(57)【要約】【課題】バックアップロールを用いることなく長手方向での感光体と帯電ローラとを当接圧の均一性を維持でき、それにより、高品位な電子写真画像を安定して形成できる画像形成装置を提供する。【解決手段】導電性軸芯体と該導電性軸芯体の外周に導電性弾性層とを有する帯電ローラと、感光体とを備える画像形成装置であって、該導電性軸芯体が強磁性体であり、該導電性軸芯体の両端部に該導電性軸芯体の長手方向に磁場が生じるように電磁コイルが配置され、かつ、棒状の電磁石又は磁石が該帯電ローラと離間し、かつ該帯電ローラに対し該感光体とは反対位置に配置され、該導電性軸芯体の中心軸と該棒状の電磁石又は磁石の中心軸とは略平行であり、該電磁コイルの配置された該導電性軸芯体と該棒状の電磁石又は磁石との間に働く磁力の反発を利用して前記帯電ローラと前記感光体とが当接させられている画像形成装置。【選択図】図１
2011128503.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性軸芯体と該導電性軸芯体の外周に導電性弾性層とを有する帯電ローラと、感光体とを備える画像形成装置であって、
該導電性軸芯体が強磁性体であり、該導電性軸芯体の両端部に該導電性軸芯体の長手方向に磁場が生じるように電磁コイルが配置され、かつ、
棒状の電磁石又は磁石が該帯電ローラと離間し、かつ該帯電ローラに対し該感光体とは反対位置に配置され、該導電性軸芯体の中心軸と該棒状の電磁石又は磁石の中心軸とは略平行であり、
該電磁コイルの配置された該導電性軸芯体と該棒状の電磁石又は磁石との間に働く磁力の反発を利用して前記帯電ローラと前記感光体とが当接させられていることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は帯電ローラを有する画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
感光体に接触させて該観光体を帯電させる帯電ローラとして、導電性軸芯体上に導電性弾性層を設けた帯電ローラが用いられている。帯電ローラの長手方向で感光体に対し均一な帯電を行うために、感光体との当接を均一に保ち感光体と帯電ローラとのニップ近傍のギャップを均一にする必要がある。特許文献１には、バックアップローラを用いて、感光体と帯電ローラの均一当接を図ることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−２７６４０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、本発明者が特許文献１に係る技術を検討したところ、バックアップローラによってトナーや外添剤等を帯電ローラに擦りつけることとなり、帯電ローラの表面にトナー等の固着物が徐々に形成される。その結果、電子写真画像の品位が経時的に低下してしまうことがあった。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、バックアップロールを用いることなく長手方向での感光体と帯電ローラとを当接圧の均一性を維持でき、それにより、高品位な電子写真画像を安定して形成できる画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る画像形成装置は、導電性軸芯体と該導電性軸芯体の外周に導電性弾性層とを有する帯電ローラと、感光体とを備える画像形成装置であって、該導電性軸芯体が強磁性体であり、該導電性軸芯体の両端部に該導電性軸芯体の長手方向に磁場が生じるように電磁コイルが配置され、かつ、棒状の電磁石又は磁石が該帯電ローラと離間し、かつ該帯電ローラに対し該感光体とは反対位置に配置され、該導電性軸芯体の中心軸と該棒状の電磁石又は磁石の中心軸とは略平行であり、該電磁コイルの配置された該導電性軸芯体と該棒状の電磁石又は磁石との間に働く磁力の反発を利用して前記帯電ローラと前記感光体とが当接させられていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、帯電ローラの周面にバックアップローラを接触させることなく、感光体と帯電ローラとの当接を均一化させることができる。そのため、帯電ローラ表面にバックアップローラの使用に起因するトナー等の固着物が生成しない。そのため、高品位な電子写真画像を安定して形成可能な画像形成装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明に係る画像形成装置の一例の断面図（ａ）及び上面図（ｂ）である。
【図２】帯電ローラと感光体の当接荷重に対する帯電ローラ長手方向における当接圧の変化を示す図である。
【図３】電子導電ゴムへの荷重に対する電流値を示す図である。
【図４】本発明に係る画像形成装置の一例を示す概略図である。
【図５】本実施例に用いた感光体と帯電ローラの当接手段の構成図である。
【図６】本比較例に用いた感光体と帯電ローラの当接手段の構成図である。
【図７】トナー形状係数ＳＦ−１の説明図である。
【図８】トナー形状係数ＳＦ−２の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明に係る画像形成装置は、導電性軸芯体と該導電性軸芯体の外周に導電性弾性層とを有する帯電ローラと、感光体とを備える画像形成装置であって、
該導電性軸芯体が強磁性体であり、該導電性軸芯体の両端部に該導電性軸芯体の長手方向に磁場が生じるように電磁コイルが配置され、かつ、
