JP2001154407A

JP2001154407A - 画像形成装置及びプロセスカートリッジ

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Publication number: JP2001154407A
Application number: JP34127199A
Authority: JP
Inventors: Marekatsu Mizoe; 希克溝江; Shuichi Aida; 修一會田; Fumihiro Arataira; 文弘荒平
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1999-11-30
Filing date: 1999-11-30
Publication date: 2001-06-08

Abstract

(57)【要約】【課題】長期の使用によってもドラム上の帯電電
位を安定に与えられ、飛散、ドラム削れ、かぶり、ボ
タ、白抜けなどの画像不良が生じないような画像形成装
置を提供することにある。【解決手段】接触帯電部材として体積抵抗値が、１０
⁴Ωｃｍ〜１０⁹Ωｃｍの範囲である磁性粒子で構成され
る磁気ブラシを備え、結着樹脂成分としてゲルパーミエ
ーションクロマトグラフイーによって測定されたクロマ
トグラムが分子量１×１０³〜８×１０⁴及び分子量１×
１０⁵〜２×１０⁶のそれぞれの分子量領域に少なくとも
一つの極大値をもつビニル系モノマーの重合体を含有す
るトナーを含む画像形成装置を用いて画像形成を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、接触帯電部材、感
光体、トナー及びこれらを用いた画像形成装置、プロセ
スカートリッジを利用したプリンター、複写機、ファク
シミリ等の電子写真装置に関するものである。

【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。このような電子写真法での帯電手段とし
ては、所謂コロトロン、スコロトロンと呼ばれるコロナ
放電を利用した手段が用いられていたが、コロナ放電特
に負または正コロナを生成する際に多量のオゾンを発生
することから、電子写真装置にオゾン捕獲のためのフィ
ルタを具備する必要性があり、装置の大型化又は、ラン
ニングコストがアップするなどの問題点があった。

【０００３】このような問題点を解決するための技術と
して、ローラー又は、ブレードなどの帯電部材を感光体
表面に接触させることにより、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、例えば、特開昭５７−１７８２５７
号公報、特開昭５６−１０４３５１号公報、特開昭５８
−４０５６６号公報、特開昭５８−１３９１５６号公
報、特開昭５８−１５０９７５号公報で公知技術となっ
ている。

【０００４】しかしながら、ブレード、ローラー帯電方
式などにおいては、感光体と接触させて帯電を行う方式
においては感光体上へのトナー融着と言った問題が発生
しやすい傾向にある。また、そのため感光体に近接させ
て、直接の接触を避けて用いる方法も検討されている。
感光体を帯電させる部材としては、前記のローラー又は
ブレードまたは、ブラシ、細長い導電性板状物に抵抗層
を施した部材などが挙げられるが、その際、近接距離の
制御が難しいという問題点があり実用化に難点があっ
た。

【０００５】そのため、比較的感光体への接触負荷の小
さい、磁性粒子を磁石体にて保持した所謂磁気ブラシを
帯電部材として用いる技術が検討されている。例えば、
特開昭５９−１３３５６９号公報では鉄粉をコーティン
グした粒子をマグネットロールに保持させて電圧を印加
して帯電する方法、特開平４−１１６６７４号公報には
直流を有する交流を印加した帯電装置が、さらには、環
境依存性等を改善するために、特開平７ー７２６６７号
公報においては、スチレンアクリル樹脂などをコーティ
ングすることが開示されている。

【０００６】しかしこれらの技術の残っている課題とし
て、長期使用によってクリーニング装置をすり抜けた、
あるいはクリーナーレス装置のばあいはそのまま直接、
転写残余のトナーが帯電器である磁気ブラシ中に混入
し、磁性粒子表面にトナーの樹脂成分が付着、スペント
してしまう事によって高抵抗化てしまい、電子写真感光
体上に安定な帯電電位を与えることが難しく、白抜けや
かぶり画像という画像不良が生じるという問題点があ
る。

【０００７】また、トナーから遊離した外添剤が磁性粒
子に付着する事によって感光体の削れる量が促進され画
像形成装置の耐久性が劣るという問題点も生じ、さらに
は、磁気ブラシ中に混入したトナーが磁性粒子に印加さ
れる振動電圧、あるいは磁気ブラシの回転による遠心力
により磁気ブラシ帯電器内から帯電器外に飛散してしま
い、電子写真装置の機械内を汚染し、特に像露光を行う
潜像形成手段を汚染することで正確な潜像形成が不可能
になり、それに伴う画像不良が生じる問題点がある。

【０００８】さらに磁性粒子中に混入したトナーが蓄積
し、磁性粒子が高抵抗化し安定した帯電性が得られない
だけでなく、磁性粒子中に保持しきれない蓄積したトナ
ーがドラム上、あるいは紙上に塊となって落下しボタ状
の画像不良が生じる問題点がある。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上述したように長期の
使用によってもドラム上の帯電電位を安定に与えられ、
飛散、ドラム削れ、かぶり、ボタ、白抜けなどの画像不
良が生じないような画像形成装置を提供することにあ
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】そこで、上記課題を解決
すべく本発明では、導電性支持体と、この上に設置され
た感光層とを有し、静電潜像を担持するための感光体
と、該感光体に帯電部材を接触させて電圧を印加するこ
とによって該感光体を帯電させる帯電手段と、像露光を
行うことにより該感光体上に静電潜像を形成する潜像形
成手段と、この静電潜像をトナー担持体上のトナーによ
ってトナー像として可視化する現像手段と、このトナー
像を転写材に転写する転写手段とを有する画像形成装置
において、前記接触帯電部材として体積抵抗値が、１０
⁴Ωｃｍ〜１０⁹Ωｃｍの範囲である磁性粒子で構成され
る磁気ブラシを備え、前記トナーは、結着樹脂成分とし
てゲルパーミエーションクロマトグラフイーによって測
定されたクロマトグラムが分子量１×１０³〜８×１０⁴
及び分子量１×１０⁵〜２×１０⁶のそれぞれの分子量領
域に少なくとも一つの極大値をもつビニル系モノマーの
重合体、または、このビニル系モノマーの重合体とビニ
ル系モノマーの重合体以外の重合体との混合物を含有す
ることを特徴とする画像形成装置により達成される。

【００１１】更に本発明では、導電性支持体と、この上
に設置された感光層とを有し、静電潜像を担持するため
の感光体と、その周囲に該感光体に帯電部材を接触させ
て電圧を印加することによって該感光体を帯電させる帯
電手段とを有し、像露光を行うことにより該感光体上に
静電潜像を形成する潜像形成手段、この静電潜像をトナ
ー担持体上のトナーによってトナー像として可視化する
現像手段、このトナー像を転写材に転写する転写手段、
及び感光体上の転写残余のトナーをクリーニングするク
リーニング手段からなる群より選ばれる少なくとも１つ
の手段が前記帯電手段と一体に支持され、画像形成装置
本体に着脱自在であるプロセスカートリッジにおいて、
前記接触帯電部材として体積抵抗値が、１０⁴Ωｃｍ〜
１０¹⁰Ωｃｍの範囲である磁性粒子で構成される磁気ブ
ラシを備え、前記トナーは、結着樹脂成分としてゲルパ
ーミエーションクロマトグラフイーによって測定された
クロマトグラムが分子量１×１０³〜８×１０⁴及び分子
量１×１０⁵〜２×１０⁶のそれぞれの分子量領域に少な
くとも一つの極大値をもつビニル系モノマーの重合体、
または、このビニル系モノマーの重合体とビニル系モノ
マーの重合体以外の重合体との混合物を含有することを
特徴とするプロセスカートリッジにより達成される。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明について詳細に説明
する。上述したように帯電部材である磁性粒子の高抵抗
化を防止、ドラム削れを抑制するためには磁性粒子への
トナー樹脂の付着、スペント、外添剤の付着を防止しな
ければならない。また磁気ブラシ中に混入したトナーの
飛散、ボタ画像を防止するためには、混入したトナーと
磁気ブラシ中の磁性粒子との摩擦帯電量がある程度高
く、保持されることによって、磁性粒子と混入したトナ
ーとの鏡映力が強くなり飛散やトナーの塊が落下しにく
くなる。また、混入トナーが感光体上に戻され、現像器
で回収やクリーニング装置で回収されれば、画像不良を
防止できる。

【００１３】特にクリーナーレスシステムの場合は転写
残余のトナーが直接磁気ブラシ中の磁性粒子に接触する
ため磁性粒子へのトナー樹脂の付着、スペントがしやす
く、また、転写残余のトナーを現像行程で回収するため
に、転写残余のトナーの摩擦帯電極性を一次帯電行程で
制御し、感光体上に戻さなければならず、摩擦帯電極性
の制御が不十分であると現像行程での回収が不十分にな
り、かぶり画像の不良画像が生じ、帯電粒子が回転する
ことで転写残余のトナーが飛散してしまい、機内を、露
光部を汚し、露光不良による画像不良が生じてしまう。
従って、クリーナーレスシステムにおいても、磁気ブラ
シ中の磁性粒子と混入したトナーとの摩擦帯電量をある
程度高く、保持しなければならない。

【００１４】そこで、本発明のトナーは、結着樹脂成分
としてゲルパーミエーションクロマトグラフイー（以下
「ＧＰＣ」ということがある。）によって測定されたク
ロマトグラムが分子量１×１０³〜８×１０⁴及び分子量
１×１０⁵〜２×１０⁶のそれぞれの分子量領域に少なく
とも一つの極大値をもつビニル系モノマーの重合体、ま
たは、このビニル系モノマーの重合体とビニル系モノマ
ーの重合体以外の重合体との混合物を含有することを特
徴とする。この様なトナーは、耐衝撃性や流動性に優れ
ており、良好な耐久性が発揮される。

【００１５】また、帯電用の磁性粒子への付着が防止さ
れ、且つそれらを傷つけることも防止されるので長期的
に均一な帯電性が維持され、更には、感光体表面、クリ
ーニングブレードなどへの付着や傷をも防止されるの
で、画像形成装置として、常に安定した鮮明でカブリの
ない画像が得られる。前述の目的を達成するために有効
に寄与しているのは分子量が１０⁵〜２×１０⁶の領域に
ＧＰＣクロマトグラムの極大値を有するビニル系モノマ
ーの重合体である。分子量の極大値が１０⁵以下である
とトナーの耐衝撃性及び耐久性が低下し、また、２×１
０⁶以上であるとトナーの定着温度が高くなる。しかし
ながらこの領域の分子量を有する重合体が増えると、熱
定着に対して定着温度が高くなるという好ましくない現
象をもたらす。

