JP2002049232A

JP2002049232A - 画像形成装置およびプロセスカートリッジ

Info

Publication number: JP2002049232A
Application number: JP2000238560A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Suzuki; 淳鈴木; Satoshi Tsuruya; 聡鶴谷; Katsuhiro Sakaizawa; 勝弘境澤; Masaru Shimura; 大紫村
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2000-08-07
Filing date: 2000-08-07
Publication date: 2002-02-15
Also published as: US6611669B2; US20020039498A1

Abstract

(57)【要約】【課題】クリーナレスシステムを用いた画像形成装置に
おいて、装置の大型化やコストアップを抑制し、且つ安
定的に帯電を行って、長期に亘り帯電不良を発生させる
ことなく良好な出力画像を得ることが出来る画像形成装
置を提供する。【解決手段】可撓性を有し、少なくともその外周面が多
孔質状の接触帯電手段２と像担持体１の接触部ｎに清掃
補助粒子ｚが介在し、少なくとも画像形成時には、前記
接触帯電手段２に直流電圧にピーク間電圧が帯電電位収
束電圧未満の範囲である交流電圧が重畳して印加される
ことを特徴する画像形成装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真感光体・
静電記録誘電体等の像担持体に、該像担持体を所定の極
性・電位に一様に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、レーザプリンター、複写
機、ファクシミリ等の画像形成装置に関する。

【０００２】より詳しくは、接触帯電方式で「現像同時
クリーニング」、「クリーナレス」の画像形成装置、およ
び該画像形成装置本体に対して着脱自在のプロセスカー
トリッジに関するものである。

【０００３】

【従来の技術】電子写真方式を利用した画像形成装置を
例にして説明すると、従来より、装置全体の小型化、廃
トナーの発生なしによるエコロジー対応、像担持体であ
る感光ドラムの長寿命化、１ページあたりの現像剤であ
るトナーの消費量削減のために、現像手段に被転写材に
対するトナー像転写後の感光ドラム表面に残留している
トナー（以下、転写残トナーとする）のクリーニング手
段を兼用させることにより、専用器としてのクリーニン
グ手段の配設をなくした「現像同時クリーニング」、「ク
リーナレス」と呼ばれる画像形成装置がある。

【０００４】（ａ）上述の「現像同時クリーニング」、
「クリーナレス」の画像形成装置において、帯電手段とし
ては例えば特開平０４−２０９８６号公報にて示されて
いる。この帯電手段は、導電性弾性体である回転ブラシ
を接触帯電部材としてこれを感光ドラムに接触させて感
光ドラム上の転写残トナーを攪乱し、非パターン化を促
進すると同時に、直流電圧と交流電圧を印加し、放電に
より感光ドラム表面を均一に帯電させる様にし、且つ
「クリーナレス」を達成している。この際の交流電圧のピ
ーク間電圧と帯電効率を模式的に示したものが図１４で
ある。図１４においてＬ点が安定放電点であり、それ以
上のピーク間電圧では安定して放電が行われることによ
り、感光ドラムの電位は印加した直流電圧とほぼ同様の
収束電位になる。安定放電点に相当するピーク間電圧以
上で帯電電位が収束することより、以降は帯電電位を収
束させるピーク間電圧を「帯電電位収束電圧」と称す
る。

【０００５】従って、前述の様な導電性弾性体に直流成
分と交流成分を重畳させた電圧印加を行う方式の帯電手
段では、帯電の安定化のため、帯電電位収束電圧Ｌより
大きなピーク間電圧を印加した構成を採っている。

【０００６】（ｂ）一方、放電を用いない直接帯電方式
の帯電手段を用いた「現像同時クリーニング」、「クリー
ナレス」の画像形成装置が、例えば特開平１０−３０７
４５５公報に示されている。これは、接触帯電部材と感
光ドラムの接触部に導電性の帯電促進粒子を介在させ、
直流電圧のみを印加し、印加した直流電圧とほぼ同等の
感光ドラムの表面電位を得るものである。この方式は、
放電を積極的に用いていないため、オゾンの発生がな
い。また、積極的に放電を用いていないため、放電生成
物の感光ドラムへの付着を抑制でき、高温高湿環境下で
の画像流れなどの問題を防止している。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例に示す様な、（ａ）の放電作用を用いた回転ブラシ
や（ｂ）の直接帯電方式を用いた帯電手段を備えた現像
同時クリーニング方式の画像形成装置では、次の様な問
題が有った。