棒状の電磁石又は磁石が該帯電ローラと離間し、かつ該帯電ローラに対し該感光体とは反対位置に配置され、該導電性軸芯体の中心軸と該棒状の電磁石又は磁石の中心軸とは略平行であり、該電磁コイルの配置された該導電性軸芯体と該棒状の電磁石又は磁石との間に働く磁力の反発を利用して前記帯電ローラと前記感光体とが当接させられている。
【００１０】
前述したように、帯電ローラと感光体の当接は、帯電ローラの導電性弾性層の中央部を一番太く、両端部にいくほど細くなる形状、所謂クラウン形状にして導電性軸芯体端部を押し付けることにより行うのが一般的である。しかし、端部押し付けの場合は図２に示すように当接荷重を変化させると帯電ローラ全体の撓みが変化し、感光体と帯電ローラの長手方向における当接圧が不均一となる。本発明に係る画像形成装置によれば、導電性軸芯体の端部を感光体に押し付ける場合と異なり、当接荷重を変化させてもその当接圧の均一性が維持される。なお、図２に示す本実施例は後述する実施例１、クラウン形状＋端部押し付けは後述する比較例２の当接圧の測定結果である。また、図２に示す当接圧の測定は、感光体と帯電ローラ間にタクタイルセンサーを挟み、当接荷重を変化させた時の帯電ローラ長手方向での当接圧を相対比較したものである。また本発明に係る画像形成装置によれば、バックアップローラを用いる場合と異なり、帯電ローラのバックアップに電磁力を利用している。そのため、帯電ローラと棒状の電磁石又は磁石（バックアップ部材）が接触することなく、トナーやトナー外添剤を帯電ローラに擦りつけることがないため帯電ローラが汚れにくい。
【００１１】
本発明に係る画像形成装置は、前記帯電ローラの帯電電流Ｉを検出する手段と、画像形成において前記帯電電流Ｉの初期値からの変化量ΔＩを小さくするために、前記帯電ローラと前記感光体との当接圧を変化させ前記導電性弾性層の抵抗を制御する手段とを備えることが好ましい。また、前記当接圧を変化させる手段が、前記電磁コイル若しくは前記棒状の電磁石又はその双方に流れる電流或いは印加する電圧を制御することで、前記帯電ローラと前記感光体との当接圧を変化させる手段であることが好ましい。更に、前記導電性弾性層内に低抵抗粒子が分散されていることが好ましい。これにより、使用により帯電ローラの抵抗が変動しても感光体表面のピンホールリークの発生をより抑制することができる。
【００１２】
帯電ローラの導電性弾性層が、層内にカーボンブラックなどの導電剤である低抵抗粒子を分散させた電子導電の場合には、電子が低抵抗粒子のつながりを伝わる所謂パーコレーションにより電流が流れる。つまり、当接圧が大きくなると低抵抗粒子間距離が小さくなるため図３に示すように流れる電流が大きくなる、つまり抵抗が小さくなる。帯電ローラが使用に伴い電気抵抗が変動しても当接圧を変化させることで帯電ローラの抵抗を調整することができるため、画像に与える影響を小さくすることができる。また、印加電圧を大きくする必要もないため印加電圧を上げた場合に比べてピンホールリークが発生しくにい。なお、図３に示す電子導電ゴムへの荷重に対する電流値の測定方法を以下に記す。まず下記実施例中に記載した帯電ローラの弾性層未加硫ゴム材料を、シート成形金型にて１６０℃、３０分間プレス加硫を行い、その後、金型より取り出して熱風炉にて１６０℃、２時間の２次加硫を行い、成形ゴムシートを得た。このゴムシートを面積２ｃｍ2の電極で上下に挟み込み、上側電極に５０Ｖ印加し、下側電極とグランド間にシャント抵抗器として基準抵抗１ｋΩを用い、電流をローサイド検出により電流値を測定した。このとき上側電極の荷重を変化させていくことで、電子導電ゴムへの荷重に対する電流値の変化を測定した。
【００１３】
以下、本発明に係る画像形成装置の実施形態を示す。本発明に係る画像形成装置の一例の断面図及び上面図を図１（ａ）、（ｂ）にそれぞれ示す。図１に示す画像形成装置は、導電性軸芯体１と、導電性軸芯体１の外周に導電性弾性層２とを有する帯電ローラ３が感光体４に当接されている。帯電ローラ３に電圧が印加されることで感光体４表面の帯電工程が行われる。導電性軸芯体１は強磁性体であって、導電性軸芯体１の両端部には導電性軸芯体１の長手方向に磁場が生じるように電磁コイル５が配置されている。また、棒状の電磁石又は磁石６が帯電ローラ３と離間し、かつ帯電ローラ３に対し感光体４とは反対位置に配置され、導電性軸芯体１の中心軸と棒状の電磁石又は磁石６の中心軸とは略平行である。本発明においては、電磁コイル５の配置された導電性軸芯体１と棒状の電磁石又は磁石６との間に働く磁力の反発を利用して帯電ローラ３と感光体４とを当接させる。なお、導電性軸芯体１を磁化するための手段として電磁コイル５を用いるのは、十分な磁力を確保することができるためである。
【００１４】
また、図１の画像形成装置は、帯電ローラ３の位置がずれないように導電性軸芯体１の両端部に配置されたベアリング７をガイドするベアリングガイド８を有する。
【００１５】
帯電ローラ３をバックアップする位置に棒状の電磁石又は磁石６を帯電ローラ３とは離間して離間間隔Ｈで固定配置する。離間間隔Ｈは帯電ローラ３上に付着したトナーやトナー外添剤を擦りつけない程度であれば良いため、トナー粒径以上の距離であればよい。帯電ローラ３と棒状の電磁石又は磁石６の離間間隔Ｈは１ｍｍから１０ｍｍであることが好ましい。
【００１６】
