JPH112942A

JPH112942A - 画像形成装置

Info

Publication number: JPH112942A
Application number: JP9156812A
Authority: JP
Inventors: Marekatsu Mizoe; 希克溝江; Shuichi Aida; 修一會田; Yoshifumi Hano; 祥史杷野; Fumihiro Arataira; 文弘荒平
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1997-06-13
Filing date: 1997-06-13
Publication date: 1999-01-06

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明の目的は、転写工程で発生するドラム
や転写ベルトの傷を防止し、長期的に高画質を維持する
ことができる画像形成装置を提供することにある。【解決手段】本発明は、電子写真感光体の周囲に、磁
性粒子からなり、該電子写真感光体に接触配置された帯
電部材を有する帯電手段、露光手段、現像手段及び転写
ベルトを有する転写手段をこの順に有し、該現像手段が
転写後の電子写真感光体上に残留するトナーを実質的に
回収する画像形成装置において、該磁性粒子が７０μｍ
未満の体積分布９０％径を有し、５μｍ以上の体積分布
１０％径を有し、該転写ベルトの硬度Ｈが３０°以上９
０°以下であることを特徴とする画像形成装置である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複写機、プリンタ
ー、ファクシミリ等に用いられる画像形成装置に関し、
特に磁気ブラシ帯電装置、ベルト式転写装置を有し、か
つ転写残トナーを現像器で回収するクリーナーレス画像
形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来電子写真法としては一般には以下の
方法が用いられていた。

【０００３】すなわち帯電手段及び画像露光手段により
感光体上に静電的潜像を形成し、次いで潜像をトナーで
現像を行って可視像（トナー画像）とし、紙等の転写材
にトナー画像を転写した後、熱・圧力等により転写材上
にトナー画像を定着して複写物を得る。この際、転写材
上に転写されずに感光体上に残ったトナー粒子（転写残
トナー）はクリーニングブレードなどのクリーニング手
段により感光体から除去される。

【０００４】感光体に於ては、光導電性物質として種々
の有機光導電性物質が開発され、特に電荷発生層と電荷
輸送層を積層した機能分離型が搭載されている。

【０００５】このような画像形成装置の帯電手段として
は、現在、コロナ放電を利用した手段から接触帯電手段
が多く用いられるようになっている。

【０００６】接触帯電とは、例えばローラ、ブレードな
どの帯電部材を感光体表面に当接させ、その接触部分近
傍でパッシェンの法則で解釈されるような放電を形成
し、感光体を帯電させる方法であり、従来のコロナ放電
に比べ放電生成物やオゾン発生を極力抑えることが可能
になった。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。

【０００７】このような接触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、あるしきい値電圧以
上の電圧を印加する必要がある。

【０００８】例えば感光層の厚さが約２５μｍの有機光
導電性物質を含有する感光体に対して帯電ローラを当接
させた場合、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の線形で感光体表面電位が増加する（以後このし
きい値電圧を帯電開始電圧Ｖｔｈと定義する）。

【０００９】つまり、感光体表面電位Ｖｄを得るために
帯電ローラにはＶｄ＋Ｖｔｈという直流電圧が最低限必
要となる。しかし、環境変動等によって帯電ローラの抵
抗値が変動することがあり、感光体の電位を長期的に所
望の値に保つ為には高価な装置を必要とすることもあっ
た。

【００１０】このため、更なる帯電の均一化を図るため
には特開昭６３−１４９６６９号公報に開示されるよう
に、所望のＶｄに相当する直流電圧に２×Ｖｔｈ以上の
ピーク間電圧を持つ交流電圧を重畳した電圧を帯電ロー
ラに印加するＤＣ＋ＡＣ帯電方式が採用されるようにな
った。

【００１１】これは交流電圧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交流電圧の中央
であるＶｄに収束し、環境等の外乱には影響されにくい
特徴がある。

【００１２】しかしながら前述したような帯電方法にお
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、帯電に必要とされる電圧は
感光体表面電位以上が必要とされるのが現状であった。

【００１３】そのために長期的な使用では、感光体表面
の摩耗や帯電部材と感光体の間では窒素酸化物などの放
電生成物が生成され感光体に付着し感度を低下させるこ
とがあった。

【００１４】そこで、更なる耐久性を実現させる手段と
して、注入帯電が提案されている。

【００１５】注入帯電とは従来の放電を利用していた帯
電方法に対し、感光体表面にあるトラップ準位に電荷を
直接注入する帯電方法であり、放電を抑え消費電力も低
減させたエコロジー的に優れた手段である。

【００１６】具体的には磁性粒子を接触として感光体に
接触させる磁気ブラシ方式が知られている。磁気ブラシ
方式は、例えば磁力発生部材としてのマグネットロール
とマグネットロールの外周を覆って回転可能に設けられ
た非磁性の電極スリーブ（アルミ、ＳＵＳ，導電性樹
脂）と、電極スリーブの表面にマグネットロールの磁力
により吸着されて保持される磁性粒子の層（磁気ブラ
シ）を備える。磁気ブラシは感光体に接触するように設
けられ、電極スリーブに電圧を印加することにより感光
体表面を所望の電位に帯電させることができる。

