JP2006119528A - 画像形成方法 - Google Patents

Abstract

【課題】低温低湿環境を含めたあらゆる環境で、長期にわたって安定した画像を得るための画像形成方法を提供する。
【解決手段】少なくとも、帯電部材に清掃部材を接触させて該帯電部材の清掃を行う清掃工程を有する画像形成方法において、該帯電部材が、該支持体の外周の最外層に少なくとも母粒子の表面が導電性材料で被覆された複合粒子を含有し、該帯電部材の清掃部材が、撓み変形自在な可撓部材を備え、該可撓部材を撓ませることによる反発力によって、該可撓部材を該帯電部材の表面に対して面接触させ、そのときの該可撓部材の該帯電部材に当接する侵入量が０．１〜６．０ｍｍであることを特徴とする画像形成方法である。
【選択図】なし

Description

本発明は、帯電部材及び帯電部材の表面を清掃する清掃部材を有する装置を用いた画像形成方法に関するものであり、例えば複写機やプリンタなどの画像形成装置を用いた画像形成方法に適用されるものである。

従来、電子写真画像形成装置の帯電装置としてはコロナ帯電器が使用されてきたが、近年、これに代って接触帯電装置が実用化されてきている。これは、低オゾン、低電力を目的としており、中でも特に帯電部材として導電性ローラを用いたローラ帯電方式が、帯電の安定性という点で好ましく、広く用いられている。ローラ帯電方式では、導電性の弾性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放電により被帯電体への帯電を行う。

具体的には、放電開始電圧（ＯＰＣ感光体（有機感光体）に対して帯電ローラを加圧当接させた場合には、約５５０Ｖ）に、必要とされる感光体表面電位Ｖｄを足したＤＣ電圧を印加することで帯電を行うＤＣ帯電方式、あるいは、環境・耐久変動等による電位の変動を改善する目的で、必要とされる感光体表面電位Ｖｄに相当するＤＣ電圧に放電開始電圧の２倍以上のピーク間電圧を持つＡＣ成分を重畳した電圧を接触帯電部材に印加することで帯電を行うＡＣ帯電方式がある。

しかし、このような接触ローラ帯電方式においては、感光ドラムに接触させるという性格上、クリーニングブレードをすり抜けてくる微粉トナー、外添剤などにより帯電ローラ表面が汚染され、特に低温低湿環境において付着物の抵抗アップによる帯電不良が発生し、画像に濃度ムラ（斑点状、スジ状及び帯状）や白部へのトナーの付着（カブリ）などが発生する場合があった。

そこで、このような帯電ローラの表面汚染への対策として、撓み変形自在な可撓部材を備え、該可撓部材を撓ませることによる反発力によって、該可撓部材を前記帯電部材の表面に対して面接触させて、可撓部材と帯電部材との面接触部を摺動させながら帯電部材の表面を清掃することにより、画像出力上問題のないレベルまで改善されてきた（例えば、特許文献１を参照。）。
特開平１１−２８８１５０号公報

しかしながら、近年、市場の高画質化の要求により、トナーが小粒径化し、微粉トナーの割合も増加し、それに伴い帯電ローラの汚染の度合いも増加してきた。また、長寿命化、カラー化などの要求により、帯電ローラ及び感光ドラムを含むユニットの目標耐久寿命値（時間）が大幅に伸びており（カラー化により１枚の出力を得るための動作時間は長くなる）、それにより付着物の堆積量が大きくなり、以前の耐久枚数では発生しなかった画像不良も耐久後半で顕在化してくるようになった。

また、帯電ローラ表面に固定配置した可撓部材を当接させることにより帯電ローラ表面の付着物を除去しているため、長期間使用する場合に耐久後半で帯電ローラ表面に微小な摺擦キズが発生し、縦スジムラが発生してしまうことがあった。

本発明は上記の従来技術の課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、低温低湿環境も含めあらゆる環境で、汚れや帯電ローラの傷による画像不良が出ることなく、長期間にわたり安定した画像画像を得るための画像形成方法を提供することにある。

上記目的を達成するために本発明においては、我々が鋭意検討を重ねた結果、以下の手段により上記目的を達成できることを見出した。

すなわち、本発明は、導電性支持体上に少なくとも感光層を有する電子写真感光体に、回転自在な帯電部材を接触させて帯電させる帯電工程と、帯電された該感光体に静電潜像を形成させる静電潜像形成工程と、トナー担持体上に担持させたトナーを該静電潜像に転移させて可視化する現像工程と、該感光体上に形成されたトナー像を転写材に転写させる転写工程と、転写後に該感光体上に残った転写残余のトナーを該感光体上から除去するクリーニング工程と、を有し、かつ、該帯電部材に清掃部材を接触させて該帯電部材の清掃を行う清掃工程を有する画像形成方法において、該帯電部材が、該支持体の外周の最外層に少なくとも母粒子の表面が導電性材料で被覆された複合粒子を含有し、該帯電部材の清掃部材が、撓み変形自在な可撓部材を備え、該可撓部材を撓ませることによる反発力によって、該可撓部材を該帯電部材の表面に対して面接触させ、そのときの該可撓部材の該帯電部材に当接する侵入量が０．１〜６．０ｍｍであることを特徴とする画像形成方法である。