【００１６】このため後述するように、ＧＰＣクロマト
グラムにおいて、分子量の極大値が１０³〜８×１０⁴の
領域にある重合体を適当に混合しなければならない。分
子量の極大値が１０³以下であるとトナーが凝集する傾
向があり、トナーの流動性も低下する。一方、分子量の
極大値が８×１０⁴以上であるとトナーの定着温度が高
くなる。尚、結着樹脂のＧＰＣクロマトグラムにおい
て、分子量の極大値が１０⁵〜２×１０⁶の領域のみにあ
る場合には、トナーの定着温度が高くなり、一方、分子
量の極大値が１０³〜８×１０⁴の領域のみにある場合に
は、トナーの耐衝撃性及び耐久性が低下する。このよう
な重合体は、前記ＧＰＣクロマトグラムにおいて分子量
が１０³〜８×１０⁴及び１０⁵〜２×１０⁶の領域にそれ
ぞれ少なくとも１つの極大値を有するように合成の段階
で調整されてもよいし、または、分子量が１０³〜８×
１０⁴に極大値を有する重合体Ａと、分子量が１０⁵〜２
×１０⁶に極大値を有する重合体Ｂとを混合して作製し
てもよい。後者の場合、重合体Ａ及びＢの混合比はＢ／
Ａ＝２／１〜１／５０が好ましい。Ｂ／Ａ＞２の領域で
は、現在一般に用いられている熱による定着方式を採用
する場合、多大の熱エネルギーを必要とするため好まし
くない。Ｂ／Ａ＜１／５０の領域ではＡ及びＢの混合の
効果が認められないため好ましくない。また、重合体Ａ
と重合体Ｂとはその組成が同一である必要は必ずしもな
いが、それぞれのモノマーの主成分が同一であることが
好ましい。

【００１７】本発明において、ビニル系重合体または共
重合体の分子量分布のピーク位置の分子量を測定するに
は、公知の通常の測定方法を用いることができる。例え
ば、本発明においては、ＧＰＣ（ゲルパーミエーション
クロマトグラフイー）によるクロマトグラムのピークの
分子量は次の条件で測定することができる。すなわち、
４０℃のヒートチャンバー中でカラムを安定化させ、こ
の温度におけるカラムに、溶媒としてＴＨＦ（テトラヒ
ドロフラン）に毎分１ｍｌの流速で流し、試料濃度とし
て、０．０５〜０．１重量％に調整した樹脂のＴＨＦ試
料溶液を５０〜２００μｌ注入して測定する。試料の分
子量測定にあたっては、試料の有する分子量分布を、数
種の単分散ポリスチレン標準試料により作製された検量
線の対数値とカウント数との関係から算出した。検量線
作成用の標準ポリスチレン試料としては、例えば、Ｐｒ
ｅｓｓｕｒｅＣｈｅｍｉｃａｌＣｏ製または東洋ソ
ーダ工業社製の分子量が、６×１０²、２．１×１０³、
４×１０³、１．７５×１０⁴、５．１×１０⁴、１．１
×１０⁵、３．９×１０⁵、８．６×１０⁵、２×１０⁶、
４．４８×１０⁶のものを用い、少なくとも１０点程度
の標準ポリスチレン試料を用いるのが適当である。ま
た、検出器にはＲ１（屈折率）検出器を用いる。なお、
カラムとしては、１０³〜２×１０⁶の分子量領域を適確
に測定すために、市販のポリスチレンゲルカラムを複数
組み合わせるのが良く、例えば、Ｗａｔｅｖｓ社製のμ
−ｓｔｙｖａｇｅ１５００、１０３、１０４、１０５の
組み合わせや、ＫＦ−８０２、８０３、８０４、８０５
の組み合わせ、または、東ソー社製のＴＳＫｇｅｌＧ
１０００Ｈ、Ｇ２０００Ｈ、Ｇ２５００Ｈ、Ｇ３０００
Ｈ、Ｇ４０００Ｈ、Ｇ５０００Ｈ、Ｇ６０００Ｈ、Ｇ７
００Ｈ、ＧＨＭの組み合わせが好ましい。

【００１８】本発明に適用するビニル系モノマーとして
は例えば、スチレン、α−メチルスチレン、ｐ−クロル
スチレンなどのスチレン及びその置換体、アクリル酸、
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、アクリル酸アクチル、アクリ
ル酸フエニル、メタクリル酸、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
オクチル、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、ア
クリルアミド等のような二重結合を有するモノカルボン
酸もしくはその置換体、例えばマレイン酸、マレイン酸
ブチル、マレイン酸メチル、マレイン酸ジメチルなどの
ような二重結合を有するジカルボン酸及びその置換体、
例えば塩化ビニル、酢酸ビニル、安息香酸ビニルなどの
ようなビニルエステル類、例えばビニルメチルケトン、
ビニルエキシルケトンなどのようなビニルケトン類、例
えばビニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテル、ビ
ニルイソブチルエーテルなどのようなビニルエーテル類
等のビニル単量体が単独でもしくは２つ以上組み合わせ
て用いられる。これらの中では、ビニル系モノマーの重
合体は、スチレンを主成分とするスチレン系共重合体ま
たはスチレンを主成分とするスチレン系共重合体の混合
物であることがより好ましい。

【００１９】また、上述のＧＰＣクロマトグラムにおい
て２つの分子量領域に少なくとも一つの極大値をもつビ
ニル系重合体を結着樹脂成分として、トナー全質量中に
３０質量％以上含有させることが好ましく、５０質量％
以上含有させることがより好ましい。

【００２０】本発明では結着樹脂成分の含有量より少な
い割合で、ビニル系モノマーの重合体以外の重合体とし
て、以下の化合物を含有させてもよい。例えばシリコー
ン樹脂、ポリエステル、ポリウレタン、ポリアミド、エ
ポキシ樹脂、ポリビニルブチラール、ロジン、変性ロジ
ン、テルペン樹脂、フエノール樹脂、脂肪族又は脂環族
炭化水素樹脂、芳香族系石油樹脂、塩素化パラフイン、
パラフインワツクスなどである。

【００２１】本発明のトナーは、磁性微粒子を含有させ
ることができる。この様な磁性微粒子としては、磁性を
示すか磁化可能な材料であればよく、例えば鉄、マンガ
ン、ニツケル、コバルト、クロムなどの金属、マグネタ
イト、ヘマタイト、各種フエライト、マンガン合金、そ
の他の強磁性合金などがあり、これらを平均粒径が約
０．０５〜５μｍ（より好ましくは０．１〜２μｍ）の
微粉末としたものが使用できる。含有させる磁性微粒子
の量は、トナー全質量の１５〜７０質量％が好ましく、
２５〜４５質量％がより好ましい。

【００２２】更に本発明では、１４０℃における溶融粘
度が１０〜１０⁶ＣＰＳのエチレン系オレフイン単重合
体もしくはエチレン系オレフイン共重合体を微量添加す
ることが好ましい。この重合体は、トナー全質量中に
０．１〜５質量％含有させることが好ましく、この重合
体を含有させることにより、トナー各成分の分散性、相
溶性が改善され、磁性粒子、感光体表面、クリーニング
部材等に対する付着や傷をより長期的に防止する効果が
得られる。この様な重合体としては、具体的には、ポリ
エチレン、ポリプロピレン、エチレン−プロピレン共重
合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−エチ
ルアクリレート共重合体、ポリエチレレン骨格を有する
アイオノマーなどがあり、上記共重合体においてはオレ
フインモノマーを５０モル％以上（より好ましくは６０
モル％以上）含んでいるものが好ましい。なお、溶融粘
度の測定はＢｒｏｏｋｆｉｅｌｄ法を用い、ここではＢ
型粘度計に少量サンプルアダプターを取付けたものを用
いた。

【００２３】また本発明のトナーには着色・荷電制御等
の目的で種々の物質を添加してもよい。例えば、カーボ
ンブラツク、鉄黒、グラフアイト、ニグロシン、モノア
ゾ染料の金属錯体、群青、フタロシアニンブルー、ハン
ザイエロー、ベンジンイエロー、キナクリドン等の各種
レーキ顔料などである。

【００２４】更に、流動性向上剤として疎水性コロイダ
ルシリカ等をトナー全質量中に１０〜４０質量％含有さ
せてもよい。この流動性向上剤はトナーの外部に混合し
て用いてもよく、添加量はトナー全質量に対して０．５
〜５質量％が好ましい。

【００２５】本発明のトナーは、５μｍ以下の粒径を有
するトナー粒子が１７〜６０個数％含有され、８〜１
２．７μｍの粒径を有するトナー粒子が１〜２３個数％
含有され、１６μｍ以上の粒径を有するトナー粒子が
２．０体積％以下で含有され、トナーの体積平均粒径が
４〜９μｍであり、５μｍ以下のトナー粒子群が下記式Ｎ／Ｖ＝−０．０４Ｎ＋ｋ [式中、Ｎは５μｍ以下の粒径を有するトナー粒子の個
数％を示し、Ｖは５μｍ以下の粒径を有するトナー粒子
の体積％を示し、ｋは４．５〜６．５の正数を示す。但
し、Ｎは１７〜６０の正数を示す。]を満足する粒度分
布を有したトナーであることが好ましい。

【００２６】上記の粒度分布を有する本発明のトナー
は、感光体上に形成された潜像の細線に至るまで、忠実
に再現することが可能であり、網点およびデジタルのよ
うなドット潜像の再現にも優れ階調性及び解像性にすぐ
れた画像を与える。さらに、コピーまたはプリントアウ
トを続けた場合でも高画質を保持し、かつ、高濃度の画
像の場合でも、少ないトナー消費量で良好な現像を行う
ことが可能であり、経済性および、複写機またはプリン
ター本体の小型化にも利点を有するものである。

【００２７】従来、トナーにおいては粒径が５μｍ以下
のトナー粒子は、帯電量コントロールが困難であった
り、トナーの流動性を損ない、また、トナー飛散して機
械を汚す成分として、さらに、画像のかぶりを生ずる成
分として、積極的に減少させることが必要であると考え
られていた。しかし、本発明者らが例えば、０．５μｍ
〜３０μｍにわたる粒度分布を有するトナーを用いて、
感光体上の表面電位を変化し、多数のトナー粒子が現像
され易い大きな現像電位コントラストから、ハーフトー
ンへ、さらに、ごくわずかのトナー粒子しか現像されな
い小さな現像電位コントラストまで、感光体上の表面電
位を変化させた潜像を現像するテストと行った。そし
て、感光体上の現像されたトナー粒子を集め、トナー粒
度分布を測定したところ、８μｍ以下のトナー粒子が多
く、特に５μｍ以下のトナー粒子が多いことを明らかに
した。すなわち、この結果から、現像に最も適した５μ
ｍ以下の粒径のトナー粒子が感光体の潜像の現像に円滑
に供給される場合に潜像に忠実であり、潜像からはみ出
すことなく、真に再現性の優れた画像がえられることが
判明した。このように、５μｍ以下の磁性トナー粒子が
高品質な画質を形成するための必須の成分であることが
分かった。

【００２８】また、該トナーにおいては、８〜１２．７
μｍの範囲の粒子が１〜２３個数％であることが一つの
特徴である。これは、５μｍ以下の粒径のトナー粒子の
存在の必要性と関係があり、５μｍ以下の粒径のトナー
粒子は、潜像を厳密に覆い、忠実に再現する能力を有す
るが、潜像自身において、その周囲のエッジ部の電界強
度が中央部よりも高くなる。このため、潜像内部がエッ
ジ部より、トナー粒子ののりがうすくなり、画像濃度が
薄く見えることがある。特に、５μｍ以下の磁性トナー
粒子は、その傾向が強い。しかしながら、８〜１２．７
μｍの範囲のトナー粒子を１個数％〜２３個数％含有さ
せることによって、この問題を解決し、さらに鮮明にで
きることを発見した。