次に、帯電ローラ３と感光体４と棒状の電磁石又は磁石６の位置関係について説明する。磁化された導電性軸芯体１と棒状の電磁石又は磁石６との間に働く磁力の反発を利用して、帯電ローラ３と感光体４を当接させるため、感光体４、帯電ローラ３、棒状の電磁石又は磁石６の順で配置する必要がある。詳しくは、図１に示すように、帯電ローラ３の中心軸Ａに垂直な平面において、棒状の電磁石又は磁石６の中心軸Ｂが、感光体４と帯電ローラ３のニップＣから中心軸Ａへ引いた半直線Ｌ上にある。ただし、棒状の電磁石又は磁石６の中心軸Ｂとは中心軸Ａに垂直な各平面における棒状の電磁石又は磁石６の断面の重心を結ぶ線を指す。また、半直線とはある端点を始点として無限にまっすぐ伸びた線を意味する。中心軸Ｂの位置が半直線Ｌ上から大きくずれると帯電ローラ３が感光体４の中心に向かって押し当てられなくなり、帯電ローラ３が感光体４にうまく従動回転しなくなる。しかしニップＣは幅を有しており、半直線Ｌの方向はニップＣの幅分の自由度を持つが、この程度の範囲であれば中心軸Ｂの位置のずれは問題にならない。
【００１７】
また、棒状の電磁石又は磁石６の中心軸Ｂを中心軸Ａと平行にすることで、磁化された導電性軸芯体１の磁場の方向Ｆと棒状の電磁石又は磁石６の磁場の方向Ｅとが図１のように平行になる。ここで、中心軸Ｂを中心軸Ａと平行にするとは、厳密には中心軸Ａに垂直な各平面における断面を見た時、中心軸Ａと中心軸Ｂの距離Ｇが長手方向に渡り一定であることを意味する。距離Ｇにより帯電ローラ３と感光体４の当接圧が変化するため、距離Ｇが長手方向でばらつくと帯電ローラ３と感光体４の当接圧が長手方向で不均一となる。しかしながら、本発明においては厳密に距離Ｇが長手方向にわたり一定である必要はなく、距離Ｇの±５％以内のばらつきであれば問題ない。したがって本発明において中心軸Ｂと中心軸Ａとが「略平行」であるとは、ローラ長手方向に渡って距離Ｇのばらつきが±５％以内であることとする。
【００１８】
磁化された導電性軸芯体１と棒状の電磁石又は磁石６との間に電磁力による反発力が生じる。この反発力により帯電ローラ３は感光体４と当接される。当接圧は、磁化された導電性軸芯体１と棒状の電磁石又は磁石６との間の反発力を変化させることで変えることができる。例えば、電磁コイル５若しくは棒状の電磁石６又はその双方に流れる電流或いは印加する電圧を制御することで、帯電ローラ３と感光体４との当接圧を変化させる手段を用いることができる。また、電磁コイル５においてコイルの単位長さ当たりの巻き数を変えたり、磁化された導電性軸芯体１と棒状の電磁石又は磁石６との距離を変えたりすることもできる。
【００１９】
ここで、棒状の電磁石又は磁石６の長手方向の長さは、図１に示すように画像形成領域幅Ｄ以上の長さであることが好ましい。画像形成領域幅Ｄとは、画像形成装置が画像形成できる画像領域幅を差す。これは、画像形成領域幅Ｄよりも棒状の電磁石又は磁石６の長手方向の長さが短い場合、画像形成領域内での感光体４と帯電ローラ３の当接が均一でなくなり画像に影響を及ぼす場合があるからである。しかしながら、画像に影響を与えない程度であれば棒状の電磁石又は磁石６が画像形成領域より短くてもよい。
【００２０】
棒状の電磁石６としては、鉄などの強磁性体に絶縁被覆した銅線など、例えばエナメル線を巻きつけたものなどを使用できる。また電磁コイル５も同様に絶縁被覆した銅線により作製できる。例えば、棒状の電磁石６としては、導電性軸芯体１と同様の長さ２５２ｍｍのφ６鉄芯に対してφ０．２６のエナメル線を２００巻／ｃｍで巻きつけた電磁石を用いることができる。また、電磁コイル５としては、ナイロン製のベアリング上にφ０．２６のエナメル線を２０巻／ｃｍで巻きつけたベアリングを使用できる。棒状の電磁石６に使用する軸は強磁性体であれば特に鉄に限定されない。また、棒状の電磁石６や電磁コイル５に使用するエナメル線も、特にエナメル線に限定されず絶縁被覆された導体であれば用いることができる。さらに、帯電ローラ３の軸受けとして利用するベアリングも導電性軸芯体１との摺動性が高ければよく、特にナイロンに限定されるものではない。前記電磁コイル５及び棒状の電磁石６を用いφ９の導電性弾性層２を持つ帯電ローラ３を棒状の電磁石６との離間距離Ｈを１ｍｍ程度に保ち１Ｖから３０Ｖ印加することで、１００〜１０００ｇ程度の当接圧で感光体４と帯電ローラ３を当接することができる。また、本発明においては棒状の電磁石６を用いる以外にも、棒状の磁石６を用いることもできる。磁石の種類としては、フェライト磁石、ネオジウム磁石、サマリウムコバルト磁石、アルニコ磁石等の１０〜１０００ｍＴの磁石を用いることができる。
【００２１】
［帯電ローラ］
本発明に係る帯電ローラ３は、導電性軸芯体１と、導電性軸芯体１の外周に導電性弾性層２とを有する。
【００２２】
導電性軸芯体１は、強磁性体である必要があり、帯電ローラ３の電極および支持部材として機能し、且つ電磁石として機能する。なお、強磁性体とは、外部磁場を変化させた時の磁化曲線がヒステリシス曲線となる材料を意味する。導電性軸芯体１としては、例えば鉄、ステンレス、コバルト、ニッケル、クロム・ニッケル等で鍍金処理を施した鉄などを用いることができる。導電性軸芯体の直径は通常４〜１０ｍｍの範囲にある。さらにこれらの金属表面に良導電性を失わない範囲で、防錆性や耐傷性の付与を目的としてメッキ処理を施してもよい。また、良導電性を失わない範囲で、導電性弾性層２との接着を目的とした厚さ１μｍ以上、２０μｍ以下の接着剤を塗布しても良い。
【００２３】
