画像形成方法及び帯電部材
【課題】帯電ローラ表面の汚れ、感光体傷、帯電ローラの損傷が防止でき、耐久を通じて安定な画像が得られる画像形成方法を提供する。
【解決手段】帯電工程、潜像形成工程、接触現像工程、転写工程、クリーニング工程を有する画像形成方法において、帯電部材は、導電性支持体と、その導電性支持体の外周に形成された、少なくとも弾性層とそれを覆う被覆層から成る弾性ローラであり、少なくとも該帯電部材の該被覆層中には、母体粒子の構成主成分とは異なる導電性材料で該母体粒子をコートした複合粒子を含有し、該複合粒子のかさ比重をＨｃ、トナー担持体の表層に含有される導電材料のかさ比重をＨｄとした時に、 １．３＜ Ｈｃ／Ｈｄ ＜ ３．０ である。
【解決手段】帯電工程、潜像形成工程、接触現像工程、転写工程、クリーニング工程を有する画像形成方法において、帯電部材は、導電性支持体と、その導電性支持体の外周に形成された、少なくとも弾性層とそれを覆う被覆層から成る弾性ローラであり、少なくとも該帯電部材の該被覆層中には、母体粒子の構成主成分とは異なる導電性材料で該母体粒子をコートした複合粒子を含有し、該複合粒子のかさ比重をＨｃ、トナー担持体の表層に含有される導電材料のかさ比重をＨｄとした時に、 １．３＜ Ｈｃ／Ｈｄ ＜ ３．０ である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プリンタ、ファクシミリ及び複写機等の接触現像工程を有する電子写真方式を採用した画像形成方法及びこれに用いる帯電部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、感光体を帯電させる方法として、帯電部材を感光体に接触させて帯電させる接触帯電方法が知られている。例えば、帯電ローラに電圧を印加しながら、ローラを感光体の如き被帯電体に接触させ、被帯電体表面を所定に電位に帯電させるものである。このような接触帯電手段を用いればコロナ放電器と比較して低電圧化が図られ、オゾン発生量も減少させることが可能である。
【０００３】
しかしながら、接触帯電の場合、コロナ放電に比較して、帯電均一性が低下する傾向にある。帯電均一性を向上させる手段として、電子伝導性を有する表面層で被覆された導電複合粒子を表面層に含有させることで、帯電ローラの表層の抵抗均一化、抵抗の電圧依存性が少ないローラにすることが図られ、帯電均一性が向上するという提案がなされている。（特許文献１）
また、静電記録装置の感光体上に形成された静電潜像の現像方式の１つに、一成分現像剤を用いて、現像剤を表面に担持する現像ローラ、スリーブを２００〜６００μｍ程度の間隙を設けて対向に配置し、現像を行う非接触方式の現像方式がある。これに対して、感光体に現像ロールを圧接させて感光体上に形成された静電潜像を現像する接触現像方式がある。
【０００４】
接触現像方式は、現像ロールを感光体の均一に、比較的高い圧力で圧接することで均一、高画質な画像が得られることが多数なされている（特許文献２、３）。
【０００５】
接触現像の利点として、例えば、クリーナーレスプロセスにおける転写残トナーの現像部での回収性が高くなる、また現像部に印加する電圧が直流電圧のみのＤＣ現像でも良好な画像が得られることから、装置の小型化、電源の低コスト化、トナー回収効率良化などメリットが示されている（特許文献４）。
【０００６】
しかしながら、接触現像の場合、現像ローラが感光体に比較的強い圧力で圧接されている状態で、感光体と周速差をもって現像ローラが駆動回転するので、感光体の回転が始まる時に、感光体の回転速度が急激に立ち上がり、そのため、ローラ型の帯電部材（帯電ローラ）を感光体に接触させて帯電を行う帯電工程の場合、感光体に接触している帯電ローラが感光体上でスリップしやすく、そのために、感光体表面に傷が発生したり、帯電ローラの表面に傷や剥がれといった損傷が生じたり、感光体上に残存するトナーや外添剤と擦り合い、ローラ汚れが発生することがあった。
【０００７】
特に上記の現象は、プロセススピードが速い画像形成方法、帯電ローラが感光体と従動回転である場合により顕著に発生しやすい傾向にあった。
【特許文献１】特開２００４−１２６０６４号公報
【特許文献２】特開平０１−１４９０７６号公報
【特許文献３】特開平０３−１６６５７０号公報
【特許文献４】特開平２００４−６９９６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は上述の如き問題点を解決した画像形成方法並びに帯電部材を提供することである。
【０００９】
具体的には帯電均一性に優れ、接触現像により帯電工程で発生しやすい、感光体の傷、帯電ローラの表面損傷、汚れについて、プロセススピードが速い画像形成方法、帯電ローラが感光体と従動回転である場合においても、感光体上の帯電ローラのスリップを防止し、良好な画像を得ることができる画像形成方法、及びかかる画像形成方法に用いられる帯電部材を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の課題を解説するために本発明は少なくとも、導電性支持体上に感光層を有する電子写真感光体に、ローラ型の帯電部材を接触させ電圧を印加して該感光体を帯電させる帯電工程、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工程、トナーを薄膜状に担持した弾性ローラから成るトナー担持体を該感光体の表面に圧接する形態で該静電潜像を可視化し画像を形成する接触現像工程、該画像を転写材に転写する転写工程及び、該感光体の表面上に残存するトナーを除去するクリーニング工程を有する画像形成方法において、
該帯電部材は、導電性支持体と、該導電性支持体の外周に形成された、少なくとも弾性層とそれを覆う被覆層から成る弾性ローラであり、少なくとも該帯電部材の該被覆層中には、母体粒子の構成主成分とは異なる導電性材料で該母体粒子をコートした複合粒子を含有し、該複合粒子のかさ比重をＨｃ、該トナー担持体の表層に含有される導電材料のかさ比重をＨｄとした時に、 １．３＜ Ｈｃ／Ｈｄ ＜ ３．０ であることを特徴とする画像形成方法により達成される。
【００１１】
また、本発明は、導電性支持体上に感光層を有する電子写真用感光体に用いられる帯電部材において、
該帯電部材は、導電性支持体と、該導電性支持体の外周に形成された、少なくとも弾性層とそれを覆う被覆層から成る弾性ローラであり、少なくとも該帯電部材の該被覆層中には、母体粒子の構成主成分とは異なる導電性材料で該母体粒子をコートした複合粒子を含有し、該複合粒子のかさ比重をＨｃ、該トナー担持体の表層に含有される導電材料のかさ比重をＨｄとした時に、 １．３＜ Ｈｃ／Ｈｄ ＜ ３．０ であることを特徴とする帯電部材である。
【発明の効果】
【００１２】
接触現像工程を有する画像形成において、接触帯電ローラの感光体に対するグリップ性が向上し、感光体と帯電ローラの間で形成されるニップ間での接触帯電ローラの一時的なスリップが防止された。この作用によりローラ汚れ起因の画像不良が発生しない画像形成方法を提供することができた。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
次に、本発明の画像形成方法を、添付図面を参照しながら、以下に説明する。図１は、本発明の画像形成方法を実施するために用いることができる具体的な装置の一例を示す。
【００１４】
図１において、１は感光体で、その周囲に一次帯電ローラー６、現像器７、転写帯電ローラー２が設けられている。そして感光体１は感光体に接触する一次帯電ローラー６によって帯電される。そして、レーザー発生装置によりレーザー光Ｌを感光体１に照射することによって露光される。感光体１上の静電潜像は現像器７によってトナーで現像され、転写材５を介して感光体１に当接された転写ローラー８により転写材５上へ転写される。トナー画像をのせた転写材５は搬送ガイドを経て定着器３へ運ばれ転写材５上に定着される。また、一部感光体上に残されたトナーは感光体に接触するクリーニング弾性ブレード４により感光体１の表面上から除去される画像形成方法である。
【００１５】
本発明の特徴は図１の画像形成装置で７−１に示した現像ローラが感光体に接触する現像装置であり、さらに、帯電ローラの表層に含有される導電剤は、母粒子表面を導電剤で被覆した複合粒子であり、トナー担持体の表層に含有される導電材料のかさ比重に対し、導電性材料で被覆した複合粒子のかさ比重を １．３＜ Ｈｃ／Ｈｄ ＜ ３．０ の範囲に設定したことである。
【００１６】
上述のような感光体上の帯電ローラのスリップを防止するには、現像ローラの摩擦特性よりも、帯電ローラの摩擦特性、滑り性を低下させ、グリップ性を向上させる必要がある。
【００１７】