また、本発明は、前記複合粒子の体積固有抵抗値が１０^１〜１０^４Ω・ｃｍであることを特徴とする画像形成方法である。

また、本発明は、前記複合粒子の平均粒径が１０〜５００ｎｍであることを特徴とする画像形成方法である。

また、本発明は、前記複合粒子の母粒子がシリカであることを特徴とする画像形成方法である。

また、本発明は、前記複合粒子の導電性材料がカーボンブラックであることを特徴とする画像形成方法である。

また、本発明は、前記帯電部材の最外層の膜厚が３〜３０μｍであることを特徴とする画像形成方法である。

また、本発明は、前記清掃部材がポリイミド、ポリアミド、ポリカーボネート及びポリエステルから選ばれる樹脂からなることを特徴とする画像形成方法である。

本発明によれば上記達成手段により低温低湿環境も含めあらゆる環境で、汚れや帯電ローラの傷による画像不良が出ることなく、長期間にわたり安定した画像が得られる。

高画質化を目的としたトナー粒子の小粒径化等によって、帯電ローラの汚染の度合いが増加する一方で、長寿命化、カラー化などの要求により、帯電ローラ及び感光ドラムを含むユニットの目標耐久寿命値が大幅に伸びてきている。このような状況の中、本発明は帯電ローラの汚れを長期間にわたって効果的に清掃する手段を提案する。

すなわち、帯電ローラの汚れを効果的に清掃するためには、クリーニングフィルムなどの清掃部材を帯電部材の表面に対して接触させることによりある程度は達成可能であるが、耐久後半では汚れの堆積量が多くなり、画像不良が生じる。また、クリーニングフィルムが長時間接しているため、接触面にかかる加圧力で徐々に帯電ローラの表面が削れてゆき、耐久後半では微小な傷に起因すると考えられるスジ状の画像不良が発生する。

本発明に使用する母粒子の表面が導電性材料で被覆された複合粒子を含有した帯電部材は、異なる成分からなるため、被覆される母粒子と被覆物である導電性材料との間で、静電引力に差が生じるため、系内の導電性材料粒子同士の電気的な静電引力を弱め、通常の導電性粒子のみの場合に生じるような凝集を防ぎ分散性に優れている。その結果、帯電部材表面に均一に分散できるため、部分的な硬度の偏りが無くなり、清掃部材の接触に対しても清掃部材の加圧力が均等にかかるため帯電ローラ表面に傷がつきにくくなる。また、均一に分散していることから帯電ローラ表面の摩擦力にも偏りが無くなり、部分的に摩擦力の高い所に汚れがたまりやすくなることも無く、良好な離型性を保つことができる。

一方、表面を清掃する清掃部材としては帯電ローラの長手方向（軸方向）に対し平行に配置し、帯電ローラとの接触ニップを形成するよう配置された可撓部材としてのクリーニングフィルムを帯電部材の表面に対して面接触させて可撓部材と帯電部材との面接触部を摺動させながら均一に帯電部材に接触させることができ、帯電部材に対する接触面積も小さくするため、帯電ローラの清掃に効果的である。

この清掃部材の侵入量δ（図５参照；帯電ローラ１０２表面と、可撓部材１２２当接面の自由状態断面直線との距離の最大値δにて定義）の範囲は０．１〜６．０ｍｍでなければならない。これは、侵入量δが０．１ｍｍ未満とすると加圧力が低くなり、汚れを取ることが困難となり耐久後半にて画像不良が発生する。また侵入量が６ｍｍより大きくなると加圧力が高くなるため、前述した母粒子の表面が導電性材料で被覆された複合粒子を含有した帯電部材を用いた場合でも、耐久後半に帯電ローラの傷が激しくなり画像が悪化する。すなわち、汚れをとるためにある程度の加圧力をかける必要があり、かつ本発明に用いる帯電ローラを傷つけない侵入量δの範囲は０．１〜６．０ｍｍでなければならない。この侵入量δは０．５〜４．０ｍｍの範囲が好ましい。

これらのことから、母粒子の表面が導電性材料で被覆された複合粒子を含有した帯電部材と、可撓部材としてのクリーニングフィルムを帯電部材の表面に対して面接触させて可撓部材と帯電部材との面接触部を摺動させながら帯電部材の表面を清掃する清掃部材との組み合わせによって長期間優れた帯電均一性を保つことができると考えられる。

以下に図面を参照して、この発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がないかぎりは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。

（１）画像形成装置
図１〜図５を参照して、本発明の第１の実施の形態に用いる帯電部材及び帯電部材の清掃装置及び画像形成装置及びプロセスカートリッジについて説明する。

なお、本実施の形態では画像形成装置の一例としてレーザプリンタを例に説明する。

まず、図１を参照して、画像形成装置全体について説明する。図１は本発明の実施の形態に用いる画像形成装置（レーザプリンタ）の概略構成断面図である。

本実施の形態に用いる画像形成装置（レーザプリンタ）はパーソナルコンピューターやワークステーション等のホストと接続されており（図示せず）、ホストからのプリント要求によりビデオインターフェースを介して画像データを受け取る。

この画像データを基に、本実施の形態に用いる画像形成装置（レーザプリンタ）は、従来技術と同様に、イエローＹ、マゼンタＭ、シアンＣ、黒Ｋの４色に分解した画像データにより順次各色をトナー像形成し、それらを中間転写体上に重ね合わせて、紙などの転写材に一括転写してフルカラー画像を得るものである。

１０１は所定の周速度（８０ｍｍ／ｓ）を持って矢印（図２、４では矢印Ａ）の方向に駆動回転される第１の像担持体としての被帯電体である電子写真感光体（感光ドラム）［外径１００ｍｍの導電性支持体（アルミ製シリンダー）上に有機感光材料による感光層を形成したもの］であり、まず、その表面が帯電手段であり、矢印（図２、４では矢印Ｃ）の方向に従動回転される帯電ローラ１０２により（約−６００Ｖに）一様に帯電処理される。

次に第１色目（Ｙ）の画像データに応じてＯＮ／ＯＦＦ制御された露光手段（静電潜像形成手段）１０３による走査が施され、第１色目の静電潜像が形成される（露光部電位は約−１００Ｖ）。