導電性弾性層２は、感光体４表面に当接し、感光体４表面を均一に帯電できるように適切な硬度および電気抵抗を有する。導電性弾性層２には、従来から電子写真用導電性ローラの導電性弾性層として用いられているゴムや熱可塑性エラストマー等をゴム原料として用いることができる。該ゴムとしては、ポリウレタンゴム、シリコーンゴム、ブタジエンゴム、イソプレンゴム、クロロプレンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、エチレン−プロピレンゴム、ポリノルボルネンゴム、スチレン−ブタジエン−スチレンゴム、アクリルニトリルブタジエンゴム、エピクロルヒドリンゴム等を含むゴム組成物が好適に用いられる。これらは１種又は２種以上を併用することができる。該熱可塑性エラストマーの種類としては特に制限はなく、汎用のスチレン系エラストマー、オレフィン系エラストマーなどから選ばれる１種あるいは複数種の熱可塑性エラストマーを含む熱可塑性エラストマー組成物を好適に用いることができる。本発明においては導電性弾性層２の圧縮永久ひずみが小さいことが好ましく、熱可塑性エラストマー組成物に比べ架橋されたゴム組成物の方が一般的に圧縮永久ひずみが小さいため好ましい。特に、導電性弾性層２にアクリルニトリルブタジエンゴムを用いるのが好ましい。感光体４と長期間にわたり当接しても感光体４表面の汚染が少なく、画像不良が発生しにくいためである。
【００２４】
本発明に係る導電性弾性層２の電気抵抗は、１０4〜１０11Ω・ｃｍ、特には、１０4〜１０6Ω・ｃｍとすることが好ましい。導電性弾性層２に含まれる導電性の粒子としては、導電性のカーボンブラックを用い得る。カーボンブラックの粒子径としては１５〜３０ｎｍが好ましい。また、使用するカーボンブラックは低ストラクチャーカーボンブラックが好ましい。低ストラクチャーカーボンブラックとは、具体的にはＪＩＳ  Ｋ６２１７−４（２００１年）に記載された方法で測定したＤＢＰ吸油量が６５〜１６０ｃｍ3／１００ｇ、特には８０〜１３０ｃｍ3／１００ｇのカーボンブラックである。他の導電性粒子としてカーボンファイバー、グラファイト、金属微粉末、金属酸化物等を更に含んでいても良い。導電性弾性層２に対する前記導電性粒子の含有量としては、導電性弾性層２内で分散し導電性弾性層２が所望の電気抵抗を有するように適宜選択することができる。例えば、導電性弾性層２を形成するポリマー（ゴム成分）１００質量部に対して０．５〜１００質量部、好ましくは２〜５０質量部とすることができる。また、導電性弾性層２には必要に応じて無機または有機の充填剤や架橋剤を添加してもよい。
【００２５】
前記ゴム原料と前記導電剤等の配合剤の混練方法としては、バンバリーミキサーやインターミックスや加圧式ニーダーなどの密閉型混練機を使用する方法や、オープンロールのような開放型の混練機を使用する方法などを例示することができる。
【００２６】
導電性軸芯体１の外周に導電性弾性層２が設けられた導電性弾性ローラの成形方法の例としては以下の方法が挙げられるが、特に限定されるものではない。例えば、円筒金型に同心に導電性軸芯体１を保持する２つの円筒駒を組み、該円筒金型に導電性弾性層２の材料を注入することにより成形する射出成形が挙げられる。また、導電性弾性層２の材料をチューブ状に押出した後、導電性軸芯体１にチューブ状の導電性弾性層２の材料を被せる方法、或いは導電性軸芯体１と導電性弾性層２の材料を一体に押出して円筒状の導電性弾性ローラを成形する押出成形が挙げられる。さらに、トランスファー成形、プレス成形等が挙げられる。製造時間の短縮を考えると導電性弾性層２の材料を導電性軸芯体１と一体に押出して導電性弾性ローラを成形する押出成形が好ましい。
【００２７】
その後、成型後の前記導電性弾性ローラの導電性弾性層２を構成する材料を加硫して加硫後導電性弾性ローラを作製する。導電性弾性層２の材料の加硫方法としては、加熱オーブン、加硫缶、ＵＨＦ（極超短波電磁波）照射、電子線照射などの方法を用い得る。また、導電性弾性層２の硬度は引張試験（ＪＩＳ  Ｋ６２５１−１９９３）における破断応力で８ＭＰａ以上、２４ＭＰａ以下、特には１２ＭＰａ以上、１８ＭＰａ以下が好ましい。
【００２８】
帯電ローラ３表面は構成上表面により導電性制御することが好ましく、かつ感光体４との駆動を安定化、またトナー汚れ防止の観点から、低摩擦であることが好ましいため、紫外線などにより表面改質することが好ましい。表面改質の方法としては、特に紫外線照射、電子線照射・プラズマ処理・コロナ放電処理が好ましい。またこれらの表面処理を組み合わせても良い。導電性弾性層２表面には前記理由から塗膜を形成することが好ましく、その形成方法としてはディッピング塗工、スプレー塗工、リング塗工などの方法が挙げられる。塗膜の塗布液のバインダーとしては、シリコーン系、フッ素系、ウレタン系、アクリル系、ウレタン変性アクリル系、シリコーン変性ウレタン系などの塗布液が用いられる。また、塗布液として、エポキシ基とカチオン重合性の触媒を含む有機無機ハイブリッド材料が好適に用いられる。この塗布液は紫外線によってカチオン重合性触媒が活性化され、塗膜に含まれるエポキシ基を開環させて架橋させる。こうして形成された有機無機ハイブリッド材料膜は導電性弾性層２の変形に追従する柔軟さを有し、非常に薄い膜であっても摩耗してなくなることが無い。そのため導電性弾性層２に１μｍ以下の薄膜を形成するだけでも実用上問題が無く導電性弾性層２の電気特性を維持することが出来る。前記有機無機ハイブリッド材料は所謂ゾルゲル法で調製される有機無機ハイブリッド材料であり、少なくともエポキシ基を有する加水分解性シラン化合物を含み、加水分解縮合させることで得ることができる。この有機無機ハイブリッド材料にカチオン重合性の触媒を添加し、エポキシ基を紫外線の照射によって開裂させ架橋させることによって有機無機ハイブリッド材料となる。
【００２９】
