(57)【要約】【課題】感光体ドラムに汚染、キズを発生させない接触帯電装置により、長期に亘って良好な画像を形成する。【解決手段】接触帯電ローラ１の内部に固定磁石を設け、回転しつつ、その表面に磁性粉含有樹脂粒子１１の穂立ちを形成する。その磁性粉は、その平均粒子径が０．０１〜０．５０μｍであり、その粒子形状が６個の四角形で囲まれた凸多面体である六面体、又は、８個の三角形で囲まれた凸多面体である八面体を基本とし、六面体又は八面体の各頂点および稜線が曲面状であり、その投影像の外周部に直線とみなせる部分を有する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
静電潜像を形成する感光体の表面に接触し前記感光体を一様帯電させる帯電手段と、該帯電手段にバイアス電圧を印加するバイアス電源とを備える帯電装置において、
その内部に磁石を設けたスリーブと、該スリーブ表面にブラシ状に保持された磁性粉含有樹脂粒子とを備え、
前記磁性粉は、その粒子形状が６個の四角形で囲まれた凸多面体である六面体、又は、８個の三角形で囲まれた凸多面体である八面体を基本とし、前記六面体又は八面体の各頂点および稜線が曲面状であり、その投影像の外周部に直線とみなせる部分を有し、
前記磁性粉含有樹脂粒子のブラシ上に形成された穂立ちを介して前記バイアス電圧により前記感光体を一様帯電させることを特徴とする接触帯電装置。
【請求項２】
前記磁性粉が、Ｆｅに対して０．１〜１０原子％の、Ｍｎ、Ｚｎ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｔｉ、およびＳｉから選ばれる少なくとも１種の元素を含むマグネタイトからなる請求項１記載の接触帯電装置。
【請求項３】
前記磁性粉の平均粒子径が、０．０１〜０．５０μｍである請求項１記載の接触帯電装置。
【請求項４】
前記磁性粉含有樹脂粒子の７９５．８ｋＡ／ｍの磁場における飽和磁化が５０〜８０Ａｍ２／ｋｇであること特徴とする請求項１記載の接触帯電装置。
【請求項５】
前記磁性粉含有樹脂粒子の円形度が０．９４〜０．９８であることを特徴とする請求項１記載の接触帯電装置。
【請求項６】
請求項５記載の磁性粉含有樹脂粒子の製造方法であって、
前記円形度を調整するため、
当該磁性粉及び当該樹脂を含む混練物を気流粉砕する工程と、
複数回機械粉砕する工程とを含むことを特徴とする磁性粉含有樹脂粒子の製造方法。
【請求項７】
請求項１記載の接触帯電装置と、
前記感光体を露光し静電潜像を形成させる露光手段と、
前記静電潜像をトナー像として現像する現像手段と、
前記トナー像を記録体上に転写する転写手段と、
前記トナー像を前記記録体上に定着する定着手段とを備え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、接触帯電装置及びこれを使用する画像形成装置に関し、特に、磁性粉含有樹脂粒子の穂立ちを感光体に接触させて感光体を一様帯電させる接触帯電装置及びこれを使用する画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真法、静電記録法、静電印刷法等を利用したレーザープリンタ、静電式複写機、普通紙ファクシミリ装置、およびこれらの複合機などの画像形成装置にいては、まず、潜像保持体の表面を帯電手段によって一様に帯電させ、次いで、半導体レーザー、発光ダイオード等の露光手段によって露光して静電潜像を形成後、この静電潜像を、現像手段によって現像してトナー像に顕像化する。次に、このトナー像を、用紙などの記録体に転写・定着させることで、一連の画像形成の工程が完了する。
【０００３】
帯電手段においては、近年、オゾンフリーなどのメリットにより、磁気ブラシ帯電方式を利用した接触帯電装置が用いられている。この磁気ブラシ帯電用磁性粒子には、特許文献１に開示された「帯電装置」のように、磁性体として、従来の２成分現像剤の磁性キャリア粒子と同様の鉄、クロム、ニッケル、コバルトなどの金属、あるいはそれらの化合物や合金の粒子の表面を樹脂で被覆するか、あるいは、磁性体粒子を分散して含有した樹脂粒子を使用していた。
【特許文献１】特開平６−２５８９１７号公報（段落００１９）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このうち、球状のフェライト粒子に関しては、粒子形状が球を呈している為、感光体ドラム表面の研磨効果が弱く、感光体汚染を引き起こしていた。
【０００５】
さらに、樹脂中に磁性粉を含有させた磁性粉含有樹脂粒子においては、使用する磁性粉によっては、樹脂からの磁性粉脱落による感光体ドラム汚染、研磨不良による感光体ドラム汚染、さらには、感光体ドラム表面にキズを発生させてしまい、完全なものとはなっていないのが現状である。
【０００６】
磁性粉含有樹脂粒子に含有される磁性粉としては、現在、６個の四角形で囲まれた凸多面体である六面体（立方体、直方体）状のものや、８個の三角形で囲まれた凸多面体である八面体状のもの等の、多面体状の磁性粉と、球状の磁性粉とが一般的に用いられる。
【０００７】
ところが、多面体状の磁性粉を用いた磁性粉含有樹脂粒子は、磁性粉含有樹脂粒子の表面に露出した磁性粉の尖った頂点や、隣り合う面間の尖った稜線から電荷が放出されやすいことから、過度の電流が流れやすい。また、多面体状の磁性粉は流動性が低く、バインダ樹脂に対する分散性が悪いことから、当該バインダ樹脂中に均一に分散させるのが難しい。そのため、個々の磁性粉含有樹脂粒子における磁性粉の分散状態や、個々の磁性粉含有樹脂粒子における磁性粉の含有量にばらつきを生じやすいことから、感光体ドラム表面電位ムラを生じやすい。
【０００８】