【００２９】すなわち、８〜１２．７μｍの粒径の範囲
のトナー粒子が、５μｍ以下の粒径のトナー粒子に対し
て、適度にコントロールされた帯電量をもつためと考え
られており、潜像のエッジ部より電界強度の小さい内側
に供給されて、エッジ部に対する内側のトナー粒子のの
りの少なさを補って、均一なる現像画像が形成される。
その結果、高い濃度で解像性及び階調性の優れたシヤー
プな画像が提供される。

【００３０】さらに、５μｍ以下の粒径の粒子につい
て、その個数％（Ｎ）と体積％（Ｖ）との間に、Ｎ／Ｖ
＝−０．０４Ｎ＋ｋ（但し、４．５≦ｋ≦６．５；１７
≦Ｎ≦６０）なる関係をトナーが満足している事が好ま
しい。５μｍ以下の粒度分布の状態を検討する中で、本
発明をより効果的にするような紛体の存在状態があるこ
とを知見した。すなわち、あるＮの値に対して、Ｎ／Ｖ
が大きいということは、５μｍ以下の粒子まで広く含ん
でいることを示しており、Ｎ／Ｖが小さいということ
は、５μｍ付近の粒子の存在率が高く、それ以下の粒径
の粒子が少ないことを示していると解される。Ｎ／Ｖの
値が２．１〜５．８２の範囲内にあり、且つＮが１７〜
６０の範囲にあり、且つ上記関係式をさらに満足する場
合に、細線再現性及び解像性が向上し、より高画質が達
成される。

【００３１】また、１６μｍ以上の粒径の磁性トナー粒
子については、２．０体積％以下にし、できるだけ少な
いことが好ましい。

【００３２】ｋに関しては，ｋ＜４．５では、５．０μ
ｍより小さな粒径のトナー粒子数が少なく、画像濃度、
解像性、鮮鋭さで劣ったものとなる。従来、不要と考え
がちであった微細な磁性トナー粒子の適度な存在が、現
像において、トナーの最密重点化を果たし、粗れのない
均一な画像を形成するのに貢献する。特に細線及び画像
の輪郭部を均一に埋めることにより、視覚的にも鮮鋭さ
をより助長するものである。すなわち、ｋ＜４．５で
は、この粒度分布成分の不足に起因して、これらの特性
の点で劣ったものとなる。

【００３３】また、ｋ＞６．５では、必要以上の微粉の
存在によって、くり返しコピーをつづけるうちに、画像
濃度が低下する傾向がある。この様な現像は、必要以上
の荷電をもった過剰の微粉状磁性トナー粒子が現像スリ
ーブ上、あるいは現像キャリア表面に帯電付着して、正
常なトナーの現像スリーブ、現像キャリアへの担持およ
び荷電付与を阻害することによって発生すると考えられ
る。

【００３４】また、１６μｍ以上の粒径の磁性トナー粒
子は２．０体積％以下であることが好ましく、この値が
２．０体積％より多いと、細線再現における妨げになる
ばかりでなく、転写において、感光体上に現像されたト
ナー粒子の薄層面に１６μｍ以上の粗めのトナー粒子が
突出して存在することで、トナー層を介した感光体と転
写紙間の微妙な密着状態を不規則なものとして、転写条
件の変動をひきおこし、転写不良画像を発生させる要因
となる。

【００３５】更には、トナーの体積平均径は４〜９μｍ
であることが好ましい。体積平均粒径４μｍ未満では、
グラフィク画像などの画像面積比率の高い用途では、転
写紙上のトナーののり量が少なく、画像濃度の低いとい
う問題点が生じやすい。これは、先に述べた潜像におけ
るエッジ部に対して、内部の濃度が下がる理由と同じ原
因によると考えられる。体積平均粒径９μｍを越えた場
合は解像度が良好でなく、また複写の初めは良くとも使
用をつづけていると画質低下を発生しやすい。

【００３６】トナーの粒度分布は種々の方法によって測
定できるが、本発明においてはコールターカウンターを
用いて行った。すなわち、測定装置としてはコールター
カウント（コールター社製）を用い、個数分布，体積分
布を測定した。電界液は１級塩化ナトリウムを用いて１
％ＮａＣｌ水溶液を調製する。測定法としては、前記電
界水溶液１００〜１５０ｍｌ中に分散剤として界面活性
剤、好ましくはアルキルベンゼンスルホン酸塩を０．１
〜５ｍｌ加え、さらに測定試料を２〜２０ｍｇ加える。
試料を懸濁した電解液は超音波分散器で約１〜３分間分
散処理を行い、アパチヤーとして１００μアパチヤーを
用いて、個数を基準として２〜４０μの粒子の粒度分布
を測定して、それから本発明に係るところの値を求め
た。

【００３７】次に本発明の帯電手段について、以下説明
する。

【００３８】本発明の画像形成装置における帯電手段
は、感光体に帯電部材を接触させて電圧を印加すること
によって該感光体を帯電させるものである。帯電部材と
しては磁気ブラシを使用し、この磁気ブラシを感光体を
接触させて帯電させる。磁気ブラシの構成、形状等は、
特に限定されるものではなく、通常の画像形成装置にお
いて通常用いられるものを使用することができる。

【００３９】本発明の帯電部材である磁性ブラシを構成
する磁性粒子としては，体積抵抗値が１０⁴Ωｃｍ〜１
０⁹Ωｃｍのものを用いる。磁性粒子の体積抵抗値が１
０⁴Ωｃｍ未満であると、感光体表面に傷やピンホール
等の欠陥が存在した場合、そこに集中して電荷が流れて
しまい帯電部材及び感光体の通電破壊が生じてしまい、
また、１０⁹Ωｃｍを越えると感光体に良好な帯電が行
われなくなり帯電不良が生じてしまう。

【００４０】磁性粒子の体積抵抗の測定方法は、図２に
示すセルＢに磁性粒子を充填し、該磁性粒子に接するよ
う電極２１及び２２を配し、該電極間に電圧を印加し、
その時ながれる電流を測定することにより得た。測定条
件は、２３℃、６５％の環境で充填磁性粒子と電極との
接触面積２ｃｍ²、厚み１ｍｍ、上部電極に１０ｋｇ、
印加電圧１００Ｖである。

【００４１】本発明において、帯電部材である磁気ブラ
シと感光体を十分に接触させるため、帯電性が向上し、
また転写残トナーの帯電器内への取り込み性も向上し、
帯電器内に混入したトナーを感光体上に吐き出させる機
会も増す。このため、磁気ブラシは感光体に対して収速
差をもって移動させることが好ましい。

【００４２】帯電部材に用いられる磁性粒子の体積平均
粒径は１０〜４０μｍであることが好ましい。この体積
平均粒径が、１０μｍより小さいと、感光体への磁気ブ
ラシの付着が生じやすく、また磁気ブラシとしたときに
磁性粒子の搬送性に劣ってしまう。また、粒径が４０μ
ｍを越えると磁性粒子と感光体との接触点が減少し注入
帯電方法の帯電一様性が劣化する傾向にある。上記磁性
粒子の体積平均粒径は、さらに好ましくは、１５〜３０
μｍである。

【００４３】磁性粒子の平均粒径及び分布はレーザー回
折式粒度分布測定装置ＨＥＲＯＳ（日本電子製）を用い
て、０．０５μｍ〜３５０μｍの範囲を３２対数分割し
て測定し、体積５０％メジアン径をもって平均粒径とし
た。

【００４４】本発明に用いる磁性粒子を保持する保持部
材と感光体との間隙は０．２〜２ｍｍの範囲に設定する
ことが好ましい。この間隔が０．２ｍｍより小さいと磁
性粒子がその間隙を通りにくくなり、スムーズに保持部
材上を磁性粒子が搬送されずに帯電不良や、ニップ部に
磁性粒子が過剰に溜り、感光体への付着が生じやすくな
り、２ｍｍ以上では感光体と磁性粒子のニップ幅を広く
形成しにくいので好ましくない。上記保持部材と感光体
との間隙は、さらに好ましくは０．２〜１ｍｍであり、
特に好ましくは、０．３〜０．７ｍｍである。

【００４５】本発明に用いる磁性粒子としては、フェラ
イト粒子が好ましく用いられる。フェライトの組成とし
ては、銅、亜鉛、マンガン、マグネシウム、鉄、リチウ
ム、ストロンチウム、バリウム等の金属元素を含むもの
が好適に使用される。

【００４６】フェライト粒子の中では、銅、マンガンま
たはリチウムと鉄を含むフェライト粒子が好ましく、銅
またはマンガンと鉄を含むフェライト粒子が更に好まし
い。

【００４７】その好ましい組成比率は、

【００４８】

【数１】（Ａ１）_X1・（Ａ２）_X2 ・・・（Ａｎ）
_Xn・（Ｆｅ）_Y・（Ｏ）_Z （ここで、Ａ１〜Ａｎは、元素を表し、Ａ１は、銅、マ
ンガンまたはリチウムから選択される。また、Ｘ１〜Ｘ
ｎ及びＹは酸素以外の含有元素の原子個数比率を示
す。）

【００４９】

【数２】０．０２＜Ｘ１／Ｙ＜５であり、好ましくは、

【００５０】

【数３】０．０３＜Ｘ１／Ｙ＜３．５更に好ましくは、

【００５１】

【数４】０．０５＜Ｘ１／Ｙ＜１である。Ａ２以降の好ましい元素としては、Ａ１で使用
されていない元素で、銅、マンガン、リチウム、亜鉛、
マグネシウムが挙げられる。さらに、本発明のフェライ
ト粒子には、リン、ナトリウム、カリウム、カルシウ
ム、ストロンチウム、ビスマス、ケイ素、アルミニウム
等を含有させることができる。

【００５２】帯電用磁性粒子の好ましい構成としては、
磁性粒子中の酸素を除く元素の総原子数の内、鉄、銅、
マンガン、リチウム、亜鉛、マグネシウムの含有原子数
が８０原子個数％以上のものが好ましく用いられ、さら
に好ましくは９０原子個数％以上、最も好ましくは９５
原子個数％以上である。

【００５３】フェライトは、酸化物の固溶体であり厳密
な化学量論に基づくとは限らないが、銅を用いた場合
は、

【００５４】

【数５】（ＣｕＯ）_X1・（Ｆｅ₂Ｏ₃）_X1・（Ａ２）_X2
・・・（Ａｎ）_Xn・（Ｆｅ） _Y-2X1・（Ｏ）_Z-4X1 で表現可能である。マンガンを用いた場合は、

【００５５】

【数６】（ＭｎＯ）_X1・（Ｆｅ₂Ｏ₃）_X1・（Ａ２）_X2
・・・（Ａｎ）_Xn・（Ｆｅ） _Y-2X1・（Ｏ）_Z-4X1 であり、更に、リチウムを用いた場合