この第１色目の静電潜像は、第１色目のＹトナー（極性−）を内包した第１の現像手段１０４により現像、可視化される。

この可視化された第１のトナー像は、感光ドラム１０１に所定の押圧力をもって圧接され、感光ドラム１０１の周速度と等速の速度（８０ｍｍ／ｓ）をもって矢印の方向に駆動回転される第２の像担持体としての中間転写体１０５（例えば、アルミ製シリンダー上に、ＮＢＲゴム等からなる導電弾性層の表面にカーボン、フッ素樹脂等を分散したウレタン樹脂からなる離型性を有する表面層を形成し、抵抗値を１０^５〜１０^１０Ω・ｃｍ程度とし、外径を１５３ｍｍとしたもの）とのニップ部において、中間転写体１０５表面に、１次転写ローラ１０８により転写（１次転写）される。

この際、中間転写体１０５に対しては、トナーの帯電極性（−）とは逆極性で、予め一意的に設定された電圧ＶＩｔｒ（＋１００Ｖ）が印加される。

１次転写の際に転写されずに感光ドラム上に残ったトナーは、感光ドラムに圧接されたクリーニング手段であるクリーニングブレードにより掻き取られ廃トナー容器１０７に回収される。

そして、上記工程を残りの３色（Ｍ，Ｃ，Ｋ）についても同様に繰り返し、その都度、第２の現像手段、第３の現像手段、第４の現像手段に各々内包された色の異なる現像剤によるトナー像を中間転写体１０５表面に順次静電転写、積層することによりカラー画像が形成される。

このカラー画像は、中間転写体１０５と、これに所定のタイミングで圧接され、中間転写体の周速度と略等速の速度をもって回転される接離可能な転写手段としての２次転写ローラ１０６とのニップ部において、給紙部より搬送されてくる転写材Ｐの表面に一括転写（２次転写）される。

この際、転写ローラ１０６に対しては、トナーの帯電極性とは逆極性で、予め一意的に設定された電圧Ｖｔｒ（＋１０００Ｖ）が印加される。

その後この転写材は定着手段（図示せず）に搬送され４色のトナー像は永久定着され、排紙部より機外に排出され所望のプリント画像が得られる。

また、２次転写の際に転写されずに中間転写体１０５上に残ったトナーはトナー電荷制御部材（図示せず）により帯電極性を制御された後、中間転写体１０５と感光ドラムとの電位差により感光ドラム側に戻され、感光ドラム上に配設されたクリーニングブレードにより掻き取られ廃トナー容器１０７に回収される。

上記感光ドラム１０１及び帯電ローラ１０２、クリーニングブレード、廃トナー容器１０７、また後記する帯電ローラの清掃部材１２０は一つのプロセスカートリッジ（感光ドラムカートリッジ）として、画像形成装置に対して着脱自在に構成されている。

また、イエローＹ、マゼンタＭ、シアンＣ、黒Ｋの各現像手段はそれぞれ一つのプロセスカートリッジ（現像カートリッジ）として、その消耗度合いにより別々に交換可能となっている。

（２）帯電部材の清掃装置
次に、本発明の実施の形態の特徴である帯電ローラの清掃装置について特に図２〜図５を参照して説明する。図２〜図５は本発明の第１の実施の形態に用いる帯電ローラの清掃装置の説明図であり、図２、図４及び図５は帯電ローラと帯電ローラの清掃装置との関係を示した概略構成図であり、図３は帯電ローラの清掃装置の概略斜視図である。図中、１０１は感光ドラム、１０２は帯電ローラ、１２０は清掃部材、１２１は支持部材、１２２は可撓部材、Ａは感光ドラムの回転方向、Ｃは帯電ローラの回転方向、δは清掃部材の侵入量である。

帯電ローラ１０２は、導電性支持体（芯金）１０２ａ、弾性層１０２ｂ、最外層（表面層）１０２ｃからなり、不図示の軸受け及び加圧バネにより加圧され感光ドラム１０１に圧接接触し、感光ドラム１０１の回転に伴い従動回転する。帯電ローラ１０２の詳細については後述する。

帯電ローラ１０２近傍には、帯電ローラ表面を汚染する付着物（クリーニングブレードをすり抜けてくる微粉トナー、外添剤など）を清掃除去する、帯電ローラの清掃装置を構成する帯電ローラの清掃部材１２０が配設されている。

本実施の形態に用いる帯電ローラの清掃部材１２０は、帯電ローラ１０２の長手方向（軸方向）に対し平行に配置され、支持部材１２１と、可撓性を持つフィルム状部材であり該支持部材に一端を固定され自由端側近傍のフィルム面において帯電ローラ１０２との接触ニップを形成するよう配置された可撓部材としての例えばクリーニングフィルム１２２と、から構成されている。

クリーニングフィルム１２２としては、例えばフィルム厚５０μｍの樹脂フィルムを用いており、このクリーニングフィルムを帯電部材の表面に対して面接触させて、面接触部においてこれらを摺動させることで帯電部材の表面を清掃する。クリーニングフィルムを撓ませることによる反発力によって、可撓部材を帯電部材に対して面接触させるので軽圧かつ均一に帯電部材に接触させることができ、帯電部材に対する接触面積も小さくすることができ、面接触部の摺動により効果的に清掃できることがわかった。前記したようにこのクリーニングフィルムの侵入量δの範囲も０．１〜６．０ｍｍでなければならない。この侵入量δも好ましくは０．５〜４．０ｍｍの範囲である。

