JP2000081752A - 帯電部材、帯電方法、帯電装置、画像形成装置、及びプロセスカートリッジ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 接触帯電において、帯電部材として簡易な部
材を用いた場合でも、より帯電均一性に優れ且つ長期に
渡り安定した直接注入帯電を実現する、即ち、低印加電
圧でオゾンレスの直接注入帯電を簡易な構成で実現する
こと、またこれにより、オゾン生成物による障害、帯電
不良による障害等のない、簡易な構成、低コストな画像
形成装置やプロセスカートリッジを得ること。 【解決手段】 電圧を印加した、被帯電体１とニップ部
ｎを形成する可撓性の帯電部材２により被帯電体表面を
帯電する接触帯電において、帯電部材２は、連続気泡の
弾性発泡体で構成され、かつ被帯電体１に対して速度差
を持って移動し、少なくとも帯電部材２と被帯電体１と
のニップ部ｎに帯電促進粒子２２が存在すること。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、接触帯電における
帯電部材、接触帯電方式の帯電方法及び帯電装置、像担
持体の帯電工程手段として接触帯電手段を用いた画像形
成装置、及びプロセスカートリッジに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えば、電子写真装置や静電記録
装置等の画像形成装置において、電子写真感光体・静電
記録誘電体などの像担持体（被帯電体）を所要の極性・
電位に一様に帯電処理（除電処理も含む）する帯電装置
としてはコロナ帯電器（コロナ放電器）がよく使用され
ていた。

【０００３】コロナ帯電器は非接触型の帯電装置であ
り、例えば、ワイヤ電極等の放電電極と該放電電極を囲
むシールド電極を備え、放電開口部を被帯電体である像
担持体に対向させて非接触に配設し、放電電極とシール
ド電極に高圧を印加することにより、生じる放電電流
（コロナシャワー）に像担持体面をさらすことで像担持
体面を所定に帯電させるものである。

【０００４】接触帯電 近時は、コロナ帯電器に比べて低オゾン・低電力等の利
点があることから、前記したように被帯電体に電圧を印
加した帯電部材を当接させて被帯電体を帯電する接触方
式の帯電装置（接触帯電装置）が実用化されてきてい
る。

【０００５】接触帯電装置は、像担持体等の被帯電体
に、ローラ型（帯電ローラ）、ファーブラシ型、磁気ブ
ラシ型、ブレード型等の導電性の帯電部材を接触させ、
この帯電部材（接触帯電部材・接触帯電器、以下、接触
帯電部材と記す）に所定の帯電バイアスを印加して、被
帯電体面を所定の極性・電位に帯電させるものである。
接触帯電の帯電機構（帯電のメカニズム、帯電原理）に
は、（１）放電帯電機構と（２）直接注入帯電機構の２
種類の帯電機構が混在しており、どちらが支配的である
かにより各々の特性が現れる。

【０００６】（１）放電帯電機構 接触帯電部材と被帯電体との間の微小間隙に生じる放電
現象により被帯電体表面が帯電する機構である。

【０００７】放電帯電機構は接触帯電部材と被帯電体に
一定の放電閾値を有するため、帯電電位より大きな電圧
を接触帯電部材に印加する必要がある。また、コロナ帯
電器に比べれば発生量は格段に少ないけれども放電生成
物を生じることが原理的に避けられないため、オゾンな
ど活性イオンによる弊害は避けられない。

【０００８】たとえば、接触帯電部材として導電ローラ
（帯電ローラ）を用いた帯電方式は帯電の安定性と言う
点で好ましく、広く用いられているが、このローラ帯電
ではその帯電機構は放電帯電機構が支配的である。

【０００９】即ち、帯電ローラは導電あるいは中抵抗の
ゴム材あるいは発泡体を用いて生成される。さらにこれ
らを積層して所望の特性を得たものもある。帯電ローラ
は被帯電体との一定の接触を得るために弾性を持たせて
いるが、そのため摩擦抵抗が大きく、多くの場合、被帯
電体に従動あるいは若干の速度差を持って駆動される。
従って、ローラ上の形状のムラや被帯電体の付着物によ
り非接触状態が避けられないため、従来のローラ帯電で
はその帯電機構は放電帯電機構が支配的となる。

【００１０】より具体的に説明すると、被帯電体として
の厚さ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なわせる場合には、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。以降、このし
きい値電圧を帯電開始電圧Ｖｔｈと定義する。

【００１１】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像担
持体の帯電を行なう方式を「ＤＣ帯電方式」と称する。

【００１２】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が変動するため、また像
担持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。

【００１３】このため更なる帯電の均一化を図るために
特開昭６３−１４９６６９号公報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像担持体の帯電を行なう「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、像担持体の電位は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。

【００１４】（２）直接注入帯電機構 接触帯電部材から被帯電体へ電荷が直接注入されること
で、被帯電体表面を帯電する機構である。特開平６−３
９２１号公報等で提案されている。

【００１５】中抵抗の接触帯電部材が被帯電体表面に接
触して、放電現象を介さずに、つまり放電機構を基本的
に用いないで、被帯電体表面に直接電荷注入を行うもの
である。よって、接触帯電部材への印加電圧が放電閾値
以下であっても、被帯電体を印加電圧相当の電位に帯電
することができる。この直接注入帯電機構はイオンの発
生を伴わないため放電生成による弊害は生じない。

【００１６】より具体的には、帯電ローラ、帯電ブラ
シ、帯電磁気ブラシ等の接触帯電部材に電圧を印加し、
被帯電体（像担持体）表面にあるトラップ順位または電
荷注入層の導電粒子等の電荷保持部材に電荷を注入して
直接注入帯電を行う機構である。放電現象が支配的でな
いため、帯電に必要とされる電圧は所望する像担持体表
面のみであり、オゾンの発生も無い。

【００１７】図５に上述した（１）の放電帯電機構と
（２）の直接注入帯電機構の帯電特性の一例を示す。

【００１８】すなわち、放電帯電機構は図５のグラフＡ
で表されるように凡そ−５００Ｖの放電閾値を過ぎてか
ら帯電が始まる。従って、−５００Ｖに帯電する場合は
−１０００Ｖの直流電圧を印加するか、あるいは、−５
００Ｖの直流の帯電電圧に加えて、放電閾値以上の電位
差を常に持つようにピーク間電圧１２００Ｖの交流電圧
を印加して被帯電体電位を帯電電位に収束させる方法が
一般的である。

【００１９】一方、直接注入帯電機構は図５のグラフＢ
で表されるように放電閾値がなく印加バイアスとほぼ比
例した帯電電位を得ることが可能になる。

【００２０】トナーリサイクルプロセス（クリーナレス
システム） 転写方式の画像形成装置においては、転写後の感光体
（像担持体）に残存する転写残トナーはクリーナ（クリ
ーニング装置）によって感光体面から除去されて廃トナ
ーとなるが、この廃トナーは環境保護の面からも出ない
ことが望ましい。そこでクリーナをなくし、転写後の感
光体上の転写残トナーは現像装置によって「現像同時ク
リーニング」で感光体上から除去し現像装置に回収・再
用する装置構成にしたトナーリサイクルプロセスの画像
形成装置も出現している。

【００２１】現像同時クリーニングとは、転写後に感光
体上に残留したトナーを次工程以降の現像時、即ち引き
続き感光体を帯電し、露光して潜像を形成し、該潜像の
現像時にかぶり取りバイアス（現像装置に印加する直流
電圧と感光体の表面電位間の電位差であるかぶり取り電
位差Ｖback）によって回収する方法である。この方法に
よれば、転写残トナーは現像装置に回収されて次工程以
後に再用されるため、廃トナーをなくし、メンテナンス
に手を煩わせることも少なくすることができる。またク
リーナレスであることでスペース面での利点も大きく、
画像形成装置を大幅に小型化できるようになる。