【００５６】

【数７】（Ｌｉ₂Ｏ）_X1/2・（Ｆｅ₂Ｏ₃）_5X1/2・（Ａ
２）_X2・・・（Ａｎ）_Xn・（Ｆｅ） _Y-5X1・（Ｏ）_Z-8X1 である。

【００５７】帯電用磁性粒子は、その特徴的な使用形態
により、銅、マンガン、リチウムを使用した粒子の場合
には、特に耐久性に優れるという効果がある。特に銅及
びマンガンを使用した場合にその耐久性の効果が大き
い。この理由としては、電圧が印加されて感光体を帯電
する際にフェライトを通して電流の流れる際、この電流
パスが元素により異なり、特に銅またはマンガンで構成
されるフェライトの場合には、電流のパスが多く形成さ
れるためと推測される。また、帯電の際に、磁性ブラシ
と感光体との電荷のやり取りがスムーズな表面を形成し
て行われるためと推測される。

【００５８】本発明の磁性粒子としては、体積粒径が５
μｍ以上の粒子の短軸長さ／長軸長さの標準偏差が、
０．０８以上である磁性粒子を使用するのことが好まし
く、０．１０以上である磁性粒子を使用するのことが、
更に好ましい。特に、クリーナレス画像形成装置の場合
には、このの範囲の磁性粒子を用いることにより、磁性
粒子と感光体表面との接触性が向上し、転写残りのトナ
ー成分があっても感光体を十分に帯電することができ
る。また、このの範囲の磁性粒子を用いると、磁性粒子
同士の表面クリーニング効果があり、長期使用によって
も粒子表面への異物堆積が抑制されるという効果の持続
性が大きい。

【００５９】５μｍ以上の粒子の短軸長さ／長軸長さの
標準偏差が、０．０８よりも小さい場合には、形状のば
らつきが少なすぎてしまい、お互いの表面クリーニング
効果が十分ではない。

【００６０】形状のばらつきによって、また、磁性粒子
同士の負荷や磁性粒子の形状に対応して、クリーニング
に好適な形状が存在し、負荷が集中し表面クリーニング
効果を生じるものと考えられる。また、磁性粒子の５〜
２０μｍ部分の短軸長さ／長軸長さの標準偏差は、０．
０８以上とするとそれより大きい粒子の表面クリーニン
グ効果が大きくなるので好ましく、０．１０以上とする
と、更にクリーニング性が向上するので好ましい。

【００６１】ここで、短軸長さ／長軸長さは以下のよう
に測定し、その標準偏差を求めた。日立製作所製ＦＥ−
ＳＥＭ（Ｓ−８００）を用い、５００倍に拡大した粒子
像を無作為に１００個抽出し、その画像情報を元に、た
とえば、ＩｍａｇｅＡｎａｌｙｚｅｒＶ１０（東洋
紡績株式会社製）により、画像解析した結果の統計処理
を行う。解析の詳細は、まず、電子顕微鏡写真より、実
体顕微鏡を経由した画像信号を解析装置に入力し、画像
情報を２値化する。次に、２値化された画像情報を元に
以下のような解析を行う。

【００６２】詳しくは、ＩｍａｇｅＡｎａｌｙｚｅｒ
Ｖ１０（東洋紡績株式会社製）説明書に詳しく記載が
あるが、簡潔に方法を説明すれば、対象物の形状を楕円
に置き換える手続きを経て、その楕円の長軸と短軸の長
さの比をとるということである。その手続きは、以下に
示す通りである。磁性粒子又はトナーの、２値化された
形状に対して、座標（ｕ，ｖ）における微小面積Δｓ＝
Δｕ・Δｖの比重を１とした場合、原点（Ｘ，Ｙ）に対
して、該粒子の２値化された形状の重心を通り、水平軸
及び垂直軸についての２次モーメント（水平軸について
の２次モーメントＭｘ、垂直軸についての２次モーメ
ントＭｙ）は、各々Ｍｘ＝ Σ Σ （ｕ−Ｘ）² Ｍｙ＝ Σ Σ （ｖ−Ｙ）² で表され、慣性相乗モーメントＭｘｙは、Ｍｘｙ＝ Σ Σ （ｕ−Ｘ）・（ｖ−Ｙ）であり、以下の式をみたす角度θは、２つの解を持つ。

【００６３】

【数８】更に、水平軸と角θをなす軸方向の慣性モーメントは、
Ｍθは、Ｍθ＝Ｍｘ・（ｃｏｓθ）²＋Ｍｙ・（ｓｉｎθ）²−Ｍ
ｘｙ・ｓｉｎ２θ で表され、前記θの２つの解を代入し、計算された、Ｍ
θのうち小さい方が主軸となる。更に、任意の軸上に、
（１／Ｍθ）^0.5に相当する点をプロットするとこれら
は、楕円を作り、この主軸が、慣性主軸と一致するとす
れば、Ｍθの小さな値を取る方向をＡ、大きな方をＢと
すると以下の楕円となる。

【００６４】

【数９】Ａ・ｘ²＋Ｂ・ｙ²＝１本発明における短軸長さ／長軸長さは、以上の楕円に対
して、短軸長さ／長軸長さ＝（Ａ／Ｂ）^0.5 にて表されたものである。

【００６５】また、５μｍ〜２０μｍ部分の測定法は、
前記電子顕微鏡写真において、該粒子の最大弦長が、５
μｍ〜２０μｍであるものについて解析を行う。

【００６６】本発明における帯電用磁性粒子の製造方法
は、例えばＣｕ−Ｚｎフェライトを製造するにあたっ
て、Ｆｅ₂Ｏ₃、ＣｕＯ、ＺｎＯをそれぞれ４５〜５５モ
ル％、２０〜３０モル％、２０〜３０モル％の割合で配
合して適当な分散剤、結合剤等と水を加えてスラリーと
した後、適当な方法で造粒、分級し１０００〜１３００
℃程度で焼成することにより、本発明に用いる体積抵抗
値を有する磁性粒子を得ることができる。さらに必要に
応じて解砕、粉砕処理、分級処理を行うことにより所望
のサイズの磁性粒子が得られる。

【００６７】さらにフェライト粒子の好ましい製造方法
としては、２０μｍ〜２００μｍのフェライト粒子を粉
砕する方法が挙げられる。また、形状分布を制御しつつ
粉砕した後に、適宜分級を行い、そのまま使用すること
ができ、また、必要に応じて、その他の粒子と混合して
用いることが可能である。また、フェライトの固まりを
粉砕することによる製法も可能であるが、その効率とい
う観点からは、フェライト粒子を粉砕することが好まし
い。また、帯電用磁性粒子の粒径調整は、粉砕工程時の
粉砕強度、処理時間の調整により行ない、必要に応じて
分級工程を行なうことにより調整する。

【００６８】本発明の帯電部材として用いる磁性粒子
は、抵抗調整やトナーに対する摩擦帯電極性を制御する
等を行う目的で磁性粒子の外側に表面層を有した形態が
好ましい。表面層の形態は、該磁性粒子の表面を蒸着膜
や、導電性樹脂膜、導電性顔料分散樹脂膜等でコートし
たものが好ましい。この表面層は必ずしも該磁性粒子を
完全に被覆する必要は無く、本発明の効果が得られる範
囲で該磁性粒子が露出していても良い。つまり表面層が
不連続に形成されていても良い。

【００６９】磁性粒子の被覆用に用いる結着樹脂として
は、スチレン、クロルスチレン等のスチレン類；エチレ
ンプロピレン、ブチレン、イソブチレン等のモノオレフ
ィン；酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、安息香酸ビニ
ル、酪酸ビニル等のビニルエステル；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等の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等のビニルエ
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等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、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、ポリアミド等が挙げられる。

【００７０】例えば、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、ポリクロロトリフロオロエチレン、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と、他のモノマ
ーが共重合した溶媒可溶の共重合体が挙げられる。

【００７１】また、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、ＫＲ３１
１、ＫＲ２５５、ＫＲ１５５（ストレートシリコーンワ
ニス）、ＫＲ２１１、ＫＲ２１２、ＫＲ２１６、ＫＲ２
１３、ＫＲ２１７、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、ＥＳ１００１
Ｎ、ＥＳ１００２Ｔ、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）、ＫＲ５２０３、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、
ＳＲ２１０１、ＳＲ２１０７、ＳＲ２１１０、ＳＲ２１
０８、ＳＲ２１０９、ＳＲ２４００、ＳＲ２４１０、Ｓ
Ｒ２４１１、ＳＨ８０５、ＳＨ８０６Ａ、ＳＨ８４０等
が用いられる。

【００７２】また、抵抗調整のために導電性顔料を分散
させて樹脂被膜を形成させてもよい。本発明に係わる導
電性微粒子としては、銅、ニッケル、鉄、アルミニウ
ム、金、銀等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、酸化チタン等の金属
酸化物更にはカーボンブラック等の電子伝導性の導電紛
が挙げられ、さらにイオン導電剤として、過塩素酸リチ
ウム、４級アンモニウム塩などが挙げられる。

【００７３】また、環境による抵抗変化を制御するとい
う点からは、磁性粒子表面を親水基と疎水基を有する化
合物であるカップリング剤で表面を被覆し疎水化処理を
行ってもよい。カップリング剤の場合、極薄い被膜（分
子レベルで）を磁性粒子表面に形成するので、磁性粒子
の抵抗値に与える影響が少なく、磁性粒子であるコアの
抵抗さえ調整すれば、被覆層への抵抗調整の処理は行わ
なくても構わない。

【００７４】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、ジヒドロキシ
ビス（ラクタト）チタン、ジイソプロポキシビス（アセ
チルアセナト）チタン等のチタネート系、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等のアルミ
ニウム系、例えばジメチルアミノプロピルトリメトキシ
シラン、ｎ−オクタデシルジメチルメメトキシシラン、
ｎ−ヘキシルトリエトキシシラン、３−アミノプロピル
トリメトキシシラン、ｎ−オクタデシルトリメトキシシ
ラン等のシラン系カップリング剤等が挙げられ、適宜ア
ミノ基やフッ素などの様々な官能基を導入してもよい。

【００７５】カップリング剤による磁性粒子の表面被覆
方法は、公知の方法を用いることができるが，中でもカ
ップリング剤を適当な溶媒に溶解させて得られる溶液
に、磁性粒子を添加し、これを撹拌して磁性粒子表面に
カップリング剤の被膜を形成させた後、加熱して溶媒を
除去し磁性粒子を取り出して加熱乾燥する湿式方法が好
ましい。

【００７６】本発明に用いる帯電部材を印加する際の電
圧としては、直流電圧のみでもよいし、直流交流成分重
畳電圧でもよい。交流成分としては、注入帯電方法の場
合、装置のプロセススピードにもよるが１００Ｈｚ〜１
０ｋＨｚ程度の周波数で、印加交流成分のピークピーク
間電圧は１０００Ｖ程度以下が好ましい。１０００Ｖを
越えると、印加電圧に対して感光体電位が得られてしま
うので、潜像面が電位的に波打ち、かぶりや濃度うすを
生じることがある。