また、フィルム膜厚は、１０〜１０００μｍの範囲が好ましいが、制限されるものではなく、帯電ローラの寿命や使用するトナーの特性、感光ドラムを清掃する手段の性能などにより、適宜最適値を選択すればよい。

更に、可撓部材（クリーニングフィルム）を撓ませた反発力によって当接力を得ているので、接触ニップを０．５ｍｍ程度に抑えることができ、帯電ローラ全域において均一に当接させることができるため、帯電ローラの清掃部材が掻き取った汚染物は接触ニップ内に滞留しにくくなり、ローラ表面の汚れを画像上影響のない程度にとどめることができる。

また、清掃部材を構成する部品の精度にも従来に比べ、それほど高精度を要求されない。

なお、帯電ローラの清掃部材は、上述の様に樹脂フィルムをそのまま使用したものの他に、樹脂フィルムをグラインダー法やサンドブラスト法、ケミカルエッチング法、微粒子分散法などにより適度に粗くしたものも良い。

フィルム材料としては、ポリイミド、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリアリレート、フェノール樹脂、ジアリルフタレート樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、エポキシ樹脂、ポリフェニレンスルフィド、ポリエーテルイミド、ポリスチレン、ポリメチルメタクリレートなどの樹脂、ＰＴＦＥ、ＰＶＤＦなどのフッ素樹脂などから選ぶことができるが、この中でもポリイミド、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリエステルが好ましく、また、比較的摩擦係数が低く、機械的強度に優れており、摩擦帯電特性などの観点から良好であるポリイミドが特に好ましい。

（３）帯電ローラ
例えば、帯電部材は図２に示すようにローラ形状であり、導電性支持体１０２ａと、その外周に一体に形成された弾性層１０２ｂと、該弾性層の外周に形成された表面層１０２ｃから構成されている。

また、帯電部材は弾性層１０２ａのみの単層構成であってもよいし、弾性層１０２ｂと表面層１０２ｃからなる２層であってもよい。更には弾性層１０２ｂと表面層１０２ｃとの間に抵抗層（不図示）を設けた３層であってもよい。また、更には抵抗層と表面層１０２ｃの間に第２の抵抗層（不図示）を設けた、４層以上を導電性支持体の上に形成した構成としてもよい。

本発明に用いられる導電性芯金１０２ａは、鉄、銅、ステンレス、アルミニウム、ニッケルなどの金属材料の丸棒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さしつかえないが、導電性を損なわないことが必要である。

帯電ロ−ラ１０２において、弾性層１０２ｂは被帯電体としての電子写真感光体１０１に対する給電や、帯電ロ−ラ１０２の電子写真感光体１０１に対する良好な均一密着性を確保するために適当な導電性と弾性を持たせてある。また、帯電ローラ１０２と電子写真感光体１０１の均一密着性を確保するために弾性層１０２ｂを研磨によって中央部を一番太く、両端部に行くほど細くなる形状、いわゆるクラウン形状に形成することも多い。一般に使用されている帯電ローラ１０２が、支持体１０２ａの両端部に所定の押圧力を与えて電子写真感光体１０１と当接されているので、中央部の押圧力が小さく、両端部ほど大きくなっているために、帯電ローラ１０２の真直度が十分であれば問題ないが、十分でない場合には中央部と両端部に対応する画像に濃度ムラが生じてしまう場合がある。クラウン形状はこれを防止するために形成する。

弾性層１０２ｂの導電性はゴム等の弾性材料中にカ−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１０^１０Ωｃｍ未満に調整されるのがよい。弾性層１０２ｂの具体的弾性材料としては、例えば、天然ゴムやＥＰＤＭ、ＳＢＲ、シリコーンゴム、ウレタンゴム、エピクロルヒドリンゴム、ＩＲ、ＢＲ、ＮＢＲ及び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、シリコーン樹脂等も挙げられる。

直流電圧のみを印加して、被帯電体の帯電処理を行う帯電部材においては、帯電均一性を達成するために、特に中抵抗の極性ゴム（例えば、エピクロルヒドリンゴム、ＮＢＲ、ＣＲ、ウレタンゴム等）やポリウレタン樹脂を弾性材料として用いるのが好ましい。これらの極性ゴムやポリウレタン樹脂は、ゴムや樹脂中の水分や不純物がキャリアとなり、僅かではあるが導電性をもつと考えられ、これらの導電機構はイオン伝導であると考えられている。但し、これらの極性ゴムやポリウレタン樹脂に導電剤を全く添加しないで弾性層を作成し、得られた帯電部材は低温低湿環境（Ｌ／Ｌ）において、抵抗値が高くなり１０^１０Ωｃｍを超えてしまうものもある。そのため帯電部材に高電圧を印加しなければならなくなる。

そこで、低音低湿環境(Ｌ／Ｌ)で帯電部材の抵抗値が１０^１０Ωｃｍ未満になるように、前述した電子伝導機構を有する導電剤やイオン伝導機構を有する導電剤を適宜添加して調整するのが好ましい。しかしながら、イオン伝導機構を有する導電剤は抵抗値を低くする効果が小さく、特に低温低湿環境（Ｌ／Ｌ）でその効果が小さい。そのためイオン伝導機構を有する導電剤の添加と併せて電子伝導機構を有する導電剤を補助的に添加して抵抗調整を行ってもよい。

また、弾性層１０２ｂはこれらの弾性材料を発泡成型した発泡体であってもよい。

３層構成とする場合の抵抗層は、弾性層に接した位置に形成されるため弾性層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や、帯電部材全体の電気抵抗を調整する目的で設ける。