【００２２】接触帯電部材に対する粉末塗布 接触帯電装置について、帯電ムラを防止し安定した均一
帯電を行なうために、接触帯電部材に被帯電体面との接
触面に粉末を塗布する構成が特公平７−９９４４２号公
報に開示されているが、接触帯電部材が被帯電体に従動
回転であり、スコロトロン等のコロナ帯電器と比べると
オゾン生成物の発生は格段に少なくなっているものの、
帯電原理は前述のローラ帯電の場合と同様に依然として
放電帯電機構を主としている。特に、より安定した帯電
均一性を得るためにはＤＣ電圧にＡＣ電圧を重畳した電
圧を印加するために、放電によるオゾン生成物の発生は
より多くなってしまう。

【００２３】また、特開平５−１５０５３９号公報に
は、接触帯電を用いた画像形成方法において、長時間画
像形成を繰り返すうちにトナー粒子やシリカ微粒子が帯
電手段の表面に付着することによる帯電阻害を防止する
ために、現像剤中に、少なくとも顕画粒子と、顕画粒子
より小さい平均粒径を有する導電性粒子を含有すること
が開示されている。

【００２４】

【発明が解決しようとする課題】上記の従来の技術の項
に記載したように、接触帯電において、帯電ムラを防止
し安定した均一帯電を行うために、接触帯電部材に被帯
電体面との接触面に粉末を塗布しているが、この粉末の
塗布が難しく、 ａ）均一に帯電部材の表面に塗布することが難しく、不
均一になりやすい。 ｂ）初期は均一であっても、耐久により離脱しやすく、
不均一になってしまう。 という問題点があった。

【００２５】帯電ローラが被帯電体に従動で、放電帯電
を主とする従来のローラ帯電構成では、またファーブラ
シの場合においてコロナ帯電を主とする放電を行う位に
電圧を印加する構成では、長期に装置を使用した場合
や、クリーナーレスの画像形成装置を長期に使用した場
合に、オゾン生成物が蓄積することにより画像流れが生
じやすくなる。

【００２６】またクリーナーレスの画像形成装置におい
ては、転写残トナーが帯電部材と像担持体との帯電ニッ
プ部（帯電部）において帯電不良を引き起こしてしま
う。

【００２７】そこで、本発明では、接触帯電において、
帯電部材として簡易な部材を用いた場合でも、より帯電
均一性に優れ且つ長期に渡り安定した直接注入帯電を実
現する、即ち、低印加電圧でオゾンレスの直接注入帯電
を簡易な構成で実現することを目的とする。

【００２８】またこれにより、オゾン生成物による障
害、帯電不良による障害等のない、簡易な構成、低コス
トな画像形成装置やプロセスカートリッジを得ることを
目的とする。

【００２９】

【課題を解決するための手段】本発明は下記の構成を特
徴とする、帯電部材、帯電方法、帯電装置、画像形成装
置、及びプロセスカートリッジである。

【００３０】（１）電圧を印加して被帯電体面を帯電す
る帯電部材であり、表面に帯電促進粒子を担持した連続
気泡の弾性発泡体で構成されていることを特徴とする帯
電部材。

【００３１】（２）被帯電体とニップ部を形成し、少な
くともそのニップ部に帯電促進粒子を担持させて被帯電
体と速度差を持って移動させ、電圧を印加して被帯電体
面を帯電する帯電部材であり、連続気泡の弾性発泡体で
構成されていることを特徴とする帯電部材。

【００３２】（３）ローラ形状であることを特徴とする
（１）または（２）に記載の帯電部材。

【００３３】（４）電圧を印加した、被帯電体とニップ
部を形成する帯電部材により被帯電体表面を帯電する帯
電方法であり、帯電部材は、連続気泡の弾性発泡体で構
成され、かつ被帯電体に対して速度差を持って移動し、
少なくとも帯電部材と被帯電体とのニップ部に帯電促進
粒子が存在することを特徴とする帯電方法。

【００３４】（５）帯電促進粒子の抵抗値が１×１０¹²
（Ω・ｃｍ）以下であることを特徴とする（４）に記載
の帯電方法。

【００３５】（６）被帯電体の最表面層の体積抵抗が１
×１０¹⁴（Ω・ｃｍ）以下であることを特徴とする
（４）または（５）に記載の帯電方法。

【００３６】（７）被帯電体は電子写真感光体であり、
該電子写真感光体の最表面層の体積抵抗が１×１０⁹
（Ω・ｃｍ）以上１×１０¹⁴（Ω・ｃｍ）以下であるこ
とを特徴とする（４）から（６）の何れかに記載の帯電
方法。

【００３７】（８）被帯電体と帯電部材はニップ部にお
いて互いに逆方向に移動することを特徴とする（４）か
ら（７）の何れかに記載の帯電方法。

【００３８】（９）電圧を印加した、被帯電体とニップ
部を形成する可撓性の帯電部材により被帯電体表面を帯
電する帯電装置であり、帯電部材は、連続気泡の弾性発
泡体で構成され、かつ被帯電体に対して速度差を持って
移動し、少なくとも帯電部材と被帯電体とのニップ部に
帯電促進粒子が存在することを特徴とする帯電装置。

【００３９】（１０）帯電促進粒子の抵抗値が１×１０
¹²（Ω・ｃｍ）以下であることを特徴とする（９）に記
載の帯電装置。

【００４０】（１１）被帯電体の最表面層の体積抵抗が
１×１０¹⁴（Ω・ｃｍ）以下であることを特徴とする
（９）または（１０）に記載の帯電装置。

【００４１】（１２）被帯電体は電子写真感光体であ
り、該電子写真感光体の最表面層の体積抵抗が１×１０
⁹ （Ω・ｃｍ）以上１×１０¹⁴（Ω・ｃｍ）以下である
ことを特徴とする（９）から（１１）の何れかに記載の
帯電装置。

【００４２】（１３）被帯電体と帯電部材はニップ部に
おいて互いに逆方向に移動することを特徴とする（９）
から（１２）の何れかに記載の帯電装置。

【００４３】（１４）像担持体に該像担持体を帯電する
工程を含む作像プロセスを適用して画像形成を実行する
画像形成装置であり、像担持体を帯電する工程手段が
（９）ないし（１３）の何れか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。

【００４４】（１５）像担持体と、該像担持体を帯電す
る帯電手段と、像担持体の帯電面に静電潜像を形成する
画像情報書き込み手段と、その静電潜像をトナーによっ
て可視化する現像手段と、そのトナー像を記録媒体に転
写する転写手段を有し、前記現像手段がトナー像を記録
媒体に転写した後に像担持体上に残留したトナーを回収
するクリーニング手段を兼ね、像担持体は繰り返して作
像に供する画像形成装置であり、前記像担持体を帯電す
る帯電手段が（９）ないし（１３）の何れかに記載の帯
電装置であることを特徴とする画像形成装置。

【００４５】（１６）像担持体の帯電面に静電潜像を形
成する画像情報書き込み手段が像露光手段であることを
特徴とする（１５）に記載の画像形成装置。

【００４６】（１７）現像手段の現像剤に帯電促進粒子
が添加されていることを特徴とする（１５）または（１
６）に記載の画像形成装置。

【００４７】（１８）現像手段に添加されている帯電促
進粒子の抵抗値が１×１０¹²（Ω・ｃｍ）以下であるこ
とを特徴とする（１７）に記載の画像形成装置。

【００４８】（１９）帯電促進粒子の粒径が１０ｎｍ以
上１画素以下であることを特徴とする（１４）から（１
８）の何れかに記載の画像形成装置。

【００４９】（２０）像担持体は電子写真感光体であ
り、該電子写真感光体の最表面層の体積抵抗が１×１０
⁹ （Ω・ｃｍ）以上１×１０¹⁴（Ω・ｃｍ）以下である
ことを特徴とする（１４）から（１９）の何れかに記載
の画像形成装置。

【００５０】（２１）像担持体に該像担持体を帯電する
工程を含む作像プロセスを適用して画像形成を実行する
画像形成装置本体に対して着脱自在のプロセスカートリ
ッジであり、少なくとも像担持体と該像担持体を帯電す
る工程手段を包含しており、該帯電工程手段が（９）な
いし（１３）の何れかに記載の帯電装置であることを特
徴とするプロセスカートリッジ。