【００１７】一方、画像形成装置の転写手段としては、
コロナ放電転写や接触式の転写体が知られている。

【００１８】後者は前者に比べ、印加バイアスを低く設
定できることから、転写材背面への過剰な電荷供給に起
因していたトナーの飛び散りやオゾンの生成が抑えられ
る利点があり、エコロジーの立場から接触式の転写体が
広く使われるようになってきた。

【００１９】接触式の転写体としては、芯金と円柱状の
弾性体から成るローラ形状、ドラム型の基体表面に弾性
層が形成されたドラム形状、複数の支持体に無端状の弾
性体を懸架して成るベルト形状等が実用化されている。
これらの中でも、転写材の搬送性、転写体配置設計の自
由度、装置本体の小型化などの立場からベルト形状の利
用が高まっている。

【００２０】

【発明が解決しようとする課題】ところで前述した様な
磁気ブラシ帯電においては、磁気ブラシを構成する磁性
粒子が脱離し帯電スリーブから感光体に付着することが
あった。このような場合、付着した磁性粒子は転写ベル
トとのニップ部に挟まれ感光体や転写ベルトに傷を発生
させてしまう。

【００２１】この現象は、独立したクリーニング手段を
持たずに、現像同時クリーニング手段を有する、所謂ク
リーナーレスの画像形成装置に特に顕著に生じていた。

【００２２】本発明の目的は、転写工程で発生する感光
体や転写ベルトの傷を防止し、長期的に高画質を維持す
ることができる画像形成装置を提供することにある。

【００２３】

【課題を解決するための手段】即ち、本発明は、電子写
真感光体の周囲に、磁性粒子からなり、該電子写真感光
体に接触配置された帯電部材を有する帯電手段、露光手
段、現像手段及び転写ベルトを有する転写手段をこの順
に有し、該現像手段が転写後の電子写真感光体上に残留
するトナーを実質的に回収する画像形成装置において、
該磁性粒子が７０μｍ未満の体積分布９０％径を有し、
５μｍ以上の体積分布１０％径を有し、該転写ベルトの
硬度Ｈが３０°以上９０°以下であることを特徴とする
画像形成装置である。

【００２４】体積分布９０％径が７０μｍ未満である本
発明の磁性粒子は、圧接回転している感光体と転写ベル
トの間に存在した場合でも両者による圧迫を小さくする
作用が働き、硬度が９０°未満である本発明の転写ベル
トを用いることにより、磁性粒子を感光体側に圧接する
圧力を低減させる作用が働くので、両者の作用により感
光体の傷を防止することが可能となる。

【００２５】更には、転写ベルトが感光体側から磁性粒
子を圧接する圧力を吸収することができるので、感光体
の表面を長期的に保護すると共に新たに転写ベルトの表
面そのものを保護し転写中抜けを防止する作用が得られ
るので転写効率の向上が可能となる。

【００２６】磁性粒子が７０μｍ以上では転写工程に於
て圧接回転している感光体と転写ベルトの間で両者によ
る圧迫を受け感光体や転写ベルトに傷を与えることがあ
り、また接触密度が低下し特に低湿度条件下に於て十分
な帯電が得られないこともあるので好ましくない。磁性
粒子が５μｍ未満では、磁気ブラシの形成が不十分にな
ることがあるので長期的な使用で帯電性が不安定になる
ことがある。

【００２７】以上により磁性粒子の粒度分布は、体積分
布９０％径が７０μｍ未満であり、体積分布１０％径が
５μｍ以上であることが好ましく、より好ましくは体積
分布９０％径が６０μｍ未満である。

【００２８】磁性粒子の体積分布径はレーザー回折式粒
度分布測定装置ＨＥＲＯＳ（日本電子（株）製）を用い
て、０．０５μｍ〜２００μｍの範囲を３２対数分割し
て測定した。

【００２９】また、転写ベルトの硬度が９０°を超える
と、転写工程において磁性粒子を感光体側に圧接する力
が働き感光体に傷を与えることになり、更には感光体と
の接触時に感光体削れを起こすことがあるので好ましく
ない。硬度が３０°未満では、ベルト表面の耐摩耗性が
低下することから好ましくない。

【００３０】以上より、転写ベルトの硬度Ｈは、３０°
以上９０°以下であることが好ましい。

【００３１】ここで、転写ベルトの硬度Ｈは、３０°以
上９０°以下であることを特徴とするが、硬度の測定
は、ＪＩＳＫ−６３０１のＡ型硬度の測定法に準じて
いる。

【００３２】

【発明の実施の形態】本発明における接触帯電部材は、
磁性中抵抗物質を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構成である。従
って磁気ブラシを構成する磁性粒子としては鉄、コバル
ト及びニッケル等の強磁性を示す元素を含む合金、ある
いはこれらの化合物等が用いられる。また、磁性粒子は
任意の抵抗範囲に調整することが可能であり、例えば、
酸化処理や還元処理等により達成することができる。具
体的には組成調整したフェライト、水素還元処理したＺ
ｎ−Ｃｕフェライト及び酸化処理したマグネタイト等を
挙げることができる。

