(57)【要約】【課題】安定して均一な所望の粗さの凹凸面が得られ、凹凸の変化が小さく、耐汚染性に優れ、磁気ブラシ帯電部材としての長期使用にも耐える帯電用磁性粒子担持体を安価に提供することを目的とするものである。【解決手段】担持体に磁性粒子を磁気力で拘束して磁気ブラシとして付着保持させ、該磁気ブラシを被帯電体に接触させ、電圧を印加して被帯電体を帯電する磁気ブラシ帯電部材に用いられる帯電用磁性粒子担持体において、該担持体は、基体及び表面樹脂層を有し、該表面樹脂層が、少なくとも結着樹脂及び該結着樹脂中に分散された補強用充填材からなり、且つ該補強用充填材により該磁性粒子搬送用の凹凸が形成されていることを特徴とする。【選択図】　　　図１
2004126237.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
担持体に磁性粒子を磁気力で拘束して磁気ブラシとして付着保持させ、該磁気ブラシを被帯電体に接触させ、電圧を印加して被帯電体を帯電する磁気ブラシ帯電部材に用いられる帯電用磁性粒子担持体において、
該担持体は、基体及び表面樹脂層を有し、該表面樹脂層が、少なくとも結着樹脂及び該結着樹脂中に分散された補強用充填材からなり、且つ該補強用充填材により該磁性粒子搬送用の凹凸が形成されていることを特徴とする帯電用磁性粒子担持体。
【請求項２】
上記補強用充填材の硬度が、樹脂硬度より大きいことを特徴とする請求項１に記載の帯電用磁性粒子担持体。
【請求項３】
上記補強用充填材が無機粉体であることを特徴とする請求項１又は２に記載の帯電用磁性粒子担持体。
【請求項４】
上記補強用充填材が無機粒子であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の帯電用磁性粒子担持体。
【請求項５】
上記補強用充填材が無機ウィスカーであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の帯電用磁性粒子担持体。
【請求項６】
上記補強用充填材が分散された該表面樹脂層が、導電性であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の帯電用磁性粒子担持体。
【請求項７】
上記補強用充填材が分散された該表面樹脂層に、更に導電性粒子を含有することを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の帯電用磁性粒子担持体。
【請求項８】
該帯電用磁性粒子担持体表面の十点平均粗さＲｚが１．０〜３０．０μｍであることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の帯電用磁性粒子担持体。
【請求項９】
該磁性粒子が、５μｍ以上の粒径を有する磁性粒子の短軸長さ／長軸長さの標準偏差が０．０８以上であって、体積抵抗値が１０４〜１０９Ωｃｍであることを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の帯電用磁性粒子担持体。
【請求項１０】
磁性粒子の５μｍ〜２０μｍの粒径を有する粒子の短軸長さ／長軸長さの標準偏差が０．０８以上である請求項１乃至９のいずれかに記載の帯電用磁性粒子担持体。
【請求項１１】
磁性粒子の５μｍ〜２０μｍの粒径を有する粒子の短軸長さ／長軸長さの標準偏差が０．１０以上である請求項１乃至９のいずれかに記載の帯電用磁性粒子担持体。
【請求項１２】
磁性粒子が銅、マンガン及びリチウムの少なくともひとつと鉄を含むフェライト粒子である請求項１乃至１１のいずれかに記載の帯電用磁性粒子担持体。
【請求項１３】
フェライト粒子の組成比率が下記式
（Ａ１）Ｘ１・（Ａ２）Ｘ２…（Ａｎ）Ｘｎ・（Ｆｅ）Ｙ・（Ｏ）Ｚ
（式中、Ａ１〜Ａｎは元素を示し、Ａ１は銅、マンガン及びリチウムから選択され、Ｘ１〜Ｘｎ、Ｙ及びＺは含有元素の原子個数比率を示し、Ｘ１〜Ｘｎ及びＹは酸素以外の含有元素の原子個数比率を示し、０．０２＜Ｘ１／Ｙ＜５である。）
で示される請求項１２に記載の帯電用磁性粒子担持体。
【請求項１４】
フェライト粒子が銅及びマンガンの少なくとも一方と鉄を含む請求項１２または１３に記載の帯電用磁性粒子担持体。
【請求項１５】
Ｘ１及びＹが０．０３＜Ｘ１／Ｙ＜３．５を満足する請求項１３に記載の帯電用磁性粒子担持体。
【請求項１６】
Ｘ１及びＹが０．０５＜Ｘ１／Ｙ＜１を満足する請求項１３に記載の帯電用磁性粒子担持体。
【請求項１７】
磁性粒子の体積抵抗値が１０６〜１０９Ωｃｍである請求項１乃至１６のいずれかに記載の帯電用磁性粒子担持体。
【請求項１８】
磁性粒子の５μｍ〜２０μｍの粒径を有する粒子の体積抵抗値をＲＡ、磁性粒子の２０μｍを超える粒径を有する粒子の体積抵抗値をＲＢが下記式
０．５≦ＲＡ／ＲＢ≦５．０
を満足する請求項１乃至１７のいずれかに記載の帯電用磁性粒子担持体。
【請求項１９】
ＲＡ及びＲＢが下記式
１．０≦ＲＡ／ＲＢ≦５．０
を満足する請求項１乃至１７のいずれかに記載の帯電用磁性粒子担持体。
【請求項２０】
担持体に磁性粒子を磁気力で拘束して磁気ブラシとして付着保持させ、該磁気ブラシを被帯電体に接触させ、電圧を印加して被帯電体を帯電する磁気ブラシ帯電部材において、該担持体が回転可能な円筒部材であり、該円筒部材内にはマグネットが固定配置され、該マグネットロールの磁気力により磁性粒子が円筒部材外面に拘束されて磁気ブラシとして付着保持されており、該円筒部材は請求項１乃至１９のいずれかに記載の帯電用磁性粒子担持体であることを特徴とする磁気ブラシ帯電部材。
【請求項２１】
前記帯電部材が、被帯電体の帯電が被帯電体表面に電荷を直接注入する注入帯電方式に用いられることを特徴とする請求項１９に記載の磁気ブラシ帯電部材。
【請求項２２】
被帯電体に帯電部材を接触させて被帯電体を帯電する帯電装置であり、帯電部材が請求項２０又は２１に記載の磁気ブラシ帯電部材であることを特徴とする帯電装置。
【請求項２３】
像担持体を帯電する工程を含む作像プロセスにより画像形成を実行する画像形成装置であり、像担持体の帯電手段が請求項２２に記載の帯電装置であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２４】
少なくとも、像担持体と、該像担持体を帯電処理するための帯電装置の少なくとも帯電部材を包含し、画像形成装置本体に対して着脱されるプロセスカートリッジであり、帯電部材が請求項２０又は２１に記載の磁気ブラシ帯電部材であることを特徴とするプロセスカートリッジ。
【請求項２５】
プロセスカートリッジは、帯電手段、現像手段またはクリーニング手段と、像担持体とを一体的にカートリッジ化し、このカートリッジを画像形成装置本体に着脱可能とするものであることを特徴とする請求項２４に記載のプロセスカートリッジ。
【請求項２６】
プロセスカートリッジは、帯電手段、現像手段またはクリーニング手段の少なくとも一つと、像担持体とを一体的にカートリッジ化し、このカートリッジを画像形成装置本体に着脱可能とするものであることを特徴とする請求項２４に記載のプロセスカートリッジ。
【請求項２７】
プロセスカートリッジは、少なくとも、現像手段と像担持体とを一体的にカートリッジ化し、このカートリッジを画像形成装置本体に着脱可能とするものであることを特徴とする請求項２４に記載のプロセスカートリッジ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被帯電体を帯電処理（除電処理も含む）するための、接触式の帯電部材、帯電装置、該帯電部材ないしは帯電装置を具備した画像形成装置やプロセスカートリッジに関する。
【０００２】
特に、磁気ブラシタイプの接触帯電部材（磁気ブラシ帯電部材）、該帯電部材を用いた帯電装置、該帯電部材ないしは帯電装置を具備した画像形成装置やプロセスカートリッジに関する。
【０００３】
【従来の技術】
被帯電体の帯電処理手段は「非接触系」と「接触系」の２系統に大別される。
【０００４】
非接触系の代表例はコロナ帯電器である。これは該コロナ帯電器を被帯電体に非接触に対向させて配設し、高圧印加でコロナ帯電器にコロナ放電を生じさせ、該放電コロナに被帯電体面を曝すことで被帯電体面を帯電させるものである。
【０００５】
接触系には、摩擦帯電や、ローラ体・ブラシ体などの帯電部材を被帯電体に接触させ電圧を印加して被帯電体を帯電する接触帯電装置などがある。
【０００６】
従来、例えば、電子写真方式や静電記録方式の画像形成装置においては、電子写真感光体・静電記録誘電体等の像担持体の帯電処理手段としては非接触系であるコロナ帯電器が多用されていたが、近年は、エコロジーが注目されるにつれて、低オゾン・低電力等の利点を有することから、接触系の接触帯電装置が実用化されてきている。接触帯電部材としてはゴムローラ、固定ブラシ、ロール形状のファーブラシ、磁気ブラシなど、様々な部材がある。
【０００７】
ａ）ローラ帯電方式
特に、接触帯電部材として導電ローラを用いたローラ帯電方式の装置が帯電の安定性という点から好ましく用いられている。
【０００８】
ローラ帯電方式の接触帯電装置では、帯電部材として導電性の弾性ローラ（帯電ローラ）を被帯電体に加圧当接させ、これに電圧を印加することによって被帯電体を帯電処理する。具体的には、帯電は帯電部材から被帯電体への放電によって行われるため、ある閾値電圧以上の電圧を印加することによって帯電が開始される。
【０００９】
例を示すと、被帯電体として、厚さ２５μｍのＯＰＣ感光体に対して帯電ローラを加圧当接させて帯電処理を行わせる場合には、帯電ローラに対して約６４０Ｖ以上の電圧を印加すれば感光体の表面電位が上昇し始め、それ以降は印加電圧に対して傾き１で線形に感光体表面電位が増加する。この閾値電圧を帯電開始電圧Ｖｔｈと定義する。
【００１０】
つまり、電子写真に必要とされる感光体表面電位Ｖｄを得るためには、帯電ローラにはＶｄ＋Ｖｔｈという必要とされる以上のＤＣ電圧が必要となる。このようにしてＤＣ電圧のみを接触帯電部材に印加して被帯電体の帯電を行う接触帯電方式を「ＤＣ帯電方式」と称する。
【００１１】
しかし、ＤＣ帯電方式においては環境変動等によって接触帯電部材の抵抗値が変動するため、また被帯電体としての感光体が削れることによって膜厚が変化すると帯電開始電圧Ｖｔｈが変動するため、感光体の電位を所望の値にすることが難しかった。
【００１２】
このため更なる帯電の均一化を図るために特許文献１等に開示されるように、所望のＶｄに相当するＤＣ電圧に２×Ｖｔｈ以上のピーク間電圧を持つＡＣ成分を重畳した振動電圧を接触帯電部材に印加して被帯電体の帯電を行う「ＡＣ帯電方式」が用いられる。これはＡＣによる電位のならし効果を目的としたものであり、被帯電体の電位はＡＣ電圧のピークの中央であるＶｄに収束し、環境等の外乱には影響されることはない。
【００１３】
しかしながら、このような接触帯電部においても、その本質的な帯電機構は接触帯電部材から被帯電体への放電現象を用いているため、先に述べたように帯電に必要とされる電圧は被帯電体表面電位以上の値が必要とされ、微量のオゾンは発生する。
【００１４】
また、帯電均一化のためにＡＣ括電方式を用いた場合には、更なるオゾン量の発生、ＡＣ電圧の電界による帯電部材と被帯電体の振動騒音（ＡＣ帯電音）の発生、また放電による被帯電体表面の劣化等が顕著になり新たな問題点となっていた。
【００１５】
ここで、ローラ帯電に限らず接触帯電部材に必要とされる特性において、抵抗値の低い帯電部材を使用した場合、被帯電体上にキズやピンホール等の低耐圧欠陥部があると、帯電部材からその低耐圧欠陥部に過大なリーク電流が流れ込み、低耐圧欠陥部周辺の被帯電体部分に帯電不良やピンホールの拡大、帯電部材の通電破壊が生じる。これを防止するためには、帯電部材の抵抗値を１×１０４Ω程度以上にする必要がある。一方、１×１０８Ω以上では、抵抗値が高過ぎて、帯電に必要な電流を流すことができない。従って、接触帯電部材の抵抗値は１×１０４〜１×１０８Ωの範囲でなければならない。
【００１６】
ｂ）注入帯電方式
また、接触式であって、被帯電体への電荷の直接注入による帯電を行わせる注入帯電方式が考案されている（特許文献２、特許文献３等）。
【００１７】
この注入帯電方式は、帯電ローラ・帯電ファーブラシ・帯電磁気ブラシ等の接触帯電部材に所望のＶｄに相当するＤＣ電圧のみを印加し被帯電体表面にあるトラップ準位に電荷を注入する、あるいは、導電粒子を分散した保護膜を有する被帯電体の導電粒子に電荷を充電する、といった方法で所望のＶｄを得るものである。特許文献２には、表面に電荷注入層を設けた被帯電体（感光体）上のフロート電極に電荷を注入して接触帯電する方法を開示しており、電荷注入層として、感光体表面にアクリル樹脂に導電フィラーであるアンチモンドープで導電化したＳｎＯ２粒子を分散したものを塗工して用いることが可能であるとの記述がある。
【００１８】
この帯電方式では、放電現象を用いないため、帯電に必要とされる電圧は所望する被帯電体表面電位分のみのＤＣ電圧であり、オゾンの発生もない。さらに、ＡＣ電圧を印加しないので、帯電音の発生もなく、ローラ帯電方式と比べると、より低オゾン性、低電圧性に優れた帯電方式である。
【００１９】
前述のＤＣ帯電方式・ＡＣ帯電方式のような接触帯電方式では、帯電機構が放電によるものであるため、帯電部材と被帯電体表面の間に多少のギャップが生じても帯電はなされていたが、注入帯電方式では帯電部材と被帯電体とが直接接触して電荷を授受するため、両者が密に接触して微視的な帯電し残しがないような構成を取る必要がある。
【００２０】
また、電荷の授受を妨げないように帯電部材の抵抗はより低い方が好ましいが、前述したように、接触帯電部材を用いた装置では、被帯電体上にキズやピンホール等の低圧欠陥部があった場合に、帯電部材の抵抗が低いとリークが生じ、電源電圧が降下して帯電不良となるため、実用上は帯電部材がある程度以上の抵抗を保持している必要がある。このように帯電部材の抵抗が高い場合には電荷の注入性が落ちてしまうので、帯電部材を早回しする等の手段を用いて、帯電部材と被帯電体との接触機会を増やしてやり、電荷の注入能力を確保する必要がある。
【００２１】
以上述べてきたように注入帯電方式に用いる帯電部材としては、被帯電体と密に接触でき、かつ、被帯電体に対して周速差を持つことが可能な部材という観点から、磁気ブラシ、磁性流体などの磁気拘束系の帯電部材（磁気ブラシ帯電部材）が適している。
【００２２】
ｃ）磁気ブラシ帯電部材
磁気ブラシ帯電部材は、担持体に磁性粒子を磁気力で拘束して磁気ブラシとして付着保持させたもので、該磁気ブラシを被帯電体に接触させ、電圧を印加して被帯電体の帯電を行うものである。より具体的には、
▲１▼．磁気ブラシ担持体が回転可能なスリーブであり、該スリーブ内に配設した固定のマグネットロール（磁石）の磁気力で磁性粒子がスリーブ外面に拘束されて磁気ブラシとして付着保持されている形態のもの（スリーブ型）、
▲２▼．磁気ブラシ担持体が回転可能なマグネットロールであり、該ロールの外面に直接に磁性粒子が磁気力で拘束されて磁気ブラシとして付着保持されている形態のもの（磁性ローラ型）などである。
【００２３】
図１は上記▲１▼のスリーブ型の磁気ブラシ帯電部材２ないしは帯電装置の構成模型図である。
【００２４】
２１は磁気ブラシ担持体としての、アルミニウム等の非磁性の導電性スリーブ（電極スリーブ、導電スリーブ、帯電スリーブなどと称される）である。
【００２５】
２２はスリーブ２１内に挿入配設した磁界発生手段としてのマグネットロールである。Ｎ・Ｓは該ロールの着磁部である。このマグネットロール２２は非回転の固定部材であり、該マグネットロール２２の外周りをスリーブ２１が同心に矢示の時計方向ｂに不図示の駆動機構で所定の周速度にて回転駆動される。
【００２６】
２３は導電性の磁性粒子（以下、キャリアとも記す）であり、スリーブ２１の外局面にスリーブ内部のマグネットロール２２の磁気力で拘束されて磁気ブラシ（導電磁気ブラシ）Ｂとして付着保持されている。
【００２７】
キャリア２３はマグネットロール２２の磁気拘束力によりスリーブ２１の外面上で磁気的な穂立ちを形成し、これが集まってブラシ形状となっている。
【００２８】
Ｓ１はスリーブ２１に対する帯電バイアス印加電源である。