さらに、多面体状の磁性粉を用いた磁性粉含有樹脂粒子は、磁性粉含有樹脂粒子の表面から露出した磁性粉の形状が角を帯びている為、感光体ドラム表面にキズを発生させてしまい、画像欠陥を引き起こすという問題がある。さらに、樹脂分散型帯電用磁性粒子の形状は、その作製工程で気流式粉砕機が使用されているのが現状であり、一般的には、その粒子形状は角がある粒子が多く存在する為、樹脂分散型帯電用磁性粒子で形成されている磁気ブラシと感光体ドラム表面との接触面積が一定ではなくなり、その結果、感光体ドラム表面電位ムラが生じ、画像ムラを引き起こしていた。したがって、角が尖った多面体状の磁性粉を用いた磁性粉含有樹脂粒子は、結果として、画像濃度の低下や地カブリの発生といった画像欠陥を生じやすいという問題がある。また、画像形成時の温度、湿度環境によって、帯電量が変動しやすいことから、高温高湿、低温低湿環境下での画像欠陥をさらに生じやすくなるという問題もある。
【０００９】
一方、球状の磁性粉は尖った頂点や稜線等を有さず、したがって球状の磁性粉を用いた磁性粉含有樹脂粒子は、磁性粉含有樹脂粒子の表面に露出した磁性粉から電荷が放出されにくいことから、電荷のリークは起こりにいくい。また、球状の磁性粉は、多面体状のものに比べて流動性に優れると共に、バインダ樹脂に対する分散性にも優れることから、バインダ樹脂中に均一に分散させるのが容易であり、個々の磁性粉含有樹脂粒子における磁性粉の分散状態にばらつきが生じるのを防止して、その帯電量を均一化することができ、感光体ドラム表面電位ムラも解消できる。しかし、球状の磁性粉を用いた磁性粉含有樹脂粒子は、磁性粉含有樹脂粒子の表面から露出した磁性粉の形状が丸みを帯びた球であるため、感光体ドラム表面研磨が弱く、感光体ドラム汚染を発生させてしまうという問題がある。
【００１０】
そこで、本発明の課題は、球状の磁性粉と多面体状の磁性粉の両方の長所を活かし、感光体ドラムに汚染、キズを発生させることなく、長期に亘って良好な画像を形成することができる磁性粉含有樹脂粒子と組み合わせる接触帯電装置及びこれを使用する画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上述した課題を解決するため、本発明では、第１に接触帯電装置として、静電潜像を形成する感光体の表面に接触し感光体を一様帯電させる帯電手段と、該帯電手段にバイアス電圧を印加するバイアス電源とを備える帯電装置において、その内部に磁石を設けたスリーブと、該スリーブ表面にブラシ状に保持された磁性粉含有樹脂粒子とを備え、磁性粉は、その粒子形状が６個の四角形で囲まれた凸多面体である六面体、又は、８個の三角形で囲まれた凸多面体である八面体を基本とし、六面体又は八面体の各頂点および稜線が曲面状であり、その投影像の外周部に直線とみなせる部分を有し、磁性粉含有樹脂粒子のブラシ上に形成された穂立ちを介してバイアス電圧により感光体を一様帯電させる。
【００１２】
本発明では、第２に、磁性粉が、Ｆｅに対して０．１〜１０原子％の、Ｍｎ、Ｚｎ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｔｉ、およびＳｉから選ばれる少なくとも１種の元素を含むマグネタイトからなる。
【００１３】
本発明では、第３に、磁性粉の平均粒子径が、０．０１〜０．５０μｍである。
【００１４】
本発明では、第４に、磁性粉含有樹脂粒子の７９５．８ｋＡ／ｍの磁場における飽和磁化が５０〜８０Ａｍ２／ｋｇである。
【００１５】
本発明では、第５に、磁性粉含有樹脂粒子の円形度が０．９４〜０．９８である。
【００１６】
本発明では、第６に、磁性粉含有樹脂粒子の円形度は、磁性粉及び樹脂を含む混練物を気流粉砕した後、複数回機械粉砕することにより調整する。
【００１７】
第７に、本発明の画像形成装置は、上述した接触帯電装置と、感光体を像露光し静電潜像を形成させる露光手段と、静電潜像をトナーで現像する現像手段と、当該トナー像を記録体上に転写する転写手段と、トナー像を記録体上に定着する定着手段とを備える。
【００１８】
上述した粒子形状を有する磁性粉は、頂点と稜線がいずれも曲面状とされ、尖った頂点や稜線を有しないことから、感光体ドラム表面電位ムラが解消され、同時に、感光体ドラム表面キズをなくすことができる。
【００１９】
また、この磁性粉は、上記のように多面体の頂点や稜線をいずれも曲面状としていることから、流動性、およびバインダ樹脂に対する分散性に優れており、バインダ樹脂中に均一に分散させるのが容易であって、個々の磁性粉含有樹脂粒子における磁性粉の分散状態にばらつきが生じるのを防止して、個々の磁性粉含有樹脂粒子の、帯電付与のしやすさを均一化することができる。
【００２０】
また、平均粒子径が０．０１μｍ未満である磁性粉は、磁性粉含有樹脂粒子の表面に露出する割合が増加し、露出した磁性粉から電流が過度に流れてしまい、感光体ドラム表面にピンホールを発生させてしまうという問題があること、一方、平均粒子径が０．５０μｍを超える磁性粉は、逆に、トナー粒子の表面に露出する割合が極端に減少し、感光体ドラム表面研磨性が極端に悪化し、感光体ドラム汚染を発生させてしまうという問題があること、そのため、磁性粉の平均粒子径は、０．０１〜０．５０μｍである必要があることを見出した。また、効果のバランスを考慮すると、磁性粉の平均粒子径は、上記の範囲内でも特に、０．０５〜０．３５μｍであるのが好ましい。磁性粉の平均粒子径は、例えば、倍率１万倍のＴＥＭ写真を例えば４倍に拡大し、例えば３００個の磁性粉について測定したマーチン半径（円相当半径）の平均値である。
【００２１】