そのためには、鋭意検討した結果、トナー担持体の表層に含有される導電材料のかさ比重に対し、導電性材料でコートした複合粒子のかさ比重を １．３ ＜ Ｈｃ／Ｈｄ ＜ ３．０ の範囲に設定することで、スリップが防止できることが分かった。
【００１８】
帯電部材の表層に複合粒子を使用することで、表層内での複合粒子の分散均一性が高まり、そのため帯電均一性が向上するばかりでなく、分散が均一であることから表層の位置による摩擦特性の差が少なく、位置によらず摩擦特性が均一であるため、感光体上の帯電ローラに均一な負荷、グリップがかかるのでスリップしにくくなる。
【００１９】
また、帯電部材のスリップを防止するには、帯電ローラの滑り性に比べて、現像ローラの滑り性を高く、即ち、滑りやすくする必要がある。
【００２０】
そのためには、現像ローラに含有される導電剤のかさ比重を １．３ ＜ Ｈｃ／Ｈｄ ＜ ３．０ を満たす範囲（帯電ローラに含有される導電剤よりも現像ローラに含まれる導電剤のかさ比重の方が比較的小さい）にしなければならない。
【００２１】
比較的、かさ比重の小さい導電剤を用いることにより、抵抗値を所望の抵抗値に下げるには、表層への添加、含有量を多くしなければならず、そのために部材の表面近傍部分の導電剤の密度が高くなり、表面への露出程度も多くなることから、部材表面の凹凸が大きくなり、感光体との接触面積も小さくなるので、滑りやすくなる。
【００２２】
そのため、帯電ローラ表層よりも現像ローラ表層の方が滑りやすくなるため、感光体の回転開始時の急激な回転速度の立ち上がりにおいても、帯電ローラがスリップしにくく、上記のような問題が生じなかった。
【００２３】
Ｈｃ／Ｈｄが３．０以上では、帯電ローラと現像ローラの滑り性の差が大きく、画像形成の感光体回転時に回転速度が僅かであるが不安定になりやすく、画像位置のズレや、画像が伸びたり、縮んだりしてしまうような画像不良が生じてしまう。
【００２４】
Ｈｃ／Ｈｄが１．３以下では、帯電ローラに比べて、現像ローラの滑り性が十分に低くならず、帯電ローラのスリップについての防止効果が低下してしまう。
【００２５】
ＪＩＳ−Ｋ５１０１による静置法による見かけ密度測定方法により測定した。
【００２６】
画像形成方法に関する第二の発明は、上記第一の発明において、該導電材料で該母体粒子をコートした該複合粒子において、該導電材料はカーボンブラックから成り、該複合粒子全体重量に占める炭素量Ｃが ４０質量％ ＜ Ｃ ＜ ６０質量％ であることを特徴とする。
【００２７】
炭素量Ｃを ４０質量％ ＜ Ｃ ＜ ６０質量％ の範囲に設定することで、母体粒子の電気的抵抗値や環境による抵抗変動に影響されることなくコートする導電材料の電気特性を発現することができる。更には、帯電部材表層の導電経路がより均一化されるので、ローラの抵抗ムラを抑える効果が高くなり、より帯電均一性が増すので好ましい。
【００２８】
複合粒子全体重量に占める炭素量Ｃの測定方法は「堀場金属炭素・硫黄分析装置ＥＭＩＡ−２２００型」（株式会社堀場製作所製）を用いて炭素量を測定することにより求めた。
【００２９】
画像形成方法に関する第三の発明は、上記第一及び第二の発明において、該複合粒子の一次平均粒径が１０〜１００ｎｍであることを特徴とする。
【００３０】
一次平均粒径が１０〜１００ｎｍの範囲にある複合粒子を用いると、帯電の緻密性が高くなるので、特にＤＣ帯電においても、高品質な細線再現性が維持される。
【００３１】
ここで、一次平均粒径は、１０万倍の透過電子顕微鏡像から任意の一次粒子１００個の粒子径を実測し、個数平均径を算出したものである。粒子径としては、粒子の長軸を測定し、長軸／短軸比が２以上の場合にはその平均値をもって測定値とし、これらの値から算出する。
【００３２】
本発明で使用する帯電部材である帯電ローラは図１の６で示すように感光体１に略平行に配設され、一定の当接ニップ幅で感光体１に圧接される。この帯電ローラ６の感光体１への圧接は、該帯電ローラ６の導電性基体の両端部に位置する加圧バネによって行なわれるが、この状態で帯電ローラ１は所定のプロセススピードで回転する感光体１に従動回転して感光体１の表面を逐次目標電位に帯電させる。
【００３３】
次に、帯電部材としての弾性ローラの構造例を示す。
【００３４】
弾性ローラは、金属などの導電性材料で形成された円柱状または中空円筒状の支持体を有し、支持体の外周面上に弾性体から構成される基層が形成され、この弾性体の外周面を覆う表面層から構成される。基層と表面層の界面には弾性層や抵抗調整層などの層を形成した構成としてもよい。
【００３５】
導電性支持体は、鉄、銅、ステンレススチール、アルミニウム及びニッケル等の金属材料を用いることができる。更に、これらの金属表面に防錆や耐傷性付与を目的としてメッキ処理を施しても構わないが、導電性を損なわないことが必要である。
【００３６】
基層としての弾性体は、感光体に対し均一な帯電および密着性を確保するために適当な導電性と弾性を持たせる。
【００３７】
弾性体の導電付与は、ゴム等の弾性材料中にカーボンブラック、グラファイト及び導電性金属酸化物等の電子伝導機構を有する導電剤、及びアルカリ金属塩や四級アンモニウム塩等のイオン伝導機構を有する導電剤を適宜添加することにより１０１０Ωｃｍ未満に調整することが好ましい。
【００３８】
具体的な弾性材料としては、例えば、天然ゴム、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＤＭ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、シリコンーンゴム、ウレタンゴム、エピクロルヒドリンゴム、イソプレンゴム（ＩＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、ニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）及びクロロプレンゴム（ＣＲ）等の合成ゴム、更にはポリアミド樹脂、ポリウレタン樹脂及びシリコーン樹脂等も挙げられる。
【００３９】
また、弾性体は、これら弾性材料を発泡成型した発泡体でもよい。
【００４０】
基層と表面層の界面に設けられる弾性層や抵抗調整層などの中間層は、基層としての弾性体中に含有される軟化油や可塑剤等の帯電部材表面へのブリードアウトを防止する目的で設けたり、帯電部材全体の電気抵抗を調整したりする目的で設ける。
【００４１】
中間層を構成する材料としては、例えば、エピクロルヒドリンゴム、ＮＢＲ、ポリオレフィン系熱可塑性エラストマー、ウレタン系熱可塑性エラストマー、ポリスチレン系熱可塑性エラストマー、フッ素ゴム系熱可塑性エラストマー、ポリエステル系熱可塑性エラストマー、ポリアミド系熱可塑性エラストマー、ポリブタジエン系熱可塑性エラストマー、エチレン酢酸ビニル系熱可塑性エラストマー、ポリ塩化ビニル系熱可塑性エラストマー及び塩素化ポリエチレン系熱可塑性エラストマー等を挙げることができる。これらの材料は、単独または２種類以上を混合してもよく、共重合体であってもよい。
【００４２】
中間層は、導電性もしくは半導電性を有している必要がある。導電性、半導電性の発現のためには、各種電子伝導機構を有する導電剤として、導電性カーボン、グラファイト、導電性金属酸化物、銅、アルミニウム、ニッケル、鉄粉、アルカリ金属塩及びアンモニウム塩、あるいはイオン導電剤を適宜用いることができる。この場合、所望の電気抵抗を得るためには、前記各種導電剤を２種以上併用してもよい。
【００４３】
表面層は結着樹脂材料から構成されることが好ましい。具体的な材料としては、フッ素樹脂、ポリアミド樹脂、アクリル樹脂、ポリウレタン樹脂、シリコーン樹脂、ブチラール樹脂、スチレン−エチレン・ブチレン−オレフィン共重合体（ＳＥＢＣ）及びオレフィン−エチレン・ブチレン−オレフィン共重合体（ＣＥＢＣ）等が挙げられる。特に、フッ素樹脂、アクリル樹脂及びシリコーン樹脂等が好ましい。
【００４４】
表面層には、各種母体粒子を、母体粒子構成主成分とは異なる導電性材料でコートした複合粒子を含有する。
【００４５】
母体粒子としては、酸化物、複酸化物、金属酸化物、炭素、炭素化合物、フラーレン、ホウ素化合物、炭化物、窒化物、セラミックス、カルコゲン化合物、高分子材料等の粒子が挙げられる。これらの中でも、真比重が２．７以下のものが好ましく、より好ましくは、２．５以下の珪素化合物である。
【００４６】
導電性材料としては、各種電子伝導機構を有する導電剤として、導電性カーボン、グラファイト、導電性金属酸化物、銅、アルミニウム、ニッケル、鉄粉、アルカリ金属塩及びアンモニウム塩、あるいはイオン導電剤等が挙げられる。これらの中でも、真比重が小さく、良好な導電性を有する導電性カーボンブラック、グラファイトが特に好ましい。