【００５１】〈作 用〉 ａ）帯電促進粒子は帯電補助を目的とした導電性の粒子
であり、この粒子を用いたことで均一で安定な帯電を実
現している。該帯電促進粒子の体積抵抗は１×１０¹²Ω
・ｃｍ以下、更に好ましくは１×１０¹⁰Ω・ｃｍ以下で
あることが望ましい。

【００５２】即ち、少なくとも帯電部材（以下、接触帯
電部材と記す）と被帯電体とのニップ部に上記の帯電促
進粒子を担持させることで、被帯電体と接触帯電部材と
のニップ部である帯電部に帯電促進粒子が存在した状態
で被帯電体の接触帯電が行なわれる。

【００５３】ｂ）通常、接触帯電部材表面に安定して帯
電促進粒子を存在させることが難しく、帯電に必要な帯
電促進粒子が不足した場合には、帯電不良を起こしてし
まう。また、過剰に供給した場合には、画像形成装置に
あっては、露光部での遮光や、現像部でのリーク、また
反転現像の画像形成装置では白地部でのかぶり等の弊害
が生じている。

【００５４】本発明においては接触帯電部材に連続気泡
の弾性発泡体を用いたので、その連続気泡中に帯電促進
粒子が安定に担持されて、ニップ部には常に過不足のな
い十分量の帯電促進粒子が介存している状態に維持され
る。これにより、装置使用の初期から長期の耐久後に亙
って、帯電ムラのない安定した帯電性が維持される。

【００５５】ｃ）被帯電体と接触帯電部材とのニップ部
である帯電部に帯電促進粒子が存在することで、該粒子
の滑剤効果により、摩擦抵抗が大きくてそのままでは被
帯電体に対して速度差を持たせて接触させることが困難
であった帯電ローラであっても、それを被帯電体面に対
して無理なく容易に効果的に速度差を持たせて接触させ
た状態にすることが可能となると共に、帯電促進粒子は
接触帯電部材の凹凸を埋め被帯電体に対する接触性を向
上させ、該接触帯電部材が該粒子を介して被帯電体面に
密に接触してより高い頻度で被帯電体面に接触する構成
となる。

【００５６】接触帯電部材と被帯電体との間に速度差を
設けることができることで、接触帯電部材と被帯電体の
ニップ部において帯電促進粒子が被帯電体に接触する機
会を格段に増加させ、高い接触性を得ることができ、接
触帯電部材と被帯電体のニップ部に存在する帯電促進粒
子が被帯電体表面を隙間なく摺擦することで被帯電体に
電荷を直接注入できるようになり、接触帯電部材による
被帯電体の接触帯電は帯電促進粒子の介存により直接注
入帯電が支配的となる。

【００５７】ｄ）速度差を設ける構成としては、接触帯
電部材を回転駆動して被帯電体と速度差を設けることに
なる。接触帯電部材を被帯電体表面の移動方向と同じ方
向に移動させて速度差をもたせることも可能であるが、
直接注入帯電の帯電性は被帯電体の周速と接触帯電部材
の周速の比に依存するため、逆方向と同じ周速比を得る
には順方向では接触帯電部材の回転数が逆方向の時に比
べて大きくなるので、接触帯電部材を逆方向に移動させ
る方が回転数の点で有利である。

【００５８】ここで記述した周速比は 周速比（％）＝（帯電部材周速−被帯電体周速）／被帯
電体周速×１００ である（帯電部材周速はニップ部において帯電部材表面
が被帯電体表面と同じ方向に移動するとき正の値であ
る）。

【００５９】ｅ）被帯電体と接触帯電部材とのニップ部
である帯電部に帯電阻害因子である絶縁性の物質が介在
していたり、接触帯電部材がそのような絶縁性の物質で
汚染されている場合でも、帯電促進粒子が被帯電体と接
触帯電部材とのニップ部である帯電ニップ部に介存する
ことにより、接触帯電部材の被帯電体への緻密な接触性
と接触抵抗を維持できるため、低印加電圧でオゾンレス
の直接注入帯電を長期にわたり安定に維持させることが
でき、均一な帯電性を与えることができる。

【００６０】ｆ）帯電促進粒子の抵抗値が１×１０
¹²（Ω・ｃｍ）以下に、より好ましくは１×１０¹⁰（Ω
・ｃｍ）以下であることにより、直接注入帯電において
均一でかつ安定した帯電が可能となる。

【００６１】また帯電促進粒子の粒径が１０ｎｍ以上１
画素の大きさ以下であることにより、画像形成装置にお
いて露光を阻害しない良好な画像が得られる装置を提供
できる。

【００６２】また、被帯電体の最表面層の体積抵抗が１
×１０¹⁴（Ω・ｃｍ）以下であること、さらには被帯電
体は電子写真感光体であり、該電子写真感光体の最表面
層の体積抵抗が１×１０⁹ （Ω・ｃｍ）以上１×１０¹⁴
（Ω・ｃｍ）以下であることにより、装置の長期使用に
おいても、より十分な帯電性を与えることが出来る。

【００６３】ｇ）かくして、従来のローラ帯電等では得
られなかった高い帯電効率が得られ、接触帯電部材に印
加した電圧とほぼ同等の帯電電位を被帯電体に与えるこ
とができ、接触帯電部材として簡易な弾性発泡体部材を
用いた場合でも、また該接触帯電部材の汚染にかかわら
ず、該接触帯電部材に対する帯電に必要な印加バイアス
は被帯電体に必要な帯電電位相当の電圧で十分であり、
放電現象を用いない安定かつ安全な接触帯電装置、即ち
低印加電圧・オゾンレスで、帯電均一性に優れ且つ長期
に渡り安定した性能の直接注入帯電装置を簡易な構成で
実現することができる。

【００６４】ｈ）上記の帯電装置を像担持体の帯電手段
として用いることで、接触帯電方式の画像記録装置、接
触帯電方式・転写方式の画像記録装置、さらには接触帯
電方式・転写方式・トナーリサイクルシステムの画像記
録装置について、接触帯電部材として簡易な弾性発泡体
部材を用いて、また該接触帯電部材のトナー汚染にかか
わらず、低印加電圧でオゾンレスの直接注入帯電とトナ
ーリサイクルシステムを問題なく実行可能にし、かつ放
電によるオゾン生成物が無いので画像流れも無い良好な
画質、高品位な画像形成を長期に渡り維持させること、
画像比率の高い画像を出力した後でも高品位な画像形成
を長期に渡り維持させること等ができる。

【００６５】トナーリサイクルシステム（クリーナレ
ス）の画像記録装置にあっては、接触帯電部材が像担持
体に対して速度差を持って接触していることで、転写部
から、接触帯電部材と像担持体のニップ部である帯電ニ
ップ部へ至った転写残トナーのパターンが撹乱されて崩
され、中間調画像において、前回の画像パターン部分が
ゴーストとなって現れることがなくなる。即ち転写残ト
ナーによるゴーストのない均一な出力画像を得ることが
出来る。

【００６６】接触帯電部材と像担持体のニップ部である
帯電部に帯電促進粒子が介存することにより、接触帯電
部材の像担持体への緻密な接触性と接触抵抗を維持でき
るため、接触帯電部材の転写残トナーによる汚染にかか
わらず、低印加電圧でオゾンレスの直接注入帯電を長期
に渡り安定に維持させることができ、均一な帯電性を与
えることが出来る。

【００６７】接触帯電部材に付着・混入した転写残トナ
ーは接触帯電部材から徐々に像担持体上に吐き出されて
像担持体面の移動とともに現像部位に至り、現像手段に
おいて現像同時クリーニング（回収）される（トナーリ
サイクル）。

【００６８】

【発明の実施の形態】〈実施例１〉（図１・図２） 本実施例は、帯電部材に連続気泡の弾性発泡体を用い、
帯電促進粒子を該帯電部材に安定に担持させて直接注入
帯電を可能にした接触帯電装置、及びこれにより、装置
使用の初期から長期の耐久後に亙って、帯電ムラのない
安定した帯電性と画像が得られる画像形成装置の例であ
る。

【００６９】本例の画像形成装置は、転写式電子写真プ
ロセス利用、直接注入帯電の接触帯電方式、プロセスカ
ートリッジ着脱方式のレーザープリンタ（記録装置）で
ある。