塗布後の塗膜は、熱や紫外線や電子線などによって架橋されるものが帯電ローラ３としての耐摩耗性や汚れの低付着性の観点から好ましい。特に前記有機無機ハイブリッド材料を用いる場合には紫外線を照射することが好ましい。紫外線を照射することによって導電性弾性層２の最表面も同時に改質され低ブリード化や汚れの低付着化が図られる。紫外線の照射には高出力低圧水銀ランプ、無電極低圧水銀ランプ等が用いられる。
【００３０】
また、感光体４との当接ニップを十分に確保するために設けた導電性弾性層２の機能を十分に発揮させる観点から帯電ローラ３が表面層を有することが好ましい。表面層の弾性率は２０００ＭＰａ以下であることが好ましい。一方、一般的に導電性弾性層２の弾性率は小さくなるほど架橋密度が小さくなる傾向にある。このため、帯電ローラ３の表面にブリードアウトした低分子量成分による感光体４の表面の汚染を抑制する観点から帯電ローラ３の表面層の弾性率は１００ＭＰａ以上であることが好ましい。表面層の層厚は１０ｎｍ〜１０００ｎｍであることが好ましい。
【００３１】
［感光体］
本発明に係る感光体４に用いられる導電性支持体には、アルミニウムやＳＵＳ等の導電体からなる円筒状のドラムや、円筒状に成型されたプラスティック上に金属膜を形成してなるものが用いられる。また、その形状は円筒状に限定されず、ベルト状のものであってもよい。ＬＢＰ等の画像入力がレーザー光の場合は、前記導電性支持体の外周に散乱による干渉縞防止または支持体の傷を被覆することを目的とした導電層を設けることが好ましい。これは、カーボンブラックや金属粒子等の導電性粉体を結着樹脂に分散させて形成することができる。導電層の膜厚は５〜４０μｍが好ましく、１０〜３０μｍがより好ましい。図１に示す感光体４は、電荷発生層９と電荷輸送層１０とを備える。電荷発生層９に用いられる電荷発生物質は従来電子写真感光体に用いられている公知のものを用いることができ、特に限定されない。しかし、好ましい電荷発生物質としては例えば以下の物質が挙げられる。これらの電荷発生物質は単独で用いてもよく、２種類以上を組み合わせて用いてもよい。
【００３２】
（１）モノアゾ、ビスアゾ、トリスアゾなどのアゾ系顔料
（２）インジゴ、チオインジゴなどのインジゴ系顔料
（３）金属フタロシアニン、非金属フタロシアニンなどのフタロシアニン系化合物
（４）ペリレン酸無水物、ペリレン酸イミドなどのペリレン系顔料
（５）アンスラキノン、ピレンキノンなどの多環キノン系顔料
（６）スクアリリウム色素
（７）ピリリウム塩、チオピリリウム塩類
（８）トリフェニルメタン系色素
（９）セレン、非晶質シリコーンなどの無機物質。
【００３３】
電荷発生物質を含有する層、即ち電荷発生層９は電荷発生物質を適当な結着剤に分散し、これを導電性支持体上に塗工することにより形成することができる。また、導電性支持体上に蒸着、スパッタ、ＣＶＤなどの乾式法で薄膜を形成することによっても形成することができる。前記結着剤としてポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、ブチラール樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリビニルアセタール樹脂、ジアリルフタレート樹脂、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、酢酸ビニル樹脂、フェノール樹脂、シリコーン樹脂等が挙げられる。これらは単独でまたは共重合体ポリマーとして１種または２種以上を混合して用いてもよい。
【００３４】
電荷発生層９中に含有する樹脂は８０質量％以下、特には４０質量％以下が好ましい。また電荷発生層９の膜厚は０．０１〜２μｍとすることが好ましい。また、電荷発生層９には種々の増感剤を添加してもよい。
【００３５】
電荷輸送物質を含有する層、即ち電荷輸送層１０は、電荷輸送物質と熱可塑性を有する適当な結着剤（熱可塑性樹脂）とを組み合わせて形成することができる。熱可塑性を有する結着剤としては、優れた耐磨耗性や電気特性を有するポリカーボネート樹脂やポリアリレート樹脂が好ましい。電荷輸送物質としては、トリアリールアミン系化合物、ヒドラゾン化合物、スチルベン化合物、ピラゾリン系化合物、オキサゾール系化合物、トリアリルメタン系化合物およびチアゾール系化合物等が挙げられる。これらは１種類を単独で用いても２種類以上を組み合わせて用いてもよい。電荷輸送層１０を形成する際は適当な有機溶媒を用い、浸漬コーティング法、スプレーコーティング法などを用いて行うことができる。電荷輸送層１０の膜厚は８〜３０μｍであることが好ましい。
【００３６】
［トナー］
本発明に係る画像形成装置においては、トナーは磁力により当接させることから使用するトナーは非磁性トナーを用いる。磁性トナーを用いると、磁化された帯電ローラ３やバックアップで使用する棒状の電磁石又は磁石６への磁性トナーの付着が多くなり不良が出る場合があるためである。具体的なトナーの製造方法としては、いわゆる粉砕方法による製造方法の他に、特開昭３６−１０２２３１号公報、特開昭５９−５３８５６号公報に述べられている懸濁重合方法を用いて直接トナーを生成する方法が挙げられる。また、単量体には可溶で得られる重合体が不溶な水系有機溶剤を用い直接トナーを生成する分散重合方法または水溶性極性重合開始剤存在下で直接重合しトナーを生成するソープフリー重合方法に代表される乳化重合方法等を用いて製造することも可能である。
【００３７】
［画像形成装置］
図４に本発明に係る画像形成装置の一例を示す。なお、帯電ローラ３を感光体４に当接させる手段である電磁コイル５、棒状の電磁石又は磁石６は省略している。
【００３８】
