
重合トナーは、例えば単量体組成物を懸濁重合し直接的に製造することができる。
【０１１７】
例示すると、先ず重合性単量体、着色剤、極性樹脂、離型剤、帯電制御剤、重合開始剤、架橋剤などから成る重合性単量体組成物を、水系媒体中へ分散して重合性単主体組成物の粒子を生成させる。そして、この粒子の表面に極性樹脂を局在下させ、粒子中の重合性単量体を重合し、結着樹脂としてトナー粒子形成させる。また、水系媒体中に水溶性重合開始剤を添加してトナー粒子表面を処理することにより、収率良く生成することができる。
【０１１８】
以下、主な材料を例示する。
【０１１９】
重合性単量体としては、スチレン重合体、スチレン−アクリート共重合体、スチレン−メタクリレート共重合体などがある。極性樹脂としては、ポリエステル樹脂、スチレン共重合体などがある。着色剤としては、カーボンブラック、ジスアゾ系黄色顔料、キナクリドン系マゼンタ顔料、フタロシアニン系シアン顔料などがある。離型剤としては、ＤＳＣ吸熱曲線における吸熱メインピーク値が１２０℃以下の低融点物質であるパラフィンワックス、ポリオレフィンワックス、フィッシャートロピッシュワックス、アミドワックス、高級脂肪酸、高級アルコールエステルワックスなどがある。架橋剤としては、ジビニルベンゼン、カルボン酸エステル、ジビニルアニリンなどがある。帯電制御剤としては、ニグロシン染料、トリフェニルメタン染料等の正帯電性、含金属サリチル酸化合物、尿素誘導体、アゾ系染料等の負帯電性の制御剤などがある。重合開始剤としては、アゾ系や過酸化物系の重合開始剤などがある。
【０１２０】
次に、上記画像形成装置の帯電ブラシ６、感光体１、トナー、現像剤の製造例について説明する。
【０１２１】
先ず、帯電ブラシの製造（製造例１〜７）について説明する。
【０１２２】
（帯電ブラシの製造例１）
先ず、導電性カーボンを練り込んだレーヨン繊維（６デニール、平均繊維径１８μｍ）を基布に対してＵ字型に織り（幅１５ｍｍ）、繊維密度２０万本／ｉｎｃｈ2 、パイル長５ｍｍのブラシ織物を作製する。次に、このブラシ織物を直径６ｍｍのステンレス製芯金に導電性接着剤を介してスパイラル状に巻き付けて、ローラブラシを作製する。
【０１２３】
次に、このローラブラシをニグロシン染料（１質量部）のＭＥＫ（１００質量部）溶液中に浸し、室温で１５分間含浸する。これを高温スチーム雰囲気中で高速回転させながらブラシの起毛を行い、更に１１０℃で３０分間高速回転させながら乾燥する。
【０１２４】
作製されたこの帯電ブラシの抵抗は２×１０6 Ωであった。以下、この製造例で得られた帯電ブラシを「帯電ブラシ１」とする。
【０１２５】
（帯電ブラシの製造例２）
上記製造例１で作製したローラブラシに、Ｔｉ系カップリング剤（イソプロピルトリイソステアロイルチタネート、１質量部）のトルエン（１００質量部）溶液を噴霧し十分に含浸させた後、高温スチーム雰囲気中で高速回転させながら起毛し、更に１３０℃で３０分間高速回転させながら乾燥する。
【０１２６】
作製されたこの帯電ブラシの抵抗は１×１０6 Ωであった。以下、この製造例で得られた帯電ブラシを「帯電ブラシ２」とする。
【０１２７】
（帯電ブラシの製造例３）
先ず、導電性カーボンを練り込んだアクリル繊維（６デニール、平均繊維径２０μｍ）を基布に対してＵ字型に織り（幅１５ｍｍ）、繊維密度２０万本／ｉｎｃｈ2 、パイル長５ｍｍのブラシ織物を作製する。次に、このブラシ織物を直径６ｍｍのステンレス製芯金に導電性接着剤を介してスパイラル状に巻き付けて、ローラブラシを作製する。