磁性粉としては、フェライト、マグネタイトが好ましいが、磁性粉含有樹脂粒子に良好な磁気ブラシを形成させる為に磁気特性を付与することを考慮すると、Ｆｅに対して０．１〜１０原子％の、Ｍｎ、Ｚｎ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｔｉ、およびＳｉから選ばれる少なくとも１種の元素を含むマグネタイト（四三酸化鉄）からなるものを用いることが好ましい。これにより、頂点及び稜線を丸めた丸六面体又は丸八面体の磁性粒子が容易に得られる。
【００２２】
磁性粉含有樹脂粒子に良好な磁気ブラシを形成させるためには、磁性粉含有樹脂粒子の７９５．８ｋＡ／ｍの磁場における飽和磁化が５０〜８０Ａｍ２／ｋｇであることであるのが好ましい。さらに、６０〜８０Ａｍ２／ｋｇであることがより好ましい。５０Ａｍ２／ｋｇ未満では、磁気ブラシが形成できず、また、感光体ドラムへの付着が発生してしまう。８０Ａｍ２／ｋｇを超えると、帯電ローラ内部に固定された磁石の磁気的拘束力増大により、磁気ブラシの自由度が失われ、磁気ブラシと感光体ドラム表面との接触が不安定になり、その結果、ドラム表面電位のムラが発生してしまい、画像ムラといった画像不良を引き起こす。同時に感光体ドラム表面にもキズを発生させてしまう。なお、飽和磁化の測定は、常温常湿（２０℃、６５％ＲＨ）で保管しておいた磁性粉含有樹脂粒子を５０ｍｇ程度取り分け円筒形のセルに挿入して、振動試料型磁力計（ＶＳＭ−Ｐ７・１５型：東英工業製）により、1分間でヒステリシスカーブを描かせて測定を行った。
【００２３】
磁性粉含有樹脂粒子は、体積固有抵抗値が１０４〜１０９Ωｃｍとするとよいが、１０５〜１０９Ωｃｍであることが好ましく、１０６〜１０９Ωｃｍであることがより好ましい。体積固有抵抗値を上記範囲とすれば、感光体に良好な帯電性を付与することができる。磁性粉含有樹脂粒子の体積固有抵抗値が上記範囲よりも小さすぎると、感光体ドラム表面にピンホール等の欠陥が生じ、さらに、そこに集中して電荷が流れてしまい帯電部材および感光体ドラムの通電破壊が生じ、また、上記範囲よりも大きすぎ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。なお、磁性粉含有樹脂粒子の体積固有抵抗値の測定は、ＡＤＶＡＮＴＥＳＴ社製  Ｒ８３４０Ａ    ＵＬＴＲＡ  ＨＩＧＨ  ＲＥＳＩＳＴＡＮＣＥ  ＭＥＴＥＲを用い、１ｋｇの荷重をかけ、印加電圧ＤＣ１０Ｖにて求める。
【００２４】
磁性粉含有樹脂粒子の体積平均粒子径は１０〜４０μｍであることが好ましい。体積平均粒子径が上記範囲よりも小さすぎると、磁気ブラシを構成する磁性粉含有樹脂粒子が感光体ドラムに付着しやすく、また、磁気ブラシとした時の磁性粉含有樹脂粒子の搬送性に劣る。一方、体積平均粒子径が上記範囲よりも大きすぎると、磁性粉含有樹脂粒子と感光体ドラムとの接触点が減少し注入帯電方法の帯電均一性が劣化する方向にある。上記体積平均粒子径は、より好ましくは１５〜３０μｍである。磁性粉含有樹脂粒子の体積平均粒子径の測定は、堀場製作所製レーザー回折式粒度分布測定器ＬＡ−５００を使用した。測定方法としては、試料０．２ｇを測りとり、溶媒としてメタノールを使用し、メタノールが入っているサンプルホルダーに該試料を少しずつ入れ、攪拌する。レーザー照射部にサンプル溶液を流し込み、データをとる。
【００２５】
また、感光体ドラム表面電位のムラをなくするためには、樹脂分散型帯電用磁性粒子の円形度は０．９４〜０．９８であることが好ましい。円形度０．９４未満では、樹脂分散型帯電用磁性粒子の角の存在により、樹脂分散型帯電用磁性粒子で形成されている磁気ブラシと感光体ドラム表面との接触面積が一定ではなくなり、その結果、感光体ドラム表面電位ムラが生じ、画像ムラを引き起こす。円形度が０．９８を超えると、感光体ドラム表面の樹脂分散型帯電用磁性粒子による研磨性が失われ、感光体ドラム汚染・付着が発生してしまう。より好ましくは、円形度は０．９５〜０．９８である。なお、樹脂分散型帯電用磁性粒子の円形度の測定は、以下のように行うことができる。すなわち、サンプリングした所定量（２０ｍｇ／５０ｃｃ）の樹脂分散型帯電用磁性粒子について、フロー式粒子像分析装置を用いて分析して、個々の樹脂分散型帯電用磁性粒子を平面に投影した投影像の周長Ｃ１を求める。また、かかる投影像と同じ面積の円を想定してその周長Ｃ２を求める。そして、両者の比Ｃ２／Ｃ１で表される円形度を算出する操作をサンプリングした樹脂分散型帯電用磁性粒子の全量について行って、円形度の累積曲線を求め、そのうちの中央累積値（５０％値）を平均値とする。フロー式粒子像分析装置は、ＳＹＳＭＥＸ株式会社製のＦＰＩＡ−２１００を用いた。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、感光体ドラムに汚染、キズを発生させることなく、長期に亘って良好な画像を形成することができる接触帯電装置及びこれを使用する画像形成装置が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。但し、本実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等に特定的な記載があっても、本発明をそれに限定する趣旨ではない。
【００２８】
本発明では、接触帯電ローラ上に磁性粉含有樹脂粒子の穂立ちを形成し、これを感光体に接触させることにより感光体を一様帯電させる。そこで、磁性粉、磁性粉含有樹脂粒子、接触帯電装置、画像形成装置の順に説明する。
【００２９】
