JP2001066816A

JP2001066816A - 画像形成装置

Info

Publication number: JP2001066816A
Application number: JP23742599A
Authority: JP
Inventors: So Kai; 創甲斐; Takahiko Tokumasu; 貴彦徳増; Hidetoshi Yano; 英俊矢野; Masahiko Akafuji; 昌彦赤藤; Hiroshi Ikuno; 弘生野
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1999-08-24
Filing date: 1999-08-24
Publication date: 2001-03-16

Abstract

(57)【要約】【課題】帯電の際にオゾンや窒素酸化物の発生がな
く、像担持体の長寿命化が図れ、高画質化を実現できて
装置全体をコンパクトにする。【解決手段】感光体１の感光層の外周面に、いわゆる
コンデンサの電極的役割を果たす電荷注入層の機能を有
する表面層を形成し、その表面層に帯電装置２の磁気ブ
ラシローラ２１に形成される磁気ブラシを接触させて感
光体１を注入帯電する。したがって、低い電圧でも所望
の帯電電位が得られながらオゾンや窒素酸化物の発生を
抑えることができる。また、感光体１上の転写残トナー
をクリーニングする機能も現像装置４に持たせることに
より、装置全体をコンパクトにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、像担持体を帯電
部材により帯電して、その帯電面に画像を形成する電子
写真方式の画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子写真方式の画像形成装置である複写
機，プリンタ，ファクシミリ等では、像担持体の表面に
静電潜像を形成するのに先立って、その像担持体を色々
な方法で均一に帯電させている。その帯電方法で主流と
なっているのは、コロナ放電を利用したものである。し
かしながら、このコロナ放電によるものは放電時に多量
のオゾンが発生すると共に、４〜１０ｋＶ程度の高圧電
源を必要とするという欠点があった。

【０００３】また、コロナ放電による帯電方法の場合に
は、窒素酸化物（以下ＮＯｘと称する）などの放電生成
物も生成され、それが画像形成に悪影響を与えてしまう
ということもあった。すなわち、帯電動作を開始させる
ことにより放電が発生し、それによりＮＯｘが形成され
ると、そのＮＯｘが空気中の水分と反応して硝酸が生成
されると共に、金属と反応して金属硝酸塩が生成され
る。

【０００４】その硝酸または硝酸塩が薄い膜になって像
担持体の表面に形成されると、高湿環境下では画像が流
れたような異常画像になる。これは硝酸や硝酸塩が吸湿
することで低抵抗となり、像担持体の表面の静電潜像が
壊れてしまうためである。

【０００５】そこで、近年ではコロナ放電による帯電器
に代わる帯電装置として、帯電部材を感光体等の像担持
体の表面に接触させた状態で帯電を行う接触帯電式の帯
電装置が実用化されてきている。この接触帯電装置は、
導電性の部材でローラ状やブラシ状や、弾性ブレード状
にそれぞれ形成した帯電部材を像担持体の表面に接触さ
せ、その状態で帯電部材に電圧を印加することにより像
担持体を帯電させるものであり、低オゾン化と低電力化
が図れる（例えば特開昭５６−１４４４５３号公報，特
開平１−９３７６２号公報等参照）。

【０００６】その接触帯電装置における帯電部材として
は、特に導電性ローラ（帯電ローラ）を用いるローラ帯
電方式が、帯電の安定性という点から適している。その
ローラ帯電方式では、帯電部材を構成する導電性の弾性
ローラ部分を像担持体の表面に加圧当接させ、その状態
で帯電部材に電圧を印加することにより像担持体を帯電
する。

【０００７】ところで、帯電装置により帯電された帯電
面に静電潜像が形成される像担持体としては、暗所で静
電潜像（潜像電荷）を保持するために、一般にその表面
の体積抵抗率が、暗中にて１０¹²Ω・cm以上の比較的高
い抵抗率を有するものが用いられる。従来の接触帯電装
置を用いた画像形成装置でも、上述したような高抵抗の
像担持体を用いることを前提としており、現在の技術解
明状態では帯電装置の導電性部材と像担持体との微小ギ
ャップの間で行われる放電現象によって、かかる高抵抗
の像担持体が均一帯電されるものとされている。

【０００８】その根拠とするところは、像担持体と導電
性部材との間でオゾンが発生することであり、図５に示
すように帯電開始電圧が存在することである。その図５
に示した線図は、ローラ状やブラシ状に導電性部材で形
成した帯電部材に印加する電圧をゼロから漸次上げてい
った場合に、像担持体の帯電電位がどのように変化する
かを示したものであり、ゼロからＥまでの間の電圧では
像担持体がほとんど帯電されることがなく、印加電圧が
Ｅになると帯電電位が立ち上がるようになる。

【０００９】また、ローラ帯電方式に限らず接触式の帯
電装置において、抵抗値の低い帯電部材を使用した場合
には、ドラム上にキズやピンホールがあると帯電部材か
ら過大なリーク電流が流れ込み、周辺の帯電不良やピン
ホールの拡大，帯電部材の通電破壊が生じたりする。

【００１０】それを防止するためには、帯電部材の抵抗
値を１×１０⁴Ω 程度以上にする必要があるが、１×１
０⁷Ω 以上にすると抵抗値が高過ぎて、今度は帯電に必
要な電流を流すことができなくなる。したがって、接触
帯電部材の抵抗値は１×１０⁴〜１×１０⁷Ωの範囲でな
ければならない。つまり、電子写真に必要とされる像担
持体表面電位Ｖｄを得るためには、帯電ローラにはＶｄ
＋Ｅ以上のＤＣ電圧が必要となる。

【００１１】このようにして、ＤＣ電圧のみを接触帯電
部材に印加して帯電を行う方法をＤＣ帯電と称する。し
かし、このＤＣ帯電においては環境変動等によって接触
帯電部材の抵抗値が変動したり、像担持体が削れること
によって膜厚が変化すると帯電電位が立ち上がる電圧Ｅ
（図５参照）が変動したりするため、像担持体の電位を
所望の値にするのが難しかった。このように、上述した
いずれの帯電方法であっても、オゾンは少量ながら発生
すると共に、帯電開始電圧（Ｅ）の分のロスもあって帯
電ムラが生じやすいということがあった。

【００１２】そこで、このような帯電ムラを防いで帯電
の均一を図るために、所望のＶdに相当するＤＣ電圧
に、２×Ｅ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ＡＣ帯電方式が提案さ
れている（例えば特開昭６３−１４９６６９号公報参
照）。

【００１３】このＡＣ帯電方式は、ＡＣによる電位のな
らし効果を目的としたものであり、被帯電体（像担持
体）の電位はＡＣ電位のピークの中央であるＶｄに収束
し、環境変動の如き外乱には影響されることがない。し
かしながら、このようなＡＣ成分重畳の帯電方式による
接触帯電装置であってもオゾンは発生する。

【００１４】そのオゾンの発生をできるだけ抑えるため
には、像担持体に接触させる帯電部材に印加する電圧の
値を下げ、像担持体に対して電荷を注入してその像担持
体を帯電させるようにすればよい。ところが、従来のよ
うに高抵抗の像担持体を用いた場合には、導電性部材か
らなる帯電部材に印加する電圧が低いと、像担持体上に
所定の静電潜像を形成できる程度までに像担持体のＶｄ
（帯電電位）を高めることができないということがあっ
た。

【００１５】その点について、図６を参照して説明す
る。図６に示す帯電装置は、導電性の部材からなる帯電
部材１００を像担持体１０１に接触させた状態で、その
帯電部材１００に電圧を印加することにより像担持体１
０１を帯電させる接触帯電方式の帯電装置の一例を示す
ものである。帯電部材１００は、ドラム状の像担持体１
０１に接触幅Ｗをもって接触している。その像担持体１
０１は、ドラム状に形成した導電性基体と、その表面に
電荷発生層と電荷保持層(電荷輸送層)を順に積層した感
光層とを有している。