【００７７】放電を用いる帯電方法の場合は交流成分と
しては、装置のプロセススピードにもよるが１００Ｈｚ
〜１０ｋＨｚ程度の周波数で、印加交流成分のピークピ
ーク間電圧は１０００Ｖ程度以上で、放電開始電圧の２
倍以上が好ましい。印加する交流成分の波形はサイン
波、矩形波、鋸波等が使用できる。

【００７８】次に、本発明の感光体について以下説明す
る。

【００７９】本発明の画像形成装置における感光体は、
特に限定されるものではなく、通常の画像形成装置にお
いて通常用いられる感光体と同様の構成とすることがで
きる。

【００８０】本発明の画像形成装置では、電荷注入層を
有した感光体を用いることが好ましい。電荷注入層を有
した感光体を用いると、電荷を感光体に直接注入させる
ことにより帯電を行う注入帯電を、より効率的に行うこ
とができるからである。

【００８１】帯電部材として磁性粒子を用いた磁気ブラ
シを使用し、ＤＣ電圧のみを印加した場合には、放電開
始電圧が存在するために、放電による感光体への電位が
印加電圧まで帯電されず、それだけ帯電部材と感光体と
の間で電位差が大きくなり、帯電部材である磁性粒子も
感光体上に漏れてしまいやすい傾向にあるので、注入帯
電方法を用いること、すなわち、電荷注入層を有した感
光体を用いることが好ましい。

【００８２】また、放電による帯電では、放電生成物に
より感光体表面がダメージを受け、劣化あるいは高温高
湿下での画像流れを生じ易いという問題点があり、その
点でも注入帯電方法を用いること、すなわち、電荷注入
層を有した感光体を用いることが好ましい。

【００８３】従来の感光ドラムを用いて良好な電荷注入
帯電を行いたい場合には、少ないトラップ点に効率良く
電荷注入をしなければならないため、帯電部材の抵抗値
は１×１０³Ω以下でなくてはならず、通常の感光ドラ
ム表面材質の抵抗値は１×１０¹⁵Ωｃｍ以上であるのに
対して、電荷注入層を設けた場合には感光体表面に電荷
を保持できる領域が増加するため、もっと高い抵抗値の
帯電部材を用いても良好な帯電が行なうことができる。
実際には、電荷注入層の抵抗値が１×１０⁸〜１×１０
¹⁵Ωｃｍの範囲であれば、１×１０⁷Ωの帯電部材で
も、印加電圧に対して帯電される感光体表面電位が９０
％以上であるような良好な効率で帯電が可能である。

【００８４】したがって、本発明に係わる感光体として
は、良好な電荷注入帯電性が得られる表面に電荷注入層
を有する感光体、特に電子写真感光体であることが好ま
しい。このことと同時に、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、感光体表面の電荷注入
層の体積抵抗値は１×１０⁸Ωｃｍ〜１×１０¹⁵Ωｃｍ
の範囲である感光体を用いるのが好ましい。画像流れ等
の点から、体積抵抗値が１×１０¹¹Ωｃｍ〜１×１０¹⁴
Ωｃｍのものを用いるのが好ましく、さらに体積抵抗値
の環境変動等も考慮すると、体積抵抗値が１×１０¹²Ω
ｃｍ〜１×１０ ¹⁴Ωｃｍのものを用いるのが更に好まし
い。体積抵抗値が１×１０⁸Ωｃｍ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に画像流れが生
じ、１×１０¹⁵Ωｃｍを越えると帯電部材からの帯電電
荷を十分に注入すること、また保持することができない
ため、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基体に逃す役割を果たし、残留電位
を低減させる。

【００８５】電荷注入層としては、絶縁性のバインダー
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もの、絶縁性のバインダーに光
透過性の高いイオン導電性を持つ樹脂を混合する、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等が考えられるが、こ
れらで構成された電荷注入層がいずれも１０⁸〜１０¹⁵
Ωｃｍ程度の抵抗を持つことが特徴である。

【００８６】以上のような構成をとることによって、従
来は接触帯電部材の１×１０³Ωｃｍの抵抗値以下でな
ければ起きなかった電荷注入による帯電と、逆に１×１
０⁴Ωｃｍ以上でないと防止することができなかったピ
ンホールリークの防止を両立することができる。

【００８７】また本発明は、従来では低抵抗の接触帯電
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
なかった感光体上のピンホールによるリークという特性
を同時に満足させ、十分な電位収束性を得るために、電
荷注入層を有した感光体に接触して、注入により帯電を
行う接触帯電部材の磁性粒子よりなる磁気ブラシの体積
抵抗値が、１０⁴Ωｃｍ〜１０⁹Ωｃｍの範囲中にある接
触帯電部材を用いたものである。

【００８８】また、本発明の画像形成装置は、上記の帯
電部材と感光体により、接触させて帯電する方法をする
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％以上ま
でに帯電させることが可能になった。例えば、本発明の
帯電部材に絶対値で１００〜２０００Ｖの直流電圧を印
加した時、本発明の電荷注入層を有する感光体の帯電電
位を印加電圧の８０％以上、さらには９０％以上にする
ことができる。これに対し、従来の放電を利用した帯電
によって得られる感光体の帯電電位は、印加電圧が６４
０Ｖ以下ではほとんど０Ｖであり、６４０Ｖ以上では印
加電圧から６４０Ｖを引いた値の帯電電位程度しか得ら
れなかった。

【００８９】ここで電荷注入層の体積抵抗値の測定方法
は、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４１
４０ＢｐＡＭＡＴＥＲ）にて、２３℃、６５％の環境
で１００Ｖの電圧を印加して測定するというものであ
る。この電荷注入層は金属蒸着膜などの無機の層、ある
いは導電性微粒子を結着樹脂中に分散させた導電粉樹脂
分散層などによって構成される。そして、蒸着膜は蒸
着、導電粉樹脂分散膜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、及びビーム塗工法等の適
当な塗工法にて塗工することによって形成される。ま
た、絶縁性のバインダー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。導電性微粒子を分散させた膜の場合、導
電性微粒子の添加量は結着樹脂１００質量部に対して２
〜２５０質量部、より好ましくは２〜１９０質量部であ
ることが好ましい。２質量部以下の場合には、所望の体
積抵抗値を得にくくなる。また２５０質量部以上の場合
には、膜強度が低下してしまい電荷注入層が削りとられ
やすくなり、感光体の寿命が短くなる傾向になるからで
あり、また抵抗が低くなってしまい、潜像電位が流れる
ことによる画像不良を生じやすくなるからである。

【００９０】電荷注入層に含有される導電性微粒子とし
ては、ＳｎＯ₂を主成分とする導電性微粒子を使用する
のが好ましい。

【００９１】また電荷注入層のバインダーは下層のバイ
ンダー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、コート法を特に選択する必要があ
る。

【００９２】また本発明においては、電荷注入層が滑材
性粒子を含有することが好ましい。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、帯電特性を向上させることができ、ま
たクリーナーレスシステムの場合に帯電部材への転写残
トナーの混入を極力少なくすることができ、転写効率を
向上させることができるためである。滑材性粒子として
は、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好まし
い。さらに好ましくは４フッ化エチレン樹脂（ＰＴＦ
Ｅ）が用いられる。

【００９３】この場合、滑材性粒子の添加量は、バイン
ダー１００質量部に対して２〜５０質量部が好ましく、
５〜４０質量部が更に好ましい。２質量部以下では滑材
粉末の量が十分ではないために、帯電特性を十分向上さ
せることができず、また５０質量部以上では、画像の分
解能、感光体の感度が大きく低下してしまうからであ
る。本発明における電荷注入層の膜厚は０．１〜１０μ
ｍであることが好ましく、１〜７μｍであることが更に
好ましい。

【００９４】本発明の画像形成装置では、導電性支持体
上に感光体が設置されている。すなわち、本発明の感光
体は、導電性支持体と該支持体上に形成された感光層を
有する感光体である。

【００９５】上記導電性支持体としては通常の画像形成
装置が備える感光体に用いられる導電性支持体と同様の
ものを用いることができる。具体的には鉄、銅、ニッケ
ル、アルミニウム、チタン、スズ、アンチモン、インジ
ウム、鉛、亜鉛、金、銀などの金属や合金、またはそれ
らの酸化物やカーボン、導電性樹脂などの導電性材料を
成形加工した導電性支持体や、所望の形状および物性の
基材表面に前記導電性材料を適当な方法で塗布したり蒸
着して得られる導電性支持体が使用可能である。形状と
してはドラム状、ベルト状、シート状等が挙げられる
が、本発明においてはドラム状の導電性支持体が好まし
く用いられる。

【００９６】上記、感光層は少なくとも上記導電性支持
体に接する側に光キャリアを生成する電荷発生材料と、
キャリアを輸送する電荷輸送材料とを共に含有する層
（以下電荷発生層、輸送層という）を有し、その上に表
面層として上記電荷注入層を設けてもよい。前記電荷発
生、輸送の代わりに光キャリアを生成する電荷発生材料
を含有する電荷発生層とキャリアを輸送する電荷輸送輸
送材料を含有する電荷輸送層とが積層された構成を用い
ても良い。その場合、電荷発生層と電荷輸送層のどちら
を導電性支持体に接する側に形成してもよい。

【００９７】さらに上記電荷発生層、輸送層と導電性支
持体との間に導電性支持体側から順に導電層および下引
き層を設けることができる。また、導電層と下引き層は
１つの層にまとめることもできる。ここで本明細書にお
いて感光層とは、上記導電性支持体上に形成される、表
面層としての上記電荷注入層以外の、全ての層をまとめ
た概念として用いている。

【００９８】上記電荷発生材料として具体的には、フタ
ロシアニン顔料、アゾ顔料、アモルファスシリコン、ト
リフェニルメタン色素などが挙げられる。上記電荷輸送
材料として、具体的にはピレン化合物、カルバゾール化
合物、ヒドラゾン化合物、トリフェニルアミン化合物、
スチリル化合物、スチルベン化合物等が挙げられる。ま
た、バインダー樹脂として、具体的にはポリエステル、
ポリウレタン、ポリアリレート、ポリエチレン、ポリス
チレン、ポリブタジエン、ポリカーボネート、フェノー
ル樹脂、エポキシ樹脂、ブチラール樹脂等が挙げられ
る。さらに、反応性のエポキシ、（メタ）アクリルモノ
マーやオリゴマーも混合後、硬化させて、用いることが
可能である。

【００９９】上記電荷発生、輸送層を電荷発生層と電荷
輸送層の２層構造に代えることが可能である。前記電荷
発生層は上記電荷発生材料のみで構成される場合もある
が、それ以外の場合には上記バインダー樹脂等を含有す
ることができる。電荷発生層における電荷発生材料の含
有量は、層構成材料全質量に対して３０〜１００質量％
であることが好ましい。また、電荷発生層の厚さは、好
ましくは０．１〜０．５μｍ程度である。

【０１００】上記、電荷輸送層は、バインダー樹脂と、
前記バインダー樹脂に対して、好ましくは３０〜１２０
質量％の電荷輸送材料とを含有し、さらに、必要に応じ
て通常の電荷輸送層が含有するのと同様な各種任意成分
を含有することができる。電荷輸送層の厚さは１０〜３
０μｍ程度であることが好ましい。