［磁性粉］  磁性粉は、図１に示すように、その粒子形状が、６個の四角形で囲まれた凸多面体である六面体（立方体、直方体）、又は、８個の三角形で囲まれた凸多面体である八面体を基本とし、かつ六面体および八面体の各頂点および稜線が曲面状であると共に、その投影像の外周部に直線とみなせる部分を有する。すなわち、上記磁性粉は、例えば、八面体においては、図２に示す透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）を用いて撮影した写真（投影像）に見るように、八面体を基本として、その頂点と稜線が曲面状であり、電荷の放出点となる尖った頂点や稜線が存在しないことが特徴である。また、頂点と稜線が曲面状であるといっても、その曲率半径が大きすぎて、隣り合う頂点や稜線の曲面が繋がってしまって、投影像の外周部に直線とみなせる部分を有しない、球形に近いものではなく、図２に見るように、投影像の外周には直線とみなせる部分が残っており、八面体としての特徴を残している。
【００３０】
上記磁性粉は、平均粒子径が０．０１〜０．５０μｍである必要がある。平均粒子径が０．０１μｍ未満である磁性粉は、磁性粉含有樹脂粒子の表面に露出する割合が増加し、露出した磁性粉から電流が過度に流れてしまい、感光体ドラム表面にピンホールを発生させてしまう結果、画像不良を招くという問題がある。一方、平均粒子径が０．５０μｍを超える磁性粉は、逆に、トナー粒子の表面に露出する割合が極端に減少し、感光体ドラム表面研磨性が極端に悪化し、感光体ドラム汚染を発生させてしまう結果、特に画像形成を繰り返した際に画像不良を招くという問題がある。なお、効果のバランスを考慮すると、磁性粉の平均粒子径は、上記の範囲内でも特に、０．０５〜０．３５μｍであるのが好ましく、０．１５〜０．３０μｍであるのがさらに好ましい。磁性粉の平均粒子径は、透過型電子顕微鏡によって撮影した写真（倍率１万倍）を４倍に拡大して、写真に写された３００個の磁性粉について測定したマーチン径（円相当径）の平均値である。
【００３１】
磁性粉としては、鉄、コバルト、ニッケル等の強磁性を示す金属やその合金、またはこれらの元素を含む化合物、あるいは、強磁性元素を含まないが適当な熱処理を施すことによって強磁性を示すようになる合金、もしくは二酸化クロム等からなるものを挙げることができ、中でもフェライト、マグネタイトからなる磁性粉が好ましい。特に、磁性トナーに良好な磁気特性を付与することを考慮すると、磁性粉としては、Ｆｅに対して０．１〜１０原子％の、Ｍｎ、Ｚｎ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｔｉ、およびＳｉから選ばれる少なくとも１種の元素を含むマグネタイトによって形成した磁性粉を用いるのが好ましい。上記マグネタイトからなり、八面体の各頂点および稜線が曲面状であると共に、その投影像の外周部に直線とみなせる部分を有し、かつ平均粒子径がの範囲内に規定される磁性粉は、例えば、下記の方法によって製造することができる。
【００３２】
［磁性粉の製造方法の一例］  例えば、１．５ｍｏｌ／リットルのＦｅ２＋を含む硫酸第一鉄塩水溶液２６．７リットルを、あらかじめ反応容器中に準備した３．４Ｎの水酸化ナトリウム水溶液２５．９リットル（Ｆｅ２＋に対し１．１０当量に相当する）に加え、９０℃に加熱して、ｐＨを１０．５に維持しながら、水酸化第一鉄コロイドを含む第一鉄塩懸濁液を生成する。
【００３３】
次に、上記懸濁液の液温を９０℃に維持しながら、毎分１００リットルの空気を８０分間に亘って吹き込んで、第一鉄塩の酸化反応率が６０％になるまで酸化反応させる。
【００３４】
次に、上懸濁液に、そのｐＨが６．５になるように、硫酸水溶液を添加した後、液温を９０℃に維持しながら、毎分１００リットルの空気を５０分間に亘って吹き込んで、懸濁液中にマグネタイト粒子を生成させる。
【００３５】
そして、上記マグネタイト粒子を含む懸濁液に、そのｐＨが１０．５になるように、水酸化ナトリウム水溶液を添加した後、液温を９０℃に維持しながら、毎分１００リットルの空気を２０分間に亘って吹き込んだ後、生成したマグネタイト粒子を常法により水洗し、濾別し、乾燥したのち、マグネタイト粒子の凝集物を粉砕する。そうすると、粒子形状が、八面体を基本とし、その頂点および稜線が曲面状であるマグネタイト粒子からなる磁性粉が合成される。
【００３６】
また、上記の合成反応を行う際に、水酸化アルカリ水溶液、もしくは水酸化第一鉄コロイドを含む第一鉄塩反応水溶液に、水可溶性ケイ酸塩等の、水溶性の各種金属化合物を、各々の金属に換算して、Ｆｅに対して０．１〜１０原子％の割合で加えると、合成される磁性粉は、上で述べた、Ｆｅに対して、上記所定の割合でＭｎ、Ｚｎ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｔｉ、およびＳｉから選ばれる少なくとも１種の元素を含むマグネタイトからなるものとなる。
【００３７】
磁性粉は、バインダ樹脂中に良好に分散させることを考慮すると、チタン系カップリング剤、シラン系カップリング剤、アルミニウム系カップリング剤、各種脂肪酸などの表面処理剤で表面処理を施してもよい。このうち、シラン系カップリング剤が好ましく、その具体的化合物としては、例えばヘキサメチルジシラザン、トリメチルシラン、トリメチルクロルシラン、トリメチルエトキシシラン、ジメチルジクロルシラン、メチルトリクロルシラン、アリルジメチルクロルシラン、アリルフェニルジクロルシラン、ベンジルジメチルクロルシラン、ブロムメチルジメチルクロルシラン、α−クロルエチルトリクロルシラン、β−クロルエチルトリクロルシラン、クロルメチルジメチルクロルシラン、トリオルガノシリルメルカプタン、トリメチルシリルメルカプタン、トリオルガノシリルアクリレート、ビニルジメチルアセトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、ジフェニルエトキシシラン、ヘキサメチルジシロキサン、１，３−ジビニルテトラメチルジシロキサン、１，３−ジフェニルテトラメチルジシロキサン等が挙げられる。また、１分子中に２〜１２個のシロキサン単位を有し、かつ末端に位置するシロキサン単位に各々１個ずつ、ケイ素原子に結合した水酸基を含むジメチルポリシロキサン等を用いることもできる。