【０１２８】
次に、このローラブラシにシランカップリング剤（ｎ−オクタデシルトリメトキシシラン、１質量部）のＭＥＫ（１００質量部）溶液を噴霧し十分に含浸させた後、高温スチーム雰囲気中で高速回転させて起毛し、更に１２０℃で３０分間高速回転させながら乾燥する。
【０１２９】
作製されたこの帯電ブラシの抵抗は４×１０7 Ωであった。以下、この製造例で得られた帯電ブラシを「帯電ブラシ３」とする。
【０１３０】
（帯電ブラシの製造例４）
先ず、平均繊維径１３μｍのＰＥＴ繊維を基布に対しＷ字型に織り（幅１５ｍｍ）、繊維密度２０万本／ｉｎｃｈ2 、パイル長３ｍｍのブラシ織物を作製する。次に、このブラシ織物を塩化第２鉄水溶液（１５質量％）に１時間含浸させ、次いで過剰の水分を除去した後、ピロール蒸気で満たされた密閉容器内（２３℃）にセットし、３時間ピロール蒸気と接触反応させて導電性ポリピロールを繊維上に形成する。
【０１３１】
次に、この反応後、ブラシ状織物は純水とエタノールでそれぞれ十分に洗浄してから１１０℃で３０分間乾燥した後、直径６ｍｍの芯金に巻き付けてローラブラシを作製する。
【０１３２】
次に、このローラブラシにドデシルトリエトキシシラン（１質量部）のＭＥＫ（１００質量部）溶液を噴霧し、十分に含浸させてから高温スチーム雰囲気中で高速回転させて起毛し、更に１２０℃で３０分間高速回転させながら乾燥する。
【０１３３】
作製されたこの帯電ブラシの抵抗は１×１０7 Ωであった。以下、この製造例で得られた帯電ブラシを「帯電ブラシ４」とする。
【０１３４】
（帯電ブラシの製造例５）
先ず、直径８ｍｍのステンレス製芯金に、ケッチェンブラックとカーボンブラックを混合分散したＥＰＤＭ発泡体（平均発泡セル径９０μｍ）を円心状に形成し、外径が１２ｍｍになるように研磨する。この発泡ロールの抵抗は２×１０4 Ωであった。
【０１３５】
次に、上記製造例１で作製したブラシ織物をＴｉ系カップリング剤（イソプロピルトリイソステアロイルチタネート、１質量部）のトルエン（１００質量部）溶液を含浸させ、１００℃で３０分間乾燥する。次に、このブラシ織物を上記発泡ロールに導電性接着剤を介してスパイラルに巻き付けて、帯電ブラシを作製した。
【０１３６】
作製されたこの帯電ブラシの抵抗は６×１０7 Ωであった。以下、この製造例で得られた帯電ブラシを「帯電ブラシ５」とする。
【０１３７】
（帯電ブラシの製造例６）
先ず、アセチレンブラックを混合したＥＰＤＭを混練した後、芯金（外径６ｍｍ）を挿入してから加硫、成形し外径１２ｍｍの弾性ローラを作製する。次に、メタノール／トルエン混合溶媒に溶解させたメチロール化ナイロン溶液中に弾性ローラを浸浸塗布し、１２０℃で１時間加熱乾燥して、帯電ブラシを作製した。
【０１３８】
作製されたこの帯電ブラシの抵抗は８×１０6 Ωであった。以下、この製造例で得られた帯電ブラシを「帯電ローラー１」とする。
【０１３９】
（帯電ブラシの製造例７）
先ず、上記製造例１の導電性カーボンを練り込んだレーヨン繊維を用いて密度２０万本／ｉｎｃｈ2 、パイル長５ｍｍのブラシ織物を作製する。次に、このブラシ織物を厚み０．５ｍｍのステンレス平板に貼り付けて、ブレード形状の帯電ブラシを作製した。以下、この製造例で得られた帯電ブラシを「帯電ブラシ６」とする。
【０１４０】
次に、感光体の製造（製造例１〜３）について説明する。
【０１４１】
（感光体の製造例１）