抵抗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。

本発明に用いる抵抗層は、導電性もしくは半導電性を有している必要がある。

これらの結着樹脂に離型性を付与する目的で、グラファイト、雲母、二硫化モリブテン及びフッ素樹脂粉末などの固体潤滑剤、あるいはフッ素系界面活性剤、あるいはワックス、及びシリコーンオイル等を添加してもよい。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（カーボンブラック、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等）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。
本発明では最外層（表面層）に母粒子の表面が導電性材料で被覆された複合粒子を用いる。

このような複合粒子は異なる成分からなるため、被覆される母粒子と被覆物である導電性材料との間で、静電引力に差が生じ、系内の導電性材料粒子同士の電気的な静電引力を弱め、分散性に優れている。よって、部分的な硬度の偏りが無くなり、清掃部材の接触に対しても清掃部材の加圧力が均等にかかるため帯電ローラ表面に傷がつきにくくなる。また、帯電ローラ表面の摩擦力にも偏りが無くなり、部分的に摩擦力の高い所に汚れがたまりやすくなることも無いため、良好な離型性を保つことができる。

このように母粒子に導電剤を被覆されていないような通常の導電剤、例えばカーボンブラックの場合、導電剤の凝集が生じ、均一な分散が困難となる。このため、帯電部材の表面に部分的な硬度の偏りが生じ、帯電ローラに傷がつく。また表面の部分的な摩擦力の違いにより汚れがたまってくる部位が生じ、耐久後半には画像不良の度合いがひどくなる。

また、この複合粒子の体積固有抵抗値は１０^１〜１０^４Ω・ｃｍであることが好ましい。複合粒子の体積抵抗が１０^１Ω・ｃｍより低いと、経時においてローラ表面に傷がついた場合、耐リーク性が悪化するため、好ましくない。また、１０^４Ω・ｃｍよりも高い場合には、帯電部材として所望の抵抗を得るには大量の複合粒子が必要となり、凝集しやすくなるため好ましくない。このような体積固有抵抗値の範囲を満たす複合粒子は、母体に被覆する導電剤の量を調整することによって、容易に選択できる。また、複合粒子の母粒子は導電性が低いものが良く、好ましくは体積抵抗が１０^５Ω・ｃｍ以上である。このようなコア粒子を用いることにより複合粒子の抵抗を前記範囲に調整するのが容易となる。本発明の複合粒子の体積抵抗は、Ｌｏｒｅｓｔａ−ＧＰ ＭＣＰ−Ｔ６００（三菱化学株式会社製）を用いて測定した抵抗より算出した。印加圧力は１０ＭＰａとした。

また、複合粒子の大きさは、粒径は１０ｎｍ〜５００ｎｍの範囲が好ましい。複合粒子が５００ｎｍより大きいと、樹脂層中での絶縁性部位と導電性部位のムラが大きくなるために帯電均一性が悪化する。１０ｎｍより小さいと、粒子の微細化による分子間力の増大により凝集を起こしやすくなるため、分散が困難となる。本発明の複合粒子の一次粒子径は二次凝集した複合粒子は除いた１次粒子のみを透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）にて１００個観察し、その投影面積を求め、得られた面積の円相当径を計算して体積平均粒径を求め、その平均を一次粒子径とした。このような粒径の範囲を満たす複合粒子は、粒径が１ｎｍ〜５００ｎｍの母粒子に導電剤を１ｎｍ〜１００ｎｍ被覆することにより選定できる。

母粒子の被覆層は、発現する導電性が、環境による変動が少ないことより、電子伝導性を有することが好ましい。電子伝導性を発現させるための導電剤としては、例えば、カーボンブラック、グラファイト、アルミニウム、ニッケル、銅合金等の金属または合金、酸化錫、酸化亜鉛、チタン酸カリウム、酸化錫−酸化インジウムまたは酸化錫−酸化アンチモン複合酸化物等の金属酸化物等が挙げられるが、その中でも補強効果のあるファーネスブラック、ケッチェンブラック、チャンネルブラック等のカーボンブラックが好ましく用いられる。また、本発明においては、これらの導電性材料を母粒子に固着するために、母粒子の表面処理剤としてアルコキシシランから生成するオルガノシラン化合物またはポリシロキサンを使用して母粒子の表面処理を行うが好ましい。すなわち、母粒子にシラン化合物を表面処理し、更に電子伝導性を付与するためにその表面に導電性材料を被覆させる。アルコキシシランとしては、具体的には、メチルトリエトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、ジフェニルジエトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、ジフェニルジメトキシシラン、イソブチルトリメトキシシラン、デシルトリメトキシシラン等が挙げられる。

これまで述べた複合粒子の母粒子としてはシリカ粉、ホワイトカーボン、微粉ケイ酸のシリカ粉末並びに硫酸バリウム粒子粉末、アルミナ粒子粉末、クレー、炭酸カルシウム粒子粉末、タルク及び透明性酸化チタン、二酸化チタン粒子粉末、酸化鉄粒子、酸化亜鉛粒子粉末等の無機粒子が挙げられるが、その中でもアルコキシシランとの接着性を高め、被覆したカーボンブラックの脱離を抑制させるシリカが特に好ましい。

本発明に用いる複合粒子は、母粒子と表面処理剤とを混合し、母粒子の表面をアルコキシシランで被覆し、次いで、このアルコキシシランで被覆された母粒子とカーボンブラックを混合することによって得ることができる。

本発明における母粒子の粒子表面への被覆は、母粒子と表面処理剤または表面処理剤の溶液とを機械的に混合攪拌したり、表面処理剤または表面処理剤の溶液を噴霧しながら機械的に混合攪拌すればよい。添加した表面処理剤は、ほぼ全量が母粒子の表面に被覆される。