【０００８】すなわち、前記（ａ）のように、接触帯電
部材である回転ブラシに、直流成分に交流電圧を印加し
て画像形成する場合、画像形成を繰り返しているうち
に、接触帯電部材である回転ブラシにトナーが蓄積し帯
電不良を発生させるという難が有る。

【０００９】これは、現像剤であるトナーの正規帯電極
性をここでは例えば負極性としたとき、転写手段を通過
した時点において、転写残トナーはトナーの帯電極性と
は逆極性の正極性の転写バイアスの影響により、正極性
及び負極性の混在、若しくは正極性が多いブロードな分
布を有するトナーであるため、以下に示す理由により接
触帯電手段を通過することが出来ず、帯電手段に付着し
てしまうためである。

【００１０】具体的には、転写残トナーは、正規の極性
とは逆の極性に帯電した、いわゆる反転トナーである正
極性トナーが存在するため、回転ブラシと感光ドラム間
に働く電界の作用により回転ブラシに引き寄せられる。

【００１１】回転ブラシに付着した転写残トナーは、回
転ブラシの回転により感光ドラムに対向する放電領域に
侵入する。

【００１２】放電領域では、放電が起こっているために
正電荷と負電荷が発生し、その内の負電荷は感光ドラム
側へ引き寄せられ、感光ドラム表面の帯電に寄与する。
また、同時に発生した正電荷は、回転ブラシ側に引き寄
せられることになる。この際、回転ブラシ表面には転写
残トナーが存在するため、正電荷は転写残トナーに付着
することで、ますます正極性に帯電することになる。

【００１３】そして、回転ブラシと感光ドラムが形成す
る接触部及び前記接触部の感光ドラム回転方向下流側の
放電領域を通過しても、正極性に帯電した転写残トナー
は回転ブラシと感光ドラム間に働く電界の作用により回
転ブラシ側に引き寄せられるため、帯電部材に付着した
ままとなる。

【００１４】上記を繰り返すことにより、回転ブラシに
付着していたトナーは更に正極性に強く帯電され、また
新たな転写残トナーが積層されることで、感光ドラムを
正規の表面電位に帯電させることが出来なくなり、帯電
不良を引き起こすことになる。

【００１５】更に、交流電圧を十分に大きくとった場合
には、放電が安定的に発生し、且つ放電量が多いため、
感光ドラム上に放電生成物が付着する。感光ドラム上に
付着した放電生成物は高温高湿環境下で低抵抗化するた
め、画像流れなどの画像不良も発生し易い。

【００１６】この現象は、回転ブラシに限定されるもの
ではなく、放電作用により帯電を行う接触帯電部材を用
いた帯電手段においても同様の理由で、上記に示す画像
不良は発生する。

【００１７】また、前記（ｂ）のように、直接帯電方式
の帯電手段を用いた場合は、通紙枚数が増えていくと、
帯電手段に付着した転写残トナーが蓄積し、帯電手段が
汚染され、帯電不良となり画像不良を発生させる場合が
あった。

【００１８】この現象は、直接帯電方式の帯電手段にお
いては、帯電手段に印加された直流電圧と感光ドラム表
面の帯電電位がほぼ同一であるため、帯電手段に付着し
た転写残トナーは、静電的に吐き出されることがないた
めである。特に、感光ドラムと帯電手段の間に速度差を
設け、積極的に転写残トナーを感光ドラム上より剥ぎ取
る構成をとった場合上述の画像不良は顕著となる。

【００１９】本発明はこの様な実情に鑑みてなされたも
のであり、その目的とするところは、装置の大型化やコ
ストアップを抑制し、且つ安定的に帯電を行って、長期
に亘り帯電不良を発生させることなく良好な画像を得る
ことができるクリーナレスシステムを用いた画像形成装
置、および該画像形成装置本体に着脱自在に使用される
プロセスカートリッジを提供することにある。