先ず、直径３０ｍｍのアルミニウムシリンダー（導電性基体）上に感光層を積層し、ＯＰＣ感光体を作製する。
【０１４２】
積層した層は、アルミニウムシリンダー側から順に第１、２、３、そして４層とする。
【０１４３】
第１層は下引き層である。アルミニウムシリンダーの欠陥等を均すため、また、レーザ露光の反射によるモアレ発生を防止するために、導電性を有する膜厚２０μｍの薄層を設けた。
【０１４４】
第２層は正電荷注入防止層である。アルミシリンダー側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ことを防止する目的で、６．５×１０6 Ωｃｍに調整したアミラン樹脂とメトキシメチル化ナイロンから成る層を約１．５μｍ形成した。
【０１４５】
第３層は電荷発生層である。ジスアゾ系顔料を分散した厚さ約０．４μｍの樹脂層であり、レーザ露光により正負の電荷対を発生させることができる。
【０１４６】
第４層は電荷輸送層である。ポリカーボネート樹脂にヒドラゾンを分散し、Ｐ型半導体層を形成した。この層は、電荷発生層で発生した正電荷を感光体表面に輸送する機能を有し、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ない。
【０１４７】
以下、この製造例で得られた感光体を「感光体１」とする。
【０１４８】
（感光体の製造例２）
上記製造例１の感光体の最表面（第５層目）に電荷注入層を設ける。電荷注入層は、光硬化性アクリル樹脂に酸化スズを分散した導電性を有する樹脂層である。
【０１４９】
酸化スズは、アンチモンをドーピングして導電化した粒径約０．０３μｍの超微粒子であり、結着樹脂である光硬化性アクリル樹脂１００質量部に対して１８０質量部分散した。電荷注入層の抵抗は４．５×１０12Ωｃｍである。また、電荷注入層は、表面滑り性向上の目的で、４フッ化エチレン樹脂粒子を２０質量部、分散剤を１．３質量部分散した。
【０１５０】
以下、この製造例で得られた感光体を「感光体２」とする。
【０１５１】
（感光体の製造例３）
鏡面加工を施した直径３０ｍｍのアルミシリンダーにグロー放電法を用いて、阻止層、光導電層、表面層を有するアモルファスシリコン感光体を作製する。
【０１５２】
この製造では、先ず、反応室を約５×１０-3Ｐａに排気してから、２５０℃に調温されたアルミシリンダー表面に、ＳｉＨ4 、Ｂ2 Ｈ6 、ＮＯ及びＨ2 の各種ガスをフロー式で反応室に送り込む。そして、３５Ｐａの内圧に達したところでグロー放電を生起させ、約５．５μｍの阻止層を形成する。
【０１５３】
次に、阻止層の形成と同様な方法で、ＳｉＨ4 、Ｈ2 ガスを使用し、約５０Ｐａの内圧条件下で２５μｍの光導電層を形成する。
【０１５４】
更に、ＳｉＨ4 、ＣＨ4 、Ｈ2 ガスを使用し、約６５Ｐａの内圧条件下でグロー放電させて、膜厚１μｍのＳｉとＣからなる表面層を形成して、アモルファスシリコン感光体を作製した。感光体の表面抵抗は１×１０13Ωｃｍであった。
【０１５５】
以下、この製造例で得られた感光体を「感光体３」とする。
【０１５６】
次に、トナーの製造（製造例１、２）について説明する。
【０１５７】
（トナーの製造例１）
先ず、ポリエステル樹脂１００質量部に、含金属アゾ染料２．５質量部、低分子量ポリプロピレン３質量部、カーボンブラック４質量部を乾式混合した後に、１５０℃に設定した２軸混練押出機にて混練する。次に、得られた混練物を空冷し、気流式粉砕機により微粉砕した後に風力分級して粒度分布を調整する。次に、このトナー分級品１００質量部に対し疎水化処理酸化チタン１．５質量部を外添して、重量平均粒径７．０μｍのトナーを作製した。