【００１６】そして、その像担持体１０１の各諸元は次
のとおりである。像担持体の線速度ｖ＝１００ｍｍ／ｓｅｃ導電性部材が像担持体に接触する幅Ｗ＝１ｍｍ導電性部材に印加する電圧Ｖ₁＝１０００Ｖ像担持体の表面の電荷保持層の静電容量Ｃ＝１００PF／ｃｍ² 像担持体表面の電荷保持層の膜厚Ｔ＝３０μｍ像担持体表面の電荷保持層の体積抵抗率Ｒ＝１０¹²Ω・ｃｍ

【００１７】この帯電装置で、帯電部材１００に１００
０Ｖという比較的低い電圧を印加してて、上述のような
仕様条件で像担持体を電荷注入方式で帯電させると、帯
電部材１００と像担持体１０１との間には、ほとんど放
電は起こらないものと考えられる。したがって、オゾン
の発生も抑えられる。ところが、像担持体表面の電荷保
持層の体積抵抗率Ｒが１０¹²Ω・ｃｍと高いと、像担持
体の帯電電位は１００Ｖ以下となってしまうため、この
ような電位では静電潜像を形成するためには不充分であ
る。

【００１８】そうかといって、帯電部材１００に高い電
圧を印加したのでは、放電によってオゾンが発生してし
まう。そのため、電荷注入方式により、像担持体の表面
を実用電位である例えば３００〜１０００Ｖ程度にまで
高めるのは難しかった。これは、上述した形式以外の感
光層を有する像担持体の場合も同様である。

【００１９】一方、別の帯電方式として、像担持体へ電
荷を直接注入する帯電方式が、特開平６−３９２１号公
報及び欧州特許出願公開Ｎｏ.０６１５１７７号に提案
されている。この帯電方式は、帯電ローラ，帯電ブラ
シ，帯電磁気ブラシ等の接触式の帯電部材に電圧を印加
し、表面に注入層を設けた像担持体上のフロート電極に
電荷を注入して接触注入帯電を行う方法である。

【００２０】具体的には、特開平６−３９２１号公報に
は、電荷注入層として導電フィラーであるアンチモンド
ープで導電化したＳｎＯ₂ 粒子をアクリル樹脂に分散し
たものを像担持体表面に塗工して用いることが可能であ
るとの記述がある。また、帯電装置に使用する帯電磁気
ブラシは、導電性磁性粒子をマグネットロールで磁気拘
束してブラシ状に形成した帯電部材であり、そのブラシ
部分を像担持体に当接させた状態で帯電を行うものであ
る。このような帯電方式では、放電現象を用いないた
め、帯電に必要とされる電圧は所望する像担持体表面電
位分のみのＤＣ電圧であり、オゾンの発生もない。

【００２１】ところで、電子写真方式を用いた画像形成
装置では、一般には光導電性物質を利用した像担持体で
ある感光体上に種々の画像書き込み手段により静電潜像
を形成し、その静電潜像をトナーで現像することにより
トナー像（可視像）とし、そのトナー像を必要に応じて
紙等の転写材に転写した後、そのトナー像を熱や圧力等
により転写材上に定着させて複写物や印刷物を得るよう
にしている。そして、その際に転写材に転写されずに感
光体上に残った転写残トナーは、クリーニング工程でク
リーニング装置により感光体上から除去している。

【００２２】そのクリーニング工程は、ブレード状やフ
ァーブラシ状やローラ状のクリーニング部材等を用いて
いるのが一般的であり、それらのクリーニング部材によ
り感光体上の転写残トナーを力学的に掻き落とすか、堰
止めてそれを廃トナー容器に捕集したりしている。

【００２３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たように電荷注入層として導電フィラーであるアンチモ
ンドープで導電化したＳｎＯ₂ 粒子をアクリル樹脂に分
散したものを像担持体表面に塗工して用いる感光体の場
合には、その感光体上に画像の転写後に残った転写残ト
ナーをクリーニング工程でクリーニング部材を摺擦する
ことにより掻き落としてクリーニングすると、その際に
ＳｎＯ₂ 粒子の電荷注入粒子が剥離しやすいという問題
点があった。

【００２４】また、アクリル樹脂内に約７０％程度バイ
ンドされた電荷注入層では電荷注入層の結束が弱いた
め、クリーニングブレード等のクリーニング部材により
感光体表面を僅かずつ削り取るものでは、電荷注入層そ
のものを削ってしまうということがあった。その電荷注
入層の厚みが薄くなると、そのまま帯電電位の低下に繋
がってしまうため、感光体の寿命が短くなってしまうと
いうことがあった。

【００２５】そこで、アクリル樹脂分を多くすれば電荷
注入層の強度は増すが、そのようにすればアクリル樹脂
分を多くした分だけ電荷の注入が弱くなってしまうた
め、必要な帯電電位を得ることができなくなる。反対に
ＳｎＯ₂ 粒子を多くすれば、もろくなる現象が発生す
る。

【００２６】そのため、このようなクリーニング部材を
感光体の表面に押し当てて感光体の表面をクリーニング
する画像形成装置では、感光体が摩耗して短命化してし
まうという問題点があった。そこで、感光体の光導電層
の厚さを厚くすることも考えられる。しかしながら、そ
れを厚くすれば像露光時に生じる光キャリアの拡散が多
くなり、解像力が低下してしまう。そのため、像担持体
の長寿命化と高画質化を両立させることは難しかった。

【００２７】また、画像形成装置全体で考えると、転写
残トナーをクリーニングする専用のクリーニング装置を
具備すると、その分だけ装置が大きくなってしまうの
で、装置のコンパクト化を目指すときにはそれが障害に
なってしまうということがあった。さらに、近年ではエ
コロジーの観点より、トナーの有効活用という意味で廃
トナーが発生しないシステムの開発が望まれている。

【００２８】この発明は、上記のような問題点に鑑みて
なされたものであり、帯電の際にオゾンや窒素酸化物の
発生がなく、像担持体の長寿命化が図れると共に高画質
化を実現することができ、装置全体のコンパクト化を可
能にすることができる画像形成装置を提供することを目
的とする。

【００２９】

【課題を解決するための手段】この発明は上記の目的を
達成するため、画像を形成する像担持体と、その像担持
体に帯電部材を接触させた状態でその帯電部材に電圧を
印加することにより像担持体を注入帯電する帯電装置
と、像担持体上の転写残トナーをクリーニングする機能
も備えた現像装置とを備え、像担持体の感光層の外周面
に表面保護層を設けて画像形成装置を構成したものであ
る。

【００３０】そして、その表面保護層には、電荷注入層
を設けるとよい。また、上記現像装置は、像担持体上に
形成された静電潜像をトナーにより現像すると同時にそ
の像担持体上の転写残トナーをクリーニングする装置で
あるようにするとよい。さらに、上記表面保護層は、水
素を含有するダイヤモンド炭素構造もしくは非晶質カー
ボン構造にするとよい。また、上記表面保護層の体積抵
抗率は、上記電荷注入層の体積抵抗率と同等もしくは同
等以下であるようにすると効果的である。

【００３１】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
面に基づいて説明する。図１はこの発明による画像形成
装置の作像部付近を示す概略構成図、図２は同じくその
作像部に設けられているドラム状の感光体と帯電装置を
示す概略図である。図１に作像部を示した画像形成装置
は、電子写真プロセスを利用して画像を被転写材(転写
紙)７に転写する転写式のプリンタあるいは複写機の例
を示している。