【００４７】
表面層の抵抗値は、１０４〜１０１５Ωｃｍであることが好ましい。また、厚さは１〜５００μｍであることが好ましい。特には１〜５０μｍであることが好ましい。
【００４８】
本発明に使用する接触現像において、トナー供給ローラ７−２が現像ローラ７−１に接触することによって、図１の７に示すような容器中のトナーが現像ローラ７−１上に供給されて、現像ブレード７−３で最適な層厚に規制され、かつ摩擦帯電される。そして、現像バイアスを印加電源（不図示）によって現像ローラ７−１に現像バイアスが印加され、現像ローラと感光体とが接触したときに、現像ローラ７−１上のトナーが感光体１の静電潜像に付着されてトナー像が形成される。
【００４９】
次に、トナー担持体としての弾性ローラの構造例を示す。
【００５０】
弾性ローラは、金属などの導電性材料で形成された円柱状または中空円筒状の支持体を有し、支持体の外周面上に弾性体から構成される基層が形成され、この弾性体の外周面を覆う表面層から構成される。
【００５１】
基層となる弾性体は、柔軟性を有するものであり、原料主成分としてゴムを用いた成型体として形成される。ゴムとしては、従来、弾性ローラに用いられている種々のゴムを用いることができる。具体的には、エチレン−プロピレン−ジエン共重合ゴム（ＥＰＤＭ）、アクリルニトリル−ブタジエンゴム（ＮＢＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、天然ゴム（ＮＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、フッ素ゴム、シリコーンゴム、エピクロロヒドリンゴム、ＮＢＲの水素化物、多硫化ゴム、ウレタンゴム等のゴム材料から、多の成分を加えて成型して弾性体層とした際、所望の弾性体硬度を与える限り、これらのゴム材料を単独であるいは２種以上を混合して用いることもできる。
【００５２】
弾性ローラでは、その弾性体層を形成するゴム成型体とする際、弾性ローラの個別的な用途に合わせて、弾性体層自体に要求される機能に必要な成分、例えば、導電剤、非導電性充填剤など、また、ゴム成型体とする際に利用される各種添加剤成分、例えば、架橋剤、触媒、分散促進剤など、各種の添加剤を主成分のゴム材料に適宜配合することができる。
【００５３】
弾性体層に導電性を付与する目的で添加される導電剤としては、カーボンブラック、グラファイト、アルミニウム、銅、錫、ステンレス鋼などの各種導電性金属または合金、酸化錫、酸化亜鉛、酸化インジウム、酸化チタン、酸化錫−酸化アンチモン固溶体、酸化錫−酸化インジウム固溶体などの各種導電性金属酸化物、これらの導電性材料で被覆された絶縁性物質などの微粉末、あるいは、導電剤とともに、導電性高分子化合物を添加する手法も利用できる。
【００５４】
これらの内、カーボンブラックは、比較的容易に入手でき、また、主成分のゴム材料の種類に依らず、良好な帯電性が得られるため、好適に利用できる。
【００５５】
主成分のゴム材料中に、微粉末状の導電剤を分散させる手段としては、従来から利用される手段、例えば、ロールニーダー、バンバリーミキサー、ボールミル、サンドグラインダー、ペイントシェーカなどを、主成分のゴム材料に応じて適宜利用すればよい。
【００５６】
次に表面層として樹脂から構成される層を形成するには、特に樹脂成分は限定されるものではないが、例えば、トナー粒子を担持する機能を考慮すると、自己膜補強性、トナー帯電性等の観点から、ポリアミド樹脂やウレタン樹脂、またはウレア樹脂等が好ましく用いられる。
【００５７】
樹脂成分から構成される表面層には、導電剤、非導電性充填剤など、また、樹脂膜体とする際に利用される各種添加剤成分、例えば、架橋剤、触媒、分散促進剤など、各種の添加剤を樹脂成分に適宜配合することができる。
【００５８】
なお、導電剤、非導電性充填剤などの添加剤は、先に弾性体層に含有可能な添加剤として例示したものなどから、主成分の樹脂材料に応じて、適宜選択することができる。また、その添加量は、形成される樹脂層の特性を本発明の効果を発揮する範囲内に維持する限り、添加目的に応じて、適宜選択することができる。
【００５９】
本発明で使用される電子写真感光体は特に限定されるものではなく、感光体の製造は、例えば、ドラム基体（被塗布体）を感光体塗料溶液にディッピングさせ、次いでそのドラム基体を引き上げることによりドラム基体表面に感光層を形成することができる。
【００６０】
また、トナーについても特に限定されるものではなく、磁性体を含有した磁性トナー、磁性体を含まない非磁性トナーなどが使用でき、トナーには添加剤としてトナーの流動性を向上させるため、また、転写効率を向上させるために無機或いは有機の微粉体をトナー粒子に外添させた方が好ましい。このような微粉体としては、例えばフッ化ビニリデン微粉末、ポリテトラフルオロエチレン微粉末の如きフッ素系樹脂粉末；湿式製法シリカ、乾式製法シリカの如き微粉末シリカ、微粉末酸化チタン（チタニア）、微粉末アルミナ、ハイドロタルサイト類化合物（例えばＭｇ０．７２Ａｌ０．２８（ＯＨ）２（ＣＯ３）０．１４・０．５４Ｈ２Ｏで示される層状の化合物）それらをシランカップリング剤、チタンカップリング剤、シリコーンオイル等により表面に疎水化処理を施した処理シリカ、処理酸化チタン、処理アルミナ等が挙げられる。
【００６１】
以下に本発明の実施例を具体的に示すが、これらに限られるものではない。まず本発明の画像形成方法に使用される接触現像ローラと帯電ローラについての例を示す。
【００６２】
（接触現像ローラ１）
軸芯体としてＳＵＳ（ステンレススチール）製の芯金にニッケルメッキを施し、さらに接着剤を塗布、焼付けしたものを用いた。ついで、軸芯体を金型に配置し、（１）液状シリコーンゴム材料（２５℃における粘度が１００００Ｐａ・ｓの末端ビニル基封鎖の直鎖状ポリジメチルシロキサン）４０質量％と、（２）２５℃における粘度が３５Ｐａ・ｓであり１つのビニル基を有する分岐ポリシロキサンセグメントと、二官能性のジメチルシロキサンを約２００個連続して有する直鎖状オイルセグメントとから構成されるブロックポリマー６０質量％とから構成されるポリシロキサン混合物に、架橋剤として１分子中にケイ素結合水素原子を２個以上有したオルガノシロキサンと白金系触媒を加え、無機微粉体である耐熱性付与剤としてシリカ粉体を０．１質量％、導電性付与剤としてカーボンブラックを３０質量％、混合した付加型シリコーンゴム組成物）を金型内に形成されたキャビティに注入した。続いて、金型を加熱してシリコーンゴムを加硫硬化し、冷却した後に脱型することで、弾性体層を軸芯体の外周に設けた。
【００６３】
ウレタン樹脂の固形分１０％となるよう調整したメチルエチルケトンを主溶媒とする混合溶液に、さらにカーボンブラック（ＬＦＦ系、粒子径２０ｎｍ、ＤＢＰ吸油量９４、比表面積１０６、かさ比重０．１５）を、樹脂成分に対し１０質量部添加し十分に攪拌したものをディップ液とした。この液中に弾性体層１２が設けられた軸芯体１１を浸漬してコーティングした後、引き上げて乾燥させ、１００℃にて２時間加熱処理することで、樹脂層１３を弾性体層１２の外周に設けた。このようにして現像ローラ１を得た。
【００６４】
（接触現像ローラ２）
カーボンブラックをＲＣＦ系（粒子径約２０ｎｍ、ＤＢＰ吸油量１１０、比表面積１１０、かさ比重０．２０）、添加部数を１２質量部にそれぞれ変更した。
【００６５】
それ以外は接触現像ローラ１と同様にして接触現像ローラ２を得た。
【００６６】
＜複合導電粒子の作製方法＞
本発明の複合導電粒子は、ホイール型混練機、ボール型混練機、ブレード型混練機を用いて作製することができる。例えばカーボンブラックでコートされたシリカは、カーボンブラックとシリカをホイール型混練機にて粉体にせん断を加えることにより作製したものである。前記、母体粒子であるシリカは表面にシランカップリグ剤等の糊剤を被覆したものを用いてもよい。混練条件としては、混練時間、ホイール回転数、処理温度を適宜設定し、導電剤として、カーボンブラック（ＬＦＦ系、粒子径２０ｎｍ、ＤＢＰ吸油量９４、比表面積１０６、かさ比重０．１５）を母体粒子であるシリカ微粒子（粒子径１４ｎｍ、比表面積２００）に付着させ、かさ比重０．２５の複合粒子を作製した。
混練機、混練時間、ホイール回転数、処理温度、母体粒子の粒径や材料、被覆材の材料、粒径、ＢＥＴ、添加量を変えることで、下記表１に、母体粒子、被覆材の材料、複合粒子のかさ比重、Ｃ量、粒径の実施例１〜１２、比較例１〜４に示す複合粒子を作製した。
【００６７】
帯電ローラ１の作製
＜弾性抵抗層の作製＞