【００２９】
１は被帯電体であり、例えば、矢示の時計方向ａに所定のプロセススピードをもって回転駆動されるドラム型電子写真感光体である。
【００３０】
磁気ブラシ帯電部材２は、磁気ブラシＢを被帯電体１の面に接触させて帯電ニップ部（接触ニップ部）Ｄを形成させた状態にして配置される。
【００３１】
磁気ブラシＢは、スリーブ２１の回転に伴って同じ方向に回転搬送され、帯電ニップ部Ｄにおいて回転感光体１面を摺擦し、電源Ｓ１からスリーブ２１を介して磁気ブラシＢに印加された帯電バイアスにより、被帯電体としての回転感光体１面が接触方式で帯電処理される。帯電ニップ部Ｄにおいて、スリーブ２１の回転方向、それに伴う磁気ブラシＢの回転搬送方向は被帯電体としての回転感光体１の回転方向に対してカウンター方向としてある。
【００３２】
スリーブ２１は、磁気ブラシＢの担持機能、搬送機能、帯電バイアス印加電極機能を担っている。
【００３３】
図２は、前記▲２▼の磁性ローラ型の磁気ブラシ帯電部材２ないしは帯電装置の構成模型図である。
【００３４】
マグネットロール２２は、駆動及び給電を兼ねた中心芯金２４を中心に矢示の時計方向ｂに不図示の駆動機構にて所定の周速度にて回転駆動される。
【００３５】
マグネットロール２２の外周面は帯電バイアス印加電極（給電面）としての導電層２５で被覆してある。その導電層２５の外周面にキャリア２３をマグネットロール２２の磁気力で拘束して磁気ブラシＢとして付着保持させたものである。
【００３６】
磁気ブラシＢは、マグネットロール２２の回転に伴って同方向に回転搬送され、帯電ニップ部Ｄにおいて回転感光体１面を摺擦し、電源Ｓ１からマグネットロール２２の中心芯金２４に印加された帯電バイアスにより、被帯電体としての回転感光体１面が接触帯電処理される。マグネットロール２２の外周面に設けた導電層２５は磁気ブラシＢに帯電バイアスを安定して均一に給電する役目をする。
【００３７】
上述の図１や図２のような磁気ブラシ帯電部材２に関して、注入帯電にあっては、磁気ブラシＢのキャリア２３が、安定な均一搬送を行うため、担持体表面をサンドブラスト処理によって表面を粗す方法が、特許文献４〜８等に開示されている。また、担持体表面に、シリコーン、ＰＭＭＡ、ナイロン等の樹脂粒子を混ぜた樹脂層を設けることによって表面を粗す方法が、特許文献９に開示されている。
【００３８】
しかしながら、特許文献４〜８等に開示されているようなブラスト処理したスリーブの場合、ブラストにより安定して均一な所望の粗さの凹凸面を得ることは難しい。
【００３９】
また、該帯電用磁性粒子担持体としては、材質のコストや加工性などを考慮してアルミニウムを使用したいが、硬度が高くはないので、長期使用により表面の凹凸が摩耗減少しやすい。それを防止するために、例えばＳＵＳ等の高硬度材が多用されている。しかしＳＵＳはスリーブ加工がアルミニウムより困難であり、原材料も高価であるため、コスト高になってしまう問題点がある。
【００４０】
更に、ブラストによる弊害としてスリーブの変形がある。ブラスト加工は、ノズルから噴射される超高速の圧縮気体流に砥粒（研磨剤）をのせてスリーブの表面を激しく叩きつけるため、その表面に非常に大きな衝撃力が発生し、この衝撃力によりスリーブが全体的に大きく変形してしまうという問題がある。従って、あらかじめブラストによる変形量を見込んで、ブラスト前の円筒部材の真円度、真直度の精度を厳しい規格値に設定する必要があり、そのため歩止りが悪く、従ってコスト高であるという問題がある。
【００４１】
また、ＳＵＳのような金属材料を用いた場合、磁性粒子により取り込まれたトナーがスリーブ上でチャージアップし易く、スリーブ上に付着・固着し易いといった弊害もある。
【００４２】
一方、特許文献９に開示されているような、担持体表面に、シリコーン、ＰＭＭＡ、ナイロン等の樹脂粒子を混ぜた樹脂層を設けることによって表面を粗す方法の場合、該担持体を帯電装置、画像形成装置、及びプロセスカートリッジ等に組み込んで耐久評価を行った場合、帯電用磁性粒子との摩擦によりこれら粒子が摩耗し、磁性粒子の搬送不良により、被帯電体への電荷注入が十分に行われず、カブリ等の画像不良といった弊害が発生する。
【００４３】
一方、帯電部材として使用される磁性粒子（キャリア）としては、特許文献１０に、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が開示されている。しかしこの技術は、連続使用時に安定な帯電性を得ることが難しいという問題点を有しており、例えば特許文献１１に提案されている様に、磁気ブラシ中に存在するトナー量を一定とする様にトナーを補給し、抵抗の安定化を図るような構成が提案されている。これらの方法は、全て微小空隙における放電現象を利用したものであり、放電による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依然残った。
【００４４】
また、特許文献１２においては、１０８〜１０１０Ωｃｍの体積抵抗値を有し、粒径が３０〜１００μｍである粒子と、１０８Ωｃｍ以下の体積抵抗値を有し、粒径が３０〜１００μｍである粒子を混合して帯電用粒子として用いることが、また特許文献１３においては、５×１０５Ωｃｍ以上の体積抵抗値を有する粒子と５×１０４以下の体積抵抗値を有する粒子を混合し帯電用粒子として用いることが開示されている等、導電性の高い比較的小粒径の粒子と導電性の低い比較的抵抗の高い粒子の混合という形態の提案がなされている。
【００４５】
これらは、混合する粒子の粒径や抵抗により良好な帯電性を呈するが、混合粒子の粒径が比較的近くても抵抗値が離れていると、使用中に抵抗の低い粒子が感光体表面に集まってくるため、初期において良好な耐ピンホール性を有していても、使用中にピンホールリークを生じる傾向にある。また、粒径が離れている場合、抵抗の低い粒子の分離傾向を抑えることができるが、特に低湿環境において抵抗の低い粒子が漏れ出す傾向が強いという問題点がある。
【００４６】
更に、特許文献１４においては、表面が平滑な磁性粒子と表面が凸凹な磁性粒子の混合が提案されている。これらにおいては、耐久性を伸ばす効果が記載されているが、更なる耐久性の向上が望まれている。
【００４７】
以上様々な提案が行われているが、実用化という意味で本発明者が知りうる限り、上市されている複写機等の電子写真装置に磁気ブラシを感光体帯電部材として使用された例は皆無である。また、感光体帯電部材としての磁性粒子に関しては、好ましい物性及びその効果が如何なるものであるかという検討が不十分であり、帯電用途に用いられる磁性粒子の好適な構成の開発が望まれている。
【００４８】
【特許文献１】
特開昭６３−１４９６６９号公報
【特許文献２】
特開平６−３９２７号公報
【特許文献３】
特開平５−６６１５０号公報
【特許文献４】
特開平６−１６１２０７号公報
【特許文献５】
特開平７−２８７４３２号公報
【特許文献６】
特開平７−３０６５６８号公報
【特許文献７】
特開平８−６９１５５号公報
【特許文献８】
特開平８−２１１７４１号公報
【特許文献９】
特開平８−２５４８８０号公報
【特許文献１０】
特開昭５９−１３３５６９号公報
【特許文献１１】
特開平６−３０１２６５号公報
【特許文献１２】
特開平６−２５８９１８号公報
【特許文献１３】
特開平６−２７４００５号公報
【特許文献１４】
特開平８−６３５５号公報
【００４９】
【発明が解決しようとする課題】
そこで本発明は、磁気ブラシ帯電部材、該帯電部材を用いた帯電装置、該帯電装置を具備した装置について、上記従来の有する問題点に鑑みてなされたものであって、本発明の樹脂被覆層を担持体表面に用いることで該帯電用磁性粒子担持体として用いても、安定して均一な所望の粗さの凹凸面が得られ、凹凸の変化が小さく、耐汚染性に優れるので、磁気ブラシ帯電部材としての長期使用にも耐え、その結果、該帯電部材を用いた帯電装置、該帯電装置を具備した装置について安価に提供することを目的とするものである。
【００５０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、担持体に磁性粒子を磁気力で拘束して磁気ブラシとして付着保持させ、該磁気ブラシを被帯電体に接触させ、電圧を印加して被帯電体を帯電する磁気ブラシ帯電部材に用いられる帯電用磁性粒子担持体において、
該担持体は、基体及び表面樹脂層を有し、該表面樹脂層が、少なくとも結着樹脂及び該結着樹脂中に分散された補強用充填材からなり、且つ該補強用充填材により該磁性粒子搬送用の凹凸が形成されていることを特徴とする帯電用磁性粒子担持体に関する。
【００５１】
また、本発明は、担持体に磁性粒子を磁気力で拘束して磁気ブラシとして付着保持させ、該磁気ブラシを被帯電体に接触させ、電圧を印加して被帯電体を帯電する磁気ブラシ帯電部材において、
該担持体が回転可能な円筒部材であり、該円筒部材内にはマグネットが固定配置され、該マグネットロールの磁気力により磁性粒子が円筒部材外面に拘束されて磁気ブラシとして付着保持されており、該円筒部材は上記帯電用磁性粒子担持体であることを特徴とする磁気ブラシ帯電部材に関する。
【００５２】
さらに、本発明は、被帯電体に帯電部材を接触させて被帯電体を帯電する帯電装置であり、帯電部材が上記磁気ブラシ帯電部材であることを特徴とする帯電装置に関する。
【００５３】
さらに、本発明は、像担持体を帯電する工程を含む作像プロセスにより画像形成を実行する画像形成装置であり、像担持体の帯電手段が上記帯電装置であることを特徴とする画像形成装置に関する。
【００５４】
さらに、本発明は、少なくとも、像担持体と、該像担持体を帯電処理するための帯電装置の少なくとも帯電部材を包含し、画像形成装置本体に対して着脱されるプロセスカートリッジであり、帯電部材が上記磁気ブラシ帯電部材であることを特徴とするプロセスカートリッジに関する。
【００５５】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明に用いられる上記帯電用磁性粒子担持体の表面樹脂層を構成する材料について説明する。
【００５６】
粗さを付与し、且つ耐摩耗性を向上させる補強用充填材、即ち無機粉体としては、
Ｆｅ及び、ＦｅにＣ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｍｎ、Ｔｉ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｖ等を含んだ鉄合金；
Ａｌ及び、ＡｌにＣｕ、Ｓｉ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｃｒ、Ｔｉ等を含んだアルミニウム合金；
Ｍｇ及び、ＭｇにＡｌ、Ｚｎ、Ｍｎ、Ｚｒ、Ｔｈ等を含んだマグネシウム合金；
Ｃｕ及び、ＣｕにＡｓ、Ｔｅ、Ｏ、Ａｇ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｂｅ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｃｄ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｚｎ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｐ、Ｓｅ、Ｔｅ等を含んだ銅合金；
Ｎｉ及び、ＮｉにＣ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｓ、Ｓｉ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｃｏ、Ｐ、Ｗ、Ｖ、Ｔａ、Ｎｂ等を含んだニッケル合金；
Ｐｂ及び、ＰｂにＳｂ、Ｔｅ、Ａｓ、Ｓｎ、Ｃａ、Ｎａ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ａｇ、Ｂｉ、Ｚｎ、Ｓｉ等を含んだ鉛合金；
Ｓｂ及び、ＳｂにＳｎ、Ｃｕ、Ｐｂ等を含んだアンチモン合金；
Ｓｎ及び、ＳｎにＢｉ、Ｓｂ、Ｐｂ、Ａｇ、Ｚｎ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｔｅ等を含んだすず合金；
Ｚｎ及び、ＺｎにＺｒ、Ｍｎ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｍｇ、Ｆｅ、等を含んだ亜鉛合金；
Ｃｄ及び、ＣｄにＮｉ、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｚｎ等を含んだカドミウム合金；
Ｂｉ及び、ＢｉにＡｌ、Ｚｎ、Ｐｂ、Ｓｎ、Ｃｄ、Ｌｉ等を含んだビスマス合金；
Ｔｉ及び、ＴｉにＡｌ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｓｎ、Ｍｏ、Ｖ、Ｚｎ、Ｐｂ、Ｔａ、Ｚｒ、Ｐｔ、Ｐｄ等を含んだチタン合金；
Ｚｒ及び、ＺｒにＭｏ、Ｗ、Ｔｉ、Ｂ、Ａｌ、Ｓｎ、Ｇｅ、Ｓｂ、Ｐｂ、ＴｌＰ、Ｉｎ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｖ、Ｕ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｈｆ等を含んだジルコニウム合金；
Ｔａ及び、ＴａにＷ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｎｂ、Ｚｒ等を含んだタンタル合金；
Ｎｂ及び、ＮｂにＴａ、Ｗ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｚｒ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｖ、Ｈｆ、Ｃ、Ｙ、Ｃｏ等を含んだニオブ合金；
Ｗ及び、ＷにＴｉ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｖ、Ｃ、Ｃｕ、Ｎｉ等を含んだタングステン合金；
Ｃｒ及び、ＣｒにＦｅ、Ａｌ、Ｍｏ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｗ、Ｍｏ等を含んだクロム合金；
Ｍｏ及び、ＭｏにＴｉ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｖ、Ｃ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｎｂ、Ｔａ、等を含んだモリブデン合金；
Ｃｏ及び、ＣｏにＣｒ、Ｎｉ、Ｍｏ、Ｆｅ、Ｓｉ、Ｗ、Ｎ、Ｎｂ、Ｃ等を含んだコバルト合金；Ｖ及び、ＶにＦｅ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｍｏ、Ｃｒ等を含んだヴァナジウム合金；
Ａｇ及び、ＡｇにＣｕ、Ｚｎ、Ａｌ、Ｓｂ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｈｇ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｔ１、Ｓｎ、Ｓｉ、Ｌｉ、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｗ、Ｖ、Ｃｏ、Ｉｒ、Ｒｈ等を含んだＡｇ合金；
Ａｕ及び、ＡｕにＡｇ、Ｃｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ａｌ等を含んだＡｕ合金；
Ｐｔ及び、ＰｔにＲｈ、Ｉｒ、Ｒｕ、Ｎｉ、Ｗ、Ｐｄ等を含んだＰｔ合金；
Ｐｄ及び、ＰｄにＡｇ、Ｃｕ、Ｒｕ、Ｒｈ等を含んだＰｄ合金；
Ｒｈ及び、ＲｈにＮｉ等を含んだＲｈ合金；
Ｉｒ及び、ＩｒにＰｔ等を含んだＩｒ合金；
Ｏｓ及び、ＯｓにＰｔ等を含んだＯｓ合金；
Ｒｕ及び、ＲｕにＰｔ、Ｐｄ等を含んだＲｕ合金；
Ｃｒ３Ｐ、ＣｒＰ、Ａｕ２Ｐ、ＭｎＰ２、Ｍｏ３Ｐ、ＭｏＰ３、Ｎｉ３Ｐ、Ｎｉ２Ｐ、Ｒｈ２Ｐ、ＳｉＰ、ＴａＰ、ＴｉＰ、ＷＰ、Ｚｎ３Ｐ２、ＺｒＰ２等のリンの金属化合物；
Ｇａ；
Ｇｅ及び、ＧｅにＡｕ等を含んだＧｅ合金；
Ａｓ及び、ＡｓにＰｂ、Ｃｕ、Ｇａ、Ｉｎ等を含んだＡｓ合金；
Ｓｅ；Ｔｅ；
Ｌｉ及び、ＬｉにＭｇ、Ａｌ、Ｚｎ、Ｐｂ、Ｆｅ、Ｈｇ、Ｔｌ、Ｓｎ等を含んだＬｉ合金；