感光体４は、感光体４の表面が図中の矢印が示す時計回りに１００ｍｍ／ｓｅｃの周速度（プロセススピード）で回転駆動する。帯電手段は、帯電ローラ３と帯電ローラ３に帯電バイアスを印加する帯電バイアス印加電源Ｓ１とによって構成されている。帯電ローラ３は感光体４に所定の当接圧で接触させてあり、本例では感光体４の回転に対して順方向に回転駆動する。帯電ローラ３に対して帯電バイアス印加電源Ｓ１から所定の直流電圧（本例では−１０００Ｖとする）が印加されることで、感光体４の表面が所定の極性電位（本例では暗部電位−５００Ｖとする）に一様に帯電処理される（ＤＣ帯電）。このＤＣ帯電の他にもＡＣ／ＤＣ重畳帯電等の公知の帯電法を用いることができる。また、図４に示す画像形成装置においては帯電ローラ３に流れ込む帯電電流Ｉは帯電バイアス印加電源Ｓ１の出力からモニターする。露光手段４１には公知の手段を利用することができ、例えばレーザービームスキャナー等を好適に例示することができる。感光体４の帯電処理面に露光手段４１により目的の画像情報に対応した像露光がなされることにより、帯電面の露光明部の電位（本例では明部電位−１５０Ｖとする）が選択的に低下（減衰）して感光体４に静電潜像が形成される。現像手段４２としては公知の手段を利用することができる。例えば現像手段４２はトナーを収容する現像容器の開口部に配設されてトナーを担持搬送するトナー担持体４２ａと、トナーを撹拌する撹拌部材４２ｂと、トナー担持体４２ａのトナーの担持量（トナー層厚）を規制するトナー規制部材４２ｃとを有する。現像手段４２は、感光体４表面の静電潜像の露光明部に感光体４の帯電極性と同極性に帯電（本例では現像バイアス−１５０Ｖとする）しているトナー（ネガトナー）を選択的に付着させて静電潜像をトナー像として可視化する。現像方式としては特に制限はなく、既存の方法すべてを用いることができる。既存の方法としては、例えば、ジャンピング現像方式、接触現像方式及び磁気ブラシ方式等が存在するが、特にカラー画像を出力する画像形成装置には、トナーの飛散性改善等の目的から接触現像方式の現像ローラが好ましい。転写ローラ４３は、感光体４に所定の押圧力で接触させて転写ニップ部を形成させてあり、感光体４の回転と順方向に感光体４の回転周速度とほぼ同じ周速度で回転する。また、転写バイアス印加電源Ｓ２からトナーの帯電特性とは逆極性の転写電圧が印加される。転写ニップ部に対して不図示の給紙機構部から転写材Ｐが所定のタイミングで給紙され、その転写材Ｐの裏面が転写電圧を印加した転写ローラ４３により、トナーの帯電極性とは逆極性に帯電される。これにより、転写ニップ部において感光体４面側のトナー画像が転写材Ｐの表面側に静電転写される。
【００３９】
転写ニップ部でトナー画像の転写を受けた転写材Ｐは感光体４面から分離して、不図示のトナー画像定着手段へ導入されて、トナー画像の定着を受けて画像形成物として出力される。両面画像形成モードや多重画像形成モードの場合は、この画像形成物が不図示の再循環搬送機機構に導入されて転写ニップ部へ再導入される。転写残余トナー等の感光体４上の残留物は、ブレード型等のクリーニング手段４４により感光体４上より回収される。
【００４０】
また、画像欠陥などの観点から必要な場合には前露光手段４５を備えることが好ましい。感光体４に滞留電荷が残るような場合には、帯電ローラ３による一次帯電を行う前に前露光装置４５によって感光体４の滞留電荷を除去することが好ましい。また、感光体４、帯電ローラ３、現像手段４２、クリーニング手段４４、トナー等やトナー容器、廃トナー容器等を一体に結合したプロセスカートリッジを着脱自在に組み込んだ複写機やレーザービームプリンター等の画像形成装置としてもよい。プロセスカートリッジとすることで、劣化の激しい部材を一括して交換することができる、トナーが飛散することなくトナーの補充と廃トナーの回収をすることができる等の利点がある。
【実施例】
【００４１】
以下、実施例を示して本発明を具体的に説明する。
【００４２】
［実施例１］
（帯電ローラの作製）
以下の表１に示す原料を加圧式ニーダーで１５分間混練した。
【００４３】
【表１】
2011128503.tif 000003
【００４４】
更に、以下の表２に示す原料を加えて１５分間オープンロールで混練した。
【００４５】
【表２】
2011128503.tif 000004
【００４６】
この混練物をクロスヘッドと芯金送り装置を備える押出し機によって、純鉄からなる導電性軸心体と同時に円筒状の混練物を一体に押出して未加硫ゴムローラを得た。この未加硫ゴムローラの加硫方法としては、熱風オーブンに入れ１６０℃で６０分間加熱し加硫ゴムローラを得た。この加硫ゴムローラを砥石粗さ＃８０粒度（テイケン社製多孔砥石）を用いて研磨し、ゴム基層ローラを得た。研磨機の設定条件としては、研磨時間として切込み開始から終了までを８秒、砥石回転数は２０５０ｒｐｍ、ワークの回転数は３５０ｒｐｍ、砥石とワークの回転方向を同方向にするアッパーカット方式とし、弾性層の外径が８．５ｍｍになるまで研磨した。表面層塗布液として以下の表３に示す原料を混合した後室温で攪拌し、次いで２４時間加熱還流を行うことにより有機無機ハイブリッド材料液を得た。
【００４７】
【表３】
2011128503.tif 000005
【００４８】
前記有機無機ハイブリッド材料液を２−ブタノール／エタノールの混合溶剤に添加することによって、固形分７質量％の有機無機ハイブリッド材料含有アルコール溶液を調製した。光カチオン重合開始剤として芳香族スルホニウム塩（商品名：「アデカオプトマーＳＰ−１５０」、（株）ＡＤＥＫＡ製）をメチルイソブチルケトンで１０質量％に希釈した光カチオン重合開始剤溶液を調製した。該光カチオン重合開始剤溶液を前記有機無機ハイブリッド材料含有アルコール溶液１００ｇに対して２質量％添加した。更に固形分が０．５質量％になるようエタノールの混合溶剤で希釈したものを塗布液とした。