【００３３】本発明の転写ベルト１０の構成例を図１を
用いて具体的に説明する。

【００３４】転写ベルトは、支持体、ベルト弾性体、電
極から成る。

【００３５】支持体は、駆動軸１１、従動軸１２、張力
調整軸１３から構成され、１４は無端状のベルト弾性体
である。電極１５は金属基体（ブレード、ローラ）と導
電性弾性体から成り、電極１５により転写バイアスの印
加を行う。

【００３６】このようなベルト弾性体としては、例え
ば、ポリテトラフルオロエチレン、テトラフルオロエチ
レンパーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体、ポ
リビニリデンフルオライドなどのフッ素系樹脂、メチル
シリコーン、メチルフェニルシリコーン、シリコーンア
クリルなどのシリコーン系樹脂、ナイロン−６、ナイロ
ン−１２、ナイロン−４６、アラミド類などのポリアミ
ド系樹脂、ＰＥＴなどのポリエステル系樹脂、ＰＥやＰ
Ｐなどのポリオレフィン系樹脂、エポキシ系樹脂、塩化
ビニール系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリカーボネー
ト系樹脂、メラミン系樹脂、スチロール系樹脂、ポリメ
タクリル酸エステルなどのアクリル系樹脂、ポリアセタ
ール系樹脂、酢酸ビニル系樹脂、ブタジエン樹脂、フェ
ノール系樹脂、ＥＰＤＭ、ポリブタジエンゴム、天然ゴ
ム、ポリイソプレン、ＳＢＲ（スチレンブタジエンゴ
ム）、ＣＲ（クロロプレンゴム）、ＮＢＲ（ニトリルブ
タジエンゴム）、シリコーンゴム、ウレタンゴム、エピ
クロルヒドリンゴム、スチレン−ブタジエン−スチレン
エラストマー、スチレン−酢酸ビニル共重合体、ブタジ
エン−アクリロニトリル共重合体等の高分子材料などで
あり、これらは、単独もしくは２種類以上を使用するこ
とができる。また、使用形態としては、例えばソリッド
や発泡体などが挙げられる。

【００３７】これらベルト弾性体は、導電剤を分散また
は付着させて導電性を調整することができる。

【００３８】導電剤には、例えばアルミニウム、パラジ
ウム、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。

【００３９】また、ベルト弾性体に導電性を付与する手
段として、導電性高分子化合物を使用することも可能で
ある。

【００４０】例えば、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、ポリナフチレン、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、これらモノマー誘導体
の重合物などであり、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。

【００４１】このような導電剤の分散手段としては、ロ
ールニーダー、バンバリーミキサー、ボールミル、サン
ドグラインダー、ペイントシェーカー等を利用すること
ができる。

【００４２】更にベルト弾性体は、繊維などから成る芯
体を埋め込み引張強度などを調製することも可能であ
る。

【００４３】このような繊維としては、例えばナイロ
ン、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、ポリビニルアルコール
系、ポリ塩化ビニルやビニリデン系、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。

【００４４】本発明の転写ベルトは、表面層を設けるこ
ともできる。

【００４５】表面層は、現像剤の付着や紙粉（転写材の
一部）などによる汚染からベルト表面を保護する作用が
あり、これによりベルトの抵抗安定性および転写効率を
高い効率で維持することができるので種々の現像剤や転
写材を用いても高画質が得られる。

【００４６】このような表面層としては例えば樹脂やゴ
ム材料を採用することができる。

【００４７】表面層に用いる樹脂としては、例えばポリ
ウレタン、ポリメチルメタクリレート、ポリブチルメタ
クリレート等のアクリル樹脂、ポリビニルブチラール、
ポリビニルアセタール、ポリアリレート、ポリカーボネ
ート、ポリエステル、フェノキシ樹脂、ポリ酢酸ビニ
ル、ポリアミド、ポリビニルピリジン、セルロース系樹
脂等を挙げることができる。また、ゴム材としては、例
えば、ＥＰＤＭ、ポリブタジエン、天然ゴム、ポリイソ
プレン、ＳＢＲ（スチレンブタジエンゴム）、ＣＲ（ク
ロロプレンゴム）、ＮＢＲ（ニトリルブタジエンゴ
ム）、シリコーンゴム、ウレタンゴム、エピクロルヒド
リンゴム等や、ブタジエン樹脂、スチレン−ブタジエン
−スチレンエラストマー等のポリスチレン系、ポリオレ
フィン系、ポリエステル系、ポリウレタン、ポリエチレ
ン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、アクリル系樹
脂、スチレン−酢酸ビニル共重合体、ブタジエン−アク
リロニトリル共重合体等の高分子材料を用いることがで
きる。

【００４８】本発明においては、磁性粒子に表面層を設
けることにより、磁気ブラシを感光体のニップ部におけ
るトルクを低減させる作用が働き、感光体や転写ベルト
への負担をより軽減させることができる。これにより感
光体への負担を抑えながらニップ部を広げることも可能
となり、帯電安定性を向上させる効果も得られる。更に
は磁性粒子への現像剤付着が防止できるので感光体に付
着した磁性粒子が転写工程を通過する場合、転写中抜け
に影響を与えることがなくなる。