【００３８】
［磁性粉含有樹脂粒子］  次に、接触帯電用の磁性粉含有樹脂粒子について、各構成成分ごとに説明する。
【００３９】
［バインダ樹脂］  バインダ樹脂としては、例えばポリスチレン系樹脂、アクリル系樹脂、ポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂、ビニルエーテル系樹脂、Ｎ−ビニル系樹脂、スチレン−ブタジエン系樹脂等が挙げられ、特にポリスチレン系樹脂、ポリエステル系樹脂が好ましい。
【００４０】
ポリスチレン系樹脂としては、スチレンの単独重合体の他、スチレンと他の単量体との２元もしくは３元以上の共重合体が挙げられる。スチレンと共重合させることができる他の単量体としては、例えばｐ−クロルスチレン；ビニルナフタレン；エチレン、プロピレン、ブチレン、イソブチレンなどのエチレン不飽和モノオレフイン類；塩化ビニル、臭化ビニル、弗化ビニルなどのハロゲン化ビニル類；酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、ベンゾエ酸ビニル、酪酸ビニルなどのビニルエステル類；アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ｎ−ブチル、アクリル酸イソブチル、アクリル酸ドテシル、アクリル酸ｎ−オクチル、アクリル酸２−クロルエチル、アクリル酸フェニル、α−クロルアクリル酸メチル、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などの（メタ）アクリル酸エステル類；アクリロニトリル、メタクリロニトリル、アクリルアミドなどの他のアクリル酸誘導体；ビニルメチルエーテル、ビニルイソブチルエーテルなどのビニルエーテル類；ビニルメチルケトン、ビニルエチルケトン、メチルイソプロペニルケトンなどのビニルケトン類；Ｎ−ビニルピロール、Ｎ−ビニルカルバゾール、Ｎ−ビニルインドール、Ｎ−ビニルピロリドンなどのＮ−ビニル化合物類などが挙げられる。これらは、１種を単独で使用することもできるし、あるいは２種以上を組み合わせてスチレンと共重合させることもできる。
【００４１】
また、ポリエステル系樹脂としては、アルコール成分とカルボン酸成分とを縮重合または共縮重合させて得られる種々のポリエステル系樹脂が挙げられる。このうち、アルコール成分としては、例えばエチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、１，２−プロピレングリコール、１，３−プロピレングリコール、１，４−ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、１，４−ブテンジオール、１，５ーペンタンジオール、１，４−シクロへキサンジメタノール、ジプロピレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコール、１，６−へキサンジオール、１，８−オクタンジオール等のジオール類；ビスフェノールＡ、水素添加ビスフェノールＡ、ポリオキシエチレン化ビスフェノールＡ、ポリオキシプロピレン化ビスフェノールＡ等のビスフェノール類；
ソルビトール、１，２，３，６−へキサンテトロール、１，４−ソルビタン、ペンタエルスリトール、ジペンタエリスリトール、トリペンタエリスリトール、１，２，４−ブタントリオール、１，２，５−ペンタントリオール、グリセリン、ジグリセリン、２−メチルプロバントリオール、２−メチル−１，２，４−ブタントリオール、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、１，３，５−トリヒドロキシメチルベンゼン等の３価以上のアルコール類などが挙げられる。
【００４２】
また、カルボン酸成分としては、シュウ酸、マレイン酸、フマル酸、シトラコン酸、イタコン酸、グルタコン酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、シクロヘキサンジカルボン酸、コハク酸、アジピン酸、セバチン酸、アゼライン酸、マロン酸、アルキルコハク酸（ｎ−ブチルコハク酸、イソブチルコハク酸、ｎ−オクチルコハク酸、ｎ−ドデシルコハク酸、イソドデシルコハク酸等）、アルケニルコハク酸（ｎ−ブテニルコハク酸、イソブテニルコハク酸、ｎ−オクテニルコハク酸、ｎ−ドデセニルコハク酸、イソドデセニルコハク酸等）など２価のカルボン酸類；
１，２，４−ベンゼントリカルボン酸（トリメリット酸）、１，２，５−ベンゼントリカルボン酸、２，５，７−ナフタレントリカルボン酸、１，２，４−ナフタレントリカルボン酸、１，２，４−ブタントリカルボン酸、１，２，５−へキサントリカルボン酸、１，３−ジカルボキシル−２−メチル−２−メチレンカルボキシプロパン、１，２，４−シクロへキサントリカルボン酸、テトラ（メチレンカルボキシル）メタン、１，２，７，８−オクタンテトラカルボン酸、ピロメリット酸、エンポール３量体酸などの３価以上のカルボン酸類などが挙げられる。
【００４３】