【００２０】

【課題を解決するための手段】本発明は下記の構成を特
徴とする画像形成装置およびプロセスカートリッジであ
る。

【００２１】（１）像担持体と、該像担持体を帯電す
る、可撓性を有し、少なくともその外周面が多孔質状の
接触帯電手段と、像担持体の帯電面に静電潜像を形成す
る情報書き込み手段と、その静電潜像を顕像化するため
の現像剤を内包する現像手段と、顕像化された現像剤像
を被転写材に転写する転写手段とを有し、前記現像手段
が現像剤像を被転写材に転写した後に像担持体上に残留
した現像剤を回収する画像形成装置において、少なくと
も前記接触帯電手段と像担持体の接触部に清掃補助粒子
が介在し、少なくとも画像形成時には、前記接触帯電手
段に直流電圧にピーク間電圧が帯電電位収束電圧未満の
範囲である交流電圧が重畳して印加されることを特徴す
る画像形成装置。

【００２２】（２）像担持体と、該像担持体を帯電する
可撓性を有する接触帯電手段と、像担持体の帯電面に静
電潜像を形成する情報書き込み手段と、その静電潜像を
顕像化するための現像剤を内包する現像手段と、顕像化
された現像剤像を被転写材に転写する転写手段とを有
し、前記現像手段が現像剤像を被転写材に転写した後に
像担持体上に残留した現像剤を回収する画像形成装置に
おいて、少なくとも前記接触帯電手段と像担持体の接触
部に清掃補助粒子が介在し、前記接触帯電手段は、転写
後に像担持体に残留した現像剤を剥ぎ取ると共に、該像
担持体表面を所定の電位に帯電し、且つ該像担持体の回
転方向下流側に吐き出す帯電清掃部材であり、少なくと
も画像形成時には、前記接触帯電手段に直流電圧にピー
ク間電圧が帯電電位収束電圧未満の範囲である交流電圧
が重畳して印加されることを特徴する画像形成装置。

【００２３】（３）複数の像担持体と、該像担持体をそ
れぞれ帯電する複数の帯電手段と、各像担持体の帯電面
に形成された静電潜像を複数の現像剤でそれぞれ現像
し、各色の現像剤像を形成する複数の現像手段と、前記
複数色の現像剤像を被転写体に順次転写する転写手段を
備える画像形成装置において、前記各帯電手段の少なく
とも一つが、像担持体と接触部を形成する可撓性の帯電
部材により像担持体表面を帯電する接触帯電装置であ
り、少なくとも前記帯電部材と像担持体の接触部には清
掃補助粒子が介在し、少なくとも画像形成時には、前記
帯電部材に直流電圧にピーク間電圧が帯電電位収束電圧
未満の範囲である交流電圧が重畳して印加されることを
特徴する画像形成装置。

【００２４】（４）前記接触帯電手段に印加される交流
電圧のピーク間電圧が５００Ｖ以上で、且つ帯電電位収
束電圧未満の範囲であることを特徴とする（１）乃至
（３）のいずれか１項に記載の画像形成装置。

【００２５】（５）前記清掃補助粒子の粒径が０．１〜
３μｍ以下であり、粒子抵抗が１０ ¹²Ωｃｍ以下である
ことを特徴する（１）乃至（４）のいずれか１項に記載
の画像形成装置。

【００２６】（６）前記接触帯電手段が、像担持体に対
して速度差を持って駆動されることを特徴とする（１）
乃至（５）のいずれか１項に記載の画像形成装置。

【００２７】（７）前記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（１）乃至（６）のいずれか１
項に記載の画像形成装置。

【００２８】（８）前記現像手段は、現像剤担持体が像
担持体に接触する接触現像手段であることを特徴とする
（１）乃至（７）のいずれか１項に記載の画像形成装
置。

【００２９】（９）前記現像手段の現像剤は、形状係数
ＳＦ−１が１００〜１５０、形状係数ＳＦ−２が１００
〜１４０であることを特徴とする（１）乃至（８）のい
ずれか１項に記載の画像形成装置。

【００３０】（１０）前記被転写材は、記録紙等の転写
材、もしくは、各色の現像剤像を順次多重転写後転写材
に一括転写する中間転写体、であることを特徴とする
（３）に記載の画像形成装置。

【００３１】（１１）前記複数の像担持体の内、画像形
成の際に最初に現像剤像が形成される像担持体には、該
画像形成装置において使用される各色の現像剤の中で、
最も視感度の低い色の現像剤像が形成される様にするこ
とを特徴とする（３）または（１０）に記載の画像形成
装置。