エピクロルヒドリンゴム（エピクロロヒドリン、エチレンオキサイド、アリルグリシジルエーテルの共重合体）１００質量部、充填剤としての炭酸カルシウム３０質量部、ＦＥＦ系カーボンブラック（粒子径４３ｎｍ、比表面積４２）５質量部、酸化亜鉛５質量部、ステアリン酸２質量部、可塑剤としてのＤＯＰ５質量部、４級アンモニウム塩２質量部、老化防止剤としての２−メルカプトベンズイミダゾール１質量部を、６０℃に調節した密閉型ミキサーにて１０分間混練し、原料コンパウンドを調整した。このコンパウンドに加硫促進剤としてのＤＭ１質量部、加硫促進剤としてのＴＳ１質量部、加硫剤としての硫黄１質量部を加えて更に１５分間オープンロールで混練した。
【００６８】
得られたコンパウンドを、ゴム押し出し機を使用して、熱硬化性接着剤を塗布した直径６ｍｍ、長さ２５０ｍｍの円柱形の導電性支持体（鋼製、表面はニッケルメッキ）の周囲にローラ状になるように成形し、電気オーブンの中で、１６０℃で２時間、加硫および接着剤の硬化を行った後、ゴム部分の両端部を突っ切り、ゴム部分を回転砥石で研磨し、端部直径１２．００ｍｍ、中央部直径１２．１０ｍｍのクラウン形状の弾性抵抗層を有する帯電ローラ素材を得た。
【００６９】
＜表層の作製方法＞
ラクトン変性アクリルポリオール２００質量部を、５００質量部のＭＩＢＫ（メチルイソブチルケトン）に溶解した。このアクリルポリオール溶液２００質量部に対して上記で作製した導電性複合粒子を１５質量部、アクリル粒子（粒子径３μｍ、単分散系球状粒子）を５０質量部加え、これに直径０．８ｍｍのガラスビーズ２００質量部を加えて、４５０ｍｌのビンに入れてペイントシェーカを使い２０時間分散した。
【００７０】
この分散液３７０質量部にイソホロンジイソシアネートのブロックタイプのイソシアヌレート型３量体（ＩＰＤＩ）を１０質量部混合し、ボールミルで１時間攪拌して表層塗料を得た。
【００７１】
前記表層塗料をディッピンク法により前記帯電ローラ素材の表面に塗工し、３０分間風乾した後、１６０℃で１２０分間乾燥して、帯電ローラ１を得た。
【００７２】
帯電ローラ２〜１２、帯電ローラＡ〜Ｄの作製方法
帯電ローラ１の表層に添加する複合導電剤の種類を、表１に示す複合導電粒子に変更した以外は帯電ローラ１と同様の帯電ローラ２〜１２、Ａ〜Ｄを作製した。
【００７３】
また、感光体はアルミニウムシリンダーに膜厚２５μｍのＯＰＣ層をコートした反転現像方式の感光ドラムであり、最外層は変性ポリカーボネートをバインダー樹脂とする電荷輸送層を用意し、トナーは、ワックスを中心に荷電制御剤と色素等を含むスチレンとブチルアクリレートのランダムコポリマーを重合させ、更にポリエステル薄層を重合させシリカ微粒子等を外添した、ガラス転移点６３℃、質量平均粒径６μｍの非磁性重合トナーを用意した。
【実施例】
【００７４】
本発明の画像形成方法を実施するための画像形成装置として、レーザービームを用いた有機感光体デジタル複写機（キヤノン社製：ＧＰ４０５）を用意した。該装置の概略は、感光体の帯電手段として帯電ローラを備え、現像手段として感光体上の現像剤と感光体が非接触であっ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、転写手段として帯電ローラを備え、ブレードクリーニング手段、帯電前露光手段を備えた。また、感光体帯電器及び、クリーニング手段、感光体は一体型のユニットとなっていた。プロセススピードは２１０ｍｍ／ｓであった。
【００７５】
上記画像形成装置の感光体を上記で用意した感光体に変更し、現像器のスリーブ部分を上記で作製した現像ローラに、感光体への侵入量が１００μｍとなるように調整し、感光体と接触部で同方向に感光体の回転速度の１５０％で回転させるような機構を設けて取り付け、現像器内に、現像ローラに接触してトナーを供給するトナー供給ローラを取り付け、さらにトナーも上記で用意した非磁性重合トナーに変更し、帯電ローラも上記で作製した帯電ローラに、感光体への当接圧が１０００ｇ重になるように調整して取り付けた。
【００７６】
また帯電ローラに印加する電圧を直流電圧のみとし、感光体の暗電位は−７００Ｖになるよう直流電圧を制御し、現像スリーブへの印加電圧も直流電圧のみとし電圧はー５５０Ｖ（バックコントラストは１５０Ｖ設定）とした。
【００７７】
上記画像形成装置を用いて、以下に示す評価方法に従い評価を行った。
【００７８】
（評価１）
上記画像形成装置を用いて、温度２３℃、湿度１０％の低温低湿環境下において、ハーフトーン画像の出力（デジタルハーフトーン）と現像バイアスを−７００Ｖ〜−７５０Ｖで１０Ｖ間隔でベタ白画像の出力を行い、アナログハーフトーンの画像出力し、低温低湿環境下における帯電が原因の画像不良として発生する、細かい横スジ、横スジの均一性を以下の評価項目に従い評価を行った。
【００７９】
◎：横スジの発生が全くなし。
【００８０】
〇：ほとんど発生がなく、通常のデジタルハーフトーンでは問題なし。
【００８１】
△：若干、発生し、デジタルハーフトーンでも端部に、一部発生した。
【００８２】
×：全面に多数発生し、デジタルハーフトーンでも全面に発生した。
【００８３】
（評価２）
上記画像形成装置を用いて、温度２３℃、湿度１０％環境下で画像比率５％の画像を１枚間欠で１００００枚の耐久を行い、耐久後に評価１で出力した画像を出力し、以下の評価項目に従い、感光体の傷、帯電ローラの損傷、傷、汚れによる縦スジの画像不良、帯電ムラによる濃度ムラの評価を以下の評価項目に従い評価を行った。
【００８４】
〇：縦スジの発生が全くなく、均一なハーフトーン画像が得られた。
【００８５】
△：若干、発生し、濃度ムラも確認されるものの、デジタルハーフトーンでは問題なし。
【００８６】
×：全面に多数発生し、デジタルハーフトーンでも全面に発生
（評価３）
５ｃｍ四方の格子画像の画出しを行い、出力された格子の長さを測定し、画像の伸び、縮みを以下の評価項目に従い評価を行った。
【００８７】
〇：伸び、縮みが１ｍｍ未満
△：伸び、縮みが１ｍｍ以上３ｍｍ未満
×：３ｍｍ以上
以下に、実施例、比較例に使用した帯電ローラ、現像ローラ、評価結果を表１に示す。
【００８８】
【表１】
【産業上の利用可能性】
【００８９】
本発明の画像形成方法は電子写真方式を採用したものであり、プリンタ、ファクシミリ及び複写機の分野において利用増加が見込まれる。
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１】本発明の画像形成方法を実施するために用いることができる具体的な装置の一例を示す。
【符号の説明】
【００９１】
１ 感光体
２ 枠体
３ 定着器
４ クリーニング弾性ブレード
５ 転写材
６ 一次帯電ローラー
７ 現像器
７−１ 現像ローラ
７−２ トナー供給ローラ
７−３ 現像ブレード
８ 転写帯電ローラー
Ｌ レーザー光Ｌ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プリンタ、ファクシミリ及び複写機等の接触現像工程を有する電子写真方式を採用した画像形成方法及びこれに用いる帯電部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、感光体を帯電させる方法として、帯電部材を感光体に接触させて帯電させる接触帯電方法が知られている。例えば、帯電ローラに電圧を印加しながら、ローラを感光体の如き被帯電体に接触させ、被帯電体表面を所定に電位に帯電させるものである。このような接触帯電手段を用いればコロナ放電器と比較して低電圧化が図られ、オゾン発生量も減少させることが可能である。
【０００３】
しかしながら、接触帯電の場合、コロナ放電に比較して、帯電均一性が低下する傾向にある。帯電均一性を向上させる手段として、電子伝導性を有する表面層で被覆された導電複合粒子を表面層に含有させることで、帯電ローラの表層の抵抗均一化、抵抗の電圧依存性が少ないローラにすることが図られ、帯電均一性が向上するという提案がなされている。（特許文献１）
また、静電記録装置の感光体上に形成された静電潜像の現像方式の１つに、一成分現像剤を用いて、現像剤を表面に担持する現像ローラ、スリーブを２００〜６００μｍ程度の間隙を設けて対向に配置し、現像を行う非接触方式の現像方式がある。これに対して、感光体に現像ロールを圧接させて感光体上に形成された静電潜像を現像する接触現像方式がある。
【０００４】
接触現像方式は、現像ロールを感光体の均一に、比較的高い圧力で圧接することで均一、高画質な画像が得られることが多数なされている（特許文献２、３）。
【０００５】
接触現像の利点として、例えば、クリーナーレスプロセスにおける転写残トナーの現像部での回収性が高くなる、また現像部に印加する電圧が直流電圧のみのＤＣ現像でも良好な画像が得られることから、装置の小型化、電源の低コスト化、トナー回収効率良化などメリットが示されている（特許文献４）。