【００４９】磁性粒子の表面は必ずしも表面層で完全に
被覆する必要はなく、上述したようにトルク軽減が発現
される領域であれば粒子表面が一部露出していてもよ
い。つまり表面層が不連続に形成されていてもよい。

【００５０】かかる表面層は、磁性粒子の単位質量当り
表面層固形分が０．０１〜２０重量％が好ましい。０．
０１質量％未満では、トルク調製が安定せず、また被覆
効果が十分ではなく剥がれが生じることがあり、２０質
量％以上では、磁性粒子の流動性が低下し、長期的な均
一帯電性が困難になることがある。またコストアップに
もつながるので好ましくない。

【００５１】かかる表面層は例えば樹脂、カップリング
剤などにより構成することができる。

【００５２】樹脂としては、例えば、ポリテトラフルオ
ロエチレン、テトラフルオロエチレンパーフルオロアル
キルビニルエーテル共重合体、ポリビニリデンフルオラ
イドなどのフッ素系樹脂、メチルシリコーン、メチルフ
ェニルシリコーン、シリコーンアクリルなどのシリコー
ン系樹脂、ナイロン−６、ナイロン−１２、ナイロン−
４６、アラミド類などのポリアミド系樹脂、ＰＥＴなど
のポリエステル系樹脂、ＰＥやＰＰなどのポリオレフィ
ン系樹脂、エポキシ系樹脂、塩化ビニール系樹脂、ポリ
ウレタン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、メラミン系
樹脂、スチロール系樹脂、ポリメタクリル酸エステルな
どのアクリル系樹脂、ポリアセタール系樹脂、酢酸ビニ
ール系樹脂、フェノール系樹脂などであり、これらは単
独または２種類以上を混合してもよく、更にはこれらの
共重合体でもよい。これらの中でも、少なくともフッ素
系樹脂、シリコーン系樹脂、アクリル系樹脂またはポリ
オレフィン系樹脂のいずれか１種類以上から成ることが
好ましい。

【００５３】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、カップリング剤で変性した樹脂、変
性シリコーンオイルなどであり、以下に具体例を示す。

【００５４】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、ジメチルポ
リシロキサン、フッ素原子を有するジメトキシメチルト
リフルオロプロピルシラン、トリフルオロプロピルトリ
メトキシシラン、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が挙げられる。

【００５５】チタネート系カップリング剤としては、例
えばイソプロポキシトリイソステアロイルチタネート、
イソプロポキシトリス（ジオクチルパイロホスフェー
ト）チタネート、イソプロポキシトリ（Ｎ−アミノエチ
ル−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）チタネートなどである。

【００５６】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。

【００５７】これら各種カップリング剤は、単独もしく
は２種類以上を合わせて用いることもできる。

【００５８】カップリング剤で変性した樹脂としては、
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、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、中でもめときししら
ん類が好ましく、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−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
ルシドキシプロピルトリメトキシシランなどである。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。

【００５９】変性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１〜１０
００センチストークスのものが用いられ、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。

【００６０】磁性粒子の表面層は、後述の磁性粒子の抵
抗領域を満足する範囲内で導電性粒子を分散させること
ができる。

【００６１】導電性粒子としては、例えば、鉄、銅、銀
などの金属粉体、酸化亜鉛、酸化すず、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、ポリピロールなどの電子共役性ポリマーなど
を挙げることができる。中でもカーボンブラックなどの
導電性カーボンが好ましい。

【００６２】本発明の表面層は、コアとなる磁性粒子に
対し前述した有機材料を直接噴霧する方法、潤滑剤溶液
中に浸漬させた後乾燥させる方法、潤滑剤を適当な溶剤
に溶解または分散させコートした後溶剤を除去する方法
などがある。

【００６３】上述のように、磁性粒子に表面層を設ける
ことによりトルクを低減できるが、中でも表面層にフッ
素成分を含有させることにより、トルク低減を広範囲で
調製することが可能となるので長期的に安定な帯電性が
得られる。また、磁性粒子への現像剤付着に関し更なる
防止効果が得られ細線再現性に優れるなど高画質が得ら
れる。

【００６４】なお、本発明に用いられる帯電用磁性粒子
のコアとなる磁性粒子としては、ストロンチウム、バリ
ウム、希土類などの所謂ハードフェライト、または、マ
グネタイト、銅、亜鉛、ニッケル、マンガンなどのフェ
ライトが用いられる。

【００６５】本発明においては、磁性粒子の体積抵抗値
が１×１０⁴Ωｃｍ以上１×１０¹¹Ωｃｍ以下であるこ
とが好ましい。

【００６６】本発明の抵抗範囲に調整することにより急
激な温湿度変化を伴う条件下でも帯電部材の抵抗変動が
抑えられ安定な帯電性を得ることができる。

【００６７】抵抗値が１×１０⁴Ωｃｍ未満ではピンホ
ールリークが生じやすくなる傾向があり、１×１０¹¹Ω
ｃｍを超えると低湿度条件下において高速機に適用させ
た場合、良好な帯電が困難になる傾向があるので、体積
抵抗値は１×１０⁴Ωｃｍ以上１×１０¹¹Ωｃｍ以下で
あることが好ましい。