【００３２】（１２）少なくとも前記像担持体と前記接
触帯電手段とが一体的に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として構成されていること
を特徴とする（１）乃至（１１）のいずれか１項に記載
の画像形成装置。

【００３３】（１３）像担持体と、該像担持体を帯電す
る、可撓性を有し、少なくともその外周面が多孔質状の
接触帯電手段と、像担持体の帯電面に静電潜像を形成す
る情報書き込み手段と、その静電潜像を顕像化するため
の現像剤を内包する現像手段と、顕像化された現像剤像
を被転写材に転写する転写手段とを有し、前記現像手段
が現像剤像を被転写材に転写した後に像担持体上に残留
した現像剤を回収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、少なくとも前記像担
持体と前記接触帯電手段を包含しており、少なくとも前
記接触帯電手段と像担持体の接触部に清掃補助粒子が介
在し、少なくとも画像形成時には、前記接触帯電手段に
直流電圧にピーク間電圧が帯電電位収束電圧未満の範囲
である交流電圧が重畳して印加されることを特徴するプ
ロセスカートリッジ。

【００３４】（１４）像担持体と、該像担持体を帯電す
る可撓性を有する接触帯電手段と、像担持体の帯電面に
静電潜像を形成する情報書き込み手段と、その静電潜像
を顕像化するための現像剤を内包する現像手段と、顕像
化された現像剤像を被転写材に転写する転写手段とを有
し、前記現像手段が現像剤像を被転写材に転写した後に
像担持体上に残留した現像剤を回収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
なくとも前記像担持体と前記接触帯電手段を包含してお
り、少なくとも前記接触帯電手段と像担持体の接触部に
清掃補助粒子が介在し、前記接触帯電手段は、転写後に
像担持体に残留した現像剤を剥ぎ取ると共に、該像担持
体表面を所定の電位に帯電し、且つ該像担持体の回転方
向下流側に吐き出す帯電清掃部材であり、少なくとも画
像形成時には、前記接触帯電手段に直流電圧にピーク間
電圧が帯電電位収束電圧未満の範囲である交流電圧が重
畳して印加されることを特徴するプロセスカートリッ
ジ。

【００３５】（１５）複数の像担持体と、該像担持体を
それぞれ帯電する複数の帯電手段と、各像担持体の帯電
面に形成された静電潜像を複数の現像剤でそれぞれ現像
し、各色の現像剤像を形成する複数の現像手段と、前記
複数色の現像剤像を被転写体に順次転写する転写手段を
備え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、少なくとも前記各像担持体の少なく
とも一つと前記各帯電手段の少なくとも一つを包含して
おり、前記各帯電手段の少なくとも一つが、像担持体と
接触部を形成する可撓性の帯電部材により像担持体表面
を帯電する接触帯電装置であり、少なくとも前記帯電部
材と像担持体の接触部には清掃補助粒子が介在し、少な
くとも画像形成時には、前記帯電部材に直流電圧にピー
ク間電圧が帯電電位収束電圧未満の範囲である交流電圧
が重畳して印加されることを特徴するプロセスカートリ
ッジ。

【００３６】［作用］上記構成とすることにより、帯
電手段である帯電清掃部材は、転写後に像担持体に残留
した現像剤を剥ぎ取ると共に、ピーク間電圧が帯電電位
収束電圧未満の範囲である交流電圧が重畳して印加され
ることで、直流電圧のみを印加した場合に対して、該像
担持体表面を所定の電位にムラなく均一に帯電し、直接
注入帯電が支配的な帯電を実現することができる。

【００３７】ここで、前記帯電清掃部材が、像担持体に
対して速度差を持って駆動されることにより、上記剥ぎ
取り性が向上すると共に、安定した帯電性を得ることが
できる。

【００３８】同時に、上記交流電圧の印加により、帯電
清掃部材に付着している現像剤は、放電の影響を受けな
い為正極性化せず帯電部材に留まることなく、帯電清掃
部材と像担持体の表面との電位差により該像担持体の回
転方向下流側に吐き出すことができる。