なお、表面処理剤としてアルコキシシランを用いた場合、被覆されたアルコキシシランは、その一部が被覆工程を経ることによって生成する、アルコキシシランから生成するオルガノシラン化合物として被覆されていてもよい。この場合においてもその後のカーボンブラックの付着に影響することはない。

表面処理剤を均一に母粒子の粒子表面に被覆するためには、母粒子の凝集をあらかじめ粉砕機を用いて解きほぐしておくことが好ましい。

母粒子と表面処理剤との混合攪拌、及び、粒子表面に表面処理剤が被覆されている母粒子と導電性材料との混合攪拌をするための機器としては、粉体層にせん断力を加えることのできる装置が好ましく、殊に、せん断、へらなで及び圧縮が同時に行える装置、例えば、ホイール型混練機、ボール型混練機、ブレード型混練機、ロール型混練機を用いることができ、ホイール型混練機がより効果的に使用できる。

前記ホイール型混練機としては、エッジランナー（「ミックスマラー」、「シンプソンミル」、「サンドミル」と同義語である）、マルチマル、ストッツミル、ウエットパンミル、コナーミル、リングマラー等があり、好ましくはエッジランナー、マルチマル、ストッツミル、ウエットパンミル、リングマラーであり、より好ましくはエッジランナーである。前記ボール型混練機としては、振動ミル等がある。前記ブレード型混練機としては、ヘンシェルミキサー、プラネタリーミキサー、ナウターミキサー等がある。前記ロール型混練機としては、エクストルーダー等がある。
また、ローラを作成した場合の最外層の膜厚は３〜３０μｍ、特に５〜２０μｍが好ましい。３μｍ未満だと、ローラ表面に傷がつきやすくなり、３０μｍより厚くなると、帯電部材として所望の抵抗を得るには大量の導電性粒子が必要となり、凝集しやすくなるため好ましくない。

また、帯電部材の表面に凹凸を形成させてもよい。例えば、凹凸を形成させる方法として、樹脂粒子や炭素粒子、珪素酸粒子、金属酸化物粒子などを表面層に含有させる方法や、帯電部材の表面を機械的研磨等によって処理する方法がある。

本発明の帯電部材の表面粗さは、１０点平均表面粗さ（Ｒｚ）が３〜３０μｍ、平均間隔（Ｓｍ）が１０〜５００μｍにコントロールされていることが好ましい。更に１０点平均表面粗さ（Ｒｚ）が３〜１５μｍ、平均間隔（Ｓｍ）が２０〜２００μｍであることがより好ましい。

清掃部材のないプロセスの場合、導電部材においては表面が粗い（導電部材の表面粗さが１０μｍを超える）と、表面の凹に現像剤が入り込み、導電部材表面の汚れの原因となる恐れがあった。しかしながら本発明においては前述したような清掃手段との組み合せによって、帯電部材の汚れを問題ないレベルまで低減することができた。

また、表面層には、画像の向上のために各種粒子や粉体などを単独、または２種以上併用してもよい。 具体的には、酸化亜鉛、酸化錫、酸化インジウム、酸化チタン（二酸化チタン、一酸化チタン等）、酸化鉄、シリカ、アルミナ、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム、チタン酸ストロンチウム、チタン酸カルシウム、チタン酸マグネシウム、チタン酸バリウム及びジルコン酸カルシウム、カーボンブラック、酸化スズ、酸化チタン、酸化亜鉛、硫酸バリウム、銅、アルミニウム、ニッケルなどの粒子や、ポリアミド樹脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂、（メタ）アクリル樹脂、スチレン樹脂、フェノール樹脂、ポリエステル樹脂、メラミン樹脂、ウレタン樹脂、オレフィン樹脂、エポキシ樹脂、及び、これらの共重合体や変性物、誘導体などの樹脂粒子等や、硫酸バリウム、二硫化モリブデン、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、ドロマイト、タルク、カオリンクレー、マイカ、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、ゼオライト、ウオラストナイト、けいそう土、ガラスビーズ、ベントナイト、モンモリロナイト、アスベスト、中空ガラス球、黒鉛、もみ殻、有機金属化合物、有機金属塩などの粒子を挙げることができる。

以下、実施例を用いて本発明を更に詳細に説明する。

「帯電ローラに直流電圧のみを印加した時の連続複数枚画像出し耐久試験（初期、３００００枚後）」
図１に示す電子写真方式の画像形成装置に上記で得られた帯電ローラを取り付けて、環境１（温度２３℃、湿度５５％ Ｎ／Ｎ環境）、環境２（温度３２．５℃、湿度８０％ Ｈ／Ｈ環境）、環境３（温度１５℃、湿度１０％ Ｌ／Ｌ環境）の各環境下において、複数枚画像出し耐久試験を行った。５０００枚毎にモノカラーハーフトーン印刷を行った。得られた画像を目視にて観察して評価を行った。結果を表１に示す。

表中のＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅは、帯電ローラ表面の汚れや、帯電ローラの傷に起因した画像濃度ムラ及びスジの発生について画像品質を５段階にランク分けしたものである。なお、Ａを画像不良が全くないレベル、Ｂを画像端部に不良が少しだけ見られるレベル、Ｃを一部に画像不良が見られるが問題ないレベル、Ｄを大部分に画像不良が見られ、問題となるレベル、Ｅを画像全体に不良が見られるレベルとした。

（実施例１）
下記の要領で本発明の帯電部材としての帯電ローラを作成した。

＜弾性層の製造＞
エピクロルヒドリンゴム三元共重合体
（エチレンオキサイド含有量 ５６ｍｏｌ％） １００質量部
四級アンモニウム塩 ２質量部
軽質炭酸カルシウム ５０質量部
酸化亜鉛 ５質量部
脂肪酸 ３質量部