【００３２】この画像形成装置は、作像部に画像を形成
する像担持体であるドラム状の感光体１を備えている。
その感光体１の回りには、磁気ブラシを感光体１に接触
させた状態で電圧を印加することにより感光体１を注入
帯電する磁気ブラシ帯電器である帯電装置２と、露光装
置３と、感光体１上の転写残トナーをクリーニングする
機能を備えた現像装置４と、転写ローラ５１を備えた転
写装置５等がそれぞれ配設されている。なお、図１で８
はトナーカートリッジであり、９は定着装置である。

【００３３】感光体１は、例えば直径が３０ｍｍで、長
さが３４０ｍｍに形成された電荷注入帯電性・負極性・
回転ドラム型の電子写真ＯＰＣ感光体であり、それが矢
示Ａ方向に１２５ｍｍ／ｓｅｃのプロセススピード（周
速度）で回転駆動されるようになっている。

【００３４】帯電装置２は、図２に示すように接触帯電
部材である矢示Ｂ方向に１２５ｍｍ／ｓｅｃの周速度で
回転する磁気ブラシローラ２１を備えており、その表面
に形成した磁気ブラシ部を図示のように感光体１の周面
に当接させた状態で、帯電バイアス印加電源２２から所
定の帯電バイアスが印加されることにより感光体１の周
面を表面電位−９６０Ｖに一様に電荷注入帯電処理す
る。

【００３５】図１に示した露光装置３は、感光体１の帯
電処理された周面に対し目的とする画像情報に対応する
露光Ｌａ、すなわちレーザビーム走査露光、あるいは原
稿画像のスリット露光等を行うことにより、感光体１の
周面に露光画像情報に対応した静電潜像を形成する。

【００３６】現像装置４は、露光装置３により感光体１
の周面に形成された静電潜像にトナーを付着させてトナ
ー像（可視像）とする。その現像装置４は、この実施の
形態では２成分接触現像方式であり、現像剤担持部材と
して機能して回転する現像スリーブ４３を、その周面を
感光体１から０．６ｍｍ離間させて配設している。そ
の現像スリーブ４３には、電源(ＤＣ電源)４２から−６
００Ｖの現像バイアスが印加されるようになっている。
なお、この現像装置４は、トナーにマイナストナーを用
いる。

【００３７】転写装置５は、前述したように回転自在な
転写ローラ５１を備えており、その転写ローラ５１に電
源５２からトナーと逆極性の所定の転写バイアスが、感
光体１と転写ローラ５１とが被転写材７を挾持搬送して
いる間に印加される。その転写ローラ５１としては、例
えば抵抗が５×１０⁷ Ωで、ローラの直径が１６ｍｍの
導電性スポンジローラを使用し、そこに１５μＡの定電
流制御によってＤＣ電圧を印加して、被転写材７の裏面
側をトナーと逆極性に帯電することにより、感光体１上
のトナー像を被転写材７の表面（図１で上側の面）に静
電転写を行なう。

【００３８】この画像形成装置は、作像動作を開始させ
ると感光体１が矢示Ａ方向に回転し、その周面が帯電装
置２により一様に帯電される。そして、その帯電面に、
所定のタイミングで露光装置３から照射される露光Ｌａ
により書き込みが行われ、そこに静電潜像が形成され
る。その潜像は、感光体１が矢示Ａ方向に回転すること
により現像装置４の位置まで移動されると、そこで現像
ローラ４１の現像スリーブ４３によりトナーが付着され
てトナー像（顕像）となる。

【００３９】一方、図示しない給紙装置から被転写材７
が給紙され、それがレジストローラ対６で一旦停止され
て、その被転写材７の先端と感光体１上の画像の先端と
が一致する正確なタイミングで、感光体１と転写装置５
の転写ローラ５１との間の接触ニップ部へ搬送され、そ
こで感光体１と転写ローラ５１とにより挾持されて、図
１で左方へ搬送されていく。その際、感光体１上のトナ
ー像が被転写材７に転写される。

【００４０】その被転写材７は、感光体１から分離され
て定着装置９へ搬送され、そこでトナー像が定着され、
その後は装置本体の外部に設けられている排紙トレイ等
に排出されるが、裏面にも画像を形成する両面画像形成
モードが選択されているときには、図示しない再給紙手
段により再び作像部に向けて再給紙される。そして、そ
の後は、感光体１上に残った転写残トナーが、クリーニ
ング装置としても機能する現像装置４によりクリーニン
グされ、再び次の作像工程に移る。

【００４１】次に、感光体１について、図２を参照して
詳しく説明する。図２に一例を示す感光体１は、機能分
離型の感光感光体であり、同図にはその構成を模式的に
示している。その感光体１は、導電性基体１ａの上に複
数の各層が積層された構成になっている。すなわち、導
電性基体１ａの上に電荷発生層１ｂが、その上に電荷輸
送層（電荷保持層）１ｃが、さらにその上に表面保護層
である表面層１ｄがそれぞれ積層されている。そして、
その電荷発生層１ｂと電荷輸送層１ｃとで感光層を構成
している。なお、その感光層は、単層型であっても積層
型であってもよい。

【００４２】この画像形成装置の特徴とするところは、
上述したような構成の感光体１の表面層１ｄの体積抵抗
率を１０¹¹Ω・cm以下とし、その感光体１の周面に静電
潜像を形成するのに先立って、帯電装置２の磁気ブラシ
部を回転する感光体１の表面層１ｄに接触させ、磁気ブ
ラシローラ２１に電圧を印加することにより感光体１の
表面を均一に帯電させる点にある。

【００４３】このように、体積抵抗率の低い表面層１ｄ
を有する感光体１を用い、電圧が印加された磁気ブラシ
ローラ２１の磁気ブラシ部をその表面層１ｄに接触させ
ることにより、磁気ブラシローラ２１への印加電圧が低
くても、感光体１の表面をそこに静電潜像を形成するの
に必要な電位まで帯電させることができる。その際、感
光体１は主として電荷注入によって帯電されるが、その
際に帯電装置２の磁気ブラシローラ２１への印加電圧は
低いので、帯電装置２と感光体１との間でほとんど放電
は発生しない。したがって、オゾンの発生を効果的に抑
えることができ、実質的にオゾンの発生を抑制すること
ができる。

【００４４】感光体１は、上述したように導電性基体１
ａの上に複数の各層を積層した構成になっているが、そ
の導電性基体１ａとしては、導電体を使用するか、ある
いは導電処理をした絶縁体を使用する。例えば、アルミ
ニウム（Ａｌ）、鉄（Ｆｅ）、銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）
などの金属や、それらの合金を使用する。

【００４５】あるいは、ポリエステル、ポリカーボネー
ト、ポリイミド、ガラス等の絶縁性基体上にアルミニウ
ム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）等の金属あるいは
Ｉｎ ₂Ｏ₃、酸化スズ(ＳｎＯ₂）等の導電材料の薄膜を形
成したものや、導電処理をした紙等も使用することがで
きる。

【００４６】また、その導電性基体１ａの形状は、特に
制約はない。したがって、ドラム状の他に、板状やベル
ト状のものを使用するようにしてもよい。なお、その導
電性基体１ａ上に、感光層（電荷発生層１ｂと電荷輸送
層１ｃとからなる）との接着性の向上及び、モアレのな
どの防止を目的とした下引き層を設けるようにしてもよ
い。

【００４７】電荷発生層１ｂは、電荷発生物質を主成分
とする層であり、必要に応じてバインダー樹脂を用いる
こともある。その電荷発生物質としては、無機系材料と
有機系材料を用いることができる。電荷発生層を形成す
る方法には、例えば真空薄膜作製法と溶液分散系からの
キャスティング法とが挙げられる。