【００３９】また、帯電清掃部材上に存在する粒径０．
１〜３μｍ以下の清掃補助粒子（帯電促進を目的とした
導電性粒子）が、現像剤粒子間に介在して電荷付与を行
う、所謂マイクロキャリヤとして作用して現像剤を負極
性化すると共に、帯電清掃部材と現像剤の間に介在する
ことでスペーサキャリヤとしても作用し、帯電清掃部材
に付着している現像剤を効果的に吐き出すことができ
る。

【００４０】よって、帯電部材からトナーを吐き出すの
に好適な交番電界の形成により、長期に亘って帯電部材
の汚染を防止して、安定した帯電性を得ることが可能と
なる。

【００４１】さらに、この清掃補助粒子の粒子抵抗を１
０¹²Ωｃｍ以下とし、帯電清掃部材と像担持体の接触部
に介在させることで、像担持体に対し帯電部材の緻密な
接触性と接触抵抗を維持出来る様になり、更に帯電性を
向上することが可能となる。

【００４２】一方、現像剤担持体が像担持体に接触する
接触現像手段により、現像同時クリーニングを行うこと
で、帯電電位の振れに影響されずに、長期に亘ってかぶ
りの少ない高品位な出力画像を得ることが可能となる。

【００４３】形状係数ＳＦ−１が１００〜１５０、形状
係数ＳＦ−２が１００〜１４０である現像剤を用いるこ
とで、転写効率が向上し、転写後に像担持体に残留した
現像剤を減らすことができると同時に、帯電清掃部材に
付着した際の吐き出しも容易となり、長期に亘ってクリ
ーナレスシステムの安定化を図ることができる。

【００４４】また、本発明をタンデム方式のカラー画像
形成装置に適用することで、装置の小型化を図ることが
できる。

【００４５】さらに、少なくとも前記像担持体と前記帯
電手段とを一体的に形成したプロセスカートリッジが上
述の画像形成装置に着脱自在とすることにより、トナー
補給や寿命を過ぎた像担持体の交換等、諸々メンテナン
ス作業に係わる使用者の労力を軽減し、簡単な操作で安
定した出力画像が得られる様になる。

【００４６】

【発明の実施の形態】〈実施例１〉（Ａ）画像形成装置例図１は本発明に従う画像形成装置例の概略構成模型図で
ある。本例の画像形成装置は、転写式電子写真方式、接
触帯電方式、反転現像方式、クリーナレス、プロセスカ
ートリッジ着脱式、のレーザプリンター（画像記録装
置）である。

【００４７】本実施例に係るプリンターにおいては、少
なくともその外周面が多孔質状で、可撓性を有する接触
帯電手段が像担持体に当接されており、前記接触帯電手
段には直流電圧にピーク間電圧が帯電電位収束電圧未満
の範囲である交流電圧が重畳して印加される。また、少
なくとも前記接触帯電手段と像担持体の接触部には、清
掃補助粒子供給手段から供給された清掃補助粒子が介在
する。更に、前記接触帯電手段は、転写後に像担持体に
残留した現像剤を剥ぎ取ると共に、像担持体表面を所定
の電位に帯電し、且つ像担持体の回転方向下流側に前記
現像剤を吐き出す帯電清掃部材として機能する。接触帯
電部材から吐き出された現像剤は、像担持体に接触して
配設した現像手段により、現像同時クリーニングが行わ
れて再利用される。

【００４８】１は像担持体であり、本実施例ではφ３０
ｍｍの負極性ＯＰＣ感光体（ドラム状ネガ感光体、以下
感光ドラムと記す）である。この感光ドラム１は矢印Ａ
の時計方向に周面の移動速度が５０ｍｍ／ｓｅｃ（＝プ
ロセススピード）の一定速度をもって回転駆動される。

【００４９】：帯電工程２は感光ドラム１に所定の押圧力をもって接触させて配
設した帯電清掃部材としての弾性ローラ（以下、帯電清
掃ローラと記す）で、導電性を有する。ｎは感光ドラム
１と帯電清掃ローラ２との圧接部である帯電ニップ部で
ある。効率良く直接帯電を行うためには、この帯電ニッ
プ部ｎにおいて感光ドラム１と帯電清掃ローラ２の接触
面積を大きく取る必要が有り、本実施例では帯電清掃ロ
ーラ２の周面を多孔質状とすることで、最大限の接触面
積を得られる様にした。