以上の材料を６０℃に調節した密閉型ミキサーにて１０分間混練した後、エピクロルヒドリンゴム１００質量部に対してセバシン酸系ポリエステル可塑剤５質量部を加え、更に１０分間混練し、原料コンパウンドを調整する。このコンパウンドに原料ゴムのエピクロルヒドリンゴム１００質量部に対し加硫剤としての硫黄１質量部、加硫促進剤としてのノクセラーＤＭ １質量部、ノクセラーＴＳ ０．５質量部を加え、２０℃に冷却した２本ロール機にて１０分間混練する。

得られたコンパウンドを、φ６ｍｍステンレス製芯金の周囲にローラ状になるように押出成型機にて成型し、加熱加硫成型した後、外径φ１２ｍｍになるように研磨処理して弾性層１０２ｂを得た。
＜複合粒子の製造＞
シリカ微粒子（平均粒子径１４ｎｍ、体積固有抵抗値７．７×１０^８Ω・ｃｍ）７．０ｋｇに、メチルハイドロジェンポリシロキサン１４０ｇを、エッジランナーを稼動させながらシリカ粒子粉末に添加し、攪拌速度は２２ｒｐｍで５８８Ｎ／ｃｍ（６０Ｋｇ／ｃｍ）の線荷重で１時間混合攪拌を行い、カーボンブラック被覆用粒子を得た。

次に、カーボンブラック粒子粉末（粒子形状：粒状、粒子径２０ｎｍ、体積固有抵抗値２．０×１０^２Ω・ｃｍ）３．５ｋｇを、エッジランナーを稼動させながら１０分間かけて添加し、更に攪拌速度は２２ｒｐｍで５８８Ｎ／ｃｍ（６０Ｋｇ／ｃｍ）の線荷重で１時間混合攪拌を行い、メチルハイドロジェンポリシロキサン被覆にカーボンブラックを付着させた後、乾燥機を用いて８０℃で１時間乾燥を行い、複合粒子を得た。

得られた複合粒子は、平均粒子径が３０ｎｍ、体積固有抵抗値は１．７×１０^２Ω・ｃｍであった。
＜最外層（表面層）の製造＞
表面層１０２ｃの材料として、
アクリルポリオール溶液（有効成分７０質量％） １００質量部
イソシアネートＡ（ＩＰＤＩ）（有効成分６０質量％） ４０質量部
イソシアネートＢ（ＨＤＩ）（有効成分８０質量％） ３０質量部
複合粒子（導電性粒子） ２０質量部
ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）樹脂粒子 ５０質量部
メチルイソブチルケトン（ＭＩＢＫ）溶剤 ３００質量部
をミキサーを用いて攪拌し混合溶液を作成した。次いで、その混合溶液を循環式のビーズミル分散機を用いて分散処理（処理速度５００ｍｌ／ｍｉｎ）を行い、ディッピング用塗料を作成した。このディッピング用塗料を前記弾性層の上にディッピング法にて塗布して、１０分間の風乾後に加熱型乾燥機にて、１６０℃で１時間乾燥させ、表面層を被覆形成しローラ形状の帯電部材を得た。この時のローラの膜厚は１５μｍであった。

なお、ビーズミル分散機のメディアとしては、φ０．８ｍｍのガラスビーズを用いた。

帯電ローラの電気抵抗を環境１（温度２３℃、湿度５５％）下で、抵抗測定機を用いて−２５０Ｖの直流電圧を印加して測定した結果、１．０×１０^５Ωであった。これらの間の押圧力は用いられる画像形成装置と同様にし、外部電源Ｓ３から−２５０Ｖを印加した際の抵抗値を測定する。

＜清掃部材＞
クリーニングフィルムには、フィルム厚５０μｍのポリイミドを主成分とする樹脂フィルムを用いており、支持部材１２１の固定端からｌ＝約６ｍｍの位置（図２）でニップ幅ｎ＝約０．５ｍｍで当接する。この際、帯電ローラに対して侵入量を１．５ｍｍとなるように設定した。これらの評価結果を表１にまとめた。

（実施例２）
実施例１の清掃部材の侵入量を０．３ｍｍにした以外は実施例１と同じ構成で画像評価を行った。この際、耐久後の画像評価では汚れに起因すると見られる斑点状の画像が得られたが、軽微であった。その評価結果を表１にまとめた。

（実施例３）
実施例１の清掃部材の侵入量を４．５ｍｍにした以外は実施例１と同じ構成で画像評価を行った。この際、耐久後の画像評価ではローラの傷に起因すると見られるスジ状の画像が得られたが、軽微であった。その評価結果を表１にまとめた。

（実施例４）
前記、複合粒子の製造時に、カーボンブラック粒子粉末の量を６．８ｋｇに増量して作成した結果、複合粒子の体積固有抵抗値が５Ωｃｍとなった。この複合粒子を用いた以外は実施例１と同じ構成で画像評価を行った。その評価結果を表１にまとめた。

（実施例５）
前記、複合粒子の製造時に、カーボンブラック粒子粉末の量を１．９ｋｇに減少して作成した結果、複合粒子の体積固有抵抗値が２．０×１０^４Ωｃｍとなった。この複合粒子を用いた以外は実施例１と同じ構成で画像評価を行った。この際、白ポチが発生したが、軽微であった。その評価結果を表１にまとめた。

（実施例６）
前記、複合粒子の製造時に、粒径３ｎｍのシリカ微粒子にカーボンブラック粉末を２ｎｍ被覆して作成した結果、実施例１の表面層中に含まれる複合粒子（導電性粒子）の平均粒径が８ｎｍになった。この複合粒子を用いた以外は実施例１と同じ構成で画像評価を行った。この際、分散が少し不良気味であったためか、白ポチが発生したが、軽微であった。その評価結果を表１にまとめた。