【０００６】
しかしながら、接触現像の場合、現像ローラが感光体に比較的強い圧力で圧接されている状態で、感光体と周速差をもって現像ローラが駆動回転するので、感光体の回転が始まる時に、感光体の回転速度が急激に立ち上がり、そのため、ローラ型の帯電部材（帯電ローラ）を感光体に接触させて帯電を行う帯電工程の場合、感光体に接触している帯電ローラが感光体上でスリップしやすく、そのために、感光体表面に傷が発生したり、帯電ローラの表面に傷や剥がれといった損傷が生じたり、感光体上に残存するトナーや外添剤と擦り合い、ローラ汚れが発生することがあった。
【０００７】
特に上記の現象は、プロセススピードが速い画像形成方法、帯電ローラが感光体と従動回転である場合により顕著に発生しやすい傾向にあった。
【特許文献１】特開２００４−１２６０６４号公報
【特許文献２】特開平０１−１４９０７６号公報
【特許文献３】特開平０３−１６６５７０号公報
【特許文献４】特開平２００４−６９９６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は上述の如き問題点を解決した画像形成方法並びに帯電部材を提供することである。
【０００９】
具体的には帯電均一性に優れ、接触現像により帯電工程で発生しやすい、感光体の傷、帯電ローラの表面損傷、汚れについて、プロセススピードが速い画像形成方法、帯電ローラが感光体と従動回転である場合においても、感光体上の帯電ローラのスリップを防止し、良好な画像を得ることができる画像形成方法、及びかかる画像形成方法に用いられる帯電部材を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の課題を解説するために本発明は少なくとも、導電性支持体上に感光層を有する電子写真感光体に、ローラ型の帯電部材を接触させ電圧を印加して該感光体を帯電させる帯電工程、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工程、トナーを薄膜状に担持した弾性ローラから成るトナー担持体を該感光体の表面に圧接する形態で該静電潜像を可視化し画像を形成する接触現像工程、該画像を転写材に転写する転写工程及び、該感光体の表面上に残存するトナーを除去するクリーニング工程を有する画像形成方法において、
該帯電部材は、導電性支持体と、該導電性支持体の外周に形成された、少なくとも弾性層とそれを覆う被覆層から成る弾性ローラであり、少なくとも該帯電部材の該被覆層中には、母体粒子の構成主成分とは異なる導電性材料で該母体粒子をコートした複合粒子を含有し、該複合粒子のかさ比重をＨｃ、該トナー担持体の表層に含有される導電材料のかさ比重をＨｄとした時に、 １．３＜ Ｈｃ／Ｈｄ ＜ ３．０ であることを特徴とする画像形成方法により達成される。
【００１１】
また、本発明は、導電性支持体上に感光層を有する電子写真用感光体に用いられる帯電部材において、
該帯電部材は、導電性支持体と、該導電性支持体の外周に形成された、少なくとも弾性層とそれを覆う被覆層から成る弾性ローラであり、少なくとも該帯電部材の該被覆層中には、母体粒子の構成主成分とは異なる導電性材料で該母体粒子をコートした複合粒子を含有し、該複合粒子のかさ比重をＨｃ、該トナー担持体の表層に含有される導電材料のかさ比重をＨｄとした時に、 １．３＜ Ｈｃ／Ｈｄ ＜ ３．０ であることを特徴とする帯電部材である。
【発明の効果】
【００１２】
接触現像工程を有する画像形成において、接触帯電ローラの感光体に対するグリップ性が向上し、感光体と帯電ローラの間で形成されるニップ間での接触帯電ローラの一時的なスリップが防止された。この作用によりローラ汚れ起因の画像不良が発生しない画像形成方法を提供することができた。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
次に、本発明の画像形成方法を、添付図面を参照しながら、以下に説明する。図１は、本発明の画像形成方法を実施するために用いることができる具体的な装置の一例を示す。
【００１４】
図１において、１は感光体で、その周囲に一次帯電ローラー６、現像器７、転写帯電ローラー２が設けられている。そして感光体１は感光体に接触する一次帯電ローラー６によって帯電される。そして、レーザー発生装置によりレーザー光Ｌを感光体１に照射することによって露光される。感光体１上の静電潜像は現像器７によってトナーで現像され、転写材５を介して感光体１に当接された転写ローラー８により転写材５上へ転写される。トナー画像をのせた転写材５は搬送ガイドを経て定着器３へ運ばれ転写材５上に定着される。また、一部感光体上に残されたトナーは感光体に接触するクリーニング弾性ブレード４により感光体１の表面上から除去される画像形成方法である。
【００１５】
本発明の特徴は図１の画像形成装置で７−１に示した現像ローラが感光体に接触する現像装置であり、さらに、帯電ローラの表層に含有される導電剤は、母粒子表面を導電剤で被覆した複合粒子であり、トナー担持体の表層に含有される導電材料のかさ比重に対し、導電性材料で被覆した複合粒子のかさ比重を １．３＜ Ｈｃ／Ｈｄ ＜ ３．０ の範囲に設定したことである。
【００１６】
上述のような感光体上の帯電ローラのスリップを防止するには、現像ローラの摩擦特性よりも、帯電ローラの摩擦特性、滑り性を低下させ、グリップ性を向上させる必要がある。
【００１７】
そのためには、鋭意検討した結果、トナー担持体の表層に含有される導電材料のかさ比重に対し、導電性材料でコートした複合粒子のかさ比重を １．３ ＜ Ｈｃ／Ｈｄ ＜ ３．０ の範囲に設定することで、スリップが防止できることが分かった。
【００１８】
帯電部材の表層に複合粒子を使用することで、表層内での複合粒子の分散均一性が高まり、そのため帯電均一性が向上するばかりでなく、分散が均一であることから表層の位置による摩擦特性の差が少なく、位置によらず摩擦特性が均一であるため、感光体上の帯電ローラに均一な負荷、グリップがかかるのでスリップしにくくなる。
【００１９】
また、帯電部材のスリップを防止するには、帯電ローラの滑り性に比べて、現像ローラの滑り性を高く、即ち、滑りやすくする必要がある。
【００２０】
そのためには、現像ローラに含有される導電剤のかさ比重を １．３ ＜ Ｈｃ／Ｈｄ ＜ ３．０ を満たす範囲（帯電ローラに含有される導電剤よりも現像ローラに含まれる導電剤のかさ比重の方が比較的小さい）にしなければならない。
【００２１】
比較的、かさ比重の小さい導電剤を用いることにより、抵抗値を所望の抵抗値に下げるには、表層への添加、含有量を多くしなければならず、そのために部材の表面近傍部分の導電剤の密度が高くなり、表面への露出程度も多くなることから、部材表面の凹凸が大きくなり、感光体との接触面積も小さくなるので、滑りやすくなる。
【００２２】
そのため、帯電ローラ表層よりも現像ローラ表層の方が滑りやすくなるため、感光体の回転開始時の急激な回転速度の立ち上がりにおいても、帯電ローラがスリップしにくく、上記のような問題が生じなかった。
【００２３】
Ｈｃ／Ｈｄが３．０以上では、帯電ローラと現像ローラの滑り性の差が大きく、画像形成の感光体回転時に回転速度が僅かであるが不安定になりやすく、画像位置のズレや、画像が伸びたり、縮んだりしてしまうような画像不良が生じてしまう。
【００２４】
Ｈｃ／Ｈｄが１．３以下では、帯電ローラに比べて、現像ローラの滑り性が十分に低くならず、帯電ローラのスリップについての防止効果が低下してしまう。
【００２５】
ＪＩＳ−Ｋ５１０１による静置法による見かけ密度測定方法により測定した。
【００２６】
画像形成方法に関する第二の発明は、上記第一の発明において、該導電材料で該母体粒子をコートした該複合粒子において、該導電材料はカーボンブラックから成り、該複合粒子全体重量に占める炭素量Ｃが ４０質量％ ＜ Ｃ ＜ ６０質量％ であることを特徴とする。
【００２７】
炭素量Ｃを ４０質量％ ＜ Ｃ ＜ ６０質量％ の範囲に設定することで、母体粒子の電気的抵抗値や環境による抵抗変動に影響されることなくコートする導電材料の電気特性を発現することができる。更には、帯電部材表層の導電経路がより均一化されるので、ローラの抵抗ムラを抑える効果が高くなり、より帯電均一性が増すので好ましい。
【００２８】
複合粒子全体重量に占める炭素量Ｃの測定方法は「堀場金属炭素・硫黄分析装置ＥＭＩＡ−２２００型」（株式会社堀場製作所製）を用いて炭素量を測定することにより求めた。
【００２９】
画像形成方法に関する第三の発明は、上記第一及び第二の発明において、該複合粒子の一次平均粒径が１０〜１００ｎｍであることを特徴とする。
【００３０】