【００６８】磁性粒子の体積抵抗値は、図４に示される
主電極４１及び上部電極４２を配置したセルＡに磁性粒
子４７を充填した後、電極間に電圧を印加し、その時流
れる電流値から算出した。測定条件は、２３℃、６５
％、充填粒子とセルとの接触面積Ｓ＝２ｃｍ²、厚みｄ
＝１ｍｍ、上部電極４２の荷重１０ｋｇ、印加電圧１０
０Ｖである。なお、図４中、４３は絶縁物、４４は電流
計、４５は電圧計、４６は定電圧装置、４８はガイドリ
ングを示す。

【００６９】次に、本発明の画像形成装置の概略構成を
図２により説明する。

【００７０】本発明の画像形成装置は、帯電手段として
接触式の磁気ブラシ帯電器２０、転写手段として接触式
の転写ベルト１０、現像手段２６として感光体上に残留
した転写残トナーを回収するクリーニング手段を兼ね備
えた二成分現像器を備え、独立したクリーニング手段は
持っていない。

【００７１】２０は磁気ブラシ帯電器であり、磁力発生
部材としてのマグネットロール２１と、その外周を回転
可能に設けられたアルミニウム製の電極スリーブ２２
と、電極スリーブの表面にマグネットロールの磁力によ
り保持される磁性粒子２３からなる帯電部材（磁気ブラ
シ）を有し、電極スリーブから帯電のためのバイアスが
印加される。

【００７２】２４は感光体であり、一般にアルミニウム
製の中空ドラムに感光性材料を薄層コートしたものであ
る。

【００７３】１０は転写ベルトであり、図１に示した様
に支持体、ベルト弾性体、電極から構成される。

【００７４】磁気ブラシ帯電器は、感光体に略平行に配
設され、一定の当接ニップ幅で感光体に圧接される。磁
気ブラシ帯電器は、所定のプロセススピードで回転する
感光体に対して、外部駆動を利用し周速差回転し感光体
の表面を逐次目標電位に帯電させる。

【００７５】次に帯電処理された感光体表面はレーザー
ビーム２５により露光を受け静電潜像を形成する。静電
潜像は、２成分現像剤方式の現像器２６によりトナー像
として現像（反転現像）され、トナー像は転写ベルト１
０と感光体２４との圧接部に給送されてくる転写材２７
（普通紙など）に転写される。ここで転写ベルト１０に
は電極から現像剤の帯電極性とは逆極性の転写バイアス
が印加されており、感光体からトナー像を静電的に転写
することができる。磁性粒子が磁気ブラシから脱離し感
光体に付着した場合、磁性粒子はこの転写工程に移動し
転写ベルト１０と感光体２４に圧接されるが、感光体や
転写ベルトに傷を与えることなく通過する。感光体上の
転写残トナーは磁気ブラシで一度取り込み、転写時に帯
電極性が反転してしまった残トナーのを帯電極性をそろ
えた後、感光体側に吐き出され現像手段で回収される。

【００７６】トナー像の転写を受けた転写材は、定着装
置（不図示）に搬送され、定着を受けた後、高画質の画
像形成物となり機外に排出される。

【００７７】本発明に用いられる電子写真感光体は特に
制限されるものではないが、支持体より最も離れて電荷
注入層を有するような感光体を用いることにより、印加
電圧にたいして、８０％以上、更には９０％以上の帯電
電位を得ることができる。従って、パッシェンの法則に
より解釈される接触帯電方法に較べて、更なるオゾンレ
ス帯電方法を実現することができる。この場合、ＤＣ電
圧のみによる帯電によりその印加電圧の９０％以上の電
位を感光体上に形成することができる。好ましは、十分
な帯電性と画像流れをおこさない条件を満足するため
に、体積抵抗値が１×１０⁸Ωｃｍ〜１×１０¹⁵Ωｃｍ
の範囲である電荷注入層を設けた感光体を使用する。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、更に環境変動等も考
慮すると体積抵抗値が１×１０¹²Ωｃｍ〜１×１０¹⁵Ω
ｃｍのものを用いるのが好ましい。１×１０⁸Ωｃｍよ
り小さい体積抵抗値では静電潜像を保持できにくく、特
に高温高湿環境下において画像流れを発生し易い。１×
１０¹⁵Ωｃｍより大きい抵抗値であると帯電部材からの
電荷を十分受け取ることができず、帯電不良を生じる傾
向にある。

【００７８】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可能であり、上記抵抗を有す
る無機層を形成することも有効な手段である。このよう
な機能層を表面に設けることによって、帯電部材より注
入された電荷を保持する役割をはたし、更に、像露光時
にはこの電荷を感光体支持体に逃がす役割をはたし残留
電位を低減させる。