【０１５８】
（トナーの製造例２）
先ず、スチレン１００質量部、ｎ−ブチルアクリレート１２質量部、低分子量ポリプロピレン５質量部、カーボンブラック５質量部、含金属アゾ染料２．５質量部にアゾ系開始剤を加えながら分散混合し、燐酸カルシウム５質量部を分散した純水５００質量部に加えホモミキサーにより分散し、徐々に昇温させながら最終的に７０℃で、１２時間重合する。
【０１５９】
次に、これをろ過・洗浄を行った後に乾燥分級してトナー組成物を得る。次に、このトナー組成物（１００質量部）に、疎水化処理された酸化チタン（１質量部）及びシリカ（１質量部）を外添して、重量平均径６．１μｍのトナーを作製した。
【０１６０】
得られたトナーを電子顕微鏡にて観察したところ、球状を示していた。形状係数は、ＳＦ−１は１２０、ＳＦ−は１１０であった。
【０１６１】
次に、現像剤の製造（製造例１、２）について説明する。
【０１６２】
（現像剤の製造例１）
平均径６０μｍのニッケル亜鉛フェライトにシリコーン樹脂をコートした現像キャリア（１００質量部）に、上記トナー製造例１のトナーを６．５質量部を混合して現像剤を製造した。
【０１６３】
以下、この製造例で得られた現像剤を「現像剤１」とする。
【０１６４】
（現像剤の製造例２）
平均径６０μｍのニッケル亜鉛フェライトにアクリル変性シリコーン樹脂をコートした現像キャリア（１００質量部）に、上記トナー製造例２のトナーを６．５質量部を混合して現像剤を製造した。
【０１６５】
以下、この製造例で得られた現像剤を「現像剤２」とする。
【０１６６】
次に、以下に示す実施例により本発明の効果を評価した。
【０１６７】
【実施例】
以下に示す各実施例においても、図１に示したクリーナーレス（現像同時クリーニング方式）の画像形成装置を用いた。
【０１６８】
この時の画像形成条件は、感光体１のプロセススピードを１５０ｍｍ／ｓとし、現像ローラ３ａに印加する現像バイアスとして、−５００Ｖの直流電圧に１０００Ｖのピーク間電圧で周波数３０００Ｈｚの矩形波を重畳したバイアスを用いた。
【０１６９】
また、ファーブラシ状の帯電ブラシを用い、帯電ブラシに、感光体に対し対向回転できるように外部駆動モータを接続した。
【０１７０】
帯電バイアス及び帯電ブラシの周速差は、各種感光体に対し次のように設定した。
【０１７１】
上記感光体の製造例１で製造した「感光体１」の場合には、
【０１７２】
Ｒ＝（Ｈ／Ｂ）×１００（％）
ここで、Ｈは感光体の帯電電位（Ｖ）、Ｂは印加直流電圧（Ｖ）である。
【０１７３】
本実施例における評価方法は、６％文字原稿をＡ４横送りで１万枚連続画像形成耐久を行い、ゴースト及び帯電不良により発生する画像カブリを反射温度計で計測した。耐久環境は、温度２３℃／相対湿度６０％（Ｎ／Ｎ環境）、温度２３℃／相対湿度１０％（Ｎ／Ｌ環境）である。
【０１７４】
本評価では、ＪＩＳ Ｚ８７２２（０度−４５度法）に基づいた反射濃度計（東京電色技術センター；ＴＣ−６ＭＣ）を用い、画像形成前後の差（％）を算出しカブリ濃度とした。
【０１７５】
評価レベルは、以下の表１の通りであり、画質として５％未満を実用上問題なしと判断する。
【０１７６】
【表１】
【０１７７】
（実施例１）