一次平均粒径が１０〜１００ｎｍの範囲にある複合粒子を用いると、帯電の緻密性が高くなるので、特にＤＣ帯電においても、高品質な細線再現性が維持される。
【００３１】
ここで、一次平均粒径は、１０万倍の透過電子顕微鏡像から任意の一次粒子１００個の粒子径を実測し、個数平均径を算出したものである。粒子径としては、粒子の長軸を測定し、長軸／短軸比が２以上の場合にはその平均値をもって測定値とし、これらの値から算出する。
【００３２】
本発明で使用する帯電部材である帯電ローラは図１の６で示すように感光体１に略平行に配設され、一定の当接ニップ幅で感光体１に圧接される。この帯電ローラ６の感光体１への圧接は、該帯電ローラ６の導電性基体の両端部に位置する加圧バネによって行なわれるが、この状態で帯電ローラ１は所定のプロセススピードで回転する感光体１に従動回転して感光体１の表面を逐次目標電位に帯電させる。
【００３３】
次に、帯電部材としての弾性ローラの構造例を示す。
【００３４】
弾性ローラは、金属などの導電性材料で形成された円柱状または中空円筒状の支持体を有し、支持体の外周面上に弾性体から構成される基層が形成され、この弾性体の外周面を覆う表面層から構成される。基層と表面層の界面には弾性層や抵抗調整層などの層を形成した構成としてもよい。
【００３５】
導電性支持体は、鉄、銅、ステンレススチール、アルミニウム及びニッケル等の金属材料を用いることができる。更に、これらの金属表面に防錆や耐傷性付与を目的としてメッキ処理を施しても構わないが、導電性を損なわないことが必要である。
【００３６】
基層としての弾性体は、感光体に対し均一な帯電および密着性を確保するために適当な導電性と弾性を持たせる。
【００３７】
弾性体の導電付与は、ゴム等の弾性材料中にカーボンブラック、グラファイト及び導電性金属酸化物等の電子伝導機構を有する導電剤、及びアルカリ金属塩や四級アンモニウム塩等のイオン伝導機構を有する導電剤を適宜添加することにより１０１０Ωｃｍ未満に調整することが好ましい。
【００３８】
具体的な弾性材料としては、例えば、天然ゴム、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＤＭ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、シリコンーンゴム、ウレタンゴム、エピクロルヒドリンゴム、イソプレンゴム（ＩＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、ニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）及びクロロプレンゴム（ＣＲ）等の合成ゴム、更にはポリアミド樹脂、ポリウレタン樹脂及びシリコーン樹脂等も挙げられる。
【００３９】
また、弾性体は、これら弾性材料を発泡成型した発泡体でもよい。
【００４０】
基層と表面層の界面に設けられる弾性層や抵抗調整層などの中間層は、基層としての弾性体中に含有される軟化油や可塑剤等の帯電部材表面へのブリードアウトを防止する目的で設けたり、帯電部材全体の電気抵抗を調整したりする目的で設ける。
【００４１】
中間層を構成する材料としては、例えば、エピクロルヒドリンゴム、ＮＢＲ、ポリオレフィン系熱可塑性エラストマー、ウレタン系熱可塑性エラストマー、ポリスチレン系熱可塑性エラストマー、フッ素ゴム系熱可塑性エラストマー、ポリエステル系熱可塑性エラストマー、ポリアミド系熱可塑性エラストマー、ポリブタジエン系熱可塑性エラストマー、エチレン酢酸ビニル系熱可塑性エラストマー、ポリ塩化ビニル系熱可塑性エラストマー及び塩素化ポリエチレン系熱可塑性エラストマー等を挙げることができる。これらの材料は、単独または２種類以上を混合してもよく、共重合体であってもよい。
【００４２】
中間層は、導電性もしくは半導電性を有している必要がある。導電性、半導電性の発現のためには、各種電子伝導機構を有する導電剤として、導電性カーボン、グラファイト、導電性金属酸化物、銅、アルミニウム、ニッケル、鉄粉、アルカリ金属塩及びアンモニウム塩、あるいはイオン導電剤を適宜用いることができる。この場合、所望の電気抵抗を得るためには、前記各種導電剤を２種以上併用してもよい。
【００４３】
表面層は結着樹脂材料から構成されることが好ましい。具体的な材料としては、フッ素樹脂、ポリアミド樹脂、アクリル樹脂、ポリウレタン樹脂、シリコーン樹脂、ブチラール樹脂、スチレン−エチレン・ブチレン−オレフィン共重合体（ＳＥＢＣ）及びオレフィン−エチレン・ブチレン−オレフィン共重合体（ＣＥＢＣ）等が挙げられる。特に、フッ素樹脂、アクリル樹脂及びシリコーン樹脂等が好ましい。
【００４４】
表面層には、各種母体粒子を、母体粒子構成主成分とは異なる導電性材料でコートした複合粒子を含有する。
【００４５】
母体粒子としては、酸化物、複酸化物、金属酸化物、炭素、炭素化合物、フラーレン、ホウ素化合物、炭化物、窒化物、セラミックス、カルコゲン化合物、高分子材料等の粒子が挙げられる。これらの中でも、真比重が２．７以下のものが好ましく、より好ましくは、２．５以下の珪素化合物である。
【００４６】
導電性材料としては、各種電子伝導機構を有する導電剤として、導電性カーボン、グラファイト、導電性金属酸化物、銅、アルミニウム、ニッケル、鉄粉、アルカリ金属塩及びアンモニウム塩、あるいはイオン導電剤等が挙げられる。これらの中でも、真比重が小さく、良好な導電性を有する導電性カーボンブラック、グラファイトが特に好ましい。
【００４７】
表面層の抵抗値は、１０４〜１０１５Ωｃｍであることが好ましい。また、厚さは１〜５００μｍであることが好ましい。特には１〜５０μｍであることが好ましい。
【００４８】
本発明に使用する接触現像において、トナー供給ローラ７−２が現像ローラ７−１に接触することによって、図１の７に示すような容器中のトナーが現像ローラ７−１上に供給されて、現像ブレード７−３で最適な層厚に規制され、かつ摩擦帯電される。そして、現像バイアスを印加電源（不図示）によって現像ローラ７−１に現像バイアスが印加され、現像ローラと感光体とが接触したときに、現像ローラ７−１上のトナーが感光体１の静電潜像に付着されてトナー像が形成される。
【００４９】
次に、トナー担持体としての弾性ローラの構造例を示す。
【００５０】
弾性ローラは、金属などの導電性材料で形成された円柱状または中空円筒状の支持体を有し、支持体の外周面上に弾性体から構成される基層が形成され、この弾性体の外周面を覆う表面層から構成される。
【００５１】
基層となる弾性体は、柔軟性を有するものであり、原料主成分としてゴムを用いた成型体として形成される。ゴムとしては、従来、弾性ローラに用いられている種々のゴムを用いることができる。具体的には、エチレン−プロピレン−ジエン共重合ゴム（ＥＰＤＭ）、アクリルニトリル−ブタジエンゴム（ＮＢＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、天然ゴム（ＮＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、フッ素ゴム、シリコーンゴム、エピクロロヒドリンゴム、ＮＢＲの水素化物、多硫化ゴム、ウレタンゴム等のゴム材料から、多の成分を加えて成型して弾性体層とした際、所望の弾性体硬度を与える限り、これらのゴム材料を単独であるいは２種以上を混合して用いることもできる。
【００５２】
弾性ローラでは、その弾性体層を形成するゴム成型体とする際、弾性ローラの個別的な用途に合わせて、弾性体層自体に要求される機能に必要な成分、例えば、導電剤、非導電性充填剤など、また、ゴム成型体とする際に利用される各種添加剤成分、例えば、架橋剤、触媒、分散促進剤など、各種の添加剤を主成分のゴム材料に適宜配合することができる。
【００５３】
弾性体層に導電性を付与する目的で添加される導電剤としては、カーボンブラック、グラファイト、アルミニウム、銅、錫、ステンレス鋼などの各種導電性金属または合金、酸化錫、酸化亜鉛、酸化インジウム、酸化チタン、酸化錫−酸化アンチモン固溶体、酸化錫−酸化インジウム固溶体などの各種導電性金属酸化物、これらの導電性材料で被覆された絶縁性物質などの微粉末、あるいは、導電剤とともに、導電性高分子化合物を添加する手法も利用できる。
【００５４】
これらの内、カーボンブラックは、比較的容易に入手でき、また、主成分のゴム材料の種類に依らず、良好な帯電性が得られるため、好適に利用できる。
【００５５】
主成分のゴム材料中に、微粉末状の導電剤を分散させる手段としては、従来から利用される手段、例えば、ロールニーダー、バンバリーミキサー、ボールミル、サンドグラインダー、ペイントシェーカなどを、主成分のゴム材料に応じて適宜利用すればよい。
【００５６】