【０１０１】また、上記任意に設けられる下引き層は、
例えば導電性支持体から注入される電荷が感光層表面に
帯電される電荷に影響を及ぼすのを防ぐために設けられ
る層であり、主に上記と同様のバインダー樹脂から構成
可能であり前記導電性材料やアクセプターを含有しても
よい。下引き層の厚さは、好ましくは０．１〜１．０μ
ｍ程度であることが好ましい。

【０１０２】さらに、上記導電層は、例えば上記導電性
支持体の表面状態を改善するために設けられる層であ
り、上記と同様のバインダー樹脂に前記導電性材料が分
散された構成をとることが可能である。導電層の厚さは
１０〜２０μｍ程度であることが好ましい。

【０１０３】本発明に用いられる感光体を製造する方法
としては、通常、導電性支持体上に、導電層、下引き
層、電荷発生層、輸送層、電荷注入層を蒸着、塗布等で
積層する方法が用いられる。積層の方法については、具
体的には塗布にはバーコーター、ナイフコーター、ロー
ルコーター、アトライター、スプレー、浸漬塗布、静電
塗布、粉体塗布等が用いられる。上記塗布方法は各層毎
にその構成成分を、有機溶媒等に溶解、分散させた溶
液、分散液等を上記の方法より塗布した後、溶媒を乾燥
などによって除去することによって行うことができる。
あるいは、反応硬化型のバインダー樹脂を用いる場合に
は、各層構成成分を樹脂原料成分および必要に応じて添
加される適当な有機溶媒等に溶解、分散させた溶液、分
散液等を、上記の方法により塗布した後、例えば熱、光
等により樹脂原料を反応硬化させ、さらに必要に応じて
溶媒を乾燥等によって除去すればよい。

【０１０４】次に、本発明の現像手段について説明す
る。

【０１０５】本発明の画像形成装置における現像手段
は、トナーを担持したトナー担持体を備え、このトナー
担持体上のトナーを静電潜像上に付着させて、この静電
潜像をトナー画像として可視化する手段である。

【０１０６】現像手段は、特に限定されるものではな
く、通常の画像形成装置において通常用いられる現像手
段と同様の構成とすることができる。

【０１０７】具体的には、例えば、接触２成分現像手
段、接触１成分現像手段等が好適な現像手段として挙げ
られる。ここで接触２成分現像手段とは、トナーに対し
て磁性キャリアを混合したものを現像剤として用いて磁
気力によって搬送して感光体の表面に対して接触状態で
現像する手段である。

【０１０８】また、接触１成分現像手段では、非磁性ト
ナーについてはこれを単独で現像剤としてブレード等で
スリーブ上にコーティングし、磁性トナーについては、
この磁性トナーを単独で現像剤として接触状態で現像す
る手段である。

【０１０９】このようにして現像剤、つまり、接触２成
分現像手段においては、トナーに対して磁性のキャリア
を混合したもの、接触１成分現像手段においては、トナ
ーそれ自体と転写残余トナーが感光体の表面において接
触している場合、静電的力に摺擦力が加わり、効果的に
転写残余トナーを現像手段にて回収できる傾向にあり、
良好な画像が得られるので好ましい。

【０１１０】本発明に用いる現像手段が例えば接触２成
分現像手段である場合には、具体的には、以下の構成の
現像器等が挙げられる。すなわち、トナーと現像用磁性
キャリアの混合物からなる現像剤を担持する回転可能な
ドラム状の現像スリーブ（トナー担持体）と、現像スリ
ーブ内に固定配置されたマグネットローラと、現像剤を
現像スリーブの表面に薄層に形成するために配置された
規制ブレードと、現像剤を貯留する現像容器と、現像容
器内の現像剤を撹拌する現像剤撹拌スクリューと、必要
に応じて現像容器内にトナーを供給する補充用トナーホ
ッパー部とを備える現像器が挙げられる。

【０１１１】上記現像スリーブは、少なくとも現像時に
おいては、感光体の表面と最も近い箇所での間隙が約２
００〜８００μｍになるように配置されることが好まし
く、この現像スリーブの面に形成された現像剤の薄層が
感光体の表面に対する現像剤接触領域（現像領域、現像
部位）は１．０〜１０．０ｍｍになるように設計される
ことが好ましい。また、通常、上記現像ブレードは少な
くとも現像時においては回転運動するものである。

【０１１２】上記接触２成分現像手段で用いられる現像
用磁性キャリアとして、具体的にはＣｕ−Ｚｎフェライ
ト、Ｍｎ−Ｍｇフェライト、磁性粉分散型樹脂粒子等か
らなる磁性粒子やこれらの表面をシリコーン樹脂、アク
リル樹脂、フッ素樹脂等で被覆処理したもの等が挙げら
れる。これらの磁性粒子については、その体積平均粒子
径が好ましくは２０〜２００μｍ、より好ましくは３０
〜８０μｍのものが用いられる。

【０１１３】また２成分現像剤におけるトナーと現像用
磁性キャリアの混合比としては、具体的には質量比で、
トナー：現像用磁性キャリアとして、４：１００〜１
２：１００程度を挙げることができる。

【０１１４】次に、本発明の画像形成装置の概要を図に
沿って説明する。

【０１１５】本発明の画像形成装置（図１）は、導電性
支持体上に感光層を有する電子写真感光体１２、この電
子写真感光体に帯電部材を接触させて電圧を印加するこ
よによって該感光体を帯電させる帯電手段１１と、像露
光を行うことにより該感光体上に静電潜像を形成する潜
像形成手段１３と、この静電潜像をトナー担持体上のト
ナーによってトナー像して可視化する現像手段１８と、
このトナー画像を転写材Ｐに転写する転写手段１４とを
有し、トナー画像転写後の感光体表面に残余するトナー
を感光体上からクリーニングする手段を有する画像形成
装置、または、別途にクリーニングする手段を有せず
に、トナー画像転写後の感光体表面に残余するトナーを
感光体上から現像手段で回収するクリーナーレスによる
画像形成装置である。

【０１１６】本発明の画像形成装置の有する感光体、帯
電手段、潜像形成手段、現像手段、転写手段およびクリ
ーニング手段のうち感光体、帯電手段、現像手段（トナ
ーを含む）については以上に説明した通りである。

【０１１７】本発明の画像形成装置における像露光を行
うことにより該感光体表面に静電潜像を形成させる潜像
形成手段、および現像手段により得られるトナー画像を
転写材に転写する転写手段、転写後のドラム上に残った
転写残余のトナーをクリーニングする手段については、
通常の画像形成装置に通常用いられる潜像形成手段およ
び転写手段、クリーニング手段と同様のものを用いるこ
とができる。

【０１１８】なお、転写手段については、転写材を介し
て感光体の表面に接触する部材を有し、転写が該部材に
より転写材を感光体の表面に接触させて行われる接触転
写のための転写手段であることが好ましい。

【０１１９】また、本発明では、上記のように通常のク
リーニング手段を備えていても良いし、別途にクリーニ
ングする手段を有せずに、現像手段がトナー像を記録媒
体上に転写した後に像担持体に残留したトナーを回収す
るクリーニング手段を兼ねているクリーナレスの画像形
成装置であってもよい。

【０１２０】また、本発明は、導電性支持体と、この上
に設置された感光層とを有し、静電潜像を担持するため
の感光体と、その周囲にこの感光体に帯電部材を接触さ
せて電圧を印加することによって該感光体を帯電させる
帯電手段を有し、像露光を行うことにより該感光体上に
静電潜像を形成する潜像形成手段、この静電潜像をトナ
ー担持体上のトナーによってトナー像として可視化する
現像手段、このトナー像を転写材に転写する転写手段、
及び感光体上の転写残余のトナーをクリーニングするク
リーニング手段からなる群より選ばれる少なくとも１つ
の手段が前記帯電手段と一体に支持され、画像形成装置
本体に着脱自在であるプロセスカートリッジにおいて、
前記接触帯電部材として上記の磁気ブラシを備え、前記
トナーは、結着樹脂成分としてクロマトグラムがそれぞ
れの上記の２つの分子量領域のそれぞれに少なくとも一
つの極大値をもつ重合体を含有することを特徴とするプ
ロセスカートリッジである。

【０１２１】すなわち、本発明のプロセスカートリッジ
は、感光体と帯電手段とを有し、潜像形成手段と、現像
手段と、転写手段と、クリーニング手段とからなる群よ
り選ばれる少なくとも１つの手段が前記帯電手段と一体
に支持され、画像形成装置本体に着脱自在であるプロセ
スカートリッジである。

【０１２２】上記の各手段の組み合わせは任意であり、
例えば、帯電手段と潜像形成手段とを感光体に一体に支
持したプロセスカートリッジ、帯電手段と現像手段とを
感光体に一体に支持したプロセスカートリッジ、帯電手
段と潜像形成手段と転写手段とを感光体に一体に支持し
たプロセスカートリッジ等が例示できる。そして、本発
明のプロセスカートリッジは画像形成装置本体に着脱自
在である。

【０１２３】

【実施例】次に実施例により本発明を具体的に説明する
が，本発明は，これら実施例に限定されるものではな
い。

【０１２４】まず本発明の画像形成装置に使用される接
触帯電部材である磁気ブラシを構成する磁性粒子、感光
体及びトナーの製造例について説明する。［磁性粒子の製造例１］Ｆｅ₂Ｏ₃５０モル％、ＣｕＯ２
５モル％、ＺｎＯ２５モル％にリンを０．０５質量％添
加し、１質量％のポリビニールアルコール水溶液を加え
ボールミルにて分散混合し、スプレードライヤーにより
造粒成形を行った。次いで、１１５０℃の条件下６時間
の焼成を行なった。焼成物をハンマーミルにて解粉した
平均粒径１００μｍの球状のフェライト粒子を得た。こ
のフェライト粒子を更に振動ミルにて粉砕し、分級を行
い平均粒径２４．５μｍ、５μｍ以上の粒子の短軸／長
軸長さの標準偏差が０．１４、５〜２０μｍの粒子の短
軸／長軸長さの標準偏差が０．１５である磁性粒子を得
た。

【０１２５】上記磁性粒子１００質量部に対して、チタ
ンカップリング剤（イソプロポキシトリイソステアロイ
ルチタネート）０．１０質量部とシラン系カップリング
剤（Ｎ−（２−アミノエチル）−３−アミノプロピルト
リメトキシシラン）０．１５質量部をトルエン溶媒を用
いて混合させた後、湿式コートし、上記オーブンで１７
０℃でキュアした。体積抵抗値は２×１０⁷Ωｃｍであ
った。［磁性粒子の製造例２］Ｆｅ₂Ｏ₃５３モル％、ＣｕＯ２
３．５モル％、ＺｎＯ２３．５モル％にリンを０．０７
５質量％添加し、１質量％のポリビニールアルコール水
溶液を加えボールミルにて分散混合し、スプレードライ
ヤーにより造粒成形を行った。次いで、１１５０℃の条
件下６時間の焼成を行なった。焼成物をハンマーミルに
て解粉し、分級を行い、平均粒径３０．２μｍの球状の
フェライト粒子を得た。粒径１０μｍ以下の体積％が
５．０％、５μｍ以上の粒子の短軸／長軸長さの標準偏
差が０．０７、５〜２０μｍの粒子の短軸／長軸長さの
標準偏差が０．０７である磁性粒子を得た。