Ｂｅ及び、ＢｅにＣｕ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｆｅ等を含んだＢｅ合金；
Ｍｎ及び、ＭｎにＩｎ；
Ｃｅ及び、ＣｅにＬａ、Ｎｂ、Ｆｅ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｚｎ等を含んだＣｅ合金；
或いは、ＢｅＯ、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＢａＯ、Ｂ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＡｌ２Ｏ４、ＢｅＡｌ２Ｏ４、Ｇａ２Ｏ３、Ｉｎ２Ｏ３、ＧｅＯ２、ＳｎＯ２、ＰｂＯ、Ｐｂ３Ｏ４、ＰｂＯ２、Ｓｂ２Ｏ３、Ｂｉ２Ｏ３、ＳｅＯ２、ＴｅＯ２、ＴｉＯ２、Ａｌ２ＴｉＯ５、ＺｒＯ２、Ｃｒ２Ｏ３、ＣｒＯ２、ＭｎＯ２、α−Ｆｅ２Ｏ３、β−Ｆｅ２Ｏ３、Ｆｅ３Ｏ４、ＣｕＯ、ＺｎＯ、Ｖ２Ｏ５、ＳｉＯ２、Ｚｎ２ＳｉＯ４、ＺｒＳｉＯ４、等の酸化物；
ＢＮ、ＡｌＮ、Ｓｉ３Ｎ４、ＴｉＮ、ＺｒＮ、ＴａＮ、ＮｂＮ、等の窒化物；
ＳｉＣ、ＺｒＣ、ＷＣ、ＴｉＣ、ＭｏＣ、Ｂ４Ｃ、ダイヤモンド、等の炭化物；
ＴｉＢ２、ＡｌＢｌ２、ＺｒＢ２、ＨｆＢ２、ＶＢ２、ＮｂＢ２、ＴａＢ２、ＣｒＢ２、Ｍｏ２Ｂ５、Ｗ２Ｂ５、Ｆｅ２Ｂ、ＦｅＢ、ＣｏＢ、ＮｉＢ、ＬａＢ６、ＥｕＢ６、ＵＢ４、ＵＢ１２、ＣａＢ６、ＳｉＢ６、Ｂ４Ｃ、β−Ｂ、ＢＮ、等のホウ化物；
ＴｉＳｉ２、ＺｒＳｉ２、ＶＳｉ２、ＮｂＳｉ２、ＴａＳｉ２、ＣｒＳｉ２、ＭｏＳｉ２、ＷＳｉ２、等のケイ化物；
例えばＡｌ２Ｏ３・２ＳｉＯ２・２Ｈ２Ｏ、Ａｌ２Ｏ３・４ＳｉＯ２・Ｈ２Ｏ、Ａｌ２Ｏ３・２ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３・ＳｉＯ２、３Ａｌ２Ｏ３・２ＳｉＯ２、といったケイ酸アルミナ、例えばＫ２Ｏ・Ａｌ２Ｏ３・６ＳｉＯ２、Ｎａ２Ｏ・Ａｌ２Ｏ３・６ＳｉＯ２、Ｋ２Ｏ・３Ａｌ２Ｏ３・６ＳｉＯ２・３Ｈ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ・２ＭｇＯ・５Ａｌ２Ｏ３・２４ＳｉＯ２・（６＋ｎ）Ｈ２Ｏ、Ｋ２Ｏ・Ａｌ２Ｏ３・４ＳｉＯ２、といったアルカリケイ酸アルミナ、例えば２ＭｇＯ・ＳｉＯ２・２Ａｌ２Ｏ３、３ＭｇＯ・４ＳｉＯ２、３ＭｇＯ・４ＳｉＯ２・Ｈ２Ｏ、３ＭｇＯ・２ＳｉＯ２・２Ｈ２Ｏ，２ＭｇＯ・ＳｉＯ２、といったケイ酸マグネシウム、等のケイ酸塩；
硫化リン、ＺｎＳ、等の硫化物；
等が挙げられる。これらは、単独でも、或いはこれらを主要成分とした混晶物、複合物、または混合物でもよい。またこれら化合物の一部の原子を他の原子に置き換えた化合物でもよい。無機粉体を複数含有する無機粉体でもよい。更にはこれら無機粉体の表面に無機超微粒子等をドーピングやプラズマ処理等をしたもの、（例えばＡｌ２Ｏ３粉体上にプラズマ化したＮｉ超微粒子で被覆した複合粉やＴｉＯにＳｎＯ２系の処理をしＳｂドープをした粉体）を用いることができる。これらの粉体の形状としては特に制限はなく一般に知られている球状、角状、板状、針状、ウィスカー状、及び不定形状等が使用される。またこれら補強用充填材を１種類だけでなく、数種類を添加してもよい。
【００５７】
本発明に用いる補強用充填粒子の硬度としては、モース硬度３以上、より好ましくは５以上が良い。モース硬度３未満では、耐久で帯電用磁性粒子により粗面化コート層の摩耗が促進され、帯電用磁性粒子のコート量低下、帯電用磁性粒子による汚染及び融着を発生し、それに伴う感光体表面への電荷注入不良を引き起こしてしまう。
【００５８】
これら補強用充填粒子の体積平均粒径は０．１〜３０μｍ、好ましくは０．２２〜２０μｍを有する。
【００５９】
このような粒子は、本発明の帯電用磁性粒子担持体を構成する被覆層表面に均一な表面粗度を保持させると同時に、被覆層表面が磨耗しにくく、更に摩耗した場合でも被覆層の表面粗度の変化が少なく、且つ該帯電用磁性粒子による汚染及び融着等を発生しにくくする為に添加するものである。
【００６０】
補強用充填粒子の体積平均粒径が０．１μｍ未満では帯電用磁性粒子担持体表面に均一な粗さを付与する効果がなく、被覆層の磨耗による帯電用磁性粒子のコート量低下、帯電用磁性粒子による汚染及び融着を発生し、それに伴う感光体表面への電荷注入不良を引き起こす為、好ましくない。一方、体積平均粒径が３０μｍを超えると被覆層表面の粗さが大きくなり過ぎ、帯電用磁性粒子のコート量が増大し過ぎ、同様に感光体表面への電荷注入不良を引き起こしてしまうと共に、被覆層の機械的強度が低下してしまう為、好ましくない。
【００６１】
本発明における補強用充填ウィスカーとは、繊維状をしており、繊維の長さ／繊維の直径の比（アスペクト比）が、７〜１４０程度の細長い形状を有するものをいい、好ましくはアスペクト比が９〜１２０の粒子を使用することが良い。本発明に使用される補強用充填ウィスカーのアスペクト比が７未満であると補強用充填ウィスカー添加による被覆層の耐磨耗性向上が十分得られない場合があり、好ましくない。一方、補強用充填ウィスカーのアスペクト比が１４０を超えると補強用充填ウィスカーの被覆層中への分散性が悪化し易くなると共に、補強用充填ウィスカーの形状によって被覆層表面の凹凸が不均一となる場合があり、好ましくない。
【００６２】
これら補強用充填ウィスカーの平均繊維径は、０．１〜８μｍ、好ましくは０．２〜５μｍである。本発明に使用される補強用充填ウィスカーの平均繊維径が０．１μｍ未満であると、補強用充填ウィスカーの添加による被覆層の耐磨耗性向上が十分得られない場合があり、好ましくない。一方、補強用充填ウィスカーの平均繊維径が８μｍを超えると、補強用充填ウィスカーの形状によって被覆層表面の凹凸が不均一となる場合があり、好ましくない。
【００６３】
上記補強用充填材が分散される樹脂としては、フェノール系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、シリコーン系樹脂、フッ素系樹脂、スチレン系樹脂、アクリル系樹脂など公知の樹脂が用いられる。特に熱硬化性もしくは、光硬化性の樹脂が好ましい。
【００６４】
表面樹脂層添加してもよい導電性粒子としては、例えばアルミニウム、銅、ニッケル、銀等の金属粉体、酸化アンチモン、酸化インジウム、酸化スズ等の金属酸化物、カーボンファイバー、カーボンブラック、グラファイト等の炭素物が挙げられる。このうちカーボンブラック、とりわけ導電性のアモルファスカーボンは特に電気伝導性に優れ、高分子材料に充填して導電性を付与したり、添加量のコントロールである程度任意の導電度を得る事が出来る為に好適に用いられる。
【００６５】
尚、本発明に使用する導電性のアモルファスカーボンの粒径は１０〜８０ｍμｍのものが好ましい。
【００６６】
一方、上述のように帯電用磁性粒子としては、様々な粒子が例示として、あるいは実施例として記載されている。しかしながら、本発明者らが検討した結果によると、従来例にある様な磁性粒子では感光体の帯電用途の磁性粒子としては、不十分な点が多々あり、その状況を鑑み鋭意検討した結果、好ましい形態の一つを見出して本発明に至ったものである。
【００６７】
本発明の磁性粒子は、５μｍ以上の粒子の短軸長さ／長軸長さの標準偏差が０．０８以上であって、体積抵抗が１０４〜１０９Ωｃｍである。かかる構成により、耐久性及び画質において顕著な効果が得られた。
【００６８】
耐久性の悪化する原因は、帯電部材へ混入するトナー又はトナー成分、あるいは紙粉等の異物により磁性粒子表面が汚染され、帯電部材の抵抗値が上昇し、感光体表面を十分に帯電できなくなることであった。特に、湿度の低い環境にて長期にわたり感光体を十分に帯電できない、つまり十分な耐久性を得にくいのが現状である。
【００６９】
この問題点に起因する画像への影響は、以下の通りである。即ち、反転現像法を用いた場合の耐久画像を例にとると、初期には問題のない画像であっても使用を進めていくと、まず感光体周期でゴースト画像を生じる。この時の感光体の帯電電位は、初期と同等である。更に使用を進めると、地カブリを生じる。この時の感光体の帯電電位は、初期よりも劣化しており、カブリのない画像を得るための十分な電位が得られない状態である。
【００７０】
なお、ゴーストは感光体上の露光部と非露光部で電位が異なることに起因する。即ち、電位の低い部分（露光部）を帯電するときの帯電均一性が、電位の高い部分（非露光部）を帯電するときの帯電均一性よりも劣ることに起因する。このため、感光体の電位の履歴がゴースト画像として現れてしまうのである。
【００７１】
上記画像欠陥が生じるメカニズムは、次のように考えられている。
（１）感光体露光部と非露光部の帯電電位の差が大きい。
（２）感光体露光部上にクリーニングしきれないトナー成分が残存し、粒子と感光体表面の接触性を阻害し帯電電位のむらを生じる。
【００７２】
これらは、従来の方法にて感光体電位を測定する限り画像性との相関関係は得られず、粒子を用いた接触帯電方法に特有の問題点である。また、現像キャリア用の磁性粒子には全く求められない特性でもある。
【００７３】
更に、独立したクリーニング手段を持たない、いわゆるクリーナレス画像形成装置の場合は、特に転写残トナーの存在する部分と感光体の露光部分が一致するために、ゴースト画像について特に厳しい条件にある。
【００７４】
そこで、クリーナレス画像形成装置を例にとって、本発明の作用効果を説明すると、本発明の磁性粒子を用いることにより
（１）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。
（２）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効果の持続性が大きい。
という作用効果が得られる。この結果、湿度の低い環境下において、感光体上に接触性を阻害する成分が多量に存在する場合でも、長期にわたり安定した画像を形成することが可能となった。現像キャリア用の磁性粒子は、磁性粒子間に多量のトナーが存在するため、磁性粒子同士の接触による表面クリーニング効果も期待できない。このように、帯電と現像では磁性粒子をとりまく環境や求められる特性が全く異なる。
【００７５】
５μｍ以上の粒子の短軸長さ／長軸長さの標準偏差が０．０８よりも小さいと、形状のばらつきが少なすぎて、お互いの表面クリーニング効果が十分ではなくなる。形状のばらつきによって、帯電粒子同士の負荷に対して、ある形状の磁性粒子に対して、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、帯電粒子の５〜２０μｍ部分の短軸長さ／長軸長さの標準偏差が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好ましい構成であり、０．１０以上であると更にクリーニング性が向上するのでより好ましい。
【００７６】
ここで、短軸長さ／長軸長さの標準偏差の測定法を記す。日立製作所製ＦＥ−ＳＥＭ（ＳＪ−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、例えばＩｍａｇｅ　Ａｎａｌｙｚｅｒ　Ｖ１０（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。次いで、２値化された画像情報を元に以下の様な解析を行う。
【００７７】
詳しくは、Ｉｍａｇｅ　Ａｎａｌｙｚｅｒ　Ｖ１０（東洋紡績株式会社製）の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、以下の様である。
【００７８】
磁性粒子の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、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
【００７９】
【数１】
2004126237.tif 000003
で表わされ、慣性相乗モーメントＭｘｙは、
【００８０】
【数２】
2004126237.tif 000004
であり、以下の式をみたす角度θは、２つの解を持つ。
【００８１】
θ＝１／２・（２Ｍｘｙ／Ｍｘ−Ｍｙ）
更に、水平軸と各θをなす軸方向の慣性モーメントＭθは、
Ｍθ＝Ｍｘ・（ｃｏｓθ）２＋Ｍｙ・（ｓｉｎθ）２−Ｍｘｙ・ｓｉｎ２θ
で表され、前記θの２つの解を代入し、計算されたＭθのうち小さい方が主軸となる。
【００８２】
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。
Ａ・ｘ２＋Ｂ・ｙ２＝１
【００８３】
本発明における短軸長さ／長軸長さは、以上の楕円に対し、
短軸長さ／長軸長さ＝（Ａ／Ｂ）０．５
にて表されたものである。
【００８４】
また、５μｍ以上の粒径を有する磁性粒子及び５〜２０μｍの粒径を有する磁性粒子の標準偏差は、前記電子顕微鏡写真において、粒子の最大弦長が５μｍ以上及び５〜２０μｍであるものについて解析を行う。
【００８５】
帯電用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ＨＥＬＯＳ（日本電子製）を用いて、０．５〜３５０μｍ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。
【００８６】
本発明では、帯電用磁性粒子の平均粒径は、１０〜２００μｍの範囲が好ましく用いられる、１０μｍよりも小さいと粒子が漏れ易く、また磁気ブラシとした時の磁性粒子の搬送性に劣る。注入帯電方法に用いる場合は、４０μｍを超えると本発明における注入帯電方法の帯電一様性が劣化する傾向にある。更に好ましくは１５〜３０μｍである。
【００８７】
本発明に用いられ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。
【００８８】
未発明におけるフェライト粒子の好ましい製造方法としては、２０〜２００μｍのフエ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造も可能であるが、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。
【００８９】
従来例としては、マグネタイトと樹脂を混練粉砕した磁性粒子を使用するとの開示もあるが、樹脂成分を多量に含むため帯電部材からの磁性粒子漏れが多い傾向にある。更に樹脂磁性粒子においては、表面に樹脂の存在比率が高く、その導通路である磁性粒子の存在比率が少ない。この事実より、異物による表面汚染によって抵抗値が上昇し易くなっており、十分な耐久性向上の効果が得られない傾向にある。
【００９０】
本発明の帯電用磁性粒子は、銅、マンガン、またはリチウムと鉄を含むフェライト粒子であることが好ましく、最も好ましくは、銅またはマンガンと鉄を含むフェイト粒子であることが好ましい。
【００９１】
その好ましい組成比率は
（Ａ１）ｘ１・（Ａ２）ｘ２…（Ａｎ）ｘｎ・（Ｆｅ）Ｙ・（Ｏ）ｚ
（式中、Ａ１〜Ａｎは元素を示し、Ａ１は銅、マンガン及びリチウムから選択され、Ｘ１〜Ｘｎ、Ｙ及びＺは含有元素の原子個数比率を示し、Ｘ１〜Ｘｎ及びＹは酸素以外の含有元素の原子個数比率を示し、０．０２＜Ｘ１／Ｙ＜５である。）で示される。更に、好ましくは
０．０３＜Ｘ１／Ｙ＜３．５
であり、更に好ましくは
０．０５＜Ｘ１／Ｙ＜１
である。
【００９２】
Ａ２以降の好ましい元素としては、Ａ１で使用されない元素で、銅、マンガン、リチウム、亜鉛及びマグネシウムが挙げられる。
【００９３】
更に、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、珪素及びアルミニウム等を含有させることができる。
【００９４】
帯電用磁性粒子の好ましい構成として、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、亜鉛及び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、更に好ましくは９０原子個数％以上、最も好ましくは９５原子個数％以上である。
【００９５】
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