【００７９】ここで、電荷注入層の体積抵抗値は、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（Ｐ
ＥＴ）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４１４０ＢｐＡＭＡ
ＴＥＲ）にて２３℃、６５％の環境で１００Ｖの電圧を
印加し測定した。

【００８０】導電性粒子の粒径は、透光性の観点から
０．３μｍ以下が好ましく、最適には、０．１μｍ以下
である。また、使用量は、結着樹脂１００質量部に対し
て２〜２５０質量部、更には２〜１９０質量部であるこ
とが好ましい。２質量部よりも少ないと好ましい体積抵
抗値が得られにくく、２５０質量部を超えると膜強度が
低下する傾向があり、電荷注入層が削れやすくなる傾向
にある。電荷注入層の膜厚は、好ましくは、０．１〜１
０μｍ、最適には、１〜７μｍである。

【００８１】また、好ましくは、前記電荷注入層に滑材
粒子が含有される。効果としては、帯電時に感光体と帯
電部材の摩擦が低減されることに起因して、帯電に関与
するニップが拡大され帯電特性が向上することが挙げら
れる。また、感光体表面の離型性が向上するため、磁性
粒子が付着しにくくなる。特に滑材粒子としては、臨界
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がもちいられる。滑材
粒子の添加量は、好ましくは結着樹脂１００質量部に対
して２〜５０質量部、より好ましくは、５〜４０質量部
である。２質量部より少ないと、滑材粒子の量が十分で
ないため、感光体帯電性の向上効果が十分でなくクリー
ナレス装置という観点からは、転写残トナーが増える傾
向にある。また、５０質量部を超えると、画像の分解
能、感光体の感度が低下する傾向にある。

【００８２】また、表面層に無機層を被覆する際は、そ
の下層の光導電層は、アモルファスシリコンであること
が好ましく、グロー放電等によってシリンダー上に阻止
層、光導電層及び電荷注入層を順次形成することが好ま
しい。

【００８３】感光層としては、従来公知のいずれのもの
も使用できる。例えば、有機材料であれば、フタロシア
ニン顔料、アゾ顔料等があげられる。

【００８４】更に、表面保護層と感光層の間に中間層を
設けることもできる。中間層は、保護層と感光層の接着
性を高め、あるいは電荷のバリアー層として機能させる
ことを目的とする。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、ポリスチレ
ン樹脂、アクリル樹脂、シリコーン樹脂など市販の樹脂
材料が使用可能である。

【００８５】また、感光体用の導電性支持体としては、
アルミニウム、ニッケル、ステンレス、スチールなどの
金属や合金、導電性膜を有するプラスチックあるいは硝
子、導電化した紙等を用いることができる。

【００８６】（磁性粒子製造例１〜４）表１に示す体積
分布９０％径及び１０％径を有するＣｕ−Ｚｎフェライ
トを調製した。平均粒径は、体積分布５０％径である。

【００８７】

【表１】

【００８８】（磁性粒子製造例５）１００部（質量部、
以下同様）の磁性粒子１をヘキサンで希釈したフッ素含
有シランカップリング剤（Ｄｉｍｅｔｈｏｘｙｍｅｔｈ
ｙ１−３，３，３−ｔｒｉｆｌｕｏｒｏｐｒｏｐｙｌｓ
ｉｌａｎｅ、０．１部）の溶液に浸漬し、攪拌しながら
減圧蒸留を行いヘキサンを除去した。これを１２０℃乾
燥機で３０分間加熱処理して磁性粒子５を得た。体積分
布９０％径は４５．４μｍ、体積分布１０％径は２１．
９μｍ、体積分布５０％径は３２．３μｍ、体積抵抗値
は５×１０⁷Ωｃｍであった。

【００８９】（磁性粒子製造例６）１００部の磁性粒子
３をメタノールで希釈したシランカップリング剤０．１
部（γ−（２−アミノエチル）アミノプロピルトリメト
キシシラン）の溶液に浸漬し、攪拌しながら減圧蒸留を
行いメタノールを除去した。これを１２０℃で５０分間
加熱処理して磁性粒子６を得た。体積分布９０％径は３
７．７μｍ、体積分布１０％径は１８．７μｍ、体積分
布５０％径は２６．８μｍ、体積抵抗値は２×１０⁸Ω
ｃｍであった。

【００９０】（磁性粒子製造例７）ＰＭＭＡをグラフト
重合したパーフルオロアルキルメタクリレートをトルエ
ンで５％に調製した。この溶液に磁性粒子４及びカーボ
ンブラックを浸漬させ、加熱攪拌させながらトルエン溶
媒を除去し、更に１２０℃で１時間乾燥させて表面層を
形成し磁性粒子７を得た。体積分布９０％径は３５．３
μｍ、体積分布１０％径は１８．０μｍ、体積分布５０
％径は２５．５μｍ、体積抵抗値は４×１０⁸Ωｃｍで
あった。