【００７０】（１）プリンタの全体的な概略構成 図１において、１は像担持体（被帯電体）としての、φ
３０ｍｍの回転ドラム型のＯＰＣ感光体（ネガ感光体、
以下、感光ドラムと記す）であり、矢印Ａの時計方向に
周速５０ｍｍ／ｓｅｃの一定速度で回転駆動される。

【００７１】２は感光体１に対する接触帯電部材であ
り、本例のものは、芯金２ａと、連続気泡の中抵抗層２
ｂからなる、直径１２ｍｍのローラ形状の帯電ローラで
ある。この帯電ローラ２の表面には予め帯電促進粒子
（導電性粒子）２２を塗布してある。また８は帯電ロー
ラ２に対する帯電促進粒子供給手段である。

【００７２】この帯電ローラ２、帯電促進粒子２２、帯
電促進粒子供給手段８については別項で詳述する。

【００７３】帯電ローラ２は感光ドラム１に対して弾性
に抗して所定の押圧力をもって所定のニップ幅を形成さ
せて接触させてある。ｎは帯電ローラ２と感光ドラム１
との帯電ニップ部（帯電部）である。

【００７４】また帯電ローラ２は本実施例においては矢
印Ｂの時計方向すなわち帯電ニップ部ｎにおいて感光ド
ラム１の回転方向と逆方向（カウンター）に等速度で移
動するように凡そ８０ｒｐｍで回転駆動され、感光ドラ
ム１面に対して速度差を持って接触する。

【００７５】そしてこの帯電ローラ２に帯電バイアス印
加電源Ｓ１から所定の帯電電圧が印加されることで、回
転感光ドラム１面が所定の極性・電位に一様に接触帯電
処理される。本実施例においては、帯電電圧として、帯
電ローラ２のローラ芯金２ａに帯電バイアス印加電源Ｓ
１から−７００Ｖの直流電圧印加した。

【００７６】本実施例では該帯電ローラ２による感光ド
ラム１の接触帯電は帯電促進粒子の存在により直接注入
帯電が支配的となって行なわれ、回転感光体表面は帯電
ローラ２に対する印加帯電電圧とほぼ等しい電位に帯電
される。これについては別項で詳述する。

【００７７】７は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（露光器）である。こ
のレーザービームスキャナは目的の画像情報の時系列電
気ディジタル画素信号に対応して強度変調されたレーザ
ー光Ｌを出力し、該レーザー光で上記回転感光ドラム１
の一様帯電面を走査露光する。７ａはレーザービームス
キャナ７の出力レーザー光Ｌを感光ドラム１の露光部へ
偏向するミラー部材である。この走査露光により回転感
光ドラム１の面に目的の画像情報に対応した静電潜像が
形成される。

【００７８】３は現像装置であり、回転感光ドラム１面
の静電潜像はこの現像装置によりトナー像として現像さ
れる。本例の現像装置３は磁性一成分絶縁トナー（ネガ
トナー）３ｄを用いた反転現像装置である。３ａは非磁
性の回転現像スリーブであり、固定（非回転）のマグネ
ットロール３ｂを内包し、矢印の反時計方向に所定の周
速度で回転駆動される。

【００７９】現像装置３内の磁性一成分絶縁トナー３ｄ
は現像スリーブ３ａの外面に内部のマグネットロール３
ｂの磁気力でトナー層として磁気拘束されて保持され、
現像スリーブ３ａの回転に伴い搬送され、その搬送過程
で規制ブレード３ｃで層厚規制され、かつ電荷が付与さ
れ、感光ドラム１と現像スリーブ３ａとの対向部である
現像部位ｄに搬送されて回転感光ドラム１面の静電潜像
をトナー像として反転現像する。

【００８０】現像スリーブ３ａには現像バイアス印加電
源Ｓ２より所定の現像電圧が印加される。本例におい
て、その現像電圧は、−５００ＶのＤＣ電圧と、周波数
１８００Ｈｚ、ピーク間電圧１６００Ｖの矩形のＡＣ電
圧を重畳したものである。

【００８１】本例における現像剤としての磁性一成分絶
縁トナー３ｄは、結着樹脂、色材、磁性体粒子、電荷制
御剤等を混合し、混練、粉砕、分級の各行程を経て作成
し、さらに流動化剤を外添して作成されたものである。
トナーの重量平均粒径（Ｄ７）は７μｍであった。

【００８２】４は接触転写手段としての中抵抗で弾性の
ある回転転写ローラであり、感光ドラム１に所定に圧接
させて転写ニップ部（転写部）ｅを形成させてある。

【００８３】この転写ニップ部ｅに不図示の給紙部から
所定のタイミングで記録媒体としての記録材（転写材）
Ｐが給紙され、かつ転写ローラ４に転写バイアス印加電
源Ｓ３から所定の転写電圧が印加されることで、感光ド
ラム１側のトナー像が転写ニップ部ｅに給紙された転写
材Ｐの面に順次に転写されていく。

【００８４】本例ではローラ抵抗値は５×１０⁸ Ωのも
のを用い、＋２０００ＶのＤＣ電圧を印加して転写を行
なった。即ち、転写ニップ部ｅに導入された記録材Ｐは
この転写ニップ部ｅを挟持搬送されて、その表面側に回
転感光ドラム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圧力にて転写されていく。

【００８５】５は熱定着方式等の定着装置である。転写
ニップ部ｅに給紙されて感光ドラム１側のトナー像の転
写を受けた記録材Ｐは回転感光ドラム１の面から分離さ
れてこの定着装置５に導入され、トナー像の定着を受け
て画像形成物（プリント、コピー）ととして装置外へ排
出される。

【００８６】６はクリーニング装置（クリーナ）であ
り、記録材Ｐに対するトナー画像転写後の感光ドラム面
はこのクリーニング装置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。

【００８７】本例のプリンタは、感光ドラム１、接触帯
電部材としての帯電ローラ２、帯電促進粒子供給手段
８、現像装置３、クリーニング装置６のプロセス機器を
カートリッジ２０に包含させてプリンタ本体に対して一
括して着脱交換自在のカートリッジ方式の装置である。
プロセスカートリッジ化するプロセス機器の組み合わせ
等は上記に限られるものではなく任意である。２１・２
１はプロセスカートリッジ２０の着脱案内・保持部材で
ある。なお、本発明のおいて画像形成装置はカートリッ
ジ方式の装置に限られるものではない。

【００８８】（２）帯電ローラ２ 帯電ローラ２は芯金２ａ上に連続気泡の発泡体の中抵抗
層２ｂを形成することにより作成される。

【００８９】中抵抗層２ｂは樹脂（例えばウレタン）、
導電性粒子（例えばカーボンブラック）、硫化剤、発泡
剤等により処方され、芯金２ｂの上にローラ状に形成し
た。その後必要に応じて表面を研磨して直径１２ｍｍ、
長手長さ２００ｍｍの、帯電ローラとしての弾性導電ロ
ーラ２を作成した。代表的な連続気泡材料としてトーヨ
ーポリマー製ルビセル（商品名）、ローレン（商品名）
などが挙げられる。

【００９０】ここで、連続気泡とは、図２の拡大模型図
に示すように、発泡体２ｂのセルがセル膜で完全に囲ま
れておらず、隣接するセルと連絡しているものである。
連続気泡以外に、連通気泡、オープンセル等とも呼ばれ
る。

【００９１】本実施例の帯電ローラ２のローラ抵抗を測
定したところ１００ｋΩであった。ローラ抵抗は、帯電
ローラ２の芯金２ａに総圧１ｋｇの加重がかかるようφ
３０ｍｍのアルミドラムに帯電ローラ２を圧着した状態
で、芯金２ａとアルミドラムとの間に１００Ｖを印加
し、計測した。

【００９２】接触帯電部材である帯電ローラ２は電極と
して機能することが重要であり、弾性を持たせて被帯電
体との十分な接触状態を得ると同時に、移動する被帯電
体を充電するに十分低い抵抗を有する必要がある。しか
し、一方では被帯電体にピンホールなどの低耐圧欠陥部
位が存在した場合に電圧のリークを防止する必要があ
る。被帯電体として電子写真用感光体を用いた場合、十
分な帯電性と耐リークを得るには１０⁴ 〜１０⁷ Ωの抵
抗が望ましい。