（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
（ＭｎＯ）ｘ１・（Ｆｅ２Ｏ３）ｘ・（Ａ２）ｘ２…（Ａｎ）ｘｎ・（Ｆｅ）Ｙ−２ｘ１・（Ｏ）ｚ−４ｘ１
であり、リチウムを用いた場合は
（Ｌｉ２Ｏ）ｘ１／２・（Ｆｅ２Ｏ３）５ｘ１／２・（Ａ２）ｘ２…（Ａｎ）ｘｎ・（Ｆｅ）Ｙ−５ｘ１・（Ｏ）Ｚ−８ｘ１
である。
【００９６】
帯電用磁性粒子においては、その特徴的な使用形態により、銅、マンガン及びリチウムを使用した粒子において、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の効果が大きい。
【００９７】
このメカニズムについては、鋭意検討中であるが、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が流れるわけであるが、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において、電流のパスが多く形成されるためと推測される。また、表面の状態においても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いるものと推測される。
【００９８】
また、本発明の帯電用磁性粒子は、体積抵抗値が１×１０４Ωｃｍ以上１×１０９Ωｃｍ以下である。１×１０４Ωｃｍより低いと、ピンホールリークを起こす傾向にあり、１×１０９Ωｃｍを超えると、感光体の帯電が不十分となり易い。磁性粒子漏れという観点では、体積抵抗値は１×１０６Ωｃｍ以上１×１０９Ωｃｍ以下であることが好ましい。
【００９９】
磁性粒子の体積抵抗値は、図３に示すセルＡに磁性粒子を充填し、磁性粒子に接する様に電極２０１及び２０２を配し、この電極間に電圧を印加し、その時流れる電流を測定することによって得た。測定条件は、温度２３℃で相対湿度６５％の環境下で充填された磁性粒子と電極との接触面積が２ｃｍ２、厚み（ａ）が１ｍｍ、上部電極の荷重が９８Ｎ（１０ｋｇ）、印加電圧が１００Ｖである。図３中、２０３はガイドリング、２０４は電流計、２０５は電圧計、２０６は定電圧装置、２０７は測定サンプル、２０８は絶縁物である。
【０１００】
更に、本発明の好ましい抵抗分布は、比較的粒径の小さい磁性粒子と比較的粒径の大きな磁性粒子の抵抗差が小さいことである。好ましくは、５μｍ〜２０μｍの粒径を有する磁性粒子の体積抵抗値をＲＡ、２０μｍを超える粒径を有する磁性粒子の体積抵抗値をＲＢとしたときに、
０．５≦ＲＡ／ＲＢ≦５．０
であり、更に好ましくは、
１．０≦ＲＡ／ＲＢ≦５．０
である。
【０１０１】
５μｍ〜２０μｍの粒径を有する磁性粒子と２０μｍを超える粒径を有する磁性粒子は、以下の様に分離する。
【０１０２】
目開き５μｍ、２０μｍ及び２５μｍのふるいを準備する。これらのふるいは、φ７５ｍｍ×Ｈ２０ｍｍのサイズであり、これらの目開きは、必要に応じ鍍金等により、ふるいの線径を太くする等して調整することにより得ることができる。上から目開き、２５μｍ，２０μｍ及び５μｍの順にふるいを重ね、目開き２５μｍのふるい上に磁性粒子を０．５ｇのせ十分振動を与え、２０μｍパス５μｍオンの磁性粒子を採取する。更に、５μｍのふるい上に残ったものを更に、２００ｍｍＡｑの差圧により５μｍパスの粒子を除去する。測定は、このサンプルを使用する。２０μｍを超えるもののサンプルは、上記ふるいのうち、２０μｍ及び２５μｍ上の磁性粒子を混合したものとする。
【０１０３】
体積抵抗値の測定は前出の通りである。
【０１０４】
比較的粒径の小さい粒子の抵抗値が比較的粒径の大きな粒子の抵抗値の１／１０より低い場合、また帯電部材に振動電圧を印加した場合、低湿環境下において、比較的粒径が小さくて抵抗の低い粒子が帯電部材から脱落する傾向が強い。特に、クリーナレス画像形成方法の場合、脱落傾向が更に強い。更に、比較的粒径が近くて抵抗値が１桁以上異なる様な粒子を混合して用いると、使用中に抵抗の低い粒子が感光体表面側に偏り、低抵抗粒子の偏りによりピンホールリークを生じる傾向にある。
【０１０５】
本発明を更に効果的にするため、本発明の磁性粒子は、炭素原子が６個以上直鎖状に連なる構成を含むカップリング剤にて処理されていることが好ましい。帯電用磁性粒子は、感光体ときつく摺擦されるため、特に有機感光体に対しては、その削れにおいて厳しい条件にある。本発明の構成を含むことによる効果としては、長鎖アルキル基による潤滑性の付与が行われ、感光体のダメージに対して効果を有するとともに帯電用磁性粒子表面の汚染に関しても効果がある。特に感光体表面層が、有機化合物にて構成されている場合に顕著な効果を有する。
【０１０６】
この観点からアルキル基は、炭素数６個以上好ましくは８個以上連なることが必要であり、３０個以下であることが好ましい。炭素数が６個未満であると上記効果が得られにくく、炭素数が３０個を超えると、溶剤に不溶となる傾向にあり、磁性粒子表面に均一に処理することが難しくなり、更に処理された帯電用磁性粒子の流動性が極めて悪化し、帯電性が不均一となる傾向にある。
【０１０７】
また、カップリング剤の存在量は、カップリング剤をも含んだ帯電用磁性粒子に対し０．０００１質量％以上０．５質量％以下が好ましい。０．０００１質量％より少ないとカップリング剤の効果が得られにくく、０．５質量％を超えると帯電用磁性粒子の流動性が悪化し、帯電が不均一になり易い。更に好ましくは、０．００１質量％以上０．２質量％以下の量である。
【０１０８】
存在量は加熱減量で評価することができる。加熱減量は０．５質量％以下であることが好ましく、更に好ましくは０．２質量％以下である。ここで加熱減量とは、熱天秤による分析において、窒素雰囲気中での温度１５０℃から８００℃まで加熱したときの質量減少分である。
【０１０９】
本発明においては、基本的に帯電用磁性粒子の表面は、カップリング剤のみにて構成されることが望ましいが、微量の樹脂成分をコートすることも可能である。この場合、カップリング剤の量に比して、同等程度以下の量が好ましい。また、樹脂をコーティングした帯電用磁性粒子との併用も可能である。その場合の混合比率は、樹脂コート磁性粒が帯電器中の全磁性粒子質量の５０質量％以下が好ましい。５０質量％を超えると本発明の帯電用磁性粒子の効果が薄れるからである。
【０１１０】
上記カップリング剤は、同一分子内に加水分解可能な基と疎水基を有し、珪素、アルミニウム、チタン、ジルコニウム等の中心元素に結合している化合物で、この疎水基部分に長鎖アルキル基を有するものである。
【０１１１】
加水分解基としては、例えば比較的親水性の高い、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基及びブトキシ基等のアルコキシ基等が用いられる。その他、アクリロキシ基、メタクリロキシ基、これらの変性体及びハロゲン等も用いられる。また疎水基としては、その構造中に炭素原子が６個以上直鎖状に連なる構成を含むものであればよく、中心元素との結合形態においては、カルボン酸エステル、アルコキシ、スルホン酸エステル及び燐酸エステルを介して、あるいはダイレクトに結合していてもよい。更に疎水基の構造中に、エーテル結合、エポキシ基及びアミノ基等の官能基を含んでもよい。
【０１１２】
本発明において使用できる化合物の具体例を一部挙げると、
（ＣＨ３Ｏ）３−Ｓｉ−Ｃ１２Ｈ２５
（ＣＨ３Ｏ）３−Ｓｉ−Ｃ１８Ｈ３７
（ＣＨ３Ｏ）３−Ｓｉ−Ｃ８Ｈ１７
（ＣＨ３Ｏ）２−Ｓｉ−（Ｃ１２Ｈ２５）２
【０１１３】
【化１】
2004126237.tif 000005
【０１１４】
本発明の帯電用磁性粒子がカップリング剤を表面に存在させる場合、その存在量が０．５質量％、好ましくは０．２質量％以下であるから、抵抗値的には表面に存在させない磁性粒子とほぼ同等の抵抗値が得られるため、導電性粒子分散樹脂を用いる場合等に比べて製造上の安定性や品質の安定性が高い。
【０１１５】
更に、カップリング剤の反応率が８０％以上であることが好ましく、更には好ましくは８５％以上である。本発明においては、比較的長いアルキル基を有するカップリング剤を用いるため、未反応物の割合が多いと流動性の悪化につながるからである。また、使用する感光体表面が、実質的に非架橋樹脂である場合、未反応の処理剤が感光体表面に浸透し、くもりや割れを生じる場合がある。この理由により、磁性粒子表面と反応できるカップリング剤を用いるのが好ましい。
【０１１６】
また、カップリング剤の反応率の測定方法としては、使用するカップリング剤を溶解可能な溶媒を選択し、洗浄前後の存在率を測定すればよい。例えば、処理された磁性粒子の１００倍量の溶媒に浸し、溶媒中のカップリング剤成分をクロマトグラフィーで定量する手段、また洗浄後の磁性粒子表面に残るカップリング剤成分を、ＸＰＳ、元素分析及び熱重量分析（ＴＧＡ）等の方法で定量し、洗浄前後の存在量を定量する手段等が可能である。
【０１１７】
本発明の帯電装置、電子写真装置においては、注入帯電方法が好ましく使用できる。注入帯電方法としては、電子写真感光体に支持体の最外層に電荷注入層を有する様な感光体を用いることにより、帯電部材に直流電圧のみを印加したとき、印加電圧の８０％以上、更には９０％以上の帯電電位を得ることができるという効果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帯電方法に対して、更なるオゾンレス帯電方法を実現することができる。
【０１１８】
電荷注入層は、十分な帯電性と画像流れを起こさない条件を満足するために、体積抵抗値が１×１０８〜１×１０１５Ωｃｍの範囲であることが好ましい。より好ましくは、画像ながれ等の点から１×１０１０〜１×１０１５Ωｃｍ、更に環境変動等も考慮すると１×１０１２〜１×１０１５Ωｃｍであることが好ましい。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。一方、１×１０１５Ωｃｍより大きい体積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。
【０１１９】
更に、本発明の帯電装置及び電子写真装置において感光体帯電部材に印加する電圧としては、振動電圧を印加することが好ましい。振動電圧を印加することによる効果は、機械的な精度等の外乱に対して安定した帯電を得ることができることが挙げられる。注入帯電法において、振動電圧を印加する場合、前記の様な利点が得られるが、反面、その印加振動電圧に対しては制限があり、１００Ｈｚ〜１０ｋＨｚ程度の周波数が好ましく、そのピーク間電圧は１０００Ｖ以下であることが好ましい。
【０１２０】
なぜなら注入帯電法においては、印加電圧に対して感光体電位が追随するため、ピーク間電圧が大きすぎると、感光体帯電面の電位が波打ってしまうため、カブリ又は反転カブリを生じることがあるからである。また、振動電圧については、その効果のあるピーク間電圧は１００Ｖ以上、好ましくは３００Ｖ以上である。波形は、サイン波、矩形波及び鋸彼等が使用できる。
【０１２１】
電荷注入層としては、絶縁性の結着樹脂に光透過性で且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。この様な機能層表面を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果たし、更に露光時にはこの電荷を感光体支持体に逃がす役割を果たし残留電位を低減させる。
【０１２２】
ここで、感光体の表面層の体積抵抗は、表面に金を蒸着させたポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）上に表面層と同様の層（厚さ３μｍ）を作成し、これを体積抵抗測定装置（ヒューレットパッカード社製４１４０Ｂ　ｐＡＭＡＴＥＲ）にて、温度２３℃、相対湿度６５％の環境下で、１００Ｖの電圧を印加し測定した。
【０１２３】
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。結着樹脂１００質量部に対して２〜２５０質量部、好ましくは２〜１９０重量部である。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、電荷注入層が削れ易くなる傾向にある。電荷注入層の膜厚は、好ましくは０．１〜１０μｍ、最適には１〜７μｍである。
【０１２４】
また、好ましくは前記電荷注入層に滑材粉末が含有される。期待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、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、シリコーン樹脂又はポリオレフィン樹脂等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用いられる。
【０１２５】
この場合、滑材粉末の添加量は、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粉末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、画像の分解能や感光体の感度が低下する傾向にある。
【０１２６】
また、表面層に無機層を被覆する際は、その下層の感光層は、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、感光層及び電荷注入層を順次形成することが好ましい。感光層としては、従来公知のものが使用できる。例えば、有機材料であれば、フタロシアニン顔料、アゾ顔料等が挙げられる。
【０１２７】
更に、電荷注入層と感光層の間に中間層を設けることもできる。この様な中間層は、電荷注入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、シリコーン樹脂等の市販の樹脂材料が使用可能である。
【０１２８】
前記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、ステンレス及びスチール等の金属、導電性膜を有するプラスチックあるいは硝子及び導電化した紙等を用いることができる。
【０１２９】
本発明の別の効果として、印加電圧が振動電圧を重畳した直流電圧である場合、振動電界に起因する振動音が軽減されることが挙げられる。形状のばらつきにより、振動が吸収されることによると考えられる。更に、感光体の導電性支持体の厚みが、０．５ｍｍ以上３．０ｍｍ以下の場合にその効果が顕著である。０．５ｍｍより小であると振動音が大きくなり易く、また、寸法安定性に乏しい。３ｍｍを超えると回転トルクが増加し、また材料費のアップ等コスト面で不利である。
【０１３０】
使用されるトナーと帯電部材の磁性粒子間の摩擦帯電性においても好ましい範囲があり、帯電部材磁性粒子１００に対して、使用されるトナー７の割合にて、測定されるトナーのトリボ値が、感光体の帯電極性と同じであり、その絶対値が１〜９０ｍＣ／ｋｇ、好ましくは５〜８０ｍＣ／ｋｇ、更に好ましくは１０〜４０ｍＣ／ｋｇであるとトナーの取り込み、掃き出し、感光体の帯電の特性に対し特に良好な特性を付与し得る。
【０１３１】
好ましい測定方法は以下の通りである。まず、温度２３℃で相対湿度６０％の環境下、測定する磁性粒子４０ｇにトナー２００ｍｇを加えた混合物を５０〜１００ｍｌ容量のポリエチレン製の瓶に入れ１５０回手で震盪する。使用するトナーと帯電用磁性粒子の混合物を帯電用磁性粒子として装填する。次いで、使用する感光体と同寸法の金属ドラムを装填しトナー帯電極性と同極性の直流バイアスを帯電部分に印加し、感光体を帯電するときの条件で駆動させ、金属ドラム上に帯電部材より移行したトナーの帯電量を測定する。
【０１３２】
【実施例】
（１）画像形成装置例（図４）
図４は画像形成装置例の概略図である。
【０１３３】
本例の画像形成装置は、プロセスカートリッジ着脱方式、転写式電子写真プロセス利用のレーザービームプリンタ（ＬＢＰ）である。
【０１３４】
また、像担持体として表面に電荷注入機能を有するＯＰＣ感光体を用い、接触帯電部材として磁気ブラシ帯電部材を用いて像担持体を注入帯電方式で一次帯電処理する構成のものである。
【０１３５】