【００４８】前者の真空薄膜作製法には、真空蒸着法，
グロ−放電重合法，イオンプレ−ティング法，スパッタ
リング法，反応性スパッタリング法，ＣＶＤ法等が用い
られ、そのいずれの方法を用いても、上述した無機系材
料や有機系材料を良好に形成することができる。

【００４９】また、後述のキャスティング法により電荷
発生層を形成するには、上述した無機系もしくは有機系
電荷発生物質を必要ならばバインダー樹脂と共に、テト
ラヒドロフラン，シクロヘキサノン，ジオキサン，ジク
ロロエタン，ブタノン等の溶媒を用いてボ−ルミル，ア
トライタ，サンドミル等により分散し、その分散液を適
度に希釈して塗布することにより形成することができ
る。このようにして形成する電荷発生層１ｂの膜厚は、
０.０１〜５μｍ程度が適当であり、好ましくは０.０
５〜２μｍである。

【００５０】電荷輸送層１ｃは、帯電電荷を保持させ、
かつ露光により電荷発生層１ｂで発生分離した電荷を移
動させて保持していた帯電電荷と結合させることを目的
とする層である。したがって、帯電電荷を保持させる目
的があることから、電気抵抗が高いことが要求される。
また、この電荷輸送層１ｃは、保持していた帯電電荷で
高い表面電位を得るため、誘電率が小さく、且つ電荷移
動性がよいことが要求される。

【００５１】電荷輸送層１ｃは、これらの要件を満足さ
せるため、電荷輸送物質、及び必要に応じて用いられる
バインダー樹脂より構成される。すなわち、電荷輸送物
質及びバインダー樹脂を適当な溶剤に溶解ないし分散
し、それを形成しようとする場所に塗布して乾燥させる
ことにより形成する。また、必要に応じて上述した電荷
輸送物質やバインダー樹脂以外に、可塑剤，酸化防止
剤，レベリング剤等を適量添加したりする。

【００５２】電荷輸送物質としては、正孔輸送物質と電
子輸送物質とがある。電荷輸送層の膜厚は５〜１００μ
ｍ程度が適当である。また、その電荷輸送層の中に、ゴ
ム，プラスチック，油脂類などに用いられる他の酸化防
止剤や可塑剤を添加していてもかまわない。あるいは、
その電荷輸送層の中に、レベリング剤を添加するように
してもよい。

【００５３】そのレベリング剤としては、ジメチルシリ
コーンオイル，メチルフェニルシリコーンオイル等のシ
リコーンオイル類や、測鎖にパーフルオロアルキル基を
有するポリマーあるいはオリゴマーが使用され、その使
用量はバインダー樹脂１００重量部に対して０〜１重量
部が適当である。

【００５４】なお、感光体１の感光層は、次に説明する
ように単層構成にしてもよい。すなわち、感光体１の感
光層をキャスティング法で単層感光層に形成する場合に
は、電荷発生物質と低分子ならびに高分子電荷輸送物質
を適当な溶剤に溶解ないし分散し、これを塗布、乾燥す
ることにより形成する。その電荷発生物質ならびに電荷
輸送物質としては、積層型の感光層の説明の際に前述し
た各材料を用いることができる。

【００５５】また、必要に応じて可塑剤を添加するよう
にしてもよい。さらに、必要に応じて用いることのでき
るバインダー樹脂としては、先に電荷輸送層の説明の際
に挙げたバインダー樹脂をそのまま用いる他に、電荷発
生層の説明の際に挙げたバインダー樹脂を混合して用い
るようにしてもよい。なお、単層感光体の膜厚は、５〜
１００μｍ程度が適当である。そして、このようにして
形成した感光層の上に、表面層(表面保護層)１ｄを更に
形成する。

【００５６】その表面層１ｄは、例えば次のような材料
で形成する。すなわち、表面層１ｄは、複写機の場合に
は複写枚数５０万枚程度の使用に耐え得る耐摩耗性及び
機械的強度を併せ持つように、樹脂の中に抵抗制御剤を
分散し塗布したもので形成する。あるいは、ａ−Ｃ、ａ
−Ｓｉ：Ｎなど気相製膜法で形成してもよい。

【００５７】次に、樹脂中に抵抗制御剤を分散させて表
面層１ｄを形成する場合について説明する。表面層１ｄ
のバインダー樹脂としては、可視光に対して実質上透明
であって、電圧絶縁性，強度，接着性に優れたものが望
ましい。具体的には、例えばポリスチレン，ＭＭＡ，ｎ
−ＢＭＡ，ポリアミド、ポリエスタル，ポリウレタン，
ポリカーボネート，ポリビニルホルマール，シリコーン
樹脂，ポリビニルアセタール，ポリビニルブチラール，
エチルセルロース，メラミン樹脂及びそれらの共重合体
や混合物等を用いる。

【００５８】また、それらの樹脂の中に分散させる抵抗
制御剤としては、例えば脂肪酸塩類，高級アルコール
類，硫酸エステル類，脂肪酸アミン類，第４級アンモニ
ウム塩類，アルキルピリジウム塩類，ポリオキシエチレ
ンアルキルエーテル類，ポリオキシエチレンアルキルエ
ステル類，ソルビタンアルキルエステル類，イミダゾリ
ン誘導体等のアニオン系、カチオン系、又はノニオン系
有機電解質が挙げられる。

【００５９】あるいは、金（Ａu），銀（Ａg），銅（Ｃ
u），ニッケル（Ｎi），アルミニウム（Ａl）等の金属
や、ＺnＯ、ＴiＯ₂ 、ＳnＯ₂ 、Ｉn₂Ｏ₃ 、Ｓb₂Ｏ₃ 含
有ＳnＯ₂ 、Ｉn₂Ｏ₃ 含有ＳnＯ₂ 等の金属酸化物、さら
にはＭgＦ₂、ＣaＦ₂、ＢiＦ₂、ＡlＦ₂、ＳnＦ₂、Ｓn
Ｆ₄、ＴiＦ₄等の金属フッ化物も挙げられる。

【００６０】さらにまた、その抵抗制御剤としては、テ
トラインプロピルチタネート，テトラノルマルブチルチ
タネート，チタンアセチルアセトネート，チタンラクテ
ートエチルエステル等の有機チタン化合物及びそれらの
混合物等も挙げられる。なお、表面層１ｄの中には、接
着性や平滑性等を向上させる目的で種々添加剤を加える
ようにしてもよい。

【００６１】一方、気相製膜法で表面層１ｄを形成する
場合には、膜を炭素や珪素を主成分とする気相製膜法で
高硬度の膜を作製する。その膜は、炭素、珪素を含有す
るガスやターゲットを用いて、プラズマＣＶＤ法，グロ
ー放電分解法，光ＣＶＤ法、スパッタリング法等によ
り、製膜する。

【００６２】なお、その膜には、抵抗や光透過率の制御
を目的として、炭素，珪素以外のドーピング元素を添加
していてもよい。特に、その製膜法は限定されるもので
はないが、表面層として良好な特性を有する膜を形成す
る方法として、プラズマＣＶＤ法でありながらスパッタ
効果を伴わせつつ製膜させる方法（特開昭５８−４９６
０９号公報に記載有り）等が知られている。そのプラズ
マＣＶＤ法を利用した表面層の製膜法では、支持体を特
に加熱する必要がなく、約１５０℃以下の低温で被膜を
形成できるため、耐熱性の低い有機系感光層上に表面層
を形成する際にも、何ら支障がないというメリットがあ
る。