（実施例７）
複合粒子の製造時に、粒径３００ｎｍのシリカ微粒子にカーボンブラック粉末を１５０ｎｍ被覆して作成した結果、平均粒径が６００ｎｍになった。この複合粒子を用いた以外は実施例１と同じ構成で画像評価を行った。この際、濃度ムラが発生したが、軽微であった。その評価結果を表１にまとめた。

（実施例８）
表面層作成時に、混合するＭＩＢＫ量を１１００質量部にした結果、ローラ膜厚が２μｍとなった。このローラを用いた以外は実施例１と同じ構成で画像評価を行った。この際、耐久後の画像評価ではローラの傷に起因すると見られるスジ状の画像が得られたが、軽微であった。その評価結果を表１にまとめた。

（実施例９）
表面層作成時に、ローラを４回塗工して厚塗りを行なった結果、ローラ膜厚が４０μｍとなった。このローラを用いた以外は実施例１と同じ構成で画像評価を行った。この際、分散が少し不良気味であったためか、白ポチが発生したが、軽微であった。その評価結果を表１にまとめた。

（実施例１０）
弾性層（基層）作成時に、エチレンオキサイド含有量を７３ｍｏｌ％にしたエピクロルヒドリンゴム三元共重合体を用いた以外は実施例１と同じ構成で画像評価を行った。その評価結果を表１にまとめた。

（実施例１１）
表面層材料に表面を処理した酸化チタン２５質量部を添加した以外は実施例１と同じ構成で画像評価を行った。その評価結果を表１にまとめた。

（比較例１）
実施例１の清掃部材の侵入量を０．０５ｍｍにした以外は実施例１と同じ構成で画像評価を行った。

この際、耐久後の画像評価では汚れに起因すると見られる画像不良が斑点状に表れた。その評価結果を表１にまとめた。

（比較例２）
実施例１の清掃部材の侵入量を６．３ｍｍにした以外は実施例１と同じ構成で画像評価を行った。ローラの傷に起因すると見られるスジ状の画像が得られた。その評価結果を表１にまとめた。

（比較例３）
複合粒子の製造を行わず、単体のカーボンブラックを使用した以外は実施例１と同じ構成で画像評価を行った。分散性が悪いため初期から画像が悪く、耐久後の画像評価ではローラの傷に起因すると見られるスジ状の画像が得られた。その評価結果を表１にまとめた。

（比較例４）
複合粒子の製造を行わず、単体のカーボンブラックを使用以外は比較例１と同じ構成で画像評価を行った。分散性が悪いため初期から画像が悪く、また、耐久後の画像評価では汚れに起因すると見られる画像不良が斑点状に表れた。その評価結果を表１にまとめた。

本発明に用いる画像形成装置の概略構成断面図である。 本発明に用いる帯電ローラと、その清掃装置と、電子写真感光体との関係を示す断面図である。 本発明に用いる帯電ローラの清掃装置の斜視図である。 本発明に用いる帯電ローラと、その清掃装置と、電子写真感光体との関係を示す斜視図である。 本発明に用いる帯電ローラの清掃装置の侵入量の説明図である。

符号の説明

１０１ 電子写真感光体（像担持体としての被帯電体である感光ドラム）
１０２ 帯電手段（帯電ローラ）
１０２ａ 導電性支持体（芯金）
１０２ｂ 弾性層
１０２ｃ 最外層（表面層）
１０３ 静電潜像形成手段（露光手段）
１０４ 現像手段（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｂｋ）
１０５ 中間転写体
１０６ ２次転写ローラ
１０７ 廃トナー容器
１０８ １次転写ローラ
１１０ 電子写真感光体（感光ドラム）
１２０ 帯電ローラの清掃部材
１２１ 支持部材
１２２ 可撓部材（クリーニングフィルム）

Claims (7)

1. 導電性支持体上に少なくとも感光層を有する電子写真感光体に、回転自在な帯電部材を接触させて帯電させる帯電工程と、帯電された該感光体に静電潜像を形成させる静電潜像形成工程と、トナー担持体上に担持させたトナーを該静電潜像に転移させて可視化する現像工程と、該感光体上に形成されたトナー像を転写材に転写させる転写工程と、転写後に該感光体上に残った転写残余のトナーを該感光体上から除去するクリーニング工程と、を有し、かつ、該帯電部材に清掃部材を接触させて該帯電部材の清掃を行う清掃工程を有する画像形成方法において、該帯電部材が、該支持体の外周の最外層に少なくとも母粒子の表面が導電性材料で被覆された複合粒子を含有し、該帯電部材の清掃部材が、撓み変形自在な可撓部材を備え、該可撓部材を撓ませることによる反発力によって、該可撓部材を該帯電部材の表面に対して面接触させ、そのときの該可撓部材の該帯電部材に当接する侵入量が０．１〜６．０ｍｍであることを特徴とする画像形成方法。
2. 前記複合粒子の体積固有抵抗値が１０^１〜１０^４Ω・ｃｍ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。
3. 前記複合粒子の平均粒径が１０〜５００ｎｍであることを特徴とする請求項１〜２のいずれかに記載の画像形成方法。
4. 前記複合粒子の母粒子がシリカであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の画像形成方法。
5. 前記複合粒子の導電性材料がカーボンブラックであることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の画像形成方法。
6. 前記帯電部材の最外層の膜厚が３〜３０μｍであることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の画像形成方法。
7. 前記清掃部材がポリイミド、ポリアミド、ポリカーボネート及びポリエステルから選ばれる樹脂からなることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の画像形成方法。

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