【００９３】（３）帯電促進粒子２２ 帯電促進粒子２２として、本実施例では、比抵抗が３×
１０³ Ω・ｃｍ、平均粒径４．５μｍの導電性酸化亜鉛
粒子を用いた。

【００９４】帯電促進粒子の材料としては、他の金属酸
化物などの導電性無機粒子や有機物との混合物など各種
導電粒子が使用可能である。

【００９５】ここで、粒子抵抗は粒子を介した電荷の授
受を行うため比抵抗としては１０¹²Ω・ｃｍ以下が望ま
しく、より好ましくは１０¹⁰Ω・ｃｍ以下が良い。

【００９６】粒子の抵抗測定は、錠剤法により測定し正
規化して求めた。即ち、底面積２．２６ｃｍ² の円筒内
に凡そ０．５ｇの粉体試料を入れ上下電極に１５ｋｇの
加圧を行うと同時に１００Ｖの電圧を印加し抵抗値を計
測、その後正規化して比抵抗を算出した。

【００９７】粒径は良好な帯電均一性を得るために５０
μｍ以下が望ましい。本発明において、粒子が凝集体を
構成している場合の粒径は、その凝集体としての平均粒
径として定義した。粒径の測定には、光学あるいは電子
顕微鏡による観察から、１００個以上抽出し、水平方向
最大弦長をもって体積粒度分布を算出し、その５０％平
均粒径をもって決定した。

【００９８】帯電促進粒子は、一次粒子の状態で存在す
るばかりでなく二次粒子の凝集した状態で存在すること
もなんら問題はない。どのような凝集状態であれ、凝集
体として帯電促進粒子としての機能が実現できればその
形態は重要ではない。

【００９９】帯電促進粒子２２は特に感光ドラムの帯電
に用いる場合に潜像露光時に妨げにならないよう、無色
あるいは白色に近い粒子が適切である。さらに、帯電促
進粒子が感光体上から被記録体に一部転写されてしまう
ことを考えるとカラー記録では無色、あるいは白色のも
のが望ましく、非磁性であることが好ましい。また、画
像露光時に粒子による光散乱を防止するためにもその粒
径は構成画素サイズ以下であることが望ましい。粒径の
下限値としては、粒子として安定に得られるものとして
１０ｎｍが限界と考えられる。

【０１００】帯電ローラ２の外周表面には予め上記の帯
電促進粒子２２を塗布してある。塗布方法としては、帯
電ローラの弾性スポンジ層（連続気泡肉質）２ｂの内部
にまで帯電促進粒子２２が図２の模型図のように浸透す
るように、刷毛で叩きながら帯電促進粒子を帯電ローラ
２の外周表面に均一に塗布した。

【０１０１】この様にして、帯電促進粒子２２を帯電ロ
ーラ２の表面に叩き込むことにより、帯電ローラの連続
気泡肉質である弾性層２ｂに、その表面のみならず、図
２の模型図のようにある程度内部まで帯電促進粒子を担
持させることが出来る。

【０１０２】本塗布方法以外にも、帯電促進粒子の中に
帯電ローラを入れて他のローラやブラシなどを圧接して
帯電促進粒子を帯電ローラの連続気泡肉質である弾性層
２ｂの気泡内部（発泡セル内）に押し込む方法もある。

【０１０３】（４）帯電促進粒子供給手段８ 本実施例において、帯電促進粒子供給手段８は、帯電促
進粒子供給部材（帯電促進粒子チップ）８１（２２）、
該帯電促進粒子供給部材の支持体８２、帯電促進粒子供
給部材を収容させたハウジング８３等から構成してあ
り、帯電ローラ２の上部に配設して、ハウジング８３内
の帯電促進粒子供給部材８１の下面を帯電ローラ２の上
面に接離出来る構成となっている。

【０１０４】帯電促進粒子供給部材８１の帯電ローラ２
の上面に対する接離機構は、図には省略したけれども、
カム式、電磁コイル式などで行なわせることが可能であ
り、本実施例では、画像形成３００枚ごとに、非画像形
成時の帯電ローラ２が一周以上回転する一定時間に、帯
電促進粒子供給部材８１がカムにより帯電ローラ２に接
して、帯電ローラ２に対する帯電促進粒子２２の供給を
行わせている。

【０１０５】非画像形成時に帯電ローラ２に対する帯電
促進粒子２２の供給を行うのは、画像形成時に帯電促進
粒子２２のが過剰に供給された場合に、それが帯電ロー
ラ２から感光ドラム１上に以降し、露光部での遮光や、
現像部での現像リークなどの弊害を生じるためである。

【０１０６】帯電促進粒子供給部材８１は、帯電促進粒
子２２をチップ状に決着固形化した部材（帯電促進粒子
チップ）であり、回転する帯電ローラ２との当接により
白墨のように自ら削れることで帯電促進粒子２２を帯電
ローラ２の表面に塗布供給する部材である。

【０１０７】例えば、酸化亜鉛やアルミナ粉等の帯電促
進粒子２２を溶剤中にバインダー樹脂で決着したチップ
状のものである。具体的処方としては、バインダー樹脂
としてスチレンアクリル樹脂をエタノール中に５ｗｔ％
の濃度で溶解し、重量にしてバインダー樹脂１に対して
７倍の酸化亜鉛粒子等の帯電促進粒子２２を混合する。
そしてこの溶液を型にいれて成形し、乾燥することで、
帯電促進粒子２２をチップ状に結着固形化した形態の帯
電促進粒子供給部材２１が得られる。

【０１０８】本実施例では、帯電促進粒子２２として、
前述したように、比抵抗が３×１０³ Ω・ｃｍ、平均粒
径４．５μｍの酸化亜鉛粉を用いた。

【０１０９】（５）直接注入帯電（直接帯電） 感光ドラム１と帯電ローラ２との帯電ニップ部ｎに帯電
促進粒子２２が存在した状態で感光ドラム１の接触帯電
が行なわれる。

【０１１０】即ち、感光ドラム１と帯電ローラ２との帯
電ニップ部ｎに帯電促進粒子２２が存在することで、該
粒子２２の滑剤効果により、摩擦抵抗が大きくてそのま
までは感光ドラム１に対して速度差を持たせて接触させ
ることが困難であった帯電ローラであっても、それを感
光ドラム１面に対して無理なく容易に効果的に速度差を
持たせて接触させた状態にすることが可能となると共
に、該帯電ローラ２が該粒子２２を介して感光ドラム１
面に密に接触して、すなわち帯電促進粒子は接触帯電部
材である帯電ローラの凹凸を埋め被帯電体である感光ド
ラム１に対する接触性を向上させて、より高い頻度で感
光ドラム１面に接触する構成となる。

【０１１１】帯電ローラ２と感光ドラム１との間に速度
差を設けることができることで、帯電ローラ２と感光ド
ラム１のニップ部において帯電促進粒子２２が感光ドラ
ム１に接触する機会を格段に増加させ、高い接触性を得
ることができ、帯電ローラ２と感光ドラム１のニップ部
に存在する帯電促進粒子２２が感光ドラム１表面を隙間
なく摺擦することで感光ドラム１に電荷を直接注入でき
るようになり、帯電ローラ２による感光ドラム１の接触
帯電は帯電促進粒子の介存により直接注入帯電が支配的
となる。

【０１１２】本実施例においては帯電ローラ２の芯金２
ａに−７００Ｖの直流電圧を印加した。これにより感光
ドラム１の表面はその印加電圧とほぼ等しい電位に直接
注入帯電される。

【０１１３】通常、接触帯電部材表面に安定して帯電促
進粒子を存在させることが難しく、帯電に必要な帯電促
進粒子が不足した場合には、帯電不良を起こしてしま
う。また、過剰に供給した場合には、画像形成装置にあ
っては、露光部での遮光や、現像部でのリーク、また反
転現像の画像形成装置では白地部でのかぶり等の弊害が
生じている。