次に表面層として樹脂から構成される層を形成するには、特に樹脂成分は限定されるものではないが、例えば、トナー粒子を担持する機能を考慮すると、自己膜補強性、トナー帯電性等の観点から、ポリアミド樹脂やウレタン樹脂、またはウレア樹脂等が好ましく用いられる。
【００５７】
樹脂成分から構成される表面層には、導電剤、非導電性充填剤など、また、樹脂膜体とする際に利用される各種添加剤成分、例えば、架橋剤、触媒、分散促進剤など、各種の添加剤を樹脂成分に適宜配合することができる。
【００５８】
なお、導電剤、非導電性充填剤などの添加剤は、先に弾性体層に含有可能な添加剤として例示したものなどから、主成分の樹脂材料に応じて、適宜選択することができる。また、その添加量は、形成される樹脂層の特性を本発明の効果を発揮する範囲内に維持する限り、添加目的に応じて、適宜選択することができる。
【００５９】
本発明で使用される電子写真感光体は特に限定されるものではなく、感光体の製造は、例えば、ドラム基体（被塗布体）を感光体塗料溶液にディッピングさせ、次いでそのドラム基体を引き上げることによりドラム基体表面に感光層を形成することができる。
【００６０】
また、トナーについても特に限定されるものではなく、磁性体を含有した磁性トナー、磁性体を含まない非磁性トナーなどが使用でき、トナーには添加剤としてトナーの流動性を向上させるため、また、転写効率を向上させるために無機或いは有機の微粉体をトナー粒子に外添させた方が好ましい。このような微粉体としては、例えばフッ化ビニリデン微粉末、ポリテトラフルオロエチレン微粉末の如きフッ素系樹脂粉末；湿式製法シリカ、乾式製法シリカの如き微粉末シリカ、微粉末酸化チタン（チタニア）、微粉末アルミナ、ハイドロタルサイト類化合物（例えばＭｇ０．７２Ａｌ０．２８（ＯＨ）２（ＣＯ３）０．１４・０．５４Ｈ２Ｏで示される層状の化合物）それらをシランカップリング剤、チタンカップリング剤、シリコーンオイル等により表面に疎水化処理を施した処理シリカ、処理酸化チタン、処理アルミナ等が挙げられる。
【００６１】
以下に本発明の実施例を具体的に示すが、これらに限られるものではない。まず本発明の画像形成方法に使用される接触現像ローラと帯電ローラについての例を示す。
【００６２】
（接触現像ローラ１）
軸芯体としてＳＵＳ（ステンレススチール）製の芯金にニッケルメッキを施し、さらに接着剤を塗布、焼付けしたものを用いた。ついで、軸芯体を金型に配置し、（１）液状シリコーンゴム材料（２５℃における粘度が１００００Ｐａ・ｓの末端ビニル基封鎖の直鎖状ポリジメチルシロキサン）４０質量％と、（２）２５℃における粘度が３５Ｐａ・ｓであり１つのビニル基を有する分岐ポリシロキサンセグメントと、二官能性のジメチルシロキサンを約２００個連続して有する直鎖状オイルセグメントとから構成されるブロックポリマー６０質量％とから構成されるポリシロキサン混合物に、架橋剤として１分子中にケイ素結合水素原子を２個以上有したオルガノシロキサンと白金系触媒を加え、無機微粉体である耐熱性付与剤としてシリカ粉体を０．１質量％、導電性付与剤としてカーボンブラックを３０質量％、混合した付加型シリコーンゴム組成物）を金型内に形成されたキャビティに注入した。続いて、金型を加熱してシリコーンゴムを加硫硬化し、冷却した後に脱型することで、弾性体層を軸芯体の外周に設けた。
【００６３】
ウレタン樹脂の固形分１０％となるよう調整したメチルエチルケトンを主溶媒とする混合溶液に、さらにカーボンブラック（ＬＦＦ系、粒子径２０ｎｍ、ＤＢＰ吸油量９４、比表面積１０６、かさ比重０．１５）を、樹脂成分に対し１０質量部添加し十分に攪拌したものをディップ液とした。この液中に弾性体層１２が設けられた軸芯体１１を浸漬してコーティングした後、引き上げて乾燥させ、１００℃にて２時間加熱処理することで、樹脂層１３を弾性体層１２の外周に設けた。このようにして現像ローラ１を得た。
【００６４】
（接触現像ローラ２）
カーボンブラックをＲＣＦ系（粒子径約２０ｎｍ、ＤＢＰ吸油量１１０、比表面積１１０、かさ比重０．２０）、添加部数を１２質量部にそれぞれ変更した。
【００６５】
それ以外は接触現像ローラ１と同様にして接触現像ローラ２を得た。
【００６６】
＜複合導電粒子の作製方法＞
本発明の複合導電粒子は、ホイール型混練機、ボール型混練機、ブレード型混練機を用いて作製することができる。例えばカーボンブラックでコートされたシリカは、カーボンブラックとシリカをホイール型混練機にて粉体にせん断を加えることにより作製したものである。前記、母体粒子であるシリカは表面にシランカップリグ剤等の糊剤を被覆したものを用いてもよい。混練条件としては、混練時間、ホイール回転数、処理温度を適宜設定し、導電剤として、カーボンブラック（ＬＦＦ系、粒子径２０ｎｍ、ＤＢＰ吸油量９４、比表面積１０６、かさ比重０．１５）を母体粒子であるシリカ微粒子（粒子径１４ｎｍ、比表面積２００）に付着させ、かさ比重０．２５の複合粒子を作製した。
混練機、混練時間、ホイール回転数、処理温度、母体粒子の粒径や材料、被覆材の材料、粒径、ＢＥＴ、添加量を変えることで、下記表１に、母体粒子、被覆材の材料、複合粒子のかさ比重、Ｃ量、粒径の実施例１〜１２、比較例１〜４に示す複合粒子を作製した。
【００６７】
帯電ローラ１の作製
＜弾性抵抗層の作製＞
エピクロルヒドリンゴム（エピクロロヒドリン、エチレンオキサイド、アリルグリシジルエーテルの共重合体）１００質量部、充填剤としての炭酸カルシウム３０質量部、ＦＥＦ系カーボンブラック（粒子径４３ｎｍ、比表面積４２）５質量部、酸化亜鉛５質量部、ステアリン酸２質量部、可塑剤としてのＤＯＰ５質量部、４級アンモニウム塩２質量部、老化防止剤としての２−メルカプトベンズイミダゾール１質量部を、６０℃に調節した密閉型ミキサーにて１０分間混練し、原料コンパウンドを調整した。このコンパウンドに加硫促進剤としてのＤＭ１質量部、加硫促進剤としてのＴＳ１質量部、加硫剤としての硫黄１質量部を加えて更に１５分間オープンロールで混練した。
【００６８】
得られたコンパウンドを、ゴム押し出し機を使用して、熱硬化性接着剤を塗布した直径６ｍｍ、長さ２５０ｍｍの円柱形の導電性支持体（鋼製、表面はニッケルメッキ）の周囲にローラ状になるように成形し、電気オーブンの中で、１６０℃で２時間、加硫および接着剤の硬化を行った後、ゴム部分の両端部を突っ切り、ゴム部分を回転砥石で研磨し、端部直径１２．００ｍｍ、中央部直径１２．１０ｍｍのクラウン形状の弾性抵抗層を有する帯電ローラ素材を得た。
【００６９】
＜表層の作製方法＞
ラクトン変性アクリルポリオール２００質量部を、５００質量部のＭＩＢＫ（メチルイソブチルケトン）に溶解した。このアクリルポリオール溶液２００質量部に対して上記で作製した導電性複合粒子を１５質量部、アクリル粒子（粒子径３μｍ、単分散系球状粒子）を５０質量部加え、これに直径０．８ｍｍのガラスビーズ２００質量部を加えて、４５０ｍｌのビンに入れてペイントシェーカを使い２０時間分散した。
【００７０】
この分散液３７０質量部にイソホロンジイソシアネートのブロックタイプのイソシアヌレート型３量体（ＩＰＤＩ）を１０質量部混合し、ボールミルで１時間攪拌して表層塗料を得た。
【００７１】
前記表層塗料をディッピンク法により前記帯電ローラ素材の表面に塗工し、３０分間風乾した後、１６０℃で１２０分間乾燥して、帯電ローラ１を得た。
【００７２】
帯電ローラ２〜１２、帯電ローラＡ〜Ｄの作製方法
帯電ローラ１の表層に添加する複合導電剤の種類を、表１に示す複合導電粒子に変更した以外は帯電ローラ１と同様の帯電ローラ２〜１２、Ａ〜Ｄを作製した。
【００７３】
また、感光体はアルミニウムシリンダーに膜厚２５μｍのＯＰＣ層をコートした反転現像方式の感光ドラムであり、最外層は変性ポリカーボネートをバインダー樹脂とする電荷輸送層を用意し、トナーは、ワックスを中心に荷電制御剤と色素等を含むスチレンとブチルアクリレートのランダムコポリマーを重合させ、更にポリエステル薄層を重合させシリカ微粒子等を外添した、ガラス転移点６３℃、質量平均粒径６μｍの非磁性重合トナーを用意した。
【実施例】
【００７４】
本発明の画像形成方法を実施するための画像形成装置として、レーザービームを用いた有機感光体デジタル複写機（キヤノン社製：ＧＰ４０５）を用意した。該装置の概略は、感光体の帯電手段として帯電ローラを備え、現像手段として感光体上の現像剤と感光体が非接触であっ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、転写手段として帯電ローラを備え、ブレードクリーニング手段、帯電前露光手段を備えた。また、感光体帯電器及び、クリーニング手段、感光体は一体型のユニットとなっていた。プロセススピードは２１０ｍｍ／ｓであった。
【００７５】