【００４９】
前記塗布液の粘度をＥ型粘度型で測定したところ１．１ｍＰａ・ｓであった。前記ゴム基層ローラに前記塗布液をリング塗工により塗布した。その後、低圧水銀ランプを用いて２５４ｎｍのセンサーにおける感度で紫外線の光量が８０００ｍＪ／ｃｍ2になるよう前記ゴム基層ローラを回転させながら紫外線を均一に照射したものを帯電ローラとした。
【００５０】
（感光体の作製）
直径２４ｍｍのアルミニウムシリンダーを支持体とし、これに以下の表４に示す材料により構成される塗料を支持体上に浸漬塗布して１４０℃で３０分間熱硬化し、膜厚が１５μｍの導電層を形成した。
【００５１】
【表４】
2011128503.tif 000006
【００５２】
次に、この導電層の上にＮ−メトキシメチル化ナイロン３部及び共重合ナイロン３部をメタノール６５部／ｎ−ブタノール３０部の混合溶媒に溶解した溶液を浸漬法で塗布し、膜厚が０．５μｍの下引き層を形成した。次に、ポリビニルブチラール樹脂（商品名：「エスレックＢＸ−１」、積水化学製）６部をシクロヘキサン１１４部に溶解して結着樹脂溶液を得た。その後、特性Ｘ線回折におけるブラッグ角２θが、７．４°及び２８．２°に強いピークを有するＨＯＧａＰｃ結晶を、結着樹脂のフタロシアニン顔料に対する比率が５０質量％になるように前記結着樹脂溶液に加えた。これを０．８ｍｍφのガラスビーズを用いたサンドミルで４時間分散し、電荷発生層用塗料を得た。これを浸漬法にて下引き層上に塗布し、膜厚が０．３μｍの電荷発生層を形成した。次に、下記式（１）で示される電荷輸送材料８．１部、下記式（２）で示される電荷輸送材料０．９部、下記式（３）のポリアリレート樹脂（Ｍｗ＝１１０，０００）１０部をモノクロロベンゼン７０部／ジメトキシメタン３０部の混合溶媒中に溶解した。これを前記電荷発生層上に浸漬法で塗布した。これを１２０℃で１時間乾燥して膜厚が８μｍの電荷輸送層を形成し、感光体を得た。
【００５３】
【化１】
2011128503.tif 000007
【００５４】
【化２】
2011128503.tif 000008
【００５５】
【化３】
2011128503.tif 000009
【００５６】
（トナー）
トナーは非磁性一成分現像剤を使用した。本実施例で使用したトナーの体積抵抗値は１０14Ωであった。測定条件は測定電極板直径：６ｍｍ、測定電極板面積：０．２３８ｃｍ2、圧力：１５００ｇの錘を用い、９８０ｇｆ／ｃｍ2の圧力（９６．１ｋＰａ）、測定時粉体層厚：０．５〜１．０ｍｍ、４００Ｖの直流電圧を印加した。なお、抵抗が高いので低電圧印加ではない。微小電流計（ＹＨＰ４１４０ｐＡ  ＭＥＴＥＲ／ＤＣ  ＶＯＬＴＡＧＥ  ＳＯＵＣＥ）で電流量を測定し、抵抗値より体積抵抗値（比抵抗）を算出した。また、本実施例で用いたトナーの形状係数は、ＳＦ−１が１００〜１８０であり、ＳＦ−２が１００〜１４０であった。このＳＦ−１、ＳＦ−２は下記式により算出し得られた値で定義される（図７、図８参照）。
【００５７】
ＳＦ−１＝（ＭＸＬＮＧ）2／ＡＲＥＡ×π／４×１００
ＳＦ−２＝（ＰＥＲＩ）2／ＡＲＥＡ×１／４π×１００
（ＡＲＥＡ：トナー投影面積、ＭＸＬＮＧ：絶対最大長、ＰＥＲＩ：周長）。
【００５８】
解析は、日立製作所ＦＥ−ＳＥＭ「Ｓ−８００」（商品名）を用いトナー像を無作為に１００個サンプリングし、その画像情報をインターフェイスを介して画像解析装置「Ｌｕｚｅｘ３」（商品名、ニコレ社製）に導入して行われる。このトナーの形状係数ＳＦ−１は球形度合を示し、１００から大きくなるにつれて球形から徐々に不定形となる。ＳＦ−２は凹凸度合を示し、１００から大きくなるにつれてトナー表面の凹凸が顕著になる。本実施例ではトナーの形状係数ＳＦ−１を１００〜１８０に、ＳＦ−２を１００〜１４０に容易にコントロールでき、比較的容易に粒度分布がシャープで４〜８μｍ粒径の微粒子トナーが得られる常圧下又は加圧下での懸濁重合方法によりトナーを調製した。具体的には、まずモノマーとしてスチレンとｎ−ブチルアクリレート、荷電制御剤としてサリチル酸金属化合物、極性レジンとして飽和ポリエステル、さらに着色剤を加え、体積平均粒径７μｍの着色懸濁粒子を調製した。これにオイル処理を施したシリカを１．５ｗｔ％外添することにより、前述したような転写性に優れ、感光体４のクリーニング時における磨耗の少ない負極性のトナーを得た。なお、トナーの体積平均粒径の測定は、測定装置としてコールターカウンターＴＡ−２型（コールター社製）を用い、個数平均分布、体積平均分布を出力するインターフェイス（日科機製）及びＣＸ−１パーソナルコンピュータ（キヤノン製）を接続した。また、電解液として一級塩化ナトリウムを用いて１％ＮａＣｌ水溶液を調製した。測定方法としては、まず前記電解液１００〜１５０ｍｌ中に分散剤としてアルキルベンゼンスルホン酸塩を０．１〜５ｍｌ加え、更に測定試料を０．５〜５０ｍｇ加えた。該測定試料を懸濁した電解液に対して超音波分散器で約１〜３分間分散処理を行い、前記コールターカウンターＴＡ−２型により、アパーチャーとして１００μアパーチャーを用いて２〜４０μｍの粒子分布を測定し、体積平均分布を求めた。該体積平均分布より体積平均粒径を算出した。
【００５９】
（画像形成装置）