１は像担持体としての回転ドラム型の電子写真感光体であり、本実施例では直径３０ｍｍの、表面に電荷注入機能を有するＯＰＣ感光体であり、矢示の時計方向ａに１００ｍｍ／ｓｅｃのプロセススピード（周速度）をもって回転駆動される。感光体の層構成については（２）項で詳述する。
【０１３６】
２は感光体１の局面を所定の極性・電位に一様に帯電処理するための接触帯電部材であり、本実施例では前述図１のスリーブタイプの磁気ブラシ帯電部材である。
【０１３７】
この磁気ブラシ帯電部材２の導電性スリーブ２１の外周表面は本実施例では少なくとも、結着樹脂及び該結着樹脂中に分散された補強用充填材から成り、且つ該補強用充填材により該磁性粒子搬送用の凹凸が形成されている。これについては（３）項で詳述する。
【０１３８】
この磁気ブラシ帯電部材２のスリーブ２１には、帯電バイアス印加電源Ｓ１から−７００ＶのＤＣ帯電バイアスが印加されていて、電荷注入帯電によって回転感光体１の外周面がほぼ−７００Ｖに一様に帯電される。
【０１３９】
この回転感光体１の帯電面に対してレーザーダイオード・ポリゴンミラー等を含むレーザービームスキャナ７から出力される目的の画像情報の時系列電気デジタル画素信号に対応して強度変調されたレーザービームによる走査露光Ｌがなされ、回転感光体１の局面に対して目的の画像情報に対応した静電潜像が形成される。
【０１４０】
本実施例においては、その静電潜像は磁性一成分絶縁トナー（ネガトナー）を用いた反転現像装置３によりトナー像として現像される場合について説明するが、非磁性二成分トナー（ネガトナー）についても同様に用いることができる。
【０１４１】
３ａはマグネット３ｂを内包する直径１６ｍｍの非磁性現像スリーブであり、この現像スリーブ３ａに上記のネガトナーをコートし、感光体１表面とのギャップ（離間距離）を３００μｍに固定した状態で、感光体１と等速で回転させ、現像スリーブ３ａに現像バイアス電源Ｓ２より現像バイアス電圧を印加する。電圧は、−５００ＶのＤＣ電圧と、周波数１８００Ｈｚ、ピーク間電圧１６００Ｖの矩形のＡＣ電圧を重畳したものを用い、スリーブ３ａと感光体１の間でジャンピング現像を行わせる。即ち現像スリーブ３ａで運ばれてくる負に帯電されたトナーを潜像の画像部に電界により付着させて現像する。
【０１４２】
一方、不図示の給紙部から記録材としての転写材Ｐが供給されて、回転感光体１と、これに所定の抑圧力で当接させた接触転写手段としての、中抵抗の転写ローラ４との圧接ニップ部（転写部）Ｔに所定のタイミングにて導入される。転写ローラ４には転写バイアス印加電源Ｓ３から所定の転写バイアス電圧が印加される。本実施例では転写ローラ４として、芯金に中抵抗発泡層を形成した、抵抗値５×１０８Ωのものを用い、芯金に＋２０００ＶのＤＣ電圧を印加して転写材裏面を帯電して転写を行った。
【０１４３】
転写部下に導入された転写材Ｐはこの転写部下を扶持搬送されて、その表面側に回転感光体１の表面に形成担持されているトナー画像が順次に静電気力と押し圧力にて転写されていく。
【０１４４】
トナー画像の転写を受けた転写材Ｐは感光体１の面から分離されて熱定着方式等の定着装置５へ導入されてトナー画像の定着を受け、画像形成物（プリント、コピー）として装置外へ排出される。
【０１４５】
また転写材Ｐに対するトナー画像転写後の感光体面は、クリーニング装置６により残留トナー等の付着汚染物の除去を受けて清掃され繰り返して作像に供される。
【０１４６】
本例の画像形成装置においては、感光体１、磁気ブラシ帯電部材２、現像装置３、クリーニング装置６の４つのプロセス機器を一括して画像形成装置本体に対して着脱交換自在のプロセスカートリッジ１０としてある。９は上記４つのプロセス機器、１・２・３・６を所定の配置で組み込んだカートリッジハウジングである。８・８は画像形成装置本体側のプロセスカートリッジ挿脱案内兼保持部である。
【０１４７】
画像形成装置本体に対して該プロセスカートリッジ１０を所定に装着した状態において、プロセスカートリッジ１０側と画像形成装置本体側とが機械的・電気的に相互カップリング状態となり、またプロセスカートリッジ１０側の感光体１の下面が画像形成装置本体側の転写ローラ４に所定に当接した状態となり、画像形成実行可能状態となる。なお、プロセスカートリッジとは、帯電手段、現像手段またはクリーニング手段と、電子写真感光体とを一体的にカートリッジ化し、このカートリッジを画像形成装置本体に対して着脱可能とするものである。及び帯電手段、現像手段、クリーニング手段の少なくとも一つと電子写真感光体とを一体的にカートリッジ化して画像形成装置本体に着脱可能とするものである。更に、少なくとも現像手段と電子写真感光体とを一体的にカートリッジ化して装置本体に着脱可能とするものをいう。
【０１４８】
（２）感光体１、注入帯電
ａ）感光体１について（図５）
図５は本実施例で用いた被帯電体としての感光体１の層構成模型図である。本実施例で用いた感光体１は表面に電荷注入機能を有する負帯電のＯＰＣ感光体であり、φ３０ｍｍのアルミニウム製のドラム基体１１上に下記の第１〜第５の５層の機能層１２〜１６を下から順に設けたものである。
【０１４９】
第１層は下引き層１２であり、アルミニウムドラム基体１１の外周面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の導電層である。
【０１５０】
第２層は正電荷注入防止層１３であり、アルミニウム基体１１から注入された正電荷か感光体表面に帯電された負電荷を打ち消すのを防止する役割を果たし、アミ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。
【０１５１】
第３層は電荷発生層１４であり、ジスアゾ系の顔料を樹脂に分散した厚さ約０．３μｍの層であり、レーザ露光を受けることによって正負の電荷対を発生する。
【０１５２】
第４層は電荷輸送層１５であり、ポリカーボネート樹脂にヒドラジンを分散したものであり、Ｐ型半導体である。従って、感光体表面に帯電された負電荷はこの層を移動することはできず、電荷発生層１３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。
【０１５３】
第５層は電荷注入層１６であり、光硬化性のアクリル樹脂に超微粒子の導電粒子（導電フィラー）１６ａとしてＳｎＯ２を分散した材料の塗工層である。具体的には、アンチモンをドーピングし、低抵抗化した粒径約０．０３μｍのＳｎＯ２粒子を樹脂に対して７０質量％分散した材料の塗工層である。このようにして調合した塗工液をディッピング塗工法にて、厚さ約２μｍに塗工して電荷注入層とした。
【０１５４】
これによって感光体１表面の抵抗は、電荷輸送層単体の場合１×１０１５Ωｃｍだったのに比べ、１×１０１３Ωｃｍにまで低下した。
【０１５５】
電荷注入層１６は、磁気ブラシ帯電部材２から電荷を直接注入することで表面を均一に帯電するための注入サイトを意図的に作製したものであるが、潜像の電荷が表面を流れないよう電荷注入層１６の抵抗は１×１０８Ωｃｍ以上である必要がある。電荷注入層１６の抵抗値は絶縁性シート上に電荷注入層を塗布し、これをＨＰ社製の高抵抗計４３２９Ａで印加電圧１００Ｖにて表面抵抗を測定したものである。
【０１５６】
本実施例では電荷注入層１６を独立した層として形成したが、感光体表層が電子の授与可能な電子準位をもつことが重要であり、独立して電荷注入層を有する構成に限定するものではない。
【０１５７】
感光体表面に対する磁気ブラシ帯電部材側のキャリア（磁性粒子）の付着を低減するために感光体１は低表面エネルギーの特性を有することがが好ましく、感光体最表面は所望の滑剤を添加し一定の滑性を得ている。
【０１５８】
ｂ）注入帯電について（図６）
本実施例における感光体の電荷注入帯電は、中抵抗の接触帯電部材で、中抵抗の表面抵抗を持つ感光体表面に電荷注入を行うものであり、感光体表面材質の持つトラップ電位に電荷を注入するものではなく、電荷注入層１６の導電粒子１６ａに電荷を充電して帯電を行う方式である。帯電時に磁気ブラシ帯電部材２に所望の電圧を印加することで電荷注入層１６に電荷が注入されて被帯電体としての感光体１表面は最終的に磁気ブラシＢと同電位に帯電（充電）される。
【０１５９】
具体的には図６の（ａ）・（ｂ）の模型図・等価回路図に示すように、感光体１は、電荷輸送層１５を誘電体とし、アルミニウムドラム基体１１と電荷注入層１６内の導電粒子１６ａ（ＳｎＯ２）を両電極板とする微小なコンデンサーの並列集合体とみることができ、注入帯電は、その個々の微小なコンデンサーに接触帯電部材２で電荷を充電する理論に基づくものである。
【０１６０】
導電粒子１６ａは互いに電気的には独立であり一種の微小なフロート電極を形成している。このため、マクロ的には感光体１表面は均一電位に充電、帯電されているように見えるが、実際には微小な無数の充電された導電粒子１６ａが感光体表面を覆っているような状況となっている。このため、レーザーによって画像露光Ｌを行ってもそれぞれの導電粒子１６ａは電気的に独立なため、静電潜像を保持することが可能になる。
【０１６１】
（３）磁気ブラシ帯電部材２（図１・図８）
本実施例で用いた接触帯電部材として磁気ブラシ帯電部材２は、前述図１のものと同様にスリーブ型のものである。
【０１６２】
即ち、磁気ブラシＢを構成するキャリア２３を保持する担持体を回転可能な非磁性の導電性スリーブ２１（以下、スリーブまたは電極スリーブと記す）とし、該スリーブ２１内に配設した固定マグネットロール２２の磁気力でキャリア２３をスリーブ２１外面に拘束させて磁気ブラシＢとして付着保持させたものである。本実施例においてスリーブ２１は外径１６ｍｍのものである。
【０１６３】
スリーブ２１の材質としては、アルミニウム、ステンレス、真鍮などの金属、アルミニウム合金や酸化インジウム−酸化錫合金など、これら金属や合金の被膜層を有するプラスチック、導電性粒子を含侵させた紙やプラスチック、導電性ポリマーを有するプラスチックなどの円筒状シリンダー及びフィルム等、非磁性の材質であればいずれも使用可能である。とりわけコスト及び加工性の観点から、アルミニウムが最も好ましい。
【０１６４】
このスリーブ２１表面に、導電性の樹脂２６ａ中に補強用充填材２６ｂを混ぜた塗料を塗布・乾燥して粗面化コート層２６を具備させる。この粗面化コート層２６の表面は混入の補強用充填材２６ｂにより凹凸粗面であり、従ってスリーブ２１の表面がこの粗面化コート層２６の存在で粗面化状態となる。
【０１６５】
スリーブ２１上でのマグネットロール２２による磁束密度は８×１０−２Ｔ（テスラ）であった。スリーブ２１上のキャリア２３は厚さ１ｍｍでコートして磁気ブラシＢを形成保持させ、該磁気ブラシＢを感光体１との間に幅約５ｍｍの帯電ニップ部Ｄを形成させて接触させ、スリーブ２１を回転感光体１表面に対してカウンター方向に回転させる。また、磁気ブラシＢと感光体１との長手方向の接触幅は２００ｍｍである。磁気ブラシＢはスリーブ２１が回転することにより同方向に回転して磁気ブラシを構成するキャリア２３が搬送され、キャリアが次々に感光体１表面に接触する。本実施例で磁気ブラシＢのキャリア量は約１０ｇで、帯電ニップ部Ｄでの電極スリーブ２１と感光体１とのギャップは５００μｍである。
【０１６６】
ａ）磁気ブラシＢと感光体１との周速比について
磁気ブラシＢと感光体１との周速比は、以下の式で定義する。
周速比％＝（磁気ブラシ周速−感光体周速）／感光体周速×１００
＊磁気ブラシの周速はカウンター回転の場合は負の値
【０１６７】
周速比−１００％は磁気ブラシＢが停止している状態なので、磁気ブラシＢの感光体表面に停止した形状がそのまま帯電不良となって画像に出てしまう。また順方向の回転は、磁気ブラシＢが遅い速度で感光体１と接触すると、磁気ブラシＢのキャリア２３が感光体１に付着しやすくなり、カウンター方向と同じ周速比を得ようとすると、磁気ブラシＢの回転数が高くなってしまう。よって、周速比は−１００％以下が好ましく、本実施例では−１５０％とした。
【０１６８】
ｂ）キャリア（磁性粒子）２３について
磁気ブラシＢを構成させるキャリア２３としては、上述した態様のものが好ましく用いられる。
【０１６９】
なお、キャリアの磁気特性としては、感光体へのキャリア付着を防止するために磁気拘束力を高くする方がよく、飽和磁化が３０Ａ・ｍ２／ｋｇ以上が望ましい。
【０１７０】
ｃ）粗面化コート層２６の低抗値について
粗面化コート層２６は電極層として兼用させるために、樹脂分２４ａとして導電性の良い材料あるいは絶縁性の樹脂中に導電剤を混合して導電性を持たせたものを使用する必要がある。また、粗面化コート層２６の抵抗値は電極としてキャリア２３に充分な電流を供給できるように、キャリア２３の抵抗値より１桁以上低い抵抗値にすることが望ましい。
【０１７１】
ｄ）電極スリーブ２１の表面粗さについて
次に本実施例の特徴である電極スリーブ２１の表面粗さについて述べる。
【０１７２】
電極スリーブ２１の表面に凹凸を形成することにより、電極スリーブ２１とキャリア２３との接触面積が広がり両者間の接触抵抗が低くなるため、良好な帯電性を得ることが可能となる。また、スリーブ２１とキャリア２３との間の摩擦力も上がるため、帯電ニップ部Ｄにおける、磁気ブラシＢを構成するキャリア２３の担持体としてのスリーブ２１と、被帯電体としての感光体１との対向ギャップ部での磁気ブラシＢのキャリア２３の搬送をスムーズに行わせることができ、帯電ニップ部Ｄにおけるキャリア２３の滞留による帯電性の低下も防止することができる。
【０１７３】
そのため、電極スリーブ２１の最適な平均表面粗さとしては、十点平均粗さＲｚ１．０〜３０．０μｍの範囲が望ましい。
【０１７４】
電極スリーブ２１のＲｚが１．０μｍより小さいと、電極スリーブ２１とキャリア２３との接点が少なくなり、接触抵抗が高くなってしまう。
【０１７５】
逆に、電極スリーブ２１のＲｚが３０．０μｍより大きくなると、電極スリーブ２１の表面にキャリア２３が埋め込まれて接触抵抗としてはこれ以上の変化がなくなる。さらにスリーブ２１上の凸部が大きくなるため、電流が集中して突発的なリークが発生し帯電ムラとなりやすい。
【０１７６】
従って、電極スリーブ２１の最適な平均表面粗さとしては、十点平均粗さＲｚ１．０〜３０．０μｍの範囲が良く、より好ましくは３．０〜１５．０μｍの範囲が良い。
【０１７７】
以上は図１のスリーブ型の磁気ブラシ帯電部材を例に説明してきたが、前述図２の、回転可能な導電層被覆マグネットロール２２に直接にキャリア２３を付着させた構成の磁性ローラ型の磁気ブラシ帯電部材の場合も、磁気ブラシＢを構成するキャリア２３を保持させる担持体としてのマグネットロール２２についてその表面（導電層２５の表面）に凹凸を形成することで同様の効果を得ることが可能である。
【０１７８】
尚、本実施例では、ＯＰＣ感光体を用いたＬＢＰを用いて説明してきたが、ＯＰＣ感光体或いはアモルファスＳｉ感光体を用いた複写機でも同様に用いることができる。
【０１７９】
〈実施例１〉
（補強用充填材と結着樹脂との硬度の比較方法）
帯電用磁性粒子担持体の表面樹脂層に用いる結着樹脂を厚さ１ｍｍのＳＵＳ板上にバーコーターにてコート・乾燥させる。補強用充填材として用いる粉体を、熱可塑性樹脂フィルム表面に接着させ、これをＳＵＳ板上に形成された結着樹脂とこすり合わせ、結着樹脂の表面に傷が発生したかどうかで比較した。
【０１８０】
結着樹脂をフェノール樹脂、補強用充填材をホウ酸アルミニウム（９Ａｌ２Ｏ３・２Ｂ２Ｏ３）粒子（不定形、体積平均粒径３μｍ、モース硬度７）として比較を行ったところ、結着樹脂表面に傷が付いた（ホウ酸アルミニウム粒子の方が硬い）。
・カーボン　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　１０質量部
・フェノール樹脂（固形分５０％）　　　　　　　　　　　　　　２００質量部
・ホウ酸アルミニウム粒子　　　　　　　　　　　　　　　　　　　６０質量部
・メタノール　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　７０質量部
上記材料をφ２ｍｍのジルコニア粒子にて３時間サンドミルを行い、その後ジルコニア粒子を篩いで分離し、メタノールで固形分を３０％に調整し塗料Ｉ（ｃ（カーボン）／Ｂ（フェノール樹脂）／Ｐ（補強用充填材）＝１／１０／６）を得た。