上記画像形成装置の感光体を上記で用意した感光体に変更し、現像器のスリーブ部分を上記で作製した現像ローラに、感光体への侵入量が１００μｍとなるように調整し、感光体と接触部で同方向に感光体の回転速度の１５０％で回転させるような機構を設けて取り付け、現像器内に、現像ローラに接触してトナーを供給するトナー供給ローラを取り付け、さらにトナーも上記で用意した非磁性重合トナーに変更し、帯電ローラも上記で作製した帯電ローラに、感光体への当接圧が１０００ｇ重になるように調整して取り付けた。
【００７６】
また帯電ローラに印加する電圧を直流電圧のみとし、感光体の暗電位は−７００Ｖになるよう直流電圧を制御し、現像スリーブへの印加電圧も直流電圧のみとし電圧はー５５０Ｖ（バックコントラストは１５０Ｖ設定）とした。
【００７７】
上記画像形成装置を用いて、以下に示す評価方法に従い評価を行った。
【００７８】
（評価１）
上記画像形成装置を用いて、温度２３℃、湿度１０％の低温低湿環境下において、ハーフトーン画像の出力（デジタルハーフトーン）と現像バイアスを−７００Ｖ〜−７５０Ｖで１０Ｖ間隔でベタ白画像の出力を行い、アナログハーフトーンの画像出力し、低温低湿環境下における帯電が原因の画像不良として発生する、細かい横スジ、横スジの均一性を以下の評価項目に従い評価を行った。
【００７９】
◎：横スジの発生が全くなし。
【００８０】
〇：ほとんど発生がなく、通常のデジタルハーフトーンでは問題なし。
【００８１】
△：若干、発生し、デジタルハーフトーンでも端部に、一部発生した。
【００８２】
×：全面に多数発生し、デジタルハーフトーンでも全面に発生した。
【００８３】
（評価２）
上記画像形成装置を用いて、温度２３℃、湿度１０％環境下で画像比率５％の画像を１枚間欠で１００００枚の耐久を行い、耐久後に評価１で出力した画像を出力し、以下の評価項目に従い、感光体の傷、帯電ローラの損傷、傷、汚れによる縦スジの画像不良、帯電ムラによる濃度ムラの評価を以下の評価項目に従い評価を行った。
【００８４】
〇：縦スジの発生が全くなく、均一なハーフトーン画像が得られた。
【００８５】
△：若干、発生し、濃度ムラも確認されるものの、デジタルハーフトーンでは問題なし。
【００８６】
×：全面に多数発生し、デジタルハーフトーンでも全面に発生
（評価３）
５ｃｍ四方の格子画像の画出しを行い、出力された格子の長さを測定し、画像の伸び、縮みを以下の評価項目に従い評価を行った。
【００８７】
〇：伸び、縮みが１ｍｍ未満
△：伸び、縮みが１ｍｍ以上３ｍｍ未満
×：３ｍｍ以上
以下に、実施例、比較例に使用した帯電ローラ、現像ローラ、評価結果を表１に示す。
【００８８】
【表１】
【産業上の利用可能性】
【００８９】
本発明の画像形成方法は電子写真方式を採用したものであり、プリンタ、ファクシミリ及び複写機の分野において利用増加が見込まれる。
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１】本発明の画像形成方法を実施するために用いることができる具体的な装置の一例を示す。
【符号の説明】
【００９１】
１ 感光体
２ 枠体
３ 定着器
４ クリーニング弾性ブレード
５ 転写材
６ 一次帯電ローラー
７ 現像器
７−１ 現像ローラ
７−２ トナー供給ローラ
７−３ 現像ブレード
８ 転写帯電ローラー
Ｌ レーザー光Ｌ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性支持体上に感光層を有する電子写真感光体に、ローラ型の帯電部材を接触させ電圧を印加して該感光体を帯電させる帯電工程、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工程、トナーを薄膜状に担持した弾性ローラから成るトナー担持体を該感光体の表面に圧接する形態で該静電潜像を可視化し画像を形成する接触現像工程、該画像を転写材に転写する転写工程及び、該感光体の表面上に残存するトナーを除去するクリーニング工程を有する画像形成方法において、
該帯電部材は、導電性支持体と、該導電性支持体の外周に形成された、少なくとも弾性層とそれを覆う被覆層から成る弾性ローラであり、少なくとも該帯電部材の該被覆層中には、母体粒子の構成主成分とは異なる導電性材料で該母体粒子をコートした複合粒子を含有し、該複合粒子のかさ比重をＨｃ、該トナー担持体の表層に含有される導電材料のかさ比重をＨｄとした時に、 １．３＜ Ｈｃ／Ｈｄ ＜ ３．０ であることを特徴とする画像形成方法。
【請求項２】
該導電材料で該母体粒子をコートした該複合粒子において、該導電材料はカーボンブラックから成り、該複合粒子全体重量に占める炭素量Ｃが、 ４０質量％ ＜ Ｃ ＜ ６０質量％ であることを特徴とする請求項１に記載の画像形成方法。
【請求項３】
該複合粒子の一次平均粒径が１０〜１００ｎｍであることを特徴とする請求項１または２に記載の画像形成方法。
【請求項４】
導電性支持体上に感光層を有する電子写真用感光体に用いられる帯電部材において、
該帯電部材は、導電性支持体と、該導電性支持体の外周に形成された、少なくとも弾性層とそれを覆う被覆層から成る弾性ローラであり、少なくとも該帯電部材の該被覆層中には、母体粒子の構成主成分とは異なる導電性材料で該母体粒子をコートした複合粒子を含有し、該複合粒子のかさ比重をＨｃ、該トナー担持体の表層に含有される導電材料のかさ比重をＨｄとした時に、 １．３＜ Ｈｃ／Ｈｄ ＜ ３．０ であることを特徴とする帯電部材。
【請求項１】
導電性支持体上に感光層を有する電子写真感光体に、ローラ型の帯電部材を接触させ電圧を印加して該感光体を帯電させる帯電工程、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工程、トナーを薄膜状に担持した弾性ローラから成るトナー担持体を該感光体の表面に圧接する形態で該静電潜像を可視化し画像を形成する接触現像工程、該画像を転写材に転写する転写工程及び、該感光体の表面上に残存するトナーを除去するクリーニング工程を有する画像形成方法において、
該帯電部材は、導電性支持体と、該導電性支持体の外周に形成された、少なくとも弾性層とそれを覆う被覆層から成る弾性ローラであり、少なくとも該帯電部材の該被覆層中には、母体粒子の構成主成分とは異なる導電性材料で該母体粒子をコートした複合粒子を含有し、該複合粒子のかさ比重をＨｃ、該トナー担持体の表層に含有される導電材料のかさ比重をＨｄとした時に、 １．３＜ Ｈｃ／Ｈｄ ＜ ３．０ であることを特徴とする画像形成方法。
【請求項２】
該導電材料で該母体粒子をコートした該複合粒子において、該導電材料はカーボンブラックから成り、該複合粒子全体重量に占める炭素量Ｃが、 ４０質量％ ＜ Ｃ ＜ ６０質量％ であることを特徴とする請求項１に記載の画像形成方法。
【請求項３】
該複合粒子の一次平均粒径が１０〜１００ｎｍであることを特徴とする請求項１または２に記載の画像形成方法。
【請求項４】
導電性支持体上に感光層を有する電子写真用感光体に用いられる帯電部材において、
該帯電部材は、導電性支持体と、該導電性支持体の外周に形成された、少なくとも弾性層とそれを覆う被覆層から成る弾性ローラであり、少なくとも該帯電部材の該被覆層中には、母体粒子の構成主成分とは異なる導電性材料で該母体粒子をコートした複合粒子を含有し、該複合粒子のかさ比重をＨｃ、該トナー担持体の表層に含有される導電材料のかさ比重をＨｄとした時に、 １．３＜ Ｈｃ／Ｈｄ ＜ ３．０ であることを特徴とする帯電部材。
【図１】
【公開番号】特開２００６−１３３５９０（Ｐ２００６−１３３５９０Ａ）
【公開日】平成１８年５月２５日（２００６．５．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−３２３６７９（Ｐ２００４−３２３６７９）
【出願日】平成１６年１１月８日（２００４．１１．８）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【出願人】（３９３００２６３４）キヤノン化成株式会社 (640)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年５月２５日（２００６．５．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年１１月８日（２００４．１１．８）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【出願人】（３９３００２６３４）キヤノン化成株式会社 (640)
【Ｆターム（参考）】
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