【００９１】（磁性粒子製造例８及び９）表２に示す体
積分布のＣｕ−Ｚｎフェライトを調製した。

【００９２】

【表２】

【００９３】（感光体製造例１）感光体は負帯電用の有
機光導電性物質を用いた感光体であり、φ３０ｍｍのア
ルミニウム製のシリンダー上に以下の各機能層を設け
た。（１）第１層アルミニウムシリンダーの欠陥等をなら
すため、またレーザ露光の反射によるモアレの発生を防
止するために厚さ約２０μｍの導電層を設けた。導電層
は、導電性粒子を分散した樹脂層である。（２）第２層正電荷注入防止層（下引き層）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
す。メトキシメチル化ナイロンから成る抵抗３×１０⁶
Ωｃｍ、厚さ約１μｍの中抵抗層である。（３）第３層電荷発生層であり、ジスアゾ系顔料を樹
脂に分散した厚さ約０．３μｍの層である。レーザ露光
により正負の電荷対を発生する機能層である。（４）第４層電荷輸送層であり、ポリカーボネート樹
脂にヒドラジンを分散した厚約２５μｍのＰ型半導体層
である。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。

【００９４】これを感光体１とする（表面層の体積抵抗
値１×１０¹⁵Ωｃｍ）。

【００９５】（感光体製造例２）感光体製造例１におい
て、第４層の表面に電荷注入層として、光硬化性のアク
リル樹脂にＳｎＯ₂超微粒子及び粒径約０．２５μｍの
四フッ化エチレン樹脂粒子を分散した。

【００９６】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０．０３μｍのＳｎＯ₂粒子をアクリル
樹脂に対して１１０質量％分散した。更に四フッ化エチ
レン樹脂粒子を２０質量％、分散剤を１．２質量％分散
した。このようにして調製した塗工液をスプレー塗工法
にて厚さ約２．５μｍに塗工して電荷注入層とした。

【００９７】これを感光体２とする。

【００９８】なお、感光体の表面層の体積抵抗値は３×
１０¹²Ωｃｍになった。

【００９９】（トナー製造例１）スチレン−ブチルアクリレート共重合体１００質量部（共重合質量比８０：２０）マグネタイト１００質量部含金属アゾ顔料２質量部低分子量ポリプロピレン３質量部

【０１００】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７μｍの黒色の磁性微
粉体を得た。この黒色微粉体１００部に対して、シリコ
ーンオイルで疎水化処理をしたシリカ粉体１．０部をヘ
ンシェルミキサーを用いて外添しトナーを得た。

【０１０１】このトナーをシリコーン樹脂でコートした
フェライト系キャリア（平均径５５μｍ）に対し７質量
部混合し２成分現像剤を得た。

【０１０２】（転写ベルトの製造例１）図３に転写ベル
ト３０の構造を示す。

【０１０３】転写ベルト３０は、基層３１と表面層３２
から成る。基層はポリイミド樹脂にカーボンブラックを
分散させ、体積抵抗値１×１０¹³Ωｃｍ、厚み８０μｍ
に調製した無端状の樹脂ベルトである。表面層としてＰ
ＦＡ（テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキル
ビニルエーテル共重合体）を約６μｍコートした。この
転写ベルトは、硬度が７０°、体積抵抗値が１×１０¹⁵
Ωｃｍである。これを転写ベルト１とする。

【０１０４】ベルトの支持は、基本構成は図１と同様で
あり、駆動軸１１、従動軸１２及び張力調整軸１３から
成る。

【０１０５】１５は、ベルト背面から感光体を押圧させ
ながらバイアスを印加するためのブレード型の電極であ
り、弾性部３３はカーボンブラックを分散させたシリコ
ーンゴム（１０³Ωｃｍ）、支持部はＳＵＳ製ブレード
３４である。

【０１０６】（転写ベルトの製造例２）カーボンブラッ
クを分散させたウレタンゴムと繊維芯体から成る抵抗５
×１０¹²Ωｃｍ、厚み１６０μｍの無端状ゴムベルト基
層を作製した。この表面にアクリル変性シリコーン樹脂
を約２０μｍコートし、硬度は５０°、体積抵抗値３×
１０¹⁴Ωｃｍの転写ベルト２を得た。

【０１０７】（転写ローラの製造例１）直径６ｍｍのＳ
ＵＳ製芯金にカーボンブラックを分散したアクリルゴム
発泡体（平均発泡径５０μｍ）を形成させ外形１２ｍｍ
に研磨した。体積抵抗値は２×１０⁹Ωｃｍ、硬度は４
６°であった。これを転写ローラ１とする。

【０１０８】尚、転写ローラは、感光体に押圧させる為
の転写ばね及び感光体回転に対し従動回転するためのギ
ヤを取付けてある。

【０１０９】

【実施例】

（実施例１〜１５）画像形成装置としてはレーザービー
ムを採用したデジタル複写機（キヤノン製：ＧＰ５５、
プロセススピード１５０ｍｍ／ｓ）を改造して使用し
た。

【０１１０】帯電は、マグネットロール、アルミニウム
製電極スリーブ、磁性粒子から成る接触式の磁気ブラシ
帯電器を配設した。電極スリーブは、マグネットロール
の外周を回転し、そのスリーブ表面でマグネットロール
の磁力により吸着保持された磁性粒子が磁気ブラシ層を
形成する。電極スリーブはコロにより感光体とのギャッ
プを０．５ｍｍに保ちながら感光体に接触する。