通常の画像形成装置において用いる熱定着手段によって、紙等の被印刷物の表面に良好に定着させることを考慮すると、ポリエステル系樹脂の軟化点は、８０〜１５０℃であるのが好ましく、９０〜１４０℃であるのがさらに好ましい。バインダ樹脂は、その一部が架橋構造を有しているのが好ましい。一部に架橋構造を導入することによって、定着性を低下させることなく、磁性粉含有樹脂粒子の保存安定性や形態保持性、耐久性等を向上させることができる。バインダ樹脂の一部を架橋構造とするためには、架橋剤を添加して樹脂を架橋させたり、熱硬化性樹脂を配合したりすればよい。
【００４４】
熱硬化性樹脂としては、例えばビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、水素化ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ノボラック型エポキシ樹脂、ポリアルキレンエーテル型エポキシ樹脂、環状脂肪族型エポキシ樹脂等のエポキシ系樹脂や、シアネート樹脂等の１種または２種以上が挙げられる。
【００４５】
バインダ樹脂のガラス転移温度Ｔｇは、５０〜６５℃であるのが好ましく、５０〜６０℃であるのがさらに好ましい。ガラス転移温度がこの範囲未満では、磁性粉含有樹脂粒子同士が融着しやすくなって保存安定性が低下するおそれがある。また、樹脂の強度が低いため、潜像保持体の表面に付着して離れなくなる、磁性粉含有樹脂粒子を生じるおそれもある。また、逆にガラス転移温度がこの範囲を超える場合には、紙等の被印刷物の表面への定着性が低下するおそれがある。
【００４６】
なお、バインダ樹脂のガラス転移温度は、例えば示差走査熱量計（ＤＳＣ）を用いて測定した吸熱曲線における、比熱の変化点から求めることができる。具体的には、例えば、セイコーインスツルメンツ社製の示差走査熱量計ＤＳＣ−６２００を用い、測定試料１０ｍｇをアルミパン中に入れると共に、リファレンスとして空のアルミパンを用い、測定温度範囲２５〜２００℃、昇温速度１０℃／分で、常温、常圧下で測定を行って、得られた吸熱曲線における比熱の変化点から、バインダ樹脂のガラス転移温度を求めることができる。
【００４７】
［ワックス］  ワックスは、磁性粉含有樹脂粒子作製の際、加工を補助する目的で添加することが可能である。主として、混練工程における加工補助剤として有効である。
【００４８】
ワックスとしては、例えばポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックス等のオレフイン系ワックス類；カルナバワックス、ライスワックス、キャンデリラワックス等の植物系ワックス類；モンタンワックス等の鉱物系ワックス類；石炭及び天然ガス等からフィッシャー・トロプシュ法により作製されるフィッシャー・トロプシュワックス類；パラフインワックス、マイクロクリスタリンワックス等の石油系ワックス類；エステル系ワックス類；テフロン（登録商標）系ワックス類等の中から１種または２種以上を選択して使用することができる。
【００４９】
ワックスの、磁性粉含有樹脂粒子中に占める割合は、１〜５質量％であるのが好ましい。ワックスの割合がこの範囲未満では、磁性粉含有樹脂粒子作製の際、特に混練工程においてシリンダーヘッドが詰まる等の不具合が生じる。逆にこの範囲を超える場合には、感光体ドラム表面にワックス成分が付着し、感光体ドラム汚染を引き起こす。
【００５０】
［抵抗調整剤］  磁性粉含有樹脂粒子には、抵抗調整剤として、カーボンブラック等の導電性物質を含有させるができる。例えばライオン（株）製ケッチェンブラックＥＣ、三菱化学（株）製ＭＡ−１００等使用することができる。これらを磁性粉含有樹脂粒子に添加させることにより、所望の体積固有抵抗値を得ることが可能となる。
【００５１】
［磁性粉含有樹脂粒子の製造］  磁性粉含有樹脂粒子は、上記の各成分を、ヘンシェルミキサー等の撹拌混合機を使用して混合し、次いで押出機等の混練機を用いて混練したのち、冷却し、さらに粉砕すると共に、必要に応じて分級することで製造される。また上記の各成分を湿式混合してもよい。かくして製造される磁性粉含有樹脂粒子は、体積基準の中心粒径が１０〜４０μｍであるのが好ましい。
【００５２】
［接触帯電装置］  次に、図３を参照して、接触帯電装置Ａについて説明する。全体としてＡで示した接触帯電装置はスリーブ１を有しており、例えば、アルミニウムの円筒の表面に導電性ゴムなどを被覆したものである。スリーブ１は、その内部には固定した磁石１５を設けスリーブ１を回転させつつ、その表面に後述する磁性粉含有樹脂粒子１１の穂立ち（磁気ブラシ）を形成する。そしてこの磁性粉含有樹脂粒子１１の穂立ちを感光体１０の表面に接触させ、スリーブ１にバイアス電源１２は、接触帯電ローラ１にバイアス電圧（直流電圧、又は、直流重畳交流電圧）を印加することで感光体１０を一様に帯電させる。
なお、上記説明ではスリーブを回転させスリーブ１の内部に配置させた磁石１５を固定して説明したが、磁気ブラシを感光体１０に接触させつつ回転させればよいため、スリーブ１を固定し、磁石を回転させる構造を採用することもできる。
【００５３】
［画像形成装置］  次に、図３を参照して、画像形成装置の１例について説明する。まず、磁性粉含有樹脂粒子１１の穂立ちにより、感光体１０が一様に帯電された後、露光手段３により像露光が行われ、感光体上に静電潜像が形成される。この静電潜像は現像手段（現像ローラ）４上のトナー４１により現像される。トナー４１は、電源４２からの現像バイアス電圧により感光体１０に向かって飛翔し静電潜像が現像される。このトナー像は、さらに、用紙などの記録体に転写手段により転写され、さらに定着手段（加熱ローラ６、加圧ローラ７）により定着される。このように画像形成が終了すると、感光体１０上に残留するトナー４１をクリーニング手段８によりクリーニングし、さらに、残留電位を除電手段９により除去する。