【０１２６】上記磁性粒子１００質量部に対して、シラ
ン系カップリング剤（オクタデシルトリエトキシシラ
ン）０．１５質量部をトルエン溶媒を用いて混合させた
後、湿式コートし、オーブンで１７０℃でキュアした。
体積抵抗値は２．５×１０⁷Ωｃｍであった。［感光体製造例］感光体は負帯電用の有機光導電性物質
を用いた感光体（以下「ＯＰＣ感光体」という）であ
り、φ３０ｍｍのアルミニウム製のシリンダーを導電性
支持体として用い、その上に機能層を５層設けた。

【０１２７】第１層は導電層であり、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設けられている厚さ
約２０μｍの導電性粒子分散樹脂層である。前記導電性
微粒子分散樹脂層は、バインダー樹脂としてフェノール
樹脂を用い、前記バインダー樹脂１００質量部に対して
１００質量部の導電性微粒子（酸化スズ）を均一に分散
させた層である。

【０１２８】第２層は正電荷注入防止層（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
を果たし、６−６６−６１０−１２−ナイロン樹脂とメ
トキシメチル化ナイロンによって１０⁶Ωｃｍ程度に抵
抗調整された厚さ約１μｍの中抵抗層である。

【０１２９】第３層は電荷発生層であり、バインダー樹
脂としてポリビニルブチラールを用い、前記バインダー
樹脂１００質量部に対して、６６質量部の顔料（オキシ
チタニウムフタロシアニン）を分散した厚さ約０．３μ
ｍ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。

【０１３０】第４層は電荷輸送層であり、ポリカーボネ
ート樹脂１００質量部に対して、１００質量部のヒドラ
ゾンを分散した厚さ１５μｍの層であり、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。

【０１３１】第５層は電荷注入層であり、光硬化性のア
クリル樹脂[Ｒ６０４（日本化薬社製）]にＳｎＯ₂超微
粒子、さら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。

【０１３２】具体的には、アンチモンをドープし、低抵
抗化した粒径約０．０３μｍのＳｎＯ₂粒子を前記アク
リル樹脂１００質量部に対して１５０質量部、更に４フ
ッ化エチレン樹脂粒子を２０質量部分散したものであ
る。このようにして調合した塗工液をスプレー塗工法に
て厚さ約３μｍに塗工して電荷注入層とした。これによ
って感光体表面層の体積抵抗値は電荷輸送層単体の場合
の２×１０¹⁵Ωｃｍであったのに比べ、感光体表面の抵
抗は、５×１０¹²Ωｃｍにまで低下した感光体を得た。

【０１３３】［現像剤の製造例１］平均分子量８，２０
０のスチレン−アクリル酸ブチル共重合体（モノマー重
量比６５：３５）８１質量部と平均分子量２１５，００
０のスチレン−アクリル酸ブチル共重合体（６５：３
５）１９質量部とを混合しＧＰＣによる分子量分布曲線
において９，７００と２３５，０００に極大値を有する
重合体を得た。この重合体１００質量部、カーボンブラ
ック３質量部、含金染料２質量部、１４０℃における溶
融粘度が４２００ＣＰＳのポリエチレン２重量部をボー
ルミルにて粉砕混合し、ロールミルにて溶融混練した。
冷却後ハンマーミルを用いて粗粉砕し、次いで超音速ジ
エツト粉砕機にて微粉砕した。得られた粉体を風力分級
機で分級し、体積平均径Ｄ＝８．５μｍのトナー粒子１
を得た。このトナー粒子１００質量部に疎水性コロイド
状シリカを外添し、トナー１を作製した。トナーの物性
を表１に整理した。

【０１３４】次にフェノール／ホルムアルデヒドモノマ
ー（５０／５０）を重合させマグネタイト粒子を内包し
た球状の磁性樹脂キャリアを得た。このキャリア１００
質量部に対しアクリル樹脂を０．６部コートし、現像キ
ャリア１を作製した。トナー１と現像キャリア１を７：
１００の割合で混合し、現像剤１を作製した。

【０１３５】［現像剤の製造例２］平均分子量５７，０
００のスチレン−アクリル酸ブチル−マレイン酸ブチル
共重合体（モノマー重量比７０：１８：１２）８５質量
部と平均分子量約７５０，０００のスチレン−アクリル
酸ブチル共重合体（６５：３５）１５質量部とから成
り、ＧＰＣによる分子量が６７，０００と９５０，００
０に極大値を有する重合体混合物を得た。これを１００
質量部、カーボンブラック４質量部、含金染料２質量
部、１４０℃における溶融粘度が約３３，０００ＣＰＳ
のポリエチレン３質量部から成るトナー粒子２を作製し
た。次に実施例１と同様な外添剤、現像キャリアを用い
て現像剤２を得た。

【０１３６】［現像剤の製造例３］平均分子量１９，０
００のスチレン−メタクリル酸ブチル（モノマー質量比
７：３）共重合体７０質量部と平均分子量２８０，００
０スチレン−メタクリル酸ブチル共重合体（７：３）３
０質量部とから成り、ＧＰＣクロマトグラムにおいて２
１，０００と２９５，０００とに極大値を有する重合体
混合物を得た。これを１００質量部、カーボンブラック
３質量部、含金染料２質量部、１４０℃における溶融粘
度が４，３００ＣＰＳのポリエチレン３質量部を用いて
トナー粒子３を作製した。次に実施例１と同様な外添
剤、現像キャリアを用いて現像剤３を得た。

【０１３７】［現像剤の製造例４］平均分子量１９，０
００のスチレン−アクリル酸ブチル共重合体（モノマー
重量比６５：３５）４０質量部、平均分子量１６０，０
００のスチレン−アクリル酸ブチル−アクリロニトリル
共重合体（６５：３０：５）６０質量部とから成り、Ｇ
ＰＣクロマトグラムにおいて２０，０００と１７５，０
００とに極大値を有する重合体混合物を得た。これを１
００質量部、カーボンブラック３質量部、含金染料２質
量部、１４０℃における溶融粘度が２８０ＣＰＳのポリ
プロピレン２質量部を用いてトナー粒子４を作製した。
次に実施例１と同様な外添剤、現像キャリアを用いて現
像剤４を得た。

【０１３８】［現像剤の製造例５］平均分子量８，２０
０のスチレン−アクリル酸ブチル共重合体１００質量部
を用い、平均分子量２１５，０００のスチレン−アクリ
ル酸ブチル共重合体を用いないことを除いては実施例１
と同様に行いトナー粒子５を作製し、更に現像剤５を作
製した。［現像剤の製造例６］平均分子量２１５，０００のスチ
レン−アクリル酸ブチル共重合体１００質量部のみを結
着樹脂とする以外は実施例１と同様に行い、トナー粒子
６を作製し，更に現像剤６を作製した。［現像剤の製造例７］現像剤１のトナー粒子について粒
度分布を変更した以外は、すべて現像剤の製造例１と同
様な方法でトナー粒子７を作製し、更に現像剤７を作製
した。［現像剤の製造例８］現像剤２のトナー粒子について粒
度分布を変更した以外は、すべて現像剤の製造例２と同
様な方法でトナー粒子８を作製し，更に現像剤８を作製
した。

【０１３９】現像剤１〜８の粒度分布を表１に示す。

【０１４０】

【表１】［評価方法］まず、本発明の実施例に用いた電子写真装
置の概略図を図１に示す。

【０１４１】本発明の電子写真装置としてレーザービー
ムを用いたデジタル複写機（キヤノン社製：ＧＰ５５）
を用意した。この装置の概略は、感光体の帯電手段とし
てコロナ帯電器を備え、現像手段として１成分ジャンピ
ング現像方法を採用した１成分現像器を備え、転写手段
としてコロナ帯電器、ブレードクリーニング手段、帯電
前露光手段を備える。また、感光体帯電器及び、クリー
ニング手段、感光体は１体型のユニットとなっている。
プロセススピードは１５０ｍｍ／ｓである。この装置を
以下のように改造を施し、クリーナーレスシステムの画
像形成装置とした。

【０１４２】現像部分を１成分のジャンピング現像か
ら、２成分現像剤を使用可能にした改造を施した。現像
器はトナーと現像用磁性キャリアの混合物からなる現像
剤を担持する回転可能なドラム状の現像スリーブ（トナ
ー担持体）と現像スリーブ内に固定配置されたマグネッ
トローラと現像剤を現像スリーブ表面に薄層に形成する
ために配置された規制ブレードと、現像剤を貯留する現
像容器と、現像容器内の現像剤を撹拌する現像剤撹拌ス
クリューとを備えている。

【０１４３】現像スリーブは少なくとも現像時において
は感光体に対し最近接領域が約５００μｍになるように
配置され、該現像スリーブの面に形成された現像剤の薄
層が感光体に対して接触する状態で現像できるように設
定されている。さらに、帯電部分にマグネットローラー
を内包したΦ１６導電性非磁性スリーブを配し、帯電用
磁気ブラシを形成する。さらにコロナ帯電器を用いた転
写手段をローラー転写方式に変更し、帯電前露光手段と
クリーニングブレードを取り除いた、マイナス帯電性の
感光体及びマイナス帯電性のトナーを用いた反転現像の
クリーナーレスシステムの電子写真装置を用意した。

【０１４４】帯電部分は磁気ブラシとして穂立ちさせる
ための非磁性の表面をブラスト処理したアルミニウム製
の導電スリーブと、これに内包されるマグネットロール
を用い、該磁性粒子保持スリーブと感光体との間隙は約
５００μｍとし、磁性粒子をスリーブ上にコートした。
またマグネットロールは固定、スリーブ表面が感光体表
面の周速に対して逆方向に回転するようにし、感光体と
磁気ブラシが均一に接触するように設定した。

【０１４５】また帯電部材である磁性粒子を感光体との
間に幅約３ｍｍの帯電ニップが形成されるように導電性
非磁性スリーブ上に４０ｇ装着し、この状態において、
該帯電器を１８０ｍｍ／ｓの周速において１５０ｍｍ／
ｓの周速にて回転する感光体と対向に回転させ、帯電を
行った。現像バイアスは−５００Ｖの直流成分に１００
０Ｖｐｐ／３ｋＨｚの矩形波を重畳する。一次帯電バイ
アスは感光体１を用いた場合には−７００Ｖｄｃ電圧に
０．５ｋＶｐｐ、１０００Ｈｚの交流成分を重畳した電
圧を感光体２を用いた場合には−７００Ｖｄｃ電圧に
１．８ｋＶｐｐ、１０００Ｈｚの交流成分を重畳した電
圧とした。

【０１４６】次に評価は以下の方法で行った。（１）評価１上記画像形成装置を用いて、２２℃／５％環境下で２０
％文字原稿にてＡ４横送りで連続１万枚耐久を行い、感
光体の１周目の表面電位と、２周目以降の飽和電位を耐
久の前後で測定し、飽和電位と１周目電位の差（電位の
収束性）を算出した。