感光体と帯電ローラの当接方法は図５に示すように磁力の反発を利用した。まず、ナイロン製のベアリング７上にφ０．１５のエナメル線を巻きつけることで電磁コイル５を作製し、帯電ローラ３の軸芯体上に被せ、ベアリング７をベアリングガイド８にはめ込んだ。また、棒状の電磁石６として、φ３の鉄芯にφ０．１５のエナメル線を巻きつけたものを用いた。図５に示すように、棒状の電磁石６の長さは、画像形成領域幅以上である帯電ローラ３の導電性軸芯体２と同一の長さを持つ。導電性軸芯体１の中心軸と棒状の電磁石６の中心軸とが平行となり、且つ帯電ローラ３と棒状の電磁石６の離間距離Ｈが１ｍｍとなるように配置した。また、電磁コイル５及び棒状の電磁石６のコイルの巻き数は、電磁コイル５、棒状の電磁石６にそれぞれＤＣ１０Ｖ印加したときに感光体４と帯電ローラ３の当接荷重が６００ｇになるように調整した。帯電ローラ３の帯電電流Ｉの初期値は２８μＡであった。作製した画像形成装置について下記の各項目について評価した。
【００６０】
＜評価＞
（濃度差）
図４に示される電子写真プロセスにより温度２３℃湿度５０％環境にて１０ｋ枚画出しを行い、画像評価を行った。濃度差に関しては、初期と１０ｋ枚画出し後の濃度差をハーフトーン画像にて比較して、目視で確認することで官能評価した。評価ランクは以下の通りである。
○：濃度差が確認できない。
△：実用上問題はないが、濃度差が確認できる。
×：実用上問題がある濃度差が確認できる。
【００６１】
（汚れ）
汚れに関しては、前記画像評価と同様にして１０ｋ枚画出し後のハーフトーン画像にて筋状に発生する汚れ起因の画像不良を目視で確認することで官能評価をした。評価ランクは以下の通りである。
○：汚れ起因の画像不良が確認できない。
△：実用上問題はないが、汚れ起因の画像不良が確認できる。
×：実用上問題がある汚れ起因の画像不良が確認できる。
【００６２】
（当接性）
当接性は、初期当接荷重を３００ｇから６００ｇまで１００ｇ間隔で変えて、前記画像評価と同様の方法で、１０ｋ画出し後にハーフトーン画像にて汚れむらによる画像不良を目視にて判断した。評価ランクは以下の通りである。
○：濃度差が確認できない。
△：実用上問題はないが、濃度差が確認できる。
×：実用上問題がある濃度差が確認できる。
【００６３】
（ピンホールリーク試験）
ピンホールリーク試験は、前記濃度差確認後の帯電ローラ及び感光体を用い、更に１０℃１０％環境下で５ｋ枚画出しを行い、画出し中に帯電ローラピッチのピンホール発生の有無をＮ＝１０で確認した。画出し中に、帯電ローラピッチのピンホールが１つでも発生していれば有、なければ無とした。なお、以下の実施例においてはピンホールリークが発生しやすいように電荷輸送層膜厚を８μｍと薄めに設定した。
【００６４】
［実施例２］
棒状の電磁石６の代わりに、φ１０径の棒状で６００ｍＴのネオジム磁石を用い、帯電ローラ３と棒状の磁石６間の離間距離Ｈを１ｍｍとした。電磁コイル５にＤＣ１０Ｖ印加した時６００ｇの当接荷重がかかるように電磁コイル５の巻き数を調整した以外は実施例１と同様に画像形成装置を作製し、評価した。
【００６５】
［実施例３］
帯電ローラ３の帯電電流Ｉを画像１０００枚毎に測定し、帯電電流Ｉの初期値からの変化量ΔＩが最も小さくなるように棒状の電磁石６に印加する電圧を±１０％の範囲で変化させた以外は実施例１と同様に画像形成装置を作製し、評価した。
【００６６】
［比較例１］
電磁コイル５を備えず、棒状の電磁石６の代わりにＳＵＳ製のバックアップローラにより感光体４と帯電ローラ３を当接させた以外は実施例１と同様に画像形成装置を作製し、評価した。
【００６７】
［比較例２］
帯電ローラ３の導電性弾性層２を研削することにより、帯電ローラ３の形状を中央部が一番太く、両端部に向かうほど細くなる形状、いわゆるクラウン形状とした。更に図６に示すように、ＤＣ１０Ｖ印加した電磁石５２とフェライト磁石５１を用いて帯電ローラ３を感光体４に片端５００ｇの当接荷重で帯電ローラ３の導電性軸芯体１の両端に荷重し当接させた。更に、帯電ローラ３の帯電電流Ｉを画像１００枚毎に測定し帯電電流Ｉの初期値からの変化量ΔＩが最も小さくなるように電磁石５２に印加する電圧を±１０％の範囲で変化させた以外は比較例１と同様に画像形成装置を作製し、評価した。
【００６８】
［比較例３］
帯電ローラ３の帯電電流Ｉを画像１００枚毎に測定し、帯電電流Ｉの初期値からの変化量ΔＩが最も小さくなるように、帯電ローラ３にかけるバイアス印加電源Ｓ１の出力電圧を±２％の範囲で変化させた。また、電磁石５２に印加する電圧は初期からＤＣ１０Ｖで固定した。それ以外は比較例２と同様に画像形成装置を作製し、評価した。
【００６９】
前記実施例及び比較例の評価結果を表５に示す。
【００７０】
【表５】
2011128503.tif 000010
【符号の説明】
【００７１】
１            導電性軸芯体
２            導電性弾性層
３            帯電ローラ
４            感光体
５            電磁コイル
６            棒状の電磁石又は磁石
７            ベアリング
８            ベアリングガイド
９            電荷発生層
１０          電荷輸送層
【図１】
2011128503.tif 000011
【図２】
2011128503.tif 000012
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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