【００５４】
なお、現像用トナー４１は、接触帯電用の磁性粉含有樹脂粒子１１と同じであってもよいし、異なっていてもよい。なお、現像用トナー４１は、公知のものを使用することができる。
【００５５】
次に、画像形成装置の主たる構成要件について説明する。
【００５６】
現像手段４では、磁性１成分ジャンピング現像方法により、固定磁石を内蔵して回転し、その表面に、磁性トナーの薄層が形成される現像剤担持体とを、薄層と潜像保持体とが接触しないように間隙を保持して対峙させた状態で、薄層から、磁性トナー４１を潜像保持体の表面に飛翔させて、静電潜像をトナー像に顕像化した後、形成したトナー像を紙等の被印刷物の表面に転写手段５により転写し、定着手段６により定着して画像形成するに際し、磁性トナーとして丸８面体磁性粒子を含有する磁性トナー４１を使用する。なお、現像ローラとしては、従来公知の種々の材料からなるものを用いることができ、特に、アルミニウム製またはステンレス鋼製の現像剤担持体を用いるのが好ましい。
【００５７】
露光手段３は、反射原稿を感光体ドラム上に結像する光学系、画像信号で変調され感光体ドラム軸方向に走査されるレーザ光、感光体ドラム軸方向に配列されたＬＥＤアレイなどである。
【００５８】
感光体ドラム１０表面の潜像保持体としては、有機または無機の、従来公知の種々の感光体が使用できる。このうち、無機の感光体としては、例えば、導電性基体上に、セレン、セレン−テルル、セレン−ヒ素、硫化カドミウム等の無機光導電材料の薄膜からなる感光層を形成したもの等が挙げられる。また、有機の感光体としては、導電性基体上に、単層型または積層型の、有機の感光層を形成したものが挙げられ、このうち単層型の感光層としては、電荷発生剤、電荷輸送剤等をバインダ樹脂中に分散させたものが挙げられる。また、積層型の感光層としては、電荷発生剤からなる電荷発生層と、電荷輸送剤をバインダ樹脂中に分散させた電荷輸送層とをこの順に、または逆の順に積層したもの等が挙げられる。
【００５９】
感光体の表面に残留した磁性トナー４１をクリーニング除去するためのクリーニング手段７としては、感光体の表面に圧接させた弾性ブレードを用いるのが好ましい。また、弾性ブレードとしては、ゴムや軟質の樹脂等からなる、従来公知の種々の弾性ブレードを採用することができる。具体的には、例えばシリコーンゴム、フッ素ゴム、ウレタンゴム、ウレタン樹脂等からなる弾性ブレードが挙げられる。弾性ブレードは、トナーを良好にクリーニング除去すると共に、感光体の表面に圧接痕等を生じないことを考慮すると、１０〜５０ｇ／ｃｍの線圧で圧接させるのが好ましい。
【００６０】
除電ランプ９は、白色光源などであり、画像形成後の残留電位を除去し、次の画像形成に備える。
【００６１】
定着手段の加熱ローラ６１は、例えば、アルミにニウム円筒の外周にシリコーンゴムなどを被覆したものであり、円筒内部には、抵抗加熱体や石英ランプなどの熱源を有する。また、加圧ローラ６２は、例えば、アルミニウム円筒の外周にシリコーンゴムなどを被覆したものである。
【００６２】
［実施例］  以下、実施例について説明する。
【００６３】
磁性粉の平均粒子径の測定のため、透過型電子顕微鏡によって撮影した写真（倍率１万倍）を４倍に拡大して、写真に写された３００個の磁性粉についてマーチン径（円相当径）を測定し、その平均値を求めて、磁性粉の平均粒子径とした。
【００６４】
バインダ樹脂の合成のため、温度計、かく拌機、窒素導入管、および還流管を接続した反応容器中にキシレン３００質量部を入れ、窒素導入管から継続的に窒素を導入しながら、反応容器を加熱して液温を１７０℃に維持しつつ、スチレン８４５質量部、アクリル酸ｎ−ブチル１５５質量部、およびジ−ｔｅｒｔ−ブチルペルオキシド８．５質量部をキシレン１２５質量部に溶解した溶液を、上記反応容器中に３時間かけて滴下し、滴下終了後、１７０℃でさらに１時間かく拌を続けたのち、溶剤を除去して、バインダ樹脂としてのスチレン−アクリル酸ｎ−ブチル共重合体を製造した。
【００６５】
樹脂分散型帯電用磁性粒子の製造のため、磁性粉としては、Ｆｅに対して１．１原子％のＺｎを含むマグネタイトからなり、粒子形状が、８個の三角形で囲まれた凸多面体である八面体を基本とし、八面体の各頂点および稜線が曲面状であると共に、その投影像の外周部に直線とみなせる部分を有し、平均粒子径が０．２２μｍである磁性粉を用いた。
【００６６】
合成したバインダ樹脂１１質量部と、上記の磁性粉８５質量部と、離型剤としてポリプロピレンワックス〔三洋化成（株）製のユーメックス１１０ＴＳ〕２質量部と、抵抗調整剤として導電性カーボンブラック〔ライオン（株）製のケッチェンブラックＥＣ〕２質量部とを、ヘンシェルミキサーを用いて混合し、２軸押出機を用いて混練し、冷却した後、ハンマーミルを用いて粗粉砕した。
【００６７】
なお、円形度の調整は、気流式粉砕機にかけた後、機械式粉砕機を通過させることにより向上させることができる。また機械式に複数回通過させるなどの粉砕工程での処理や、回転ブレードを用いる衝撃式粉体処理装置により樹脂分散型帯電用磁性粒子の形状制御、表面制御を加えることができる。回転ブレードを用いた衝撃式粉体処理装置は、奈良機械社製のハイブリダイゼーションシステムやターボ工業社製の衝撃式微粉砕機などの公知のシステムを使うことができる。本発明のように樹脂分散型帯電用磁性粒子の形状制御を精密に、かつ全体に均一な処理を施すためには、回転ブレードを搭載した処理装置を用いる方法が好適である。もちろん、加熱処理（サフュージョンシステムなど）、噴霧式球体製造装置を用いることも可能である。
【００６８】