【００６３】なお、表面層１ｄの膜厚は１０μｍ以下が
好ましく、樹脂に抵抗制御剤を添加したものは強度の点
から２〜６μｍがより好ましい。また、ａ−ｃ、ａ−Ｓ
ｉ；Ｎ等の膜強度の高いものは、膜厚を０．５〜２μｍ
にすることが好ましい。また、表面層１ｄの体積抵抗率
は、前述したように１０¹¹Ω・cm以下に設定するが、そ
の抵抗率が低すぎると、感光体１に形成される静電潜像
が乱される恐れがあるので、この点について注意する必
要がある。

【００６４】また、表面層１ｄは、水素を含有するダイ
ヤモンド状カーボン若しくは非晶質カーボン構造にして
もよい。そして、その表面層１ｄは、好ましくはＳＰ３
軌道を有するダイアモンドと類似のＣ−Ｃ結合を有する
方が望ましい。なお、この表面層１ｄは、ＳＰ２軌道を
有するグラファイトと類似の構造を持つ膜でも構わない
し、更に非晶質性のものであってもよい。

【００６５】その表面層１ｄの添加物元素は、窒素，フ
ッ素，硼素，リン，塩素，臭素及び沃素が含有されてい
ることが望ましい。また。その表面層１ｄの体積抵抗
は、１０⁹〜１０¹²Ω・ｃｍであることが望ましい。そ
の表面層１ｄの膜厚は、０.５〜５μｍであることが望
ましい。また、その表面層１ｄは、ヌープ硬度が４００
ｋｇ／ｍｍ² 以上であることが望ましく、光透過率も露
光される光の波長に対して、５０％以上であることが望
ましい。

【００６６】この表面層１ｄを作製するときには、炭化
水素ガス（メタン、エタン、エチレン、アセチレン等）
を主材料として、Ｈ₂、アルゴン（Ａｒ）等のキャリア
ガスを用いる。更に、添加物元素を供給するガスとして
は、減圧下で気化できるもの、加熱することにより気化
できるガスを使用する。

【００６７】例えば、窒素を供給するガスとしてＮＨ
₃ 、Ｎ₂ 等を用い、フッ素を供給するガスとしてＣ
₂Ｆ₆、ＣＨ₃Ｆ等を用い、硼素を供給するガスとしては
Ｂ₂Ｈ₆等を用い、リンを供給するガスとしてはＰＨ₃ 等
を用い、塩素を供給するガスとしてはＣＨ₃Ｃｌ、ＣＨ₂
Ｃｌ₂、ＣＨＣｌ₃、ＣＣｌ₄等を用い、臭素を供給する
ガスとしてはＣＨ₃Ｂｒ等を用い、沃素を供給するガス
としては、ＣＨ₃Ｉ等を用いることができる。

【００６８】また、添加物元素を複数供給するガスとし
ては、ＮＦ₃、ＢＣｌ₃、ＢＢｒ、ＢＦ₃、ＰＦ₃、ＰＣｌ
₃ 等を用いる。上記のようなガスを用い、プラズマＣＶ
Ｄ法、グロー放電分解法、光ＣＶＤ法などやグラファイ
ト等をターゲットとしたスパッタリング法等により表面
層１ｄを形成する。特にその製膜法は限定されるもので
はないが、表面層１ｄとして良好な特性を有する炭素を
主成分とする膜を形成する方法として、プラズマＣＶＤ
法でありながらスパッタ効果を伴わせつつ製膜させる方
法（特開昭５８−４９６０９号公報参照）等が知られて
いる。

【００６９】プラズマＣＶＤ法を利用した炭素を主成分
とする表面層の製膜法では、支持体を特に加熱する必要
がなく、約１５０℃以下の低温で被膜を形成できるた
め、耐熱性の低い有機系感光層上に保護層を形成する際
にも、何ら支障がないというメリットがある。

【００７０】このように、感光体１の最表層には、電荷
注入層の機能を有する表面層１ｄを形成する。その電荷
注入層は、いわゆるコンデンサの電極的役割を果たすも
のであり、その電極に対して導電性の接触帯電部材であ
る帯電装置２の磁気ブラシローラ２１に形成する磁気ブ
ラシの部分を当接させ、そこに電圧を印加すると、感光
体１の表面を電荷注入帯電することができる。

【００７１】したがって、このような電荷注入層を設け
ていない場合には、感光体１の表面には電極となりうる
ものがないので、十分な電荷注入ができない。ところ
が、この感光体１のように、電荷注入層を感光層の表面
に設けることにより、その電荷注入層の下側に位置する
感光層面に均一なチャージシートを形成することができ
る。

【００７２】なお、電荷注入層は、帯電装置２により印
加された電荷を速やかに感光層の表層に移動させ、均一
なチャージシートを形成する特性が要求される。その均
ーなチャージシートを形成させるためには、電荷注入層
及び接触式の帯電装置２の双方が均一な接触性を有する
と共に、それらのニップ、接触抵抗及び各部材の体積固
有抵抗等が適正なものである必要がある。

【００７３】次に、帯電装置２について詳しく説明す
る。図２に示した磁気ブラシ式の帯電装置２は、磁気ブ
ラシローラ（非磁性スリーブ）２１と、その磁気ブラシ
ローラ２１に内包したマグネットロール２３と、磁気ブ
ラシローラ２１上に磁気拘束された帯電キャリア２４と
によって構成されている。

【００７４】この帯電装置２の磁気ブラシの磁力の強さ
は、磁気ブラシローラ２１の表面において４００〜１５
００ガウス、好ましくは６００〜１３００ガウスであ
り、そうすることにより、磁気ブラシ内から磁性トナー
の良好な吐き出しができる。また、この帯電装置２に用
いるマグネットロール２３の磁極は、２極以上であるこ
とが好ましい。

【００７５】この帯電装置２のマグネットロール２３の
磁極の位置は、好ましくは帯電装置２の中心（磁気ブラ
シローラ２１の中心）と感光体１の中心（ドラム中心）
を結ぶ位置から、帯電装置２の中心から感光体１の回転
方向に２０°までの範囲にする。そして、そのマグネッ
トロール２３の磁極の位置は、より好ましくは帯電装置
２の中心（磁気ブラシローラ２１の中心）と感光体１の
中心（ドラム中心）を結ぶ位置から、帯電装置２の中心
から感光体ドラムの回転方向の１０°までの範囲に磁極
のピークが向くように設定するのがよい。そうすること
により、磁気ブラシ内部からの磁性トナーの良好な吐き
出しができる。

【００７６】帯電装置２は、感光体１に磁気ブラシロー
ラ２１と感光体１の表面との距離が０.６ｍｍになるよ
う、磁気ブラシローラ２１の長手方向の端部を面板部材
（非図示）によって支持し、マグネットロール２３を固
定したまま磁気ブラシローラ２１を感光体１と同方向
（図２において矢示Ｂ方向）に回転させるようにしてい
る。そして、帯電時には磁気ブラシローラ２１に、帯電
バイアス印加電源２２から所望の電圧を印加することで
電荷注入層として機能する表面層１ｄに電荷を注入し、
感光体１の表面を最終的に磁気ブラシと同電位に帯電
（充電）する。

【００７７】帯電キャリア２４は、フェライト，マグネ
タイトの如き導電性金属の単一、あるいは混晶の種々の
材料が使用可能である。そして、一度焼結した帯電キャ
リアを還元又は酸化処理し、後述する抵抗値に調節した
ものである。帯電キャリア２４は、導電性及び磁性を有
する微粒子をバインダーポリマーと混練し、粒状に成型
することによって得られた導電性及び磁性を有する微粒
子がバインダーポリマー中に分散された粒子や、上記の
導電性磁性粒子を更に樹脂でコートする構成にしてもよ
い。そのときは、コートした樹脂層の抵抗をカーボンの
如き導電剤の含有量を調整することで、帯電キャリア２
４の全体の抵抗調整を行う。