【０１８１】
（帯電用磁性粒子担持体の表面樹脂層の体積抵抗測定方法）
この塗料を絶縁シート上にバーコーターにてコート・乾燥させ、これを定形にカットし、低抵抗率計ロレスター（三菱油化社製）にて測定したところ、体積抵抗率は３．２×１０２Ω・ｃｍであった。
【０１８２】
この塗料をスプレー法にてφ１６ｍｍのＡｌ円筒体上に１０μｍの被膜を形成させ、次いで熱風乾燥器により１６０℃／３０分間加熱・硬化させ帯電用磁性粒子担持体を作製した。
【０１８３】
（帯電用磁性粒子担持体上表面樹脂層の粗さＲｚ測定）
この帯電用磁性粒子担持体上の表面樹脂層のＲｚをサーフコーダーＳＥ−３３００（小坂研究所製）で、測定距離４ｍｍで、６点以上測定し、その平均値を本実施例の表面樹脂層のＲｚとした。
【０１８４】
（表面樹脂層の耐久削れ量の測定）
ＫＥＹＥＮＣＥ社製レーザー寸法測定器を用いた。コントローラＬＳ−５５００およびセンサーヘッドＬＳ−５０４０Ｔを用い、スリーブ固定治具およびスリーブ送り機構を取り付けた装置にセンサー部を別途固定し、スリーブの外径寸法の平均値から測定を行った。測定はスリーブ長手方向に対し３０分割して３０箇所測定し、さらにスリーブを周方向に９０°回転させた後さらに３０箇所、計６０箇所の測定を行い、その平均値をとった。帯電用磁性粒子担持体の初期の外径（Ｄ０）、及び５万枚耐久後の外径（Ｄ）を測定し、（Ｄ−Ｄ０）／２（μｍ）により被膜の磨耗量を計算した。
【０１８５】
（帯電用磁性粒子担持体上の磁性粒子コート量測定）
帯電用磁性粒子担持体上の磁性粒子コート量の測定については、円筒濾紙を有する測定容器を用い、帯電用磁性粒子坦持体表面の形状に沿った金属製の吸引口を取付け、画像形成直後（５分以内が好ましい）の帯電用磁性粒子担持体表面上の磁性粒子層を過不足無く一様に吸引出来るように吸引圧を調整し磁性粒子を吸引する。この時吸引された磁性粒子をＭ、吸引した帯電用磁性粒子担持体表面の面積をＳとして、Ｍ／Ｓ（ｄｇ／ｍ２）により計算した。
【０１８６】
こうして製造された帯電用磁性粒子担持体を上述のような構成のプリンターに組み込んだ。
【０１８７】
このプリンタを用い画像評価を行ったとろころ、−７００ＶのＤＣ電圧をスリーブに印加して、感光体が接触ニップを１回通過しただけで、始め０Ｖだった感光体表面電位が−６８０Ｖにまで帯電され、良好な帯電性を得ることができた。また、このとき感光体上にピンホールが生じていてもリークは発生せず、また帯電部材を構成している導電粒子が感光体上に現像されることもなく、良好なベタ黒、ベタ白画像が得られた。
【０１８８】
このようにして１千枚及び５万枚の画像出し耐久試験を行ったところ、初期と同様な帯電特性を示しており、良好なベタ黒、ベタ白画像が得られた。なお、画像の評価は目視にて行った。
【０１８９】
（カブリの評価方法）
また、反転現像においては、転写帯電の極性が感光体の表面電位の極性と逆極性であるので、感光体上の電位的履歴が次の帯電に影響する。そこで、Ａ４縦画像において感光体一周分（本実施例では感光体の直径が３０ｍｍであるため約９４ｍｍ）をベタ黒画像（電位の絶対値低）としその直後をベタ白（電位の絶対値高）とした画像を用いて帯電ゴーストの評価も行った。良好に帯電する能力がないと、ベタ黒直後に電位の絶対値を充分に上げることができず、反転現像においてはカブリとなって表われる。
【０１９０】
カブリは反射濃度計（ＴＯＫＹＯ　ＤＥＮＳＨＯＫＵ（株）製、ＲＥＦＬＥＣＴＯＭＥＴＥＲ　ＭＯＤＥＬ　ＴＣ−６ＤＳ）を用いて測定し、画出し後の白地部反射濃度最悪値をＤｓ、画出し前の用紙の反射濃度平均値をＤｒとしたときの（Ｄｓ−Ｄｒ）をカブリ量とした。
評価は以下の通り
○：良好（３％以下）
△：（実用下限）
×：実用不可（５％を超える）
【０１９１】
耐久を通じてこの画像においてもカブリの発生はみられなかった。また該表面樹脂層のＲｚ及び帯電用磁性粒子のコート量もそれぞれ測定したが、初期・１千枚・５万枚と大きな減少はなかった。
【０１９２】
なお、本発明の電子写真装置は、本実施例で使用したものに限定されるものではなく、本発明の構成を有しているものであれば、それ以外のプロセス条件などは異なっていても良い。
【０１９３】
〈実施例２〉
実施例１において、ホウ酸アルミニウム粒子をホウ酸アルミニウムウィスカー（アスペクト比３０、平均繊維径１μｍ、モース硬度７）に代え、フェノール樹脂との硬度比較を行ったところ、ホウ酸アルミニウムウィスカーの方が硬かった。そして、実施例１において、ホウ酸アルミニウム粒子６０質量部を、ホウ酸アルミニウムウィスカー３０質量部、メタノールを４０質量部に代えたこと以外は、実施例１と同様にして帯電用磁性粒子担持体を作製し、画出し耐久評価を行った。良好な結果であった。
【０１９４】
〈実施例３〉
実施例１において、ホウ酸アルミニウム粒子を炭化珪素（ＳｉＣ）粒子（不定形、体積平均粒径３μｍ、モース硬度１３）に代え、フェノール樹脂との硬度比較を行ったところ、炭化珪素粒子の方が硬かった。そして、実施例１において、ホウ酸アルミニウム粒子を炭化珪素粒子に代えたこと以外は、実施例１と同様にして帯電用磁性粒子担持体を作製し、画出し耐久評価を行った。良好な結果であった。
【０１９５】
〈実施例４〉
実施例１において、ホウ酸アルミニウム粒子を炭化珪素ウィスカー（アスペクト比１０、平均繊維径１μｍ、モース硬度１３）に代え、フェノール樹脂との硬度比較を行ったところ、炭化珪素ウィスカーの方が硬かった。そして、実施例２においてホウ酸アルミウィスカーを炭化珪素ウィスカーに代えたこと以外は、実施例２と同様にして帯電用磁性粒子担持体を作製し、画出し耐久評価を行った。良好な結果であった。
【０１９６】
〈実施例５〉
実施例１において、ホウ酸アルミニウム粒子を酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）粒子（不定形、体積平均粒径３μｍ、モース硬度１２）に代え、エポキシ樹脂との硬度比較を行ったところ、酸化アルミニウム粒子の方が硬かった。
・カーボン　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　１０質量部
・エポキシ樹脂（固形分５０％）　　　　　　　　　　　　　　　２００質量部
・酸化アルミニウム粒子　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　６０質量部
・トルエン　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　７０質量部
上記処方にて実施例１と同様にして帯電用磁性粒子担持体を作製し、画出し耐久評価を行った。良好な結果であった。
【０１９７】
〈実施例６〉
実施例１において、ホウ酸アルミニウム粒子を酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）ウィスカー（アスペクト比２０、平均繊維径２μｍ、モース硬度１２）に代え、エポキシ樹脂との硬度比較を行ったところ、酸化アルミニウムウィスカーの方が硬かった。
・カーボン　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　１０質量部
・エポキシ樹脂（固形分５０％）　　　　　　　　　　　　　　　２００質量部
・酸化アルミニウムウィスカー　　　　　　　　　　　　　　　　　３０質量部
・トルエン　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　４０質量部
上記処方にて実施例１と同様にして帯電用磁性粒子担持体を作製し、画出し耐久評価を行った。良好な結果であった。
【０１９８】
〈実施例７〉
実施例１において、ホウ酸アルミニウム粒子を鉄粒子（不定形、体積平均粒径３μｍ、モース硬度４．５）に代え、エポキシ樹脂との硬度比較を行ったところ、鉄粒子のほうが硬かった。そして、実施例５において酸化アルミニウム粒子を鉄粒子に代えたこと以外は実施例５と同様にして帯電用磁性粒子担持体を作製し、画出し耐久評価を行った。良好な結果であった。
【０１９９】
〈実施例８〉
実施例１において、ホウ酸アルミニウム粒子を鉄ウィスカー（アスペクト比４５、平均繊維径２μｍ、モース硬度４．５）に代え、エポキシ樹脂との硬度比較を行ったところ、鉄ウィスカーのほうが硬かった。そして、実施例６において酸化アルミニウムウィスカーを鉄ウィスカーに代えたこと以外は実施例６と同様にして帯電用磁性粒子担持体を作製し、画出し耐久評価を行った。良好な結果であった。
【０２００】
〈実施例９〉
実施例１において、ホウ酸アルミニウム粒子を二酸化珪素（ＳｉＯ２）粒子（不定形、体積平均粒径２０μｍ、モース硬度７）に代え、エポキシ樹脂との硬度比較を行ったところ、二酸化珪素粒子の方が硬かった。
・カーボン　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　１０質量部
・エポキシ樹脂（固形分５０％）　　　　　　　　　　　　　　　２００質量部
・二酸化珪素粒子　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　２０質量部
・トルエン　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　１０質量部
上記処方にて実施例１と同様にして帯電用磁性粒子担持体を作製し、画出し耐久評価を行った。良好な結果であった。
【０２０１】
〈実施例１０〉
実施例１において、ホウ酸アルミニウム粒子をケイ酸カルシウム（ＣａＳｉＯ３）ウィスカー（アスペクト比５０、平均繊維径５μｍ、モース硬度５）に代え、エポキシ樹脂との硬度比較を行ったところ、ケイ酸カルシウムウィスカーの方が硬かった。そして、実施例６において酸化アルミニウムウィスカーをケイ酸カルシウムウィスカーに代えたこと以外は実施例６と同様にして帯電用磁性粒子担持体を作製し、画出し耐久評価を行った。良好な結果であった。
【０２０２】
〈比較例１〉
φ１６ｍｍのＡｌ円筒体に不定形の砥粒（サンド）を吹きつけてブラストし、表面の平均粗さを６μｍとし、これを帯電用磁性粒子担持体とした（図７）。これを実施例１と同様に画出し耐久評価を行った。初期は問題無かったが、耐久により、表面粗さＲｚの低下が大きく、また、帯電用磁性粒子コート量が低減し、担持体表面にトナー汚染が見られた。５万枚後のＤＣ−７００Ｖ印加時の感光体表面電位は−５２０Ｖにまで低下し、カブリが悪化した。
【０２０３】
〈比較例２〉
実施例１において、ホウ酸アルミニウム粒子をナイロン粒子（球状、体積平均粒径４μｍ）に代え、フェノール樹脂との硬度比較を行ったところ、フェノール樹脂表面に傷が付かなかった（ナイロン粒子の硬度はフェノール樹脂と同等かそれ以下）。そして、実施例１においてホウ酸アルミニウム粒子６０質量部をナイロン粒子１０質量部、メタノール７０質量部をＩＰＡ２０質量部に代えたこと以外は実施例１と同様にして帯電用磁性粒子担持体を作製し、画出し耐久評価を行った。初期は問題無かったが、耐久により、表面粗さＲｚの低下が大きく、また、帯電用磁性粒子コート量が低減し、担持体表面にトナー汚染が見られた。５万枚後のＤＣ−７００Ｖ印加時の感光体表面電位は−５１０Ｖにまで低下し、カブリが悪化した。
【０２０４】
〈比較例３〉
実施例１において、ホウ酸アルミニウム粒子をウレタン粒子（球状、体積平均粒径５μｍ）に代え、エポキシ樹脂との硬度比較を行ったところ、エポキシ樹脂表面に傷が付かなかった（ウレタン粒子の硬度はエポキシ樹脂と同等かそれ以下）。比較例２において、ナイロン粒子をウレタン粒子に、フェノール樹脂をエポキシ樹脂に、ＩＰＡをトルエンに代えたこと以外は比較例２と同様にして帯電用磁性粒子担持体を作製し、画出し耐久評価を行った。初期は問題無かったが、耐久により、表面粗さＲｚの低下が大きく、また、帯電用磁性粒子コート量が低減し、担持体表面にトナー汚染が見られた。５万枚後のＤＣ−７００Ｖ印加時の感光体表面電位は−４９０Ｖにまで低下し、カブリが悪化した。
【０２０５】
実施例１〜１０及び比較例１〜３の評価結果を表１にまとめて示す。
【０２０６】
【表１】
2004126237.tif 000006
【０２０７】
〈帯電用磁性粒子製造例１〉
Ｆｅ２Ｏ３５３モル％、ＣｕＯ２４モル％、ＺｎＯ２３モル％の１００質量部に、リンを０．０５質量部添加し、ボールミルにて粉砕、混合し、分散剤及び着色剤と水を加え、スラリーとした後、スプレードライヤーにより造粒操作を行った。適宜分級した後に、大気中１１００℃にて焼成を行った。
【０２０８】
得られたフェライトを解砕処理の後に分級を行い、平均粒径５０μｍのフェライト粒子を得た。フェライト粒子の体積抵抗は１×１０７Ωｃｍである。特性の詳細は表２にまとめて示す。また、形状は非常に良好な球形である。
【０２０９】
〈帯電用磁性粒子製造例２〉
Ｆｅ２Ｏ３５４モル％、ＭｎＯ３０モル％、ＭｇＯ１６モル％をボールミルにて粉砕、混合し、分散剤及び結着剤と水を加えスラリーとした後、スプレードライヤーにより造粒操作を行った。適宜分級した後に、酸素濃度を調整した雰囲気中１２００℃にて焼成し、解砕分級を行い、平均粒径５５μｍ、体積抵抗３×１０７Ωｃｍのフェライト粒子を得た。形状は、非常に良好な球形である。特性を表２にまとめて示す。
【０２１０】
〈帯電用磁性粒子製造例３〉
スプレードライヤーによる造粒操作の後、分級条件を変更し、細かめの造粒品を収集したことを除いて、帯電用磁性粒子製造例１と同様にしてフェライト粒子を製造した。平均粒径２７μｍ。特性を表２にまとめて示す。
【０２１１】
〈帯電用磁性粒子製造例４〉
スプレードライヤーによる造粒操作の後、分級条件を変更し、細かめの造粒品を収集したことを除いて、帯電用磁性粒子製造例１と同様にしてフェライト粒子を製造した。平均粒径１５μｍ。特性を表２にまとめて示す。
【０２１２】
〈帯電用磁性粒子製造例５〉
帯電用磁性粒子製造例２の原材料１００質量部にリンを３質量部添加した以外は同様にしてフェライトを製造したところ、粒子同士が焼結したフェライトの固まりを得た。固まりを、ハンマーミルにて粉砕を繰り返し、更に振動ボールミルにて粉砕し、適宜分級し、平均粒径２６μｍのフェライト粒子を得た。特性を表２にまとめて示す。
【０２１３】
〈帯電用磁性粒子製造例６〉
帯電用磁性粒子製造例１を気流式ジェットミルにて粉砕し平均粒径２７μｍのフェライト粒子を得た。特性を表２にまとめて示す。
【０２１４】
〈帯電用磁性粒子製造例７〉
帯電用磁性粒子製造例２を気流式ジェットミルにて粉砕した後に、風力分級により微粉をカットした。特性を表２にまとめて示す。
【０２１５】
〈帯電用磁性粒子製造例８〉
帯電用磁性粒子製造例３　５０質量部と帯電用磁性粒子製造例６　５０質量部を混合した。特性を表２にまとめて示す。
【０２１６】
〈帯電用磁性粒子製造例９〉
帯電用磁性粒子製造例３　８０質量部と帯電用磁性粒子製造例６　２０質量部を混合した。特性を表２にまとめて示す。
【０２１７】
〈帯電用磁性粒子製造例１０〉
帯電用磁性粒子製造例４を窒素中加熱し、低抵抗粒子を得た。特性を表２にまとめて示す。
【０２１８】
〈帯電用磁性粒子製造例１１〉
帯電用磁性粒子製造例３　７０重量部と帯電用磁性粒子製造例１０　３０質量部を混合した。特性を表２にまとめて示す。
【０２１９】
〈帯電用磁性粒子製造例１２〉
シランカップリング剤であるドデシルトリメトキシシラン０．０７質量部をメチルエチルケトン２０質量部に溶解した溶液に帯電用磁性粒子製造例６にて製造した磁性粒子１００質量部を加え、撹拌しながら７０℃に保ち、溶媒を蒸発した後に、１５０℃のオーブンに入れ、キュアリングを行った。特性については表２にまとめて示す。
【０２２０】
〈帯電用磁性粒子製造例１３〉
チタンカップリング剤であるイソプロポキシトリイソステアロイルチタネート０．０３質量部をトルエン２０質量部に溶解した溶液に帯電用磁性粒子製造例６にて製造した磁性粒子１００質量部を加え、撹拌しながら７０℃に保ち、溶媒を蒸発した後に、２００℃のオーブンに入れ、キュアリングを行った。特性については表２にまとめて示す。
【０２２１】
〈帯電用磁性粒子製造例１４〉