【０１１１】現像は１成分現像方式からトナーの製造例
１で得た２成分現像剤の使用が可能なように２成分現像
方式に改造した。現像バイアスは−５００Ｖの直流成分
と１．０ｋＶｐｐ（ピーク間電位）矩形波の交流成分の
重畳系とした。また、現像スリーブ回転は感光体回転に
対し対向に設定し、転写残トナーの回収を兼ねる構成に
した。

【０１１２】転写は、無端状の弾性ベルトを駆動軸、従
動軸、および張力調整軸で支持し、ベルト背面から感光
体を押圧させながらバイアスを印加するための電極ブレ
ードを取付けた。

【０１１３】更に従来のクリーニング装置（ブレード）
は取り去り、上述の現像器で転写残トナーを回収するこ
とによりクリーナレス画像形成装置とした。

【０１１４】本実施例に用いた画像形成装置において、
トナー像は転写ベルトにより転写材（普通紙）に転写さ
れるが、一部は転写残トナーとして感光体に残る。転写
残トナーは、少なくともその一部は極性が反転している
為に、一度、本発明の磁気ブラシ帯電器に取り込み帯電
極性と同極性に戻した後、感光体に吐き出し対向回転す
る現像器で回収する。

【０１１５】評価は、印字率６％の原稿にてＡ４横送り
１００００枚連続通紙を行い、画像によるドラム傷の調
査を行った。更に画質評価として細線画像による解像度
再現性の調査を行った。

【０１１６】ここで、帯電部材に印加するバイアスは、
直流分−７００Ｖ及びこの直流成分に交流成分１．０ｋ
Ｖｐｐ（矩形波）を重畳した２種類である。

【０１１７】ドラム傷及び細線再現性の評価レベルはそ
れぞれ表３及び４に従った。

【０１１８】

【表３】

【０１１９】

【表４】

【０１２０】磁性粒子、転写ベルト及び感光体について
表５に示す組み合わせで実施した。

【０１２１】磁性粒子は電極スリーブに１７０ｍｇ／ｃ
ｍ²のコート量でコートした。

【０１２２】ここで、表中のＤＣは直流成分−７００Ｖ
印加、重畳は直流成分−７００Ｖと交流成分１．０ＫＶ
ｐｐ（矩形波、１ｋＨｚ）印加を意味する。

【０１２３】

【表５】

【０１２４】表６に評価結果を示す。

【０１２５】本実施例により、ドラム傷の発生を抑え、
細線画像の解像度を維持することができた。

【０１２６】中でも、本発明の磁性粒子に表面層を付与
した磁性粒子は、傷防止と共に感光層の耐久削れを低減
させることができた。また、フッ素成分を含む表面層か
ら成る磁性粒子５及び７は、他の実施例に比べ転写中抜
け防止の効果がより優れており、細線再現性は長期的に
良好であった。

【０１２７】

【表６】

【０１２８】（比較例１〜５）磁性粒子、転写ベルト及
び感光体について表７に示す組み合わせで実施した。な
お、磁性粒子コート量及び帯電バイアスなどは実施例と
同様な条件で行った。

【０１２９】

【表７】

【０１３０】表８に比較例の評価結果を示す。

【０１３１】比較例では、耐久中にドラム傷の発生し、
細線画像の解像度低下が認められた。

【０１３２】

【表８】

【０１３３】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、感光体
傷の発生を防止することができるので、高画質を維持す
る効果が得られる。

【０１３４】更には、磁性粒子に表面層を付与すること
で、感光体の長寿命化および転写中抜け防止に顕著な効
果が認められ、細線の再現性など画質の更なる向上を達
成した。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る転写ベルトの基本的構成を示す断
面図

【図２】本発明の画像形成装置を説明する断面概略図

【図３】本発明に係る転写ベルトの実施例を説明する断
面図

【図４】磁性粒子の体積抵抗値を測定する装置の概略構
成を示す断面図である

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者荒平文弘東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電子写真感光体の周囲に、磁性粒子から
なり、該電子写真感光体に接触配置された帯電部材を有
する帯電手段、露光手段、現像手段及び転写ベルトを有
する転写手段をこの順に有し、該現像手段が転写後の電
子写真感光体上に残留するトナーを実質的に回収する画
像形成装置において、該磁性粒子が７０μｍ未満の体積分布９０％径を有し、
５μｍ以上の体積分布１０％径を有し、該転写ベルトの
硬度Ｈが３０°以上９０°以下であることを特徴とする
画像形成装置。
【請求項２】磁性粒子が少なくとも一部に表面層を有
する請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】磁性粒子の表面層がフッ素成分を含有す
る請求項２記載の画像形成装置。
【請求項４】磁性粒子の体積抵抗値が１×１０⁴Ωｃ
ｍ以上１×１０¹¹Ωｃｍ以下である請求項１乃至３のい
ずれかに記載の画像形成装置。