【００７８】なお、この帯電装置２では、帯電キャリア
２４の平均粒径は、１〜１００μｍ（好ましくは５〜５
０μｍ）のものが使用可能であり、その粒径のものは帯
電性と粒子の保持の両立という点て優れている。また、
その帯電キャリア２４の体積抵抗値は、１０¹⁰Ωｃｍ以
下のものを使用するが、好ましくは、１０⁶〜１０⁹Ωｃ
ｍのものを使用するとよい。

【００７９】すなわち、帯電キャリア２４の体積抵抗値
が１０¹⁰Ωｃｍを超えると、帯電に必要な電流を流すこ
とができなくなるため、帯電不良が生じて画質が劣化す
る。また、この実施の形態では、帯電キャリア２４の体
積抵抗値は、底面積２２８ｍｍ² の筒状の容器に帯電キ
ャリア２４を２ｇ充填して加圧し、上下から１００Ｖの
電圧を印加して、この系に流れる電流から算出して正規
化したもので定義した。なお、磁気ブラシの構成は、磁
気ブラシローラ２１を用いずに、直接マグネットロール
２３に帯電キャリア２４を担持させて帯電を行うように
することも可能である。

【００８０】次に、感光体１の電荷輸送層１ｃ(電荷保
持層)の帯電電位を計算により求める数式について説明
する。各諸元を次のように定めると、図２に示すよう
に、帯電装置２の感光体１に対する接触部の接触幅（ニ
ップ幅）Ｗの部分における感光体１の電荷輸送層１ｃの
電圧ｅ₂ は数１のようになる。なお、図３はその等価回
路を示しており、Ｓはスイッチである。

【００８１】ｖ：感光体１の表面の線速度Ｖ₁：帯電装置２への印加電圧Ｔ₁：表面層１ｄの厚さＣ₁：表面層１ｄの静電容量（比誘電率ε₁）Ｇ₁：表面層１ｄの導電率（＝Ｗ／（Ｒ・Ｔ₁））Ｃ₂：電荷輸送層１ｃ(電荷保持層)の静電容量ｅ₂：電荷輸送層１ｃの電圧ｔ：帯電装置２の接触時間（最大Ｗ／ｖ）Ｒ：表面層１ｄの体積抵抗率

【００８２】

【数１】

【００８３】ここで、帯電装置２から離れた感光体１の
部分においては、図３に示した等価回路における抵抗Ｇ
1 、すなわち表面層１ｄを通過した電荷のみが、電荷輸
送層１ｃの電位に寄与するものと考えられるので、その
電荷量をＱとすると、電荷量Ｑは数２で求められる。ま
た、その帯電電位をｅ′₂とすると、ｅ′₂は数３で求め
られる。

【００８４】

【数２】Ｑ＝Ｃ₂・ｅ₂−Ｃ₁（Ｖ₁−ｅ₂）＝（Ｃ₂＋Ｃ₁）ｅ₂−Ｃ₁・Ｖ₁

【００８５】

【数３】ｅ′₂＝Ｑ／Ｃ₂＝（１＋Ｃ₁／Ｃ₂）ｅ₂−（Ｃ₁
／Ｃ₂）Ｖ₁

【００８６】ところで、感光体１の実用的な電位は−３
００から−１０００Ｖ程度である。したがって、帯電電
位ｅ′₂を、そのような電位にするためには、各諸元数
値を表１の例１又は例２のように定めればよい。

【００８７】

【表１】

【００８８】すなわち、例１に示したように、感光体１
の表面層１ｄの体積抵抗率Ｒを１０¹⁰Ωｃｍにすれば、
帯電装置２を介しての電荷注入だけで、感光体１を帯電
装置２への印加電圧（−１０００Ｖ）とほぼ同等の−９
６０Ｖに帯電させることができ、それによって感光体１
の表面に所望の静電潜像を確実に形成することができ
る。

【００８９】また、例２では、表面層１ｄの体積抵抗率
Ｒを１０¹¹Ωｃmにした結果、感光体１の帯電電位は−
２７０Ｖとなり、実用電位の下限値である−３００Ｖに
は若干不足するが、その不足分の帯電電位については帯
電装置２の感光体１に対する接触部の接触幅Ｗを広げる
ことで補うことができるので、充分に使用可能である。

【００９０】いずれにしても、１０¹¹Ωｃｍ以下、好ま
しくは１０¹⁰Ωｃｍ以下の表面層１ｄを有する感光体を
用いることにより、帯電装置２に比較的低い電圧、例え
ば−１０００Ｖ（表１）程度の電圧を印加するだけで、
感光体を必要とされる電位にまで帯電させることができ
る。したがって、従来のコロナ放電による帯電方法のよ
うに、大量のオゾンが発生するようなこともないし、高
圧電源も必要としない。

【００９１】また、従来は高抵抗の感光体を使用して行
う接触式の帯電方法であっても、少量のオゾンが発生し
た。さらに、帯電ムラを無くすために帯電装置に交流電
圧を印加したりしていたが、この実施の形態による画像
形成装置の帯電装置２によれば、その必要がない。

【００９２】すなわち、この実施の形態による帯電装置
２では、図２に示した磁気ブラシローラ２１に印加する
電圧の値が低いので、ほとんど又は全く放電は発生せ
ず、それによってオゾンの発生を一層効果的に抑えるこ
とができる。そして、帯電装置２に交流電圧を印加する
必要もない。

【００９３】ところで、帯電装置により帯電を行う際
に、磁気拘束力が強い磁性トナーを使用した場合には、
磁性トナーが図２に示した磁気ブラシローラ２１にその
内側に設けられているマグネットロール２３の磁力によ
り付着して、磁気ブラシローラ２１の抵抗を上昇させて
しまうため帯電不良になりやすい。

【００９４】これは、磁性トナーが帯電に用いる帯電キ
ャリア２４に混入すると帯電キャリア２４間や、帯電キ
ャリア２４と感光体１との間の導電経路を遮断してしま
うことによるものである。さらに、帯電キャリア２４間
に介在する磁性トナーが多い場合には、磁性トナーは帯
電キャリア２４に融着して帯電性を著しく劣化させるの
で、長期に亘る帯電は困難になる。

【００９５】しかしながら、この実施の形態では、非磁
性トナーにマグネタイト等の磁性部材を重量比で３０部
以下を混入させた弱磁性トナーを使用するようにしてい
る。このように、低い磁気拘束力を有する弱磁性トナー
を用いると、クリーナーレス構成において多くの転写残
の磁性トナーが磁気ブラシローラ２１に混入する場合で
あっても、その磁性トナーを速やかに回収して磁気ブラ
シローラ２１の外部に吐き出すことができる。

【００９６】したがって、磁気ブラシローラ２１の部分
に存在する磁性トナーを制限することができるため、磁
気ブラシローラ２１の特性の低下を防ぐことができる。
それにより、感光体を最適な状態に帯電して良好な画像
を得ることができる。また、画像形成を長期に亘って続
けた場合、ある適程の量のトナーが磁気ブラシローラ２
１に混入し、帯電装置２の抵抗も上昇しているので、感
光体１上に存在するトナーが帯電を妨げるようになる。
したがって、その場合にはトナーに一定量の磁気拘束力
を付与すれば、速やかなトナーの回収と磁気ブラシロー
ラ２１からの吐き出しができるので、長期に亘って優れ
た画像を得ることができる。

【００９７】次に、非磁性トナーを使用する場合につい
て説明する。帯電装置２は、磁気ブラシの部分に印加す
るバイアスは、磁気ブラシローラ２１の電位に等しい負
の直流電圧を印加する。それにより、転写残のトナーが
帯電装置２に混入した場合でも、転写残のトナーを拡散
し感光体１を帯電することが可能になる。