【０１１４】本実施例においては接触帯電部材に連続気
泡の弾性発泡体の帯電ローラ２を用いたので、その連続
気泡中に帯電促進粒子２２が安定に担持されて、帯電ニ
ップ部ｎには常に過不足のない十分量の帯電促進粒子２
２が介存している状態に維持される。これにより、装置
使用の初期から長期の耐久後に亙って、帯電ムラのない
安定した帯電性が維持される。

【０１１５】即ち、帯電ローラ２は感光ドラム１に対し
て周速差を持っているので、帯電ローラ表面の帯電促進
粒子のみならず、表面近傍の発泡セル内に内包されてい
る帯電促進粒子が、帯電ローラ表面が周速差で変形する
ときに、内壁から離れ、帯電ローラ表面へ移動し、感光
ドラム１と帯電ローラ２のニップ部ｎに介在することと
なる。

【０１１６】またこれにより、毎回の画像形成時に帯電
ローラ２に対して帯電促進粒子２２を供給する必要がな
く、帯電ローラ２は連続気泡のスポンジローラなので帯
電粒子を多量に内包することが可能であり、該帯電ロー
ラに供給する帯電促進粒子の量が少なくて良いので、供
給回数を少なくすることが可能になった。

【０１１７】そこで本実施例では、前述したように、画
像形成３００枚おきの非画像形成時に、帯電促進粒子供
給手段８の作動制御がなされて、帯電促進粒子供給部材
８１が帯電ローラ２に接触して不足した帯電粒子を供給
する。

【０１１８】従って、従来の放電を主にしたローラ帯電
では得られなかった高い帯電性能が得られ、接触帯電部
材に印加した電位とほぼ同等の電位を被帯電体に与える
ことができる。よって、帯電に必要なバイアスは被帯電
体に必要な電位相当の電圧で十分であり、放電現象を用
いない安定かつ安全な直接注入帯電が実現できる。

【０１１９】上述の画像形成装置において、印字を行っ
たところ、露光部での遮光や、現像リーク等の画像不良
もなく、長期の装置使用に亙り均一な帯電性能が得ら
れ、良好な画像を維持することができる。

【０１２０】本実施例においては、帯電ローラ２に対す
る帯電促進粒子２２の供給を帯電促進粒子のチップ状部
材８１を帯電ローラ２に接触させることで行ったが、こ
れに限定されるものではなく、帯電促進粒子の粉体での
供給や、帯電後の感光ドラム上への供給などの方法でも
良い。

【０１２１】〈実施例２〉（図３） 本実施例は、実施例１よりもさらに帯電促進粒子２２を
安定に連続気泡の発泡体である帯電ローラ２の弾性層２
ｂに保持させた帯電装置を用いたクリーナレスの画像形
成装置である。

【０１２２】図３はその画像形成装置の概略構成図であ
る。実施例１の画像形成装置と共通する構成部材・部分
には同一の符号を付して再度の説明を省略する。

【０１２３】（１）帯電ローラ２に対する帯電促進粒子
２２の予めの塗布処理 本実施例において、帯電ローラ２であるスポンジローラ
（連続気泡の弾性発泡体を用いた帯電ローラ）には次の
ような方法で予め帯電促進粒子２２を塗布処理してあ
る。

【０１２４】即ち、実施例１で用いた酸化亜鉛の帯電促
進粒子２２を同重量のイオン交換水に分散してスラリー
状態にし、スポンジローラ表面に刷毛で均一に塗布し、
その後、室温で乾燥した。乾燥時間を短縮するためにス
ポンジローラが変質しない程度の温度で加熱を行っても
良い。また、分散を行う溶媒はスポンジローラや帯電促
進粒子を溶解しないものを選ぶ必要がある。

【０１２５】この様にして、帯電促進粒子を含浸させる
ことによりスポンジローラが連泡であるので、スポンジ
ロールの表面のみならず、ある程度内部まで帯電促進粒
子を含浸させることが可能である。よって、実施例１よ
りも多量の帯電促進粒子を含浸させることが可能であ
る。よって、実施例１よりも多量の帯電促進粒子をスポ
ンジローラ表面近傍のより深部にまで担持させることが
出来る。これにより、さらに長期に亙り安定した良好な
帯電性を得ることが出来る。

【０１２６】（２）現像装置３の現像剤３ｄへの帯電促
進粒子２２の添加 帯電促進粒子２２は、前述したように帯電ローラ２の表
面に予め塗布するとともに、現像装置３に収容させた現
像剤である磁性一成分絶縁トナー３ｄ中に所定の割合で
配合添加している。本実施例において現像剤３ｄに対す
る帯電促進粒子２２の添加量は重量部で１部である。

【０１２７】（３）直接注入帯電 現像により感光ドラム１上に得られたトナー画像は記録
材Ｐに転写されるが、トナーの一部は転写残として感光
ドラム上に残ることになる。そして本実施例のプリンタ
はクリーナレスであるので、その転写残トナーはそのま
ま感光ドラム１と帯電ローラ２とのニップ部ｎに持ち運
ばれることになる。従来トナーは絶縁体であるため、帯
電ニップ部ｎに持ち運ばれる転写残トナーは帯電不良を
生じさせる原因となる。

【０１２８】しかし、本実施例においては、帯電ローラ
２の表面に予め帯電促進粒子２２が塗布されて存在する
ことと、現像装置３の現像剤３ｄに混合した帯電促進粒
子２２が現像および転写行程を経て感光ドラム１と帯電
ローラ２とのニップ部ｎに持ち運ばれて帯電ローラ２に
供給されることにより、帯電ローラ２にトナーが混入し
た場合でも帯電ローラ２の感光ドラム１への接触性と接
触抵抗をニップ部ｎに介存する帯電促進粒子２２により
維持できるために実施例１で説明したように直接注入に
よる帯電を、装置使用の全く初期より、長期の使用後ま
で安定して維持することができる。

【０１２９】そして、帯電促進粒子２２が帯電ローラ２
から脱落しても、現像装置３から感光ドラム面を介して
供給され続けるため、帯電性を安定して維持することが
可能となる。

【０１３０】本実施例では、帯電ローラ２の連続発泡体
内に含浸された帯電促進粒子２２である酸化亜鉛粒子が
帯電ローラ表面近傍の変形により表面に露出すること
と、現像装置３の現像剤であるトナーに外添された帯電
促進粒子２２も転写残として感光ドラム１上に存在し、
帯電ローラ表面に回収され保持されるため、帯電ローラ
２を感光ドラム１に対し緻密な接触性と接触抵抗を保つ
ことができる。従って、良好な帯電均一性の直接注入帯
電が可能となる。

【０１３１】（４）クリーナレスシステム 前述したように、プリンタがクリーナレスであることで
感光ドラム１と帯電ローラ２とのニップ部ｎに持ち運ば
れた転写残トナーは帯電ローラ２に付着・混入し、感光
ドラム表面や帯電促進粒子２２との摩擦により本実施例
においてはネガ化され（プラス→マイナス）、帯電ロー
ラ２から徐々に電気的に感光ドラム１上に吐き出され
る。この場合、帯電ローラ表面の微小な突起により攪乱
されつつ帯電ローラへ混入するが（トナーの一時的回
収）、本実施例においてはトナーと同時に帯電促進粒子
も帯電ローラに回収され保持されるため、帯電ローラ２
は感光ドラム１に対し緻密な接触と接触抵抗を保つこと
ができる。従って直接注入帯電が可能になる。そして帯
電ローラ２に混入したトナーは、本実施例では帯電ロー
ラ表面の連続発泡が一時的なバッファーとなり、徐々に
帯電ローラ２から吐き出される。帯電ローラ２には帯電
促進粒子２２が担持されていることで、帯電ローラ２と
これに付着・混入する転写残トナーの付着力が低減化さ
れて帯電ローラ２から感光ドラム１上にへのトナーの吐
き出し効率が向上する。

【０１３２】帯電ローラ２から感光ドラム１上に吐き出
されたトナーは感光ドラム１面の回転移動とともに現像
部位ｄに至り、現像装置３において再度回収（現像同時
クリーニング）あるいは現像に供される（トナーリサイ
クル）。