図５に示す各部材の組み合わせ（カップリング剤で表面処理した上記「帯電ブラシ１」、電荷注入層を有する上記「感光体２」、重合トナーからなる上記「現像剤２」）を有する上記図１の画像形成装置（デジタル複写機）で、Ｎ／Ｎ環境（温度２３℃／相対湿度６０％）、及びＮ／Ｌ環境（温度２３℃／相対湿度１０％）で、弱ＤＣ帯電による１万枚の画像形成耐久を行い、耐久前後のカブリを評価した。
【０１７８】
その結果、帯電ブラシによる転写残トナーの吐出し及び回収が良好に行われ、帯電が厳しいＮ／Ｌ環境においてもカブリ１％以下であり、高画質が達成された。
【０１７９】
（実施例２〜５）
図５に示す各部材の組み合わせを有する上記図１の画像形成装置（デジタル複写機）で、Ｎ／Ｎ環境（温度２３℃／相対湿度６０％）、及びＮ／Ｌ環境（温度２３℃／相対湿度１０％）で、弱ＤＣ帯電による１万枚の画像形成耐久を行い、耐久前後のカブリを評価した。
【０１８０】
その結果、帯電ブラシによる転写残トナーの吐出し及び回収が良好に行われ、高画質が得られた。
【０１８１】
（実施例６、７）
実施例１及び２において、帯電を注入帯電（帯電効率Ｒ＞９０％）で行い、同様にカブリを評価した。
【０１８２】
その結果、帯電ブラシによる転写残トナーの吐出し及び回収が良好に行われ、高画質が得られた。
【０１８３】
（実施例８〜１１）
図５に示す各部材の組み合わせを有する上記図１の画像形成装置（デジタル複写機）で、Ｎ／Ｎ環境（温度２３℃／相対湿度６０％）、及びＮ／Ｌ環境（温度２３℃／相対湿度１０％）で、弱ＤＣ帯電（実施例１０では注入帯電）による１万枚の画像形成耐久を行い、耐久前後のカブリを評価した。
【０１８４】
その結果、帯電ブラシによる転写残トナーの吐出し及び回収が良好に行われ、高画質が得られた。
【０１８５】
（実施例１２〜１６）
図５に示す各部材の組み合わせを有する上記図１の画像形成装置（デジタル複写機）で、Ｎ／Ｎ環境（温度２３℃／相対湿度６０％）、及びＮ／Ｌ環境（温度２３℃／相対湿度１０％）で、ＤＣ帯電（実施例１６ではＡＣ帯電）による１万枚の画像形成耐久を行い、耐久前後のカブリを評価した。
【０１８６】
その結果、Ｎ／Ｎ耐久では、高画質が得られ、更にＮ／Ｌ環境においてもカブリが抑えられており（１〜３％）、良好な画質が得られた。
【０１８７】
（実施例１７〜２０）
図５に示す各部材の組み合わせを有する上記図１の画像形成装置（デジタル複写機）で、Ｎ／Ｎ環境（温度２３℃／相対湿度６０％）、及びＮ／Ｌ環境（温度２３℃／相対湿度１０％）で、弱ＤＣ帯電（実施例１９では注入帯電）による１万枚の画像形成耐久を行い、耐久前後のカブリを評価した。
【０１８８】
その結果、Ｎ／Ｎ耐久では、高画質が得られ、更にＮ／Ｌ環境においてもカブリが抑えられており（１〜３％）、良好な画質が得られた。
【０１８９】
（実施例２１〜２４）
図５に示す各部材の組み合わせを有する上記図１の画像形成装置（デジタル複写機）で、Ｎ／Ｎ環境（温度２３℃／相対湿度６０％）、及びＮ／Ｌ環境（温度２３℃／相対湿度１０％）で、ＤＣ帯電（実施例２３ではＡＣ帯電）による１万枚の画像形成耐久を行い、耐久前後のカブリを評価した。
【０１９０】
その結果、Ｎ／Ｎ耐久では、カブリの少ない（１〜３％）良好な画橡が得られ、また、帯電が厳しいＮ／Ｌ環境においても、カブリは５％以下であり、実用的に問題のないレベルの画質が得られた。
【０１９１】
（比較例１）
上記「帯電ローラー１」を上記「感光体１」に対し従動回転できるように設定し、その他は図５に示す組み合わせで実施例１と同様な評価を行った。
【０１９２】