次いで、気流式分級機を用いて分級して、円形度０．９６、７９５．８ｋＡ／ｍの磁場における飽和磁化が７３Ａｍ２／ｋｇ、体積固有抵抗２×１０７Ωｃｍ、体積基準の中心粒径が２２μｍである磁性粉含有樹脂粒子（樹脂分散型帯電用磁性粒子）を製造した。
【００６９】
上記磁性粉含有樹脂粒子を評価するため、有機感光体を搭載した磁性１成分ジャンピング現像方式の、レーザープリンタ、静電式複写機、および普通紙ファクシミリ装置の機能を兼ね備えた複合機〔京セラミタ（株）製のＫＭ−１６５０、感光体の線速：１００ｍｍ／ｓ、現像剤担持体の線速：１６０ｍｍ／ｓ〕を改造して接触帯電装置を搭載した。なお、現像用トナーは、磁性１成分トナーであり、磁性粉含有樹脂粒子と同じである。
【００７０】
（１）  感光体ドラム表面キズ：上記粒子帯電用に改造した複合機を用いて、ＩＳＯ４％原稿を１０万枚、連続画像形成した後、感光体ドラム表面を目視観察し、下記の基準で評価を行った。
○：感光体ドラム表面キズは全く観察されなかった。
△：感光体ドラム表面キズがわずかに観察された。
×：強い感光体ドラム表面キズが観察された。
【００７１】
（２）  感光体ドラム汚染・付着：上記（１）と同様、感光体ドラム表面を目視観察し下記の基準で評価を行った。
○：感光体ドラム汚染・付着は全く観察されなかった。
△：感光体ドラム汚染・付着が僅かに観察された。
×：強い感光体ドラム汚染・付着が観察された。
【００７２】
（３）  感光体ドラム表面電位均一性：上記（１）と同様、画像の地カブリを目視観察し、下記の基準で評価を行った。
○：帯電ムラによる地カブリの発生なし
△：帯電ムラによる地カブリが軽微に発生する
×：帯電ムラによる地カブリが顕著に発生する
【００７３】
以上の結果を表１に示す。
【００７４】
【表１】
2007264296.tif 000003
【００７５】
表１に示すとおり、丸八面体及び丸六面体により強硬な結果を得た。
【００７６】
磁性粉の平均粒子径の検討のため、実施例３、４、比較例４、５を作成した。磁性粉として、実施例１で使用したのと同じ組成のマグネタイトからなり、粒子形状が、８個の三角形で囲まれた凸多面体である八面体状で、かつその頂点および稜線が曲面状であると共に、その投影像の外周部に直線とみなせる部分を有する、平均粒子径が０．００６μｍ（比較例４）、０．０１６μｍ（実施例３）、０．０２２μｍ（実施例１）、０．３９μｍ（実施例４）、および０．６４μｍ（比較例５）である磁性粉を同量、用いたこと以外は実施例１と同様にして、体積基準の中心粒径が２２μｍである樹脂分散型帯電用磁性粒子を製造した。
【００７７】
評価は先程と同様の内容で行った。結果を、実施例１の結果と併せて表２に示す。
【表２】
2007264296.tif 000004
【００７８】
表２に示すとおり、平均粒子径０．２２μｍ、０．３９μｍにより強硬な結果を得た。
【００７９】
樹脂分散型帯電用磁性粒子の磁気特性検討のため、実施例５、６、比較例６、７を作成した。磁性粉として、実施例１で使用したのと同じ組成のマグネタイトからなり、粒子形状が、８個の三角形で囲まれた凸多面体である八面体状で、かつその頂点および稜線が曲面状であると共に、その投影像の外周部に直線とみなせる部分を有し、樹脂分散型帯電用磁性粒子の７９５．８ｋＡ／ｍの磁場における飽和磁化が４５Ａｍ２／ｋｇ（比較例６）、５３Ａｍ２／ｋｇ（実施例５）、７３Ａｍ２／ｋｇ（実施例１）、７７Ａｍ２／ｋｇ（実施例６）、および８３Ａｍ２／ｋｇ（比較例７）でになるよう磁性粉の添加量を調整した以外は実施例１と同様にして、体積基準の中心粒径が２２μｍである樹脂分散型帯電用磁性粒子を製造した。
【００８０】
評価は先程と同様の内容で行った。結果果を、実施例１の結果と併せて表３に示す。
尚、上記（１）と同様、磁気ブラシの形成状態を目視観察し、下記の基準で評価を行った。
○：磁気ブラシ形成状態が良い。
×：磁気ブラシ形成状態が悪い。
【００８１】
【表３】
2007264296.tif 000005
【００８２】
表３に示すとおり、７３Ａｍ２／ｋｇ、７７Ａｍ２／ｋｇにより良好な結果を得た。
【００８３】
樹脂分散型帯電用磁性粒子の円形度の検討のため、実施例７、８、比較例８、９を作成した。磁性粉として、実施例１で使用したのと同じ組成の樹脂分散型帯電用磁性粒子の円形度を、粉砕工程を調整することにより、以下の円形度を得た。円形度の他の特性、実施例１と同じである。０．９２（比較例８）、０．９５（実施例７）、０．９７（実施例８）、０．９９（比較例９）。
【００８４】
評価は先程と同様の内容で行った。結果を、実施例１の結果と併せて表４に示す。
【表４】
2007264296.tif 000006
【００８５】
表４に示すとおり、円軽度０．９５、０．９６、０．９７により良好な結果を得た。
【産業上の利用可能性】
【００８６】
本発明は、磁性粉含有樹脂粒子の穂立ちを感光体に接触させて感光体を一様帯電させる接触帯電装置及びこれを使用する画像形成装置に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１】稜線及び頂点を丸めた六面体及び八面体の概念図
【図２】稜線及び頂点を丸めた八面体のＴＥＭ写真
【図３】画像形成装置の一例の概念図
【符号の説明】
【００８８】
１    接触帯電ローラ
１１  磁性粉含有樹脂粒子
１２  バイアス電源
３    露光手段
４    １成分ジャンピング現像手段
４１  現像用１成分トナー
５    転写手段
６    加熱ローラ
７    加圧ローラ
８    クリーニング手段
９    除電手段
【図１】
2007264296.tif 000007
【図２】
2007264296.tif 000008
【図３】
2007264296.tif 000009