【０１３３】現像同時クリーニングは前述したように、
転写後に感光ドラム１上に残留したトナーを引き続く画
像形成工程の現像時、即ち引き続き感光ドラムを帯電
し、露光して潜像を形成し、その潜像の現像時におい
て、現像装置のかぶり取りバイアス、即ち現像装置に印
加する直流電圧と感光ドラムの表面電位間の電位差であ
るかぶり取り電位差Ｖｂａｃｋによって回収するもので
ある。本実施例におけるプリンタのように反転現像の場
合では、この現像同時クリーニングは、感光ドラムの暗
部電位から現像スリーブにトナーを回収する電界と、現
像スリーブから感光ドラムの明部電位へトナーを付着さ
せる電界の作用でなされる。

【０１３４】以上の行程を繰り返すことにより、トナー
リサイクルを可能にしながら、直接注入帯電を行い、特
に本実施例では連続発泡のスポンジ帯電ローラを用いて
いるので、帯電促進粒子が安定して帯電ローラ表面近傍
に存在するので、長期に亙り均一な帯電性が得られ良好
な画像を維持することができる。転写残トナーと帯電促
進粒子が撹乱されつつ帯電ローラ２に取り込まれるの
で、転写残トナーによるゴーストのない均一な出力画像
を得ることが出来る。

【０１３５】〈実施例３〉（図４） 本実施例は、実施例２のクリーナレスの画像形成装置に
おいて、帯電ローラ２に対する帯電促進粒子２２の予め
塗布を下記の（１）の要領にて行い、また感光ドラム１
を下記の（２）の構成のものにした。その他の装置構成
は実施例２の装置と同じである。

【０１３６】本実施例では、帯電ローラ２に対する帯電
促進粒子２２の予め塗布に電界を利用し、また感光体の
表面層の抵抗を調整することにより、更に安定して均一
に帯電を行う。つまり、帯電ローラに転写残トナーが混
入し接触面積が低下した場合でも、帯電促進粒子の介在
と感光体側の表面抵抗を潜像形成可能な領域で低く設定
することにより、一層効率良く電荷の授受を行うもので
ある。

【０１３７】（１）帯電ローラ２に対する帯電促進粒子
２２の予めの塗布処理 本実施例では、帯電促進粒子２２の中に帯電ローラ２で
あるスポンジローラを入れ、スポンジローラ２に−１０
０Ｖの電圧を印加し、アースに接続したファーブラシを
軽く接して帯電促進粒子２２をスポンジの連続気泡の内
部に電気的に押し込んでいる。

【０１３８】この様にして、スポンジローラ表面近傍に
帯電促進粒子を含浸させることにより実施例１よりも多
量の帯電促進粒子をスポンジローラ表面に担持させるこ
とが出来る。またこれにより、さらに長期に亙り安定し
た良好な帯電性を得ることが出来る。

【０１３９】（２）感光ドラム１ 図４に本実施例で用いた感光ドラム１の層構成の模式的
な断面図を示す。

【０１４０】該感光ドラム１は表面に電荷注入層１６を
設けている。即ち、アルミドラム基体（Ａｌドラム基
体）１１上に下引き層１２、正電荷注入防止層１３、電
荷発生層１４、電荷輸送層１５の順に重ねて塗工された
一般的な有機感光体ドラムに電荷注入層１６を塗布する
ことにより、帯電性能を向上したものである。

【０１４１】電荷注入層１６は、バインダーとしての光
硬化型のアクリル樹脂に、導電性粒子（導電フィラー）
としてのＳｎＯ₂ 超微粒子１６ａ（径が約０．０３μ
ｍ）、４フッ化エチレン樹脂（商品名テフロン）などの
滑剤、重合開始剤等を混合分散し、塗工後、光硬化法に
より膜形成したものである。

【０１４２】電荷注入層１６として重要な点は、表層の
抵抗にある。電荷の直接注入による帯電方式において
は、被帯電体側の抵抗を下げることでより効率良く電荷
の授受が行えるようになる。一方、像担持体（感光体）
として用いる場合には静電潜像を一定時間保持する必要
があるため、電荷注入層１６の体積抵抗値としては１×
１０⁹ 〜１×１０¹⁴（Ω・ｃｍ）の範囲が適当である。

【０１４３】また本構成のように電荷注入層を用いない
場合でも、例えば電荷輸送層が上記抵抗範囲に有る場合
は同等の効果が得られる。さらに、表層の体積抵抗が約
１０¹³Ωｃｍであるアモルファスシリコン感光体等を用
いても同様な効果が得られる。

【０１４４】上述した帯電促進粒子塗布方法に、さらに
電荷注入層を持つ感光ドラムを用いて、実施例２で述べ
た装置と同様な装置で画像出力を行ったところ、本実施
例の帯電ローラ２では連続発泡体内に含浸された帯電促
進粒子である酸化亜鉛粒子が帯電ローラ表面近傍の変形
により表面に露出することと、トナーと同時にトナーに
外添された帯電促進粒子も転写残として感光ドラム１上
に存在し、帯電ローラ表面に回収され保持されるため、
帯電ローラ２を感光ドラム１に対し緻密な接触性と接触
抵抗を保つことができる。さらに、感光ドラム表面も電
荷注入層によって形成されているため、より安定した帯
電特性を長期に亙り維持することができる。

【０１４５】〈その他〉 １）可撓性の接触帯電部材としての帯電ローラ２は実施
形態例の帯電ローラに限られるものではない。

【０１４６】２）接触帯電部材２や現像スリーブ３ａに
対する印加バイアスにＡＣ電圧（交番電圧、周期的に電
圧値が変化する電圧）を含ませる場合におけるそのＡＣ
電圧の波形としては、正弦波、矩形波、三角波等適宜使
用可能である。また、直流電源を周期的にオン／オフす
ることによって形成された矩形波であっても良い。この
ように交番電圧の波形としては周期的にその電圧値が変
化するようなバイアスが使用できる。

【０１４７】３）静電潜像形成のための画像露光手段と
しては、実施形態例の様にデジタル的な潜像を形成する
レーザ走査露光手段に限定されるものではなく、通常の
アナログ的な画像露光やＬＥＤなどの他の発光素子でも
構わないし、蛍光燈等の発光素子と液晶シャッター等の
組み合わせによるものなど、画像情報に対応した静電潜
像を形成できるものであるなら構わない。

【０１４８】４）像担持体は静電記録誘電体等であって
も良い。この場合は、該誘電体面を所定の極性・電位に
一様に一次帯電した後、除電針ヘッド、電子銃等の除電
手段で選択的に除電して目的の静電潜像を書き込み形成
する。

【０１４９】５）現像手段３は実施形態例では一成分磁
性トナーによる反転現像装置を例に説明したが、現像装
置構成について特に限定するものではない。正規現像装
置であってもよい。

【０１５０】６）転写手段４はローラ転写に限らず、ベ
ルト転写やコロナ放電転写など任意である。

【０１５１】７）転写ドラムや転写ベルト等の中間転写
体などを用いて、単色画像ばかりでなく、多重転写等に
より多色やフルカラー画像を形成する画像形成装置であ
ってもよい。

【０１５２】８）転写方式の画像形成装置に限られず、
直接方式の画像形成装置であってもよいし、画像表示装
置（ディスプレイ装置）としての画像形成装置であって
もよい。

【０１５３】９）トナー粒度の測定方法の１例を述べ
る。測定装置としては、コールターカウンターＴＡ−２
型（コールター社製）を用い、個数平均分布、体積平均
分布を出力するインターフェイス（日科機製）及びＣＸ
−１パーソナルコンピュータ（キヤノン製）を接続し、
電解液は一級塩化ナトリウムを用いて１％ＮａＣｌ水溶
液を調製する。

【０１５４】測定法としては、前記電解水溶液１００〜
１５０ｍｌ中に分散剤として界面活性剤、好ましくは、
アルキルベンゼンスルホン酸塩０．１〜５ｍｌ加え、更
に測定試料を０．５〜５０ｍｇ加える。

【０１５５】試料を懸濁した電解液は、超音波分散器で
約１〜３分間分散処理を行い、前記コールターカウンタ
ーＴＡ−２型により、アパーチャーとして１００μアパ
ーチャーを用いて２〜４０μｍの粒子の粒度分布を測定
して、体積平均分布を求める。これらの求めた体積平均
分布より体積平均粒径を得る。