その結果、Ｎ／Ｎ環境（温度２３℃／相対湿度６０％）でカブリが発生し、画質の低下が認めれた。
【０１９３】
（比較例２）
上記「帯電ブラシ６」を上記「感光体１」に固定させて比較例１と同様な評価を行った。
【０１９４】
その結果、Ｎ／Ｎ環境（温度２３℃／相対湿度６０％）でカブリが発生し、画質の低下が認めれた。
【０１９５】
この評価結果から明らかなように、上記した各実施例では、帯電ブラシによる転写残トナーの吐出し及び回収が良好に行われ、実用的に問題のないレベル以上の画質を得ることができた。
【０１９６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ブラシ接触子に付与する電荷制御剤によって、転写により反転したトナーの帯電極性を感光体の帯電極性と同極性に制御することにより、転写残トナーの感光体への付着が防止されて転写残トナーの現像器での回収性が向上するので、均一な帯電が維持され高画質な画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る画像形成装置を示す概略構成図。
【図２】本発明の実施の形態におけるローラ形状の帯電ブラシを示す図。
【図３】本発明の実施の形態におけるブレード形状の帯電ブラシを示す図。
【図４】本発明の実施の形態におけるベルト形状の帯電ブラシを示す図。
【図５】本発明の実施の形態における各実施例の耐久評価を示す図。
【符号の説明】
１ 感光体
２ 帯電装置
３ 現像器（現像手段）
３ａ 現像ローラ（トナー担持体）
４ 転写ローラ（転写手段）
５ 定着装置
５ａ 定着ローラ
５ｂ 加圧ローラ
６ 帯電ブラシ（帯電部材）
１０ 導電性基体
１１、１３、１５ ブラシ接触子
１２ 基板
１４ ベルト
１６ａ 駆動ロール
１６ａ 従動ロール
Claims (5)
- 導電性基体上に感光層を有する回動自在な感光体と、該感光体の表面に接触して設けられ、前記感光体を帯電する帯電部材と、前記感光体の表面に接触して設けられ、前記感光体上に画像露光して形成される静電潜像にトナーを混合した現像剤を付着させてトナー像を形成するトナー担持体を有する現像手段と、前記トナー像を転写部において転写材へ転写する転写手段とを備え、前記トナー担持体が、前記転写材に転写されないで前記感光体上に残留する転写残トナーを回収するクリーニング手段を兼ねる画像形成装置において、
前記トナーは、形状係数ＳＦ−１が１００〜１４０、形状係数ＳＦ−２が１００〜１２０のトナーであり、
前記感光体は、最表面に電荷注入層を有する感光体であり、
前記帯電部材は、前記感光体の表面に接触するブラシ接触子であり、
該ブラシ接触子に、前記転写手段による転写により反転した前記トナーの帯電極性を前記感光体の帯電極性と同極性に制御する電荷制御剤を付与する、
ことを特徴とする画像形成装置。 - 前記電荷注入層は、金属酸化物を分散した樹脂層である、
請求項１に記載の画像形成装置。 - 前記電荷注入層は、無機半導体層である、
請求項１に記載の画像形成装置。 - 前記電荷注入層は、１×１０８〜１×１０１５Ωｃｍの体積抵抗値を有している、
請求項１、２、又は３記載の画像形成装置。 - 前記電荷制御剤は、カップリング剤、カップリング剤で変性した樹脂、イオン性の染顔料や有機金属化合物、樹脂、変性シリコーンオイルのいずれかで形成される、
請求項１、２、３、又は４記載の画像形成装置。
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