【０１４７】耐久前後の電位の差を帯電性の低下として
以下の評価項目に従い判断した。

【０１４８】 ◎：耐久後の帯電性が耐久前に比べて３０Ｖ以下の範囲
の低下 ○：耐久後の帯電性の耐久前に比べて３０〜５０Ｖの範
囲の低下 △：耐久後の帯電性の耐久前に比べて５０〜９０Ｖの範
囲の低下 ×：耐久後の帯電性の耐久前に比べて９０Ｖ以上の低下（２）評価２３０℃／８０％環境下で２０％文字原稿にてＡ４横送り
で連続２千枚耐久を行い、ベタ黒、ハーフトーン、ベタ
白画像の画出しを行い、帯電器からの飛散が起因で生じ
る露光部汚染による白抜け画像、及びトナー塊の落下に
よるポチ状の画像不良を以下の評価に従い判断した。 ◎：白抜け、ポチ状の画像不良の発生全くなし〇：軽微な白抜け、ポチ状の画像不良が認められるが実
用上問題なし △：一部だが連続的なに白抜け、ポチ状の画像不良が発
生 ×：画像不良が画像全面に広がっている

【０１４９】（３）評価３２２℃／５％環境下で２０％文字原稿にてＡ４横送りで
連続１万枚耐久を行い、耐久中にベタ黒、ハーフトー
ン、ベタ白画像の画出しを行い、感光体の削れ、またド
ラム上の傷による画像不良を以下の評価項目に従い評価
をした。 ◎：スジ、帯電不良によるかぶり画像の発生全くなし〇：軽微なスジ、帯電不良によるかぶり画が発生するが
実用上問題なし △：一部だが連続的なスジ、帯電不良によるかぶり画が
発生 ×：上記の画像不良が目立つ

【０１５０】［実施例１］磁性粒子１、現像剤１、を用
いて上記耐久評価を行なった結果を表２に整理した。

【０１５１】

【表２】本実施例では、帯電性が良好で飛散や感光体削れが防止
され、高画質が達成された。［実施例２］耐久前後の帯電電位の差は、３０〜４０Ｖ
程度を維持し、感光体削れやトナー飛散が防止され良好
な画質が得られた。［実施例３、４］各評価に於いて、実施例１と同等な高
画質が達成された。［実施例５、６］一部で軽微な白抜けが発生したが実用
上問題のないレベルであり、全体的に画質は良好であっ
た。［比較例１］実施例１で現像剤を１から５に変更した以
外は全て同様な方法で耐久評価を行なったところ、表２
に示す様に、帯電性が低下し画質の低下が認められた。［比較例２］実施例２で現像剤を２から６に変更した以
外は全て同様な方法で耐久評価を行なったところ、画質
の低下が認められた。

【０１５２】

【発明の効果】本発明の画像形成装置およびプロセスカ
ートリッジにおいて、結着樹脂成分として分子量１×１
０³〜８×１０⁴及び分子量１×１０⁵〜２×１０⁶のそれ
ぞれの分子量領域に少なくとも一つの極大値をもつビニ
ル系モノマーの重合体を含有するトナーを用いることに
より、帯電用の磁性粒子への付着や感光体の削れ等が防
止されるので均一な帯電が長期的に維持され、また、ト
ナー飛散、画像かぶり、トナーのボタ落ちによる画像欠
陥も防止されるので高画質が達成される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例による画像形成装置の構成
を概略的に示す縦断面図である。

【図２】帯電部材である磁性粒子の体積抵抗値を測定
する装置を説明する図である。

【符号の説明】１０：現像剤１１：磁気ブラシ帯電器１２：感光体１３：像露光１４：転写ローラ１５：帯電用磁性粒子１６：磁石を内包する導電性スリーブ１７：現像スリーブ１８：現像器１９：撹拌スクリュー２０：定着機２１、２２：電極２３：ガイドリング２４：電流計２５：電圧計２６：定電圧装置２７：測定サンプル２８：絶縁物Ｐ：転写材

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｇ０３Ｇ 15/08 ５０７Ｂ (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Ｆターム(参考） 2H003 BB11 CC04 EE11 2H005 AA01 AA06 CA04 CA13 DA07 EA03 EA05 EA06 EA07 EA10 FA01 FC03 2H068 AA05 AA06 BB03 BB31 BB33 BB51 CA37 FA27 FC01 FC08 FC11 FC15 2H077 AA11 AB02 AD06 AD13 EA01 EA15

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】導電性支持体と、この上に設置された感
光層とを有し、静電潜像を担持するための感光体と、該
感光体に帯電部材を接触させて電圧を印加することによ
って該感光体を帯電させる帯電手段と、像露光を行うこ
とにより該感光体上に静電潜像を形成する潜像形成手段
と、この静電潜像をトナー担持体上のトナーによってト
ナー像として可視化する現像手段と、このトナー像を転
写材に転写する転写手段とを有する画像形成装置におい
て、前記帯電部材として体積抵抗値が、１０⁴Ωｃｍ〜１０⁹
Ωｃｍの範囲である磁性粒子で構成される磁気ブラシを
備え、前記トナーは、結着樹脂成分としてゲルパーミエーショ
ンクロマトグラフイーによって測定されたクロマトグラ
ムが分子量１×１０³〜８×１０⁴及び分子量１×１０⁵
〜２×１０⁶のそれぞれの分子量領域に少なくとも一つ
の極大値をもつビニル系モノマーの重合体、または、こ
のビニル系モノマーの重合体とビニル系モノマーの重合
体以外の重合体との混合物を含有することを特徴とする
画像形成装置。
【請求項２】前記結着樹脂成分がトナー全質量に対し
て３０質量％以上含有されている請求項１記載の画像形
成装置。
【請求項３】ビニル系モノマーの重合体が、スチレン
を主成分とするスチレン系共重合体またはこのスチレン
系共重合体とスチレン系共重合体以外のビニル系モノマ
ーの重合体との混合物であることを特徴とする請求項１
または２記載の画像形成装置。
【請求項４】前記トナー全質量に対して１５〜７０質
量％の磁性微粒子を含有することを特徴とする請求項１
〜３の何れか一項に記載の画像形成装置。
【請求項５】１４０℃における溶融粘度が１０〜１０
⁶ＣＰＳであるエチレン系オレフイン単重合体またはエ
チレン系オレフイン共重合体が、前記トナー全質量に対
して０．１〜５質量％含有されることを特徴とする請求
項１〜４の何れか一項に記載の画像形成装置。
【請求項６】前記磁性粒子における体積粒径が５μｍ
以上の粒子の短軸長さ／長軸長さの標準偏差が、０．０
８以上であることを特徴とする請求項１記載の画像形成
装置。
【請求項７】前記磁性粒子の体積平均粒径が１０μｍ
〜４０μｍであることを特徴とする請求項１または６記
載の画像形成装置。
【請求項８】前記磁性粒子が、磁性コア粒子の外側に
表面層を有することを特徴とする請求項１、６、または
７記載の画像形成装置。
【請求項９】前記表面層が、導電性樹脂、もしくは導
電性粒子を含有した結着樹脂、またはカップリング剤を
含有することを特徴とする請求項８記載の画像形成装
置。
【請求項１０】前記感光体の表面層が１０⁸Ωｃｍ〜
１０¹⁵Ωｃｍの体積抵抗値を有する電荷注入層であるこ
とを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項１１】前記電荷注入層が、光透過性で絶縁性
のバインダーに、導電性微粒子を分散させたものである
ことを特徴とする請求項１０記載の画像形成装置。
【請求項１２】前記電荷注入層に含有される導電性微
粒子が、ＳｎＯ₂を主成分とすることを特徴とする請求
項１０または１１記載の画像形成装置。
【請求項１３】前記電荷注入層に潤滑性粉体を含有さ
せることに特徴を有する請求項１０〜１２の何れか一項
に記載の画像形成装置。
【請求項１４】潤滑性粉体がフッ素系樹脂、シリコー
ン系樹脂、またはポリオレフィン系樹脂であることを特
徴とする請求項１０〜１３の何れか一項に記載の画像形
成装置。
【請求項１５】前記転写手段が転写材を介して感光体
の感光層表面に接触する部材を有し、転写が該転写部材
により転写材を感光体の感光層表面に接触させて行われ
る接触転写であることを特徴とする請求項１記載の画像
形成装置。
【請求項１６】該画像形成装置が感光体上に残存した
転写残トナーをクリーニングするための独立したクリー
ニング機構を有さず、転写後の感光体上に残余するトナ
ーを現像工程により回収することを特徴とする請求項１
記載の画像形成装置。
【請求項１７】導電性支持体と、この上に設置された
感光層とを有し、静電潜像を担持するための感光体と、
その周囲に該感光体に帯電部材を接触させて電圧を印加
することによって該感光体を帯電させる帯電手段とを有
し、像露光を行うことにより該感光体上に静電潜像を形
成する潜像形成手段、この静電潜像をトナー担持体上の
トナーによってトナー像として可視化する現像手段、こ
のトナー像を転写材に転写する転写手段、及び感光体上
の転写残余のトナーをクリーニングするクリーニング手
段からなる群より選ばれる少なくとも１つの手段が前記
帯電手段と一体に支持され、画像形成装置本体に着脱自
在であるプロセスカートリッジにおいて、前記帯電部材として体積抵抗値が、１０⁴Ωｃｍ〜１０
¹⁰Ωｃｍの範囲である磁性粒子で構成される磁気ブラシ
を備え、前記トナーは、結着樹脂成分としてゲルパーミエーショ
ンクロマトグラフイーによって測定されたクロマトグラ
ムが分子量１×１０³〜８×１０⁴及び分子量１×１０⁵
〜２×１０⁶のそれぞれの分子量領域に少なくとも一つ
の極大値をもつビニル系モノマーの重合体、または、こ
のビニル系モノマーの重合体とビニル系モノマーの重合
体以外の重合体との混合物を含有することを特徴とする
プロセスカートリッジ。
【請求項１８】前記結着樹脂成分がトナー全質量に対
して３０質量％以上含有されている請求項１７記載のプ
ロセスカートリッジ。
【請求項１９】ビニル系モノマーの重合体が、スチレ
ンを主成分とするスチレン系共重合体またはこのスチレ
ン系共重合体とスチレン系共重合体以外のビニル系モノ
マーの重合体との混合物であることを特徴とする請求項
１７または１８記載のプロセスカートリッジ。
【請求項２０】前記トナー全質量に対して１５〜７０
質量％の磁性微粒子が含有されていることを特徴とする
請求項１７〜１９の何れか一項に記載のプロセスカート
リッジ。
【請求項２１】１４０℃における溶融粘度が１０〜１
０⁶ＣＰＳであるエチレン系オレフイン単重合体または
エチレン系オレフイン共重合体が、前記トナー全質量に
対して０．１〜５質量％含有されていることを特徴とす
る請求項１７〜２０の何れか一項に記載のプロセスカー
トリッジ。