帯電用磁性粒子製造例４　７０質量部と帯電用磁性粒子製造例５　３０質量部を混合した。特性を表２にまとめて示す。
【０２２２】
〈帯電用磁性粒子製造例１５〉
Ｆｅ２Ｏ３　　８３モル％
Ｌｉ２Ｃｏ３　１７モル％
以上の１００質量部に、リンを０．８質量部添加し、ボールミルにて粉砕、混合し、分散剤及び結着剤と水を加えスラリーとした後、スプレードライヤーにより造粒操作を行った。適宜分級した後に、酸素濃度を調整し、１２００℃にて焼成を行った。
【０２２３】
得られらフェライトを解砕処理の後分級を行い、平均粒径５０μｍの粒子と２７μｍの粒子（Ａ）を得た。共に形状は非常に良好な球形である。
【０２２４】
次いで、該平均粒径５０μｍのフェライト粒子を気流式ジェットミルで形状調整し、風力級機により分級し、平均粒径２７μｍの粒子（Ｂ）を得た。該形状調整した粒子（Ｂ）２０質量部と粒子（Ａ）８０質量部を混合し、体積抵抗値３×１０７Ωｃｍのフェライト粒子を得た。特性を表２にまとめて示す。
【０２２５】
〈帯電用磁性粒子製造例１６〉
ＣｕＯ　　６モル％
ＺｎＯ　　１２モル％
ＭｇＯ　　４１モル％
Ｆｅ２Ｏ３　４１モル％
以上の１００質量部に対して、リン１質量部を加え、ボールミルにて粉砕、混合し、分散剤及び結着剤と水を加えスラリーとした後、スプレードライヤーにより造粒操作を行った。適宜分級した後に、酸素濃度を調整し、１２００℃にて焼成を行った。
【０２２６】
得られたフェライトを解砕処理の後分級を行い、平均粒径５０μｍの粒子と２７μｍの粒子（Ｃ）を得た。共に形状は非常に良好な球形である。
【０２２７】
次いで、該平均粒径５０μｍのフェライト粒子を気流式ジェットミルで形状調整し、風力分級機により分級し、平均粒径２７μｍの粒子（Ｄ）を得た。該形状調整した粒子（Ｄ）２０質量部と粒子（Ｃ）８０質量部を混合し、体積抵抗値６×１０７Ωｃｍのフェライト粒子を得た。特性を表２にまとめて示す。
【０２２８】
〈帯電用磁性粒子製造例１７〉
ＣｕＯ　１６モル％
ＺｎＯ　１１モル％
ＭｇＯ　２３モル％
ＭｎＯ　７モル％
Ｆｅ２Ｏ３　５３モル％
以上の１００質量部に対して、リン１質量部を加え、ボールミルにて粉砕、混合し、分散剤及び結着剤と水を加えスラリーとした後、スプレードライヤーにより造粒操作を行った。適宜分級した後に、酸素濃度を調整し、１２００℃にて焼成を行った。
【０２２９】
得られたフェライトを解砕処理の後分級を行い、平均粒径５０μｍの粒子と２７μｍの粒子（Ｅ）を得た。共に形状は非常に良好な球形である。
【０２３０】
次いで、該平均粒径５０μｍのフェライト粒子を気流式ジェットミルで形状調整し、風力分級機により分級し、平均粒径２７μｍの粒子（Ｆ）を得た。該形状調整した粒子（Ｆ）２０質量部と粒子（Ｅ）８０質量部を混合し、体積抵抗値７×１０６Ωｃｍのフェライト粒子を得た。特性を表２にまとめて示す。
【０２３１】
〈帯電用磁性粒子製造例１８〉
ＭｎＯ　　５７モル％
Ｆｅ２Ｏ３　４３モル％
以上をボールミルにて粉砕、混合し、分散剤及び結着剤と水を加えスラリーとした後、スプレードライヤーにより造粒操作を行った。適宜分級した後に、酸素濃度を調整し、１２００℃にて焼成を行った。
【０２３２】
得られたフェライトを解砕処理の後分級を行い、平均粒径５０μｍの粒子と２７μｍの粒子（Ｇ）を得た。共に形状は非常に良好な球形である。
【０２３３】
次いで、該平均粒径５０μｍのフェライト粒子を気流式ジェットミルで形状調整し、風力分級機により分級し、平均粒径２７μｍの粒子（Ｈ）を得た。該形状調整した粒子（Ｈ）２０質量部と粒子（Ｇ）８０質量部を混合し、体積抵抗値７×１０６Ωｃｍのフェライト粒子を得た。特性を表２にまとめて示す。
【０２３４】
〈帯電用磁性粒子製造例１９〉
ＮｉＯ　　２５モル％
ＺｎＯ　　２２モル％
Ｆｅ２Ｏ３　５３モル％
以上の１００質量部に対して、リン１質量部を加え、ボールミルにて粉砕、混合し、分散剤及び結着剤と水を加えスラリーとした後、スプレードライヤーにより造粒操作を行った。適宜分級した後に、酸素濃度を調整し、１２００℃にて焼成を行った。
【０２３５】
得られたフェライトを解砕処理の後分級を行い、平均粒径５０μｍの粒子と２７μｍの粒子（Ｉ）を得た。共に形状は非常に良好な球形である。
【０２３６】
次いで、該平均粒径５０μｍのフェライト粒子を気流式ジェットミルで形状調整し、風力分級機により分級し、平均粒径２７μｍの粒子（Ｊ）を得た。該形状調整した粒子（Ｊ）２０質量部と粒子（Ｉ）８０質量部を混合し、体積抵抗値４×１０７Ωｃｍのフェライト粒子を得た。特性を表２にまとめて示す。
【０２３７】
〈帯電用磁性粒子製造例２０〉
鉄粉を粉砕分級し、表面酸化を施し平均粒径２５μｍの粒子を得た。体積抵抗値は３×１０３Ωｃｍである。特性を表２にまとめて示す。
【０２３８】
〈帯電用磁性粒子製造例２１〉
スチレン系樹脂１００質量部と平均粒径０．２μｍのマグネタイト粒子３００質量部を溶融混練した後に粉砕分級し、平均粒径２５μｍの粒子を得た。体積抵抗値は、５×１０９Ωｃｍである。特性を表２にまとめて示す。
【０２３９】
〈帯電用磁性粒子製造例２２〉
帯電用磁性粒子２を振動ミルで粉砕した後に、風力分級により微粉カットをして、平均粒径１２μｍのフェライト粒子を得た。特性を表２にまとめて示す。
【０２４０】
【表２】
2004126237.tif 000007
【０２４１】
《帯電用磁性粒子担持体製造例１》
（補強用充填材と結着樹脂との硬度の比較方法）
帯電用磁性粒子担持体の表面樹脂層に用いる結着樹脂を厚さ１ｍｍのＳＵＳ板上にバーコーターにてコート・乾燥させる。補強用充填材として用いる粉体を、熱可塑性樹脂フィルム表面に接着させ、これをＳＵＳ板上に形成された結着樹脂とこすり合わせ、結着樹脂の表面に傷が発生したかどうかで比較した。
【０２４２】
結着樹脂をフェノール樹脂、補強用充填材をホウ酸アルミニウム（９Ａｌ２Ｏ３・２Ｂ２Ｏ３）粒子（不定形、体積平均粒径３μｍ、モース硬度７）として比較を行ったところ、結着樹脂表面に傷が付いた（ホウ酸アルミニウム粒子の方が硬い）。
カーボン　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　１０質量部
フェノール樹脂（固形分５０％）　　　　　　　　　　　　　　　２００質量部
ホウ酸アルミニウム粒子　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　６０質量部
メタノール　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　７０質量部
上記材料をφ２ｍｍのジルコニア粒子にて３時間サンドミルを行い、その後ジルコニア粒子を篩いで分離し、メタノールで固形分を３０％に調整し塗料Ｉ（ｃ（カーボン）／Ｂ（フェノール樹脂）／Ｐ（補強用充填材）＝１／１０／６）を得た。
【０２４３】
（帯電用磁性粒子担持体の表面樹脂層の体積抵抗測定方法）
この塗料を絶縁シート上にバーコーターにてコート・乾燥させ、これを定形にカットし、低抵抗率計ロレスター（三菱油化社製）にて測定したところ、体積抵抗率は３．２×１０２Ω・ｃｍであった。
【０２４４】
この塗料をスプレー法にてφ１６ｍｍのＡｌ円筒体上に１０μｍの被膜を形成させ、次いで熱風乾燥器により１５０℃／３０分間加熱・硬化させ帯電用磁性粒子担持体を作製した。
【０２４５】
（帯電用磁性粒子担持体上表面樹脂層の粗さＲｚ測定）
この帯電用磁性粒子担持体上の表面樹脂層のＲｚをサーフコーダーＳＥ−３３００（小坂研究所製）で、測定距離４ｍｍで、６点以上測定し、その平均値を歩帯電用磁性粒子担持体製造例の表面樹脂層のＲｚとした。
【０２４６】
以上の特性値を表３にまとめて示す。
【０２４７】
《帯電用磁性粒子担持体製造例２》
帯電用磁性粒子担持体製造例１において、ホウ酸アルミニウム粒子をホウ酸アルミニウムウィスカー（アスペクト比３０、平均繊維径１μｍ、モース硬度７）に代え、フェノール樹脂との硬度比較を行ったところ、ホウ酸アルミニウムウィスカーの方が硬かった。そして、帯電用磁性粒子担持体製造例１において、ホウ酸アルミニウム粒子６０質量部を、ホウ酸アルミニウムウィスカー３０質量部、メタノールを４０質量部に代えたこと以外は、帯電用磁性粒子担持体製造例１と同様にして帯電用磁性粒子担持体を作製した。
【０２４８】
《帯電用磁性粒子担持体製造例３》
帯電用磁性粒子担持体製造例１において、ホウ酸アルミニウム粒子を炭化珪素（ＳｉＣ）粒子（不定形、体積平均粒径３μｍ、モース硬度１３）に代え、フェノール樹脂との硬度比較を行ったところ、炭化珪素粒子の方が硬かった。そして、帯電用磁性粒子担持体製造例１において、ホウ酸アルミニウム粒子を炭化珪素粒子に代えたこと以外は、帯電用磁性粒子担持体製造例１と同様にして帯電用磁性粒子担持体を作製した。
【０２４９】
《帯電用雛粒子担持体製造例４》
帯電用磁性粒子担持体製造例１において、ホウ酸アルミニウム粒子を炭化珪素ウィスカー（アスペクト比１０、平均繊維径１μｍ、モース硬度１３）に代え、フェノール樹脂との硬度比較を行ったところ、炭化珪素ウィスカーの方が硬かった。そして、帯電用磁性粒子担持体製造例２においてホウ酸アルミウィスカーを炭化珪素ウィスカーに代えたこと以外は、帯電用磁性粒子担持体製造例２と同様にして帯電用磁性粒子担持体を作製した。
【０２５０】
《帯電用磁性粒子担持体製造例５》
帯電用磁性粒子担持体製造例１において、ホウ酸アルミニウム粒子を酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）粒子（不定形、体積平均粒径３μｍ、モース硬度１２）に代え、エポキシ樹脂との硬度比較を行ったところ、酸化アルミニウム粒子の方が硬かった。
カーボン　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　１０質量部
エポキシ樹脂（固形分５０％）　　　　　　　　　　　　　　　　２００質量部
酸化アルミニウム粒子　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　６０質量部
トルエン　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　７０質量部
上記処方にて帯電用磁性粒子担持体製造例１と同様にして帯電用磁性粒子担持体を作製した。
【０２５１】
《帯電用磁性粒子担持体製造例６》
帯電磁性粒子担持体製造例１において、ホウ酸アルミニウム粒子を酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）ウィスカー（アスペクト比２０、平均繊維径２μｍ、モース硬度１２）に代え、エポキシ樹脂との硬度比較を行ったところ、酸化アルミニウムウィスカーの方が硬かった。
カーボン　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　１０質量部
エポキシ樹脂（固形分５０％）　　　　　　　　　　　　　　　　２００質量部
酸化アルミニウムウィスカー　　　　　　　　　　　　　　　　　　３０質量部
トルエン　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　４０質量部
上記処方にて帯電用磁性粒子担持体製造例１と同様にして帯電用磁性粒子担持体を作製した。
【０２５２】
《帯電用磁性粒子担持体製造例７》
帯電用磁性粒子担持体製造例１において、ホウ酸アルミニウム粒子を鉄粒子（不定形、体積平均粒径３μｍ、モース硬度４．５）に代え、エポキシ樹脂との硬度比較を行ったところ、鉄粒子のほうが硬かった。そして、帯電用磁性粒子担持体製造例５において酸化アルミニウム粒子を鉄粒子に代えたこと以外は帯電用磁性粒子担持体製造例５と同様にして帯電用磁性粒子担持体を作製した。
【０２５３】
《帯電用磁性粒子担持体製造例８》
帯電用磁性粒子担持体製造例１において、ホウ酸アルミニウム粒子を鉄ウィスカー（アスペクト比４５、平均繊維径２μｍ、モース硬度４．５）に代え、エポキシ樹脂との硬度比較を行ったところ、鉄ウィスカーのほうが硬かった。そして、帯電用磁性粒子担持体製造例６において酸化アルミニウムウィスカーを鉄ウィスカーに代えたこと以外は帯電用磁性粒子担持体製造例６と同様にして帯電用磁性粒子担持体を作製した。
【０２５４】
《帯電用磁性粒子担持体製造例９》
帯電用磁性粒子担持体製造例１において、ホウ酸アルミニウム粒子を二酸化珪素（ＳｉＯ２）粒子（不定形、体積平均粒径２０μｍ、モース硬度７）に代え、エポキシ樹脂との硬度比較を行ったところ、二酸化珪素粒子の方が硬かった。
カーボン　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　１０質量部
エポキシ樹脂（固形分５０％）　　　　　　　　　　　　　　　　２００質量部
二酸化珪素粒子　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　２０質量部
トルエン　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　１０質量部
上記処方にて帯電用磁性粒子担持体製造例１と同様にして帯電用磁性粒子担持体を作製した。
【０２５５】
《帯電用磁性粒子担持体製造例１０》
帯電用磁性粒子担持体製造例１において、ホウ酸アルミニウム粒子をケイ酸カルシウム（ＣａＳｉＯ３）ウィスカー（アスペクト比５０、平均繊維径５μｍ、モース硬度５）に代え、エポキシ樹脂との硬度比較を行ったところ、ケイ酸カルシウムウィスカーの方が硬かった。そして、帯電用磁性粒子担持体製造例６において酸化アルミニウムウィスカーをケイ酸カルシウムウィスカーに代えたこと以外は帯電用磁性粒子担持体製造例６と同様にして帯電用磁性粒子担持体を作製した。
【０２５６】
《帯電用磁性粒子担持体製造例１１》
帯電用磁性粒子担持体製造例１において、ホウ酸アルミニウム粒子をダイヤモンド粒子（不定形、体積平均粒径５μｍ、モース硬度１５）に代え、エポキシ樹脂との硬度比較を行ったところ、ダイヤモンド粒子の方が硬かった。
カーボン　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　１０質量部
エポキシ樹脂（固形分５０％）　　　　　　　　　　　　　　　　２００質量部
ダイヤモンド粒子　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　６０質量部
トルエン　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　７０質量部
上記処方にて帯電用磁性粒子担持体製造例１と同様にして帯電用磁性粒子担持体を作製した。
【０２５７】
《帯電用磁性粒子担持体製造例１２》
帯電用磁性粒子担持体製造例１において、ホウ酸アルミニウム粒子をメソフェーズピッチ系カーボンウィスカー（アスペクト比２５、平均繊維径６μｍ、モース硬度４）に代え、エポキシ樹脂との硬度比較を行ったところ、メソフェーズピッチ系カーボンウィスカーの方が硬かった。そして、帯電用磁性粒子担持体製造例６において酸化アルミニウムウィスカーをケイ酸カルシウムウィスカーに代えたこと以外は帯電用磁性粒子担持体製造例６と同様にして帯電用磁性粒子担持体を作製した。
【０２５８】
《帯電用磁性粒子担持体製造例１３》
φ１６ｍｍのＡｌ円筒体に不定形の砥粒（サンド）を吹き付けてブラストし、表面の平均粗さを６μｍとし、これを帯電用磁性粒子担持体とした（図７）。
【０２５９】
《帯電用磁性粒子担持体製造例１４》
帯電用磁性粒子担持体製造例１において、ホウ酸アルミニウム粒子をナイロン粒子（球状、体積平均粒径４μｍ）に代え、フェノール樹脂との硬度比較を行ったところ、フェノール樹脂表面に傷が付かなかった（ナイロン粒子の硬度はフェノール樹脂と同等かそれ以下）。そして、帯電用磁性粒子担持体製造例１においてホウ酸アルミニウム粒子６０質量部をナイロン粒子１０質量部、メタノール７０質量部をＩＰＡ２０質量部に代えたこと以外は帯電用磁性粒子担持体製造例１と同様にして帯電用磁性粒子担持体を作製した。
【０２６０】
《帯電用磁性粒子担持体製造例１５》