【００９８】感光体１上のトナー像を被転写材７に転写
した後に、その感光体１の表面に残留した転写残トナー
は、その多くが反転して正に帯電している。そして、そ
れらの転写残トナーは、磁気ブラシローラ２１の部分を
通過すると、一様に正規の負に帯電される。

【００９９】したがって、現像装置４のバイアスを調節
することにより、感光体１上の潜像をトナーにより現像
してトナー像にするのと、そのトナー像を被転写材７に
転写した後に感光体１上に残留する転写残トナーのクリ
ーニングとを、現像装置４で同時に行うことができる。

【０１００】例えば、感光体１の表面の帯電電位が−９
６０Ｖで、露光された部分の電位が−１５０Ｖであった
とすると、現像スリーブ４３には−６００Ｖの直流電圧
を印加することにより、ドラムの未露光部（非画像部）
のトナーを現像スリーブ４３上に回収することができる
と共に、露光部（静電潜像部）は現像スリーブ４３上の
トナーにより現像することができる。

【０１０１】ここで、使用するトナーとしては、転写残
トナーの量を少なくすることに対して有効な球形のトナ
ーが適当である。すなわち、球形のトナーは流動性に優
れており、トナー間あるいはトナーと感光体１との間の
離型性に優れているため、転写効率が高いからである。

【０１０２】一般的に、転写残トナーをクリーニングす
る専用のクリーニング装置を備えていないクリーナーレ
ス画像形成装置の場合には、転写残トナーが現像装置ま
で戻る際に帯電装置を通過するため、クリーニングブレ
ードの如きクリーニング手段を有するクリーナーの装着
された画像形成装置に比較すると多くの転写残のトナー
が帯電装置に混入されやすい。

【０１０３】しかしながら、上述したような球形のトナ
ーを用いるようにすれば転写効率が高くなるので、帯電
装置に混入するトナーの量が少なくなる。したがって、
帯電装置の感光体に接触させている接触帯電部材の劣化
を起こしにくくすることができる。

【０１０４】なお、図１及び図２を使用して説明した実
施の形態では、感光体１上に形成したトナー像を転写す
る被転写材７が紙の如き記録材（最終転写材）であった
が、この発明は、被転写材をベルト状又はパイプ状中間
転写体とし、その中間転写体を感光体に対向配置して、
その感光体上のトナー像を中間転写体に転写した後に、
その中間転写体上のトナー像を最終転写材に再度転写す
る場合にも、同様に適用することができる。その場合に
は、転写工程が複数になるので、より転写効率のよい球
形のトナーを用いることが好ましい。

【０１０５】次に、現像装置４について、詳しく説明す
る。図１に示すように、現像装置４に設けられている現
像剤を担持する現像ローラ４１は、感光体１に近接する
ように配置されており、両者の対向部分に現像領域が形
成されるようになっている。現像ローラ４１は、アルミ
ニウム，真鍮，ステンレス，導電性樹脂などの非磁性体
を円筒状に形成してなる現像スリーブ４３を備えてお
り、図示を省略している回転駆動機構により矢示Ｃ方向
に回転されるようになっている。

【０１０６】現像スリーブ４３は、スリーブ径が１６ｍ
ｍに形成されており、その現像スリーブ４３の線速度は
３１２.５ｍｍ／ｓｅｃに設定されている。なお、感光
体１は、ドラム径が３０ｍｍに形成されており、そのド
ラムの線速度は１２５ｍｍ／ｓｅｃに設定されている。
したがって感光体１のドラム線速度に対する現像スリー
ブ４３のスリーブ線速度比は２.５になっている。

【０１０７】また、感光体１と現像スリーブ４３との間
隔である現像ギャップは０.６ｍｍに設定されている。
なお、その現像ギャップは、現像剤粒径の３０倍以下に
設定するとよい。それよりも現像ギャップが広いと、画
像濃度が十分でない画像になる。また、上述したスリー
ブ線速比は１.１以上であれば十分な画像濃度を得るこ
とができる。

【０１０８】現像スリーブ４３内には、図４に示すよう
にその現像スリーブ４３の外面上に現像剤を穂立ちさせ
るように磁界を形成する磁石ローラ体４４が固定状態で
設けられている。そして、現像剤を構成するキャリア
は、磁石ローラ体４４から発せられる磁力線に沿うよう
にして現像スリーブ４３上にチェーン状に穂立ちされる
と共に、そのチェーン状に穂立ちされたキャリアに対し
て帯電トナーが付着されて磁気ブラシが構成されるよう
になっている。

【０１０９】その磁気ブラシは、現像スリーブ４３の回
転移動に伴って、その現像スリーブ４３の回転方向（矢
示Ｃ方向）に移送される。磁石ローラ体４４は、複数の
磁極を備えている。すなわち、現像領域部分に現像剤を
穂立ちさせる現像主磁極Ｐ１と、現像スリーブ４３上に
現像剤を汲み上げるための磁極Ｐ５と、現像スリーブ４
３上に現像剤を汲み上げられた現像剤を現像領域まで搬
送させる磁極Ｐ６と、現像後の領域で現像剤を搬送させ
る磁極Ｐ２及びＰ３を備えている。

【０１１０】これら各磁極Ｐ１，Ｐ５，Ｐ６，Ｐ２及び
Ｐ３は、現像スリーブ４３の半径方向に向けてそれぞれ
配置されている。この磁石ローラ体４４は、６極の磁石
によって構成されているが、現像剤の汲み上げ性や黒ベ
タ画像追従性を向上させるために、Ｐ３極からドクタブ
レード４５の間に磁極を更に増やして８極以上で構成す
るようにしてもよい。

【０１１１】なお、この実施の形態では、現像ローラ４
１上で８５ｍＴ以上の磁力を有する磁石を用いている
が、６０ｍＴ以上の磁力を有すれば、キャリア付着など
の異常画像の発生が無いことも既に確認している。実際
に現像に寄与する磁極は主磁力である磁極Ｐ１であり、
その磁極Ｐ１により感光体１上の潜像をトナー像に現像
する。

【０１１２】現像領域に対して、現像剤の搬送方向（図
４で反時計回り方向）上流側には、現像剤によるチェー
ン穂の穂高さ、すなわち現像剤の量を規制する前述した
ドクタブレード４５が設置されている。そして、このド
クタブレード４５と現像スリーブ４３の外面との間隔で
あるドクタギャップを０.６ｍｍに設定している。

【０１１３】さらに、現像ローラ４１の後方には、図１
に示したように現像ケーシング４６内の現像剤を撹拌し
ながらその現像剤を現像ローラ４１側に汲み上げる前ス
クリュウ４７が設けられている。また、現像ケーシング
４６内には、その長手方向の前後に開口部を持つ仕切り
板４８を境にして、後スクリュ４９も設けられている。

【０１１４】さらに、現像ケーシング４６の後端部に
は、新規トナーを蓄えたトナーカートリッジ８が着脱自
在に装着されている。そのトナーカートリッジ８により
供給されるトナーは後スクリュ４９に供給され、それが
後スクリュ４９の回転により、図１で奥側に搬送され、
現像剤と混合撹拌される。

【０１１５】その混合撹拌された現像剤は、仕切り板４
８の開口部より前スクリュ４７に供給される。さらに、
その前スクリュに４７に供給された現像剤は、前スクリ
ュ４７の回転により図１で手前側に搬送される。このと
き、現像ローラ４１に磁界によって現像剤が供給され、
その現像剤が現像スリーブ４３上で搬送される。