【０１５６】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、接触
帯電部材として簡易な部材を用いた場合でも、また接触
帯電部材の汚染にかかわらず、該接触帯電部材に対する
帯電に必要な印加バイアスは被帯電体に必要な帯電電位
相当の電圧で十分であり、放電現象を用いない安定かつ
安全な接触帯電装置、即ち低印加電圧・オゾンレスで、
帯電均一性に優れ且つ長期に渡り安定した性能の直接注
入帯電装置を簡易な構成で実現することができる。

【０１５７】そしてこの帯電装置を像担持体の帯電手段
として用いることで、接触帯電方式の画像記録装置、接
触帯電方式・転写方式の画像記録装置、さらには接触帯
電方式・転写方式・トナーリサイクルシステムの画像記
録装置について、接触帯電部材として帯電ローラやファ
ーブラシ等の簡易な部材を用いて、また該接触帯電部材
のトナー汚染にかかわらず、低印加電圧でオゾンレスの
直接注入帯電とトナーリサイクルシステムを問題なく実
行可能にし、高品位な画像形成を長期に渡り維持させる
こと、画像比率の高い画像を出力した後でも高品位な画
像形成を長期に渡り維持させること等ができる。

【０１５８】本発明においては特に接触帯電部材に連続
気泡の弾性発泡体を用いたので、その連続気泡中に帯電
促進粒子が安定に多量に担持されて、ニップ部には常に
過不足のない十分量の帯電促進粒子が介存している状態
に維持される。これにより、装置使用の初期から長期の
耐久後に亙って、帯電ムラのない安定した帯電性が維持
される。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１の画像形成装置の概略構成図

【図２】連続気泡の弾性発泡体で構成した接触帯電部材
の肉質と、それに帯電促進粒子が含浸されている状態を
示した模式図

【図３】実施例２の画像形成装置（クリーナレス）の概
略構成図

【図４】実施例３で用いた感光ドラムの層構成模型図

【図５】帯電特性グラフ

【符号の説明】

１ 感光ドラム（像担持体、被帯電体） ２ 帯電ローラ（接触帯電部材） ２２ 帯電促進粒子 ３ 現像装置 ４ 転写ローラ ５ 定着装置 ７ レーザビームスキャナ（露光装置） ８ 帯電促進粒子供給手段 Ｓ１〜Ｓ３ バイアス印加電源

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 平林 純 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 Ｆターム(参考） 2H003 AA18 BB11 CC05 DD03 EE11

Claims (21)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電圧を印加して被帯電体面を帯電する帯
   電部材であり、表面に帯電促進粒子を担持した連続気泡
   の弾性発泡体で構成されていることを特徴とする帯電部
   材。
2. 【請求項２】 被帯電体とニップ部を形成し、少なくと
   もそのニップ部に帯電促進粒子を担持させて被帯電体と
   速度差を持って移動させ、電圧を印加して被帯電体面を
   帯電する帯電部材であり、連続気泡の弾性発泡体で構成
   されていることを特徴とする帯電部材。
3. 【請求項３】 ローラ形状であることを特徴とする請求
   項１または２に記載の帯電部材。
4. 【請求項４】 電圧を印加した、被帯電体とニップ部を
   形成する帯電部材により被帯電体表面を帯電する帯電方
   法であり、 帯電部材は、連続気泡の弾性発泡体で構成され、かつ被
   帯電体に対して速度差を持って移動し、 少なくとも帯電部材と被帯電体とのニップ部に帯電促進
   粒子が存在することを特徴とする帯電方法。
5. 【請求項５】 帯電促進粒子の抵抗値が１×１０¹²（Ω
   ・ｃｍ）以下であることを特徴とする請求項４に記載の
   帯電方法。
6. 【請求項６】 被帯電体の最表面層の体積抵抗が１×１
   ０¹⁴（Ω・ｃｍ）以下であることを特徴とする請求項４
   または５に記載の帯電方法。
7. 【請求項７】 被帯電体は電子写真感光体であり、該電
   子写真感光体の最表面層の体積抵抗が１×１０⁹ （Ω・
   ｃｍ）以上１×１０¹⁴（Ω・ｃｍ）以下であることを特
   徴とする請求項４から６の何れかに記載の帯電方法。
8. 【請求項８】 被帯電体と帯電部材はニップ部において
   互いに逆方向に移動することを特徴とする請求項４から
   ７の何れかに記載の帯電方法。
9. 【請求項９】 電圧を印加した、被帯電体とニップ部を
   形成する可撓性の帯電部材により被帯電体表面を帯電す
   る帯電装置であり、 帯電部材は、連続気泡の弾性発泡体で構成され、かつ被
   帯電体に対して速度差を持って移動し、 少なくとも帯電部材と被帯電体とのニップ部に帯電促進
   粒子が存在することを特徴とする帯電装置。
10. 【請求項１０】 帯電促進粒子の抵抗値が１×１０
    ¹²（Ω・ｃｍ）以下であることを特徴とする請求項９に
    記載の帯電装置。
11. 【請求項１１】 被帯電体の最表面層の体積抵抗が１×
    １０¹⁴（Ω・ｃｍ）以下であることを特徴とする請求項
    ９または１０に記載の帯電装置。
12. 【請求項１２】 被帯電体は電子写真感光体であり、該
    電子写真感光体の最表面層の体積抵抗が１×１０⁹ （Ω
    ・ｃｍ）以上１×１０¹⁴（Ω・ｃｍ）以下であることを
    特徴とする請求項９から１１の何れかに記載の帯電装
    置。
13. 【請求項１３】 被帯電体と帯電部材はニップ部におい
    て互いに逆方向に移動することを特徴とする請求項９か
    ら１２の何れかに記載の帯電装置。
14. 【請求項１４】 像担持体に該像担持体を帯電する工程
    を含む作像プロセスを適用して画像形成を実行する画像
    形成装置であり、像担持体を帯電する工程手段が請求項
    ９ないし１３の何れか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。
15. 【請求項１５】 像担持体と、該像担持体を帯電する帯
    電手段と、像担持体の帯電面に静電潜像を形成する画像
    情報書き込み手段と、その静電潜像をトナーによって可
    視化する現像手段と、そのトナー像を記録媒体に転写す
    る転写手段を有し、前記現像手段がトナー像を記録媒体
    に転写した後に像担持体上に残留したトナーを回収する
    クリーニング手段を兼ね、像担持体は繰り返して作像に
    供する画像形成装置であり、前記像担持体を帯電する帯
    電手段が請求項９ないし１３の何れかに記載の帯電装置
    であることを特徴とする画像形成装置。
16. 【請求項１６】 像担持体の帯電面に静電潜像を形成す
    る画像情報書き込み手段が像露光手段であることを特徴
    とする請求項１５に記載の画像形成装置。
17. 【請求項１７】 現像手段の現像剤に帯電促進粒子が添
    加されていることを特徴とする請求項１５または１６に
    記載の画像形成装置。
18. 【請求項１８】 現像手段に添加されている帯電促進粒
    子の抵抗値が１×１０¹²（Ω・ｃｍ）以下であることを
    特徴とする請求項１７に記載の画像形成装置。
19. 【請求項１９】 帯電促進粒子の粒径が１０ｎｍ以上１
    画素以下であることを特徴とする請求項１４から１８の
    何れかに記載の画像形成装置。
20. 【請求項２０】 像担持体は電子写真感光体であり、該
    電子写真感光体の最表面層の体積抵抗が１×１０⁹ （Ω
    ・ｃｍ）以上１×１０¹⁴（Ω・ｃｍ）以下であることを
    特徴とする請求項１４から１９の何れかに記載の画像形
    成装置。
21. 【請求項２１】 像担持体に該像担持体を帯電する工程
    を含む作像プロセスを適用して画像形成を実行する画像
    形成装置本体に対して着脱自在のプロセスカートリッジ
    であり、少なくとも像担持体と該像担持体を帯電する工
    程手段を包含しており、該帯電工程手段が請求項７ない
    し１３の何れかに記載の帯電装置であることを特徴とす
    るプロセスカートリッジ。