帯電用磁性粒子担持体製造例１において、ホウ酸アルミニウム粒子をウレタン粒子（球状、体積平均粒径５μｍ）に代え、エポキシ樹脂との硬度比較を行ったところ、エポキシ樹脂表面に傷が付かなかった（ウレタン粒子の硬度はエポキシ樹脂と同等かそれ以下）。帯電用磁性粒子担持体製造例１４において、ナイロン粒子をウレタン粒子に、フェノール樹脂をエポキシ樹脂に、ＩＰＡをトルエンに代えたこと以外は帯電用磁性粒子担持体製造例１４と同様にして帯電用磁性粒子担持体を作製した。
【０２６１】
【表３】
2004126237.tif 000008
【０２６２】
「現像剤製造例１」
ポリエステル樹脂　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　１００質量部
合金属アゾ染料　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　２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　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　５質量部
上記材料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した。得られた混練物を冷却し、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の調整されたトナー組成物を得た。このトナー組成物に、疎水化処理された酸化チタン１．６質量％を添加して、重量平均粒径７．１μｍのトナーを作製した。また、平均粒径５０μｍ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ものを１００質量部に対し、トナーを６質量部を混合し現像剤とした。
【０２６３】
「現像剤製造例２」
スチレン　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　８８質量部
ｎ−ブチルアクリレート　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　１２質量部
ジビニルベンゼン　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　０．２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
合金属アゾ染料　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　１．２質量部
アゾ系開始剤　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　３質量部
上記材料を分散混合し、上記溶液を燐酸カルシウム４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、７０℃で８時間重合し得られた重合体をろ過し、洗浄を行った後に、乾燥分級し、トナー組成物を得た。
【０２６４】
上記トナー組成物に、疎水化処理された酸化チタン１．４質量％を添加し、重量平均粒径６．４μｍのトナーを作製した。得られたトナーは、重合法により形成されており、電子顕微鏡にて観察したところ真球状を示している。また、平均粒径５０μｍ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ものを１００質量部に対し、トナーを６質量部を混合し現像剤とした。
【０２６５】
次いで本発明の実施例及び比較例において使用される評価用機械及び方法、及び実施例及び比較例を用い本発明を説明する。
【０２６６】
（デジタル複写機１）
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（キヤノン製：ＧＰ５５）を用意した。装置の概略は、感光体の一次帯電手段としてコロナ帯電器を備え、現像手段として一成分ジャンピング現像方法を採用した一成分現像器を備え、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、一次帯電用帯電器及びクリーニング手段は一体型のユニット（プロセスカートリッジ）となっている。プロセススピードは１５０ｍｍ／ｓｅｃである。このデジタル複写機を以下の様に改造した。
【０２６７】
まず、プロセススピードを２００ｍｍ／ｓｅｃに改造した。現像部分を一成分ジャンピング現像から、二成分現像剤を使用可能に改造した。更に、一次帯電手段としてマグネットローラーを内包したφ１６導電性磁性スリーブを配し、帯電用磁気ブラシを形成するようにした。帯電用の導電性スリーブと感光体との最小のギャップは、０．５ｍｍと設定した。また、現像バイアスは、−５００Ｖの直流成分にピーク間電圧（Ｖｐｐ）１０００Ｖ、周波数３ｋＨｚの矩形波を重畳する。また、コロナ帯電器を用いた転写手段をローラー転写手段をローラー転写方式に変更し、帯電前露光手段を取り除いた。更に、クリーニングブレードを取り去り、クリーナレス複写装置とした。図１１に概略図を示す。図中、１０１は定着器、１０２は帯電器、１０３は帯電用磁性粒子、１０４はマグネットローラー内包導電性スリーブ、１０５は感光体、１０６は露光光、１０７は現像スリーブ、１０８は現像器、１０９及び１１０は撹拌スクリュー、１１１は現像剤、１１２は紙搬送ガイド、１１３は転写紙、１１４は転写ローラー、１１５は紙搬送ベルト、１１６はプロセスカートリッジ、１１７は現像カートリッジを示す。
【０２６８】
（実施例１１）
（表面樹脂層の耐久削れ量の測定）
ＫＥＹＥＮＣＥ社製レーザー寸法測定器を用いた。コントローラＬＳ−５５００およびセンサーヘッドＬＳ−５０４０Ｔを用い、スリーブ固定治具およびスリーブ送り機構を取り付けた装置にセンサー部を別途固定し、スリーブの外径寸法の平均値から測定を行った。測定はスリーブ長手方向に対し３０分割して３０箇所測定し、さらにスリーブを周方向に０°回転させた後さらに３０箇所、計６０箇所の測定を行い、その平均値をとった。帯電用磁性粒子担持体の初期の外径（Ｄ０）、及び６万枚耐久後の外径（Ｄ）を測定し、（Ｄ−Ｄ０）／２（μｍ）により被膜の磨耗量を計算した。
【０２６９】
（帯電用磁性粒子担持体上の磁性粒子コート量測定）
帯電用磁性粒子担持体上の磁性粒子コート量の測定については、円筒濾紙を有する測定容器を用い、帯電用磁性粒子担持体表面の形状に沿った金属製の吸引口を取付け、画像形成直後（５分以内が好ましい）の帯電用磁性粒子担持体表面上の磁性粒子層を過不足無く一様に吸引出来るように吸引圧を調整し磁性粒子を吸引する。この時吸引された磁性粒子をＭ、吸引した帯電用磁性粒子担持体表面の面積をＳとして、Ｍ／Ｓ（ｄｇ／ｍ２）により計算した。
【０２７０】
デジタル複写機１を用い、磁性粒子のコーティング密度が１８０ｄｇ／ｍ２となる様に帯電器に装着し、感光体を装着する。１８０ｄｇ／ｍ２となる様に装着するためには、最低限約３０ｇの磁性粒子量を必要とする。磁気ブラシ帯電器は、感光体との接触部において逆方向になるように回転させる。この時の帯電器回転周速は２４０ｍｍ／ｓｅｃとする。
【０２７１】
帯電部材に印加するバイアスは、印加電圧−７００Ｖの直流電圧及び１ｋＨｚ，７００Ｖｐｐの矩形波振動電圧とした。また、現像バイアスは−５００Ｖの直流電圧に１０００Ｖｐｐ／３ｋＨｚの矩形波交流電圧を重畳した電圧とし、温度１５℃、相対湿度１０％の条件下で、画像比率３％の文字画像（Ａ４）を形成した。得られた画像の評価は目視で行う。
【０２７２】
こうして製造された帯電用磁性粒子担持体を上述のような構成のプリンターに組み込んだ。感光体が接触ニップを１回通過しただけで、始め０Ｖだった感光体表面電位が−６８０Ｖにまで帯電され、良好な帯電性を得ることができた。また、このとき感光体上にピンホールが生じていてもリークは発生せず、また帯電部材を構成している導電粒子が感光体上に現像されることもなく、良好な画像が得られた。
【０２７３】
このようにして１千枚及び６万枚の画像出し耐久試験を行ったところ、初期と同様な帯電性を示しており、良好な画像が得られた。
【０２７４】
また、耐久試験は以下の様に行う。画像比率３％の文字画像（Ａ４）を回転周速３００ｍｍ／ｓｅｃの条件下にて５０枚間欠モードで４００サイクル、つまり、２００００枚コピーし、初期と同様の評価を行う。この際、非画像形成部については、連続通紙時、最初の一枚目の画像が形成され得る以前の帯電時（前回転時）及び画像形成間（紙間）及び５０枚目の画像形成終了の後の感光体帯電時（後回転時）については、−７００Ｖの直流電圧及び１ｋＨｚ，５００Ｖｐｐの矩形波交流電圧を印加し、感光体を帯電させつつ、帯電磁気ブラシ中に混入するトナーを感光体上に移動させ、現像部分にて回収する。
【０２７５】
〈磁性粒子製造例６〉、「現像剤製造例２」及び（帯電用磁性粒子担持体製造例１）を用い上記評価を行う。耐久試験中、帯電部材に印加する電圧により、帯電用磁性粒子と感光体が干渉することにより発生する音については、ほとんど気にならないレベルであった。結果、帯電器回転用速２４０ｍｍ／ｓｅｃにおいて、実質的にカブリのない画像であり、良好な結果を得た。更に耐久試験を進め、５００００枚時に感光体削れに起因するカブリを生じたため、感光体を交換し６００００枚まで耐久試験をしたが、画像性はカブリがなく良好であった。また、２００００枚毎に帯電用磁性粒子をサンプリングし、汚染量を測定する。ここで汚染量は、熱天秤による分析において、窒素雰囲気中で温度１５０℃から４００℃まで加熱したときの質量減少分から、使用前磁性粒子の加熱したときの質量減少分を差し引いた量をサンプル量に対する百分率で表す。
【０２７６】
表４に結果をまとめて示す。また、〈磁性粒子製造例６〉と、「現像剤製造例２」において使用されたトナーの摩擦帯電性を確認したところ、本実施例の感光体の帯電極性と同じ極性であるマイナスであった。
【０２７７】
（実施例１２〜２８）
表４のような組み合わせにて、実施例１１と同様の評価を行った。表４に結果をまとめて示す。各実施例の耐久中、帯電部材に印加する電圧により、帯電用磁性粒子と感光体が干渉することにより発生する音については、ほとんど気にならないレベルである。
【０２７８】
実施例１２〜１８において使用された、磁性粒子と「現像剤製造例１」及び「現像剤製造例２」において使用されたトナーの摩擦帯電性を確認したところ、本実施例の感光体の帯電極性と同じ磁性であるマイナスであった。
【０２７９】
（実施例２９〜４２）
表４のような組み合わせにて、実施例１１と同様の評価を行った。表４に結果をまとめて示す。各実施例の耐久中、帯電部材に印加する電圧により、帯電用磁性粒子と感光体が干渉することにより発生する音については、ほとんど気にならないレベルであった。
【０２８０】
実施例２９〜３０において、６万枚時にややカブリを生じた。これは使用した磁性粒子の短軸長さ／長軸長さの標準偏差が０．０８と若干小さいことに起因すると考えられる。実施例３１〜３２において、６万枚時にややカブリを生じた。実施例３３〜３８においては、銅及びマンガンを用いたフェライト粒子が良好な結果を得ていることから、リチウムを用いたことに起因するものと考えられる。
【０２８１】
また、実施例３９〜４０において、４万枚時に汚染量は特に多いこともないことから、短軸／長軸長さの標準偏差０．１であるために、汚染量自体は、低く抑えられているにもかかわらず、ニッケルを用いたためにややカブリを生じたと考えられる。
【０２８２】
（比較例４〜１１）
表５の組み合わせにて、実施例と同様の評価を行った。表５に結果をまとめて示す。但し、画像形成中に帯電部材に印加する電圧により、帯電用磁性粒子と感光体が干渉することにより発生する音についてやや気になるレベルであったため、気にならないレベルまで低めるために、アルミニウムシリンダーの厚みが３．５ｍｍである感光体を使用した。
【０２８３】
以上の比較例の結果より、比較例４において、カブリについては、初期は良好であるが、４万枚程度において、ややカブリの目立つ画像となり、汚染量も０．８５％と多めであった。これは、使用した磁性粒子の短軸長さ／長軸長さの標準偏差が小さいことに起因すると考えられる。
【０２８４】
比較例５においては、標準偏差が小さいことに加え、帯電粒子の体積抵抗値が低すぎ、初期から異常画像となった。比較例６においては、初期は問題のないレベルであったが、標準偏差が小さいことに加え、５〜２０μｍの粒径を有する磁性粒子の体積抵抗値がやや低めのために、磁性粒子が徐々に漏れ、また低抵抗粒子の偏りに起因すると考えられる、耐久中のリーク画像を生じた。
【０２８５】
比較例７においては、抵抗値が低すぎるために、初期からリーク画像となった。
【０２８６】
比較例８においては、初期からカブリ画像を生じた。これは、標準偏差が、小さいことに加え、抵抗値が高すぎることに起因する。
【０２８７】
比較例９〜１１においては、初期は全く問題なく良好な画像であるが、耐久で帯電用磁性粒子担持体表面の凹凸が摩耗し、該粒子コート量Ｍ／Ｓが低下し、その結果感光体への電荷注入能力の低下に起因する。
【０２８８】
【表４】
2004126237.tif 000009
【０２８９】
【表５】
2004126237.tif 000010
【０２９０】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、磁気ブラシ帯電部材、該帯電部材を用いた帯電装置、該帯電装置を具備した装置について、磁気ブラシを構成する磁性粒子を保持する担持体表面に、結着樹脂及び該結着樹脂中に分散された補強用充填材から成る、凹凸を持った表面樹脂層を形成する。
【０２９１】
さらに、担持体表面の凹凸変化が小さく耐汚染性にも優れるため、耐久使用における電荷注入性にも優れる。
【０２９２】
これにより、例えばスリーブ加工し易く且つ安価なアルミニウムを用いた場合においても、補強用充填材が分散された樹脂のような被膜を表面層として用いることによって、搬送性、耐久性共に満足できる磁気ブラシ帯電部材用の担持体を得ることができた。また担持体表面に所望の粗さの凹凸面を安定して均一に形成することが可能となった。更には、帯電用磁性粒子担持体の表面に対する電極層の形成と表面粗面化処理とが同時にできるので、コスト的にも安くできることが可能となった。
【０２９３】
その結果、該帯電部材を用いた帯電装置、該帯電装置を具備した装置について安価に提供することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】スリーブ型の磁気ブラシ帯電部材ないしは帯電装置の概略構成模型図である。
【図２】磁性ローラ型の磁気ブラシ帯電部材ないしは帯電装置の概略構成模型である。
【図３】磁性粒子の体積抵抗値の測定装置の概略断面図である。
【図４】画像形成装置例の概略構成図である。
【図５】感光体の層構成模型図である。
【図６】注入帯電の原理説明図である。
【図７】サンドブラストで粗面化したスリーブ表面の部分的断面模型図である。
【図８】粗面化コート層で粗面化したスリーブ表面の部分的断面模型図である。
【図９】粗面化コート層の部分的断面模型図の一例である。
【図１０】粗面化コート層の部分的断面模型図のその他の例である。
【図１１】電子写真方式のデジタル複写機の構成例の概略図である。
【符号の説明】
１　被帯電体（電子写真感光体）
２　磁気ブラシ帯電部材
２１　スリーブ
２２　マグネットロール
２３　磁性粒子（キャリア）
２４　芯金
２５　導電層
２６　粗面化コート層
Ｂ　磁気ブラシ
Ｓ１　帯電バイアス印加電源
３　現像装置
４　転写ローラ
５　定着装置
６　クリーニング装置
Ｐ　記録材（転写材）
【図１】
2004126237.tif 000011
【図２】
2004126237.tif 000012
【図３】
2004126237.tif 000013
【図４】
2004126237.tif 000014
【図５】
2004126237.tif 000015
【図６】
2004126237.tif 000016
【図７】
2004126237.tif 000017
【図８】
2004126237.tif 000018
【図９】
2004126237.tif 000019
【図１０】
2004126237.tif 000020
【図１１】
2004126237.tif 000021