【０１１６】すなわち、現像ローラ４１に、現像ケーシ
ング４６内に蓄えられた現像剤が撹拌・帯電された上で
磁極Ｐ５（図４）により汲み上げられる。その現像ロー
ラ４１の現像スリーブ４３上に汲み上げられた現像剤
は、磁極Ｐ６により現像領域まで搬送され、現像主極Ｐ
１によって現像領域部分に現像剤が穂立ちされる。

【０１１７】そして、残った現像剤は、図１で手前側に
搬送され、仕切り板４８の開口部より後スクリュ４９に
供給され循環する。この現像装置４では、現像を行うこ
とにより現像剤の濃度が低下したときにはトナーを供給
しなければならないが、その際にはトナー濃度センサ８
１が現像ケーシング４６内のトナー濃度を検知し、その
トナー濃度センサ８１の出力値から規定トナー濃度値を
割る値になったと判断したときに、トナーカートリッジ
８からトナーを現像ケーシング４６内に連続もしくは断
続的に供給し、その現像ケーシング４６内の現像剤のト
ナー濃度を既定値にまで上昇させる。

【０１１８】次に、トナー像の転写後に感光体１上に残
った転写残トナーの回収について説明する。図１に作像
部を示した画像形成装置は、クリーナレス（転写残トナ
ー回収用の専用のクリーニング装置を持たない）の画像
形成装置であり、感光体１から被転写材７へトナー像を
転写した後に感光体１上に残留した転写残トナーは、感
光体１の矢示Ａ方向への回転により現像装置４まで移動
し、いわゆる現像同時クリーニング作用により現像装置
４に回収される。また、帯電装置２から吐き出され、極
性制御されたトナー（負の帯電）も、感光体１の回転に
より現像装置４に搬送されて回収される。

【０１１９】すなわち、図１示した画像形成装置では、
２成分接触式の現像装置４を用いているため、感光体１
には現像スリーブ４３に形成されている磁気ブラシの部
分が接触していて、その間に現像バイアスが印加されて
いる。そして、上述した感光体１上の転写残トナー及び
帯電装置２から吐き出されたトナーは、それが感光体１
の回転により現像ニップ（感光体１と磁気ブラシとの接
触部）に到達すると、現像スリーブ４３上に形成されて
いる磁気ブラシによって掻き取られて現像装置４内に回
収される。その際に、現像装置４は、同時に現像も行う
ため、感光体１上の静電潜像はトナーにより現像され
る。

【０１２０】このように、この画像形成装置はクリーナ
レスであり、専用のクリーニング装置を持たないので、
その分だけ画像形成装置全体を小型化できると共に、低
コストにできる。また、通常の転写残トナーを回収する
クリーニング装置のように、クリーニングブレードを感
光体１の表面に摺接させないので、感光体１の表面削れ
による感光体の劣化も防止できる。

【０１２１】なお、このようなクリーナレスの画像形成
装置であっても、実験によれば、クリーニング装置を有
する装置と同一の印加帯電バイアスを接触帯電部材（磁
気ブラシローラ２１）に印加しても、帯電不良による帯
電ムラや画像ムラを生じることがなかった。

【０１２２】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、次に記載する効果を奏する。請求項１の画像形成装
置によれば、像担持体に帯電部材を接触させた状態でそ
の像担持体を電荷注入によって帯電するので、低電力で
均一な帯電ができると共に、コロナ放電による帯電の場
合に比べてオゾンや窒素酸化物の発生を抑えることがで
きる。したがって、オゾンの発生に伴う像担持体の感光
層破壊による不均一帯電を防止することができると共
に、像担持体上の窒素酸化物による画像低下を抑えるこ
とができるため、高品位の画像を経時に亘って持続する
ことができる。

【０１２３】さらに、転写工程の後に像担持体上に残留
したトナーを現像装置で回収するので、専用のクリーニ
ング装置を設ける場合に比べて装置全体を小型化するこ
とができると共に、コストの低減も図れる。また、像担
持体の感光層の外周面に表面保護層を設けているので、
像担持体の表面の削れを防止できるため、長期に亘って
安定した帯電ができ、それにより安定した画像形成がで
きる。

【０１２４】請求項２の画像形成装置によれば、像担持
体の表面保護層に電荷注入層を設けるので、その電荷注
入層の下に位置する感光層に均一なチャージシートを形
成することができる。したがって、安定した帯電電位が
得られ、それにより安定した画像が得られる。

【０１２５】請求項３及び５の画像形成装置によれば、
現像装置は像担持体上に形成された静電潜像をトナーに
より現像すると同時にその像担持体上の転写残トナーを
クリーニングして回収するので、その現像動作と転写残
トナーのクリーニング動作とを異なるタイミングで行う
場合に比べて作像工程の時間短縮ができる。したがっ
て、単位時間あたりの作像枚数の増加が図れる。

【０１２６】請求項４の画像形成装置によれば、像担持
体の表面保護層を、水素を含有するダイヤモンド炭素構
造もしくは非晶質カーボン構造にすることによって、像
担持体の表面の耐摩耗性及び画像特性が向上すると共
に、良好な注入帯電が可能になる。

【０１２７】請求項６の画像形成装置によれば、像担持
体の表面保護層の体積抵抗率を、像担持体の電荷注入層
の体積抵抗率と同等もしくは同等以下にするので、上記
表面保護層の耐摩耗性及び画像特性が向上すると共に、
良好な注入帯電が可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明による画像形成装置の作像部付近を示
す概略構成図である。

【図２】同じくその作像部に設けられているドラム状の
感光体と帯電装置を示す概略図である。

【図３】図１の画像形成装置の帯電系の等価回路を示す
電気回路図である。

【図４】図１の画像形成装置が有する現像装置に設けら
れている磁石ローラ体を説明するための概略図である。

【図５】帯電装置における帯電開始電圧を説明するため
の線図である。

【図６】従来の接触帯電方式の帯電装置の一例を示す概
略図である。

【符号の説明】

１：感光体（像担持体）１ｂ：電荷発生層（感光層）１ｃ：電荷輸送層（感光層）１ｄ：表面層（表面保護層）２：帯電装置４：現像装置２１：磁気ブラシローラ（帯電部材）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者矢野英俊東京都大田区中馬込１丁目３番６号株式会社リコー内 (72)発明者赤藤昌彦東京都大田区中馬込１丁目３番６号株式会社リコー内 (72)発明者生野弘東京都大田区中馬込１丁目３番６号株式会社リコー内Ｆターム(参考） 2H003 AA18 BB11 CC04 EE11 2H068 AA02 AA08 AA28 CA01 CA03 FC15 2H077 AA37 AD02 AD06 AD35 EA01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】画像を形成する像担持体と、該像担持体
に帯電部材を接触させた状態でその帯電部材に電圧を印
加することにより前記像担持体を注入帯電する帯電装置
と、前記像担持体上の転写残トナーをクリーニングする
機能も備えた現像装置とを備え、前記像担持体の感光層
の外周面に表面保護層を設けたことを特徴とする画像形
成装置。
【請求項２】前記表面保護層には、電荷注入層が設け
られていることを特徴とする請求項１記載の画像形成装
置。
【請求項３】前記現像装置は、前記像担持体上に形成
された静電潜像をトナーにより現像すると同時にその像
担持体上の転写残トナーをクリーニングする装置である
ことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項４】前記表面保護層は、水素を含有するダイ
ヤモンド炭素構造もしくは非晶質カーボン構造であるこ
とを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の
画像形成装置。
【請求項５】前記現像装置は、前記像担持体上に形成
された静電潜像をトナーにより現像すると同時にその像
担持体上の転写残トナーをクリーニングする装置である
ことを特徴とする請求項２記載の画像形成装置。
【請求項６】前記表面保護層の体積抵抗率が、前記電
荷注入層の体積抵抗率と同等もしくは同等以下であるこ
とを特徴とする請求項２又は５記載の画像形成装置。