【００５０】前述の帯電清掃ローラ２は、その外周面に
導電性を有する清掃補助粒子zを保持(担持)しており、
感光ドラム１と帯電清掃ローラ２との圧接部である帯電
ニップ部ｎには、清掃補助粒子供給手段３から供給され
る、帯電促進を目的とした導電性粒子である清掃補助粒
子zが介在している。

【００５１】帯電清掃ローラ２は帯電ニップ部ｎにおい
て矢印Ｂのように感光ドラム１の回転方向と逆方向（カ
ウンター）に回転駆動され、感光ドラム１の周面に対し
て速度差を持って接触する。Ｍは該帯電清掃ローラ２の
駆動源である。またプリンターの画像記録時には該帯電
清掃ローラ２に帯電バイアス印加電源Ｓ１から所定の帯
電バイアスが印加される。これにより、回転感光ドラム
１の周面が直接帯電（注入帯電）方式で所定の極性・電
位に、接触帯電処理される。

【００５２】本実施例では帯電清掃ローラ２の周面の移
動速度は７５ｍｍ／ｓｅｃとした。ここで、帯電清掃ロ
ーラ２の周面の移動速度は、該周面に何も当接されない
状態での平均外径を有する所定の点が、帯電清掃ローラ
２の回転により移動する速度とした。また帯電清掃ロー
ラ２と感光ドラム１の周速差を、両者の回転速度比とす
ると、本実施例では周速差はカウンター方向に１５０％
である。

【００５３】本実施例では帯電バイアス印加電源Ｓ１に
より、帯電清掃ローラ２の芯金２ａに対して、ＤＣ電圧：−７００ＶＡＣ電圧：ピーク間電圧１．０ｋＶ周波数１．８ｋＨｚＳｉｎ波の重畳電圧を印加することより、感光ドラム１周面が該
印加ＤＣ電圧とほぼ等しい電圧（約−７００Ｖ）に直接
帯電される。

【００５４】重畳する交流電圧の大きさについては、帯
電清掃ローラに付着した転写されずに感光ドラム上に残
ったトナー（転写残トナー）の吐き出し性に大きく影響
するため、その詳細は後述する。

【００５５】一方、本実施例で帯電清掃ローラ２への清
掃補助粒子zの供給は、清掃補助粒子供給手段３でなさ
れる。この清掃補助粒子供給手段３は、清掃補助粒子ｚ
を収容させた容器３１と規制ブレード３２からなり、規
制ブレード３２を帯電清掃ローラ２の周面に当接させ、
帯電清掃ローラ２と規制ブレード３２との間に清掃補助
粒子zを貯留・保持させ、規制ブレード３２により清掃
補助粒子zを帯電清掃ローラ２の周面に塗布することに
よって帯電清掃ローラ２に供給する構成を採る。

【００５６】また、本実施例では清掃補助粒子zとし
て、比抵抗が約１０⁶Ω・ｃｍ、平均粒径約１μｍの酸
化亜鉛を用いた。

【００５７】：露光工程４は情報書き込み手段としての、レーザダイオード・ポ
リゴンミラー等を含むレーザビームスキャナ（露光装
置）である。

【００５８】このレーザビームスキャナ４は目的の画像
情報の時系列電気デジタル画素信号に対応して強度変調
されたレーザ光を出力し、該レーザ光で上記回転感光ド
ラム１の一様帯電面(感光ドラム１周面)を露光部位ａに
おいて走査露光４ａする。この走査露光４ａにより回転
感光ドラム１面に目的の画像情報に対応した静電潜像が
形成される。

【００５９】：現像工程５は現像器であり、現像剤として非磁性一成分トナー
（ネガトナー）Ｔを用いた反転現像器である。本実施例
の現像器５は現像剤担持体が感光ドラム１に接触する接
触現像手段であり、トナーＴを収容したトナー収容容器
５ｅ、感光ドラム１に接触して矢印Ｃの反時計方向に回
転しながら現像部位ｂにおいて静電潜像の現像を行う、
現像剤担持体としての現像ローラ５ａ、矢印Ｄの反時計
方向に回転することによって現像ローラ５ａにトナーＴ
を供給する、トナー供給手段としての供給ローラ５ｂ、
現像ローラ５ａ上のトナーＴの塗布量及び帯電量を規制
する、トナー規制手段としての現像ブレード５ｃ、トナ
ー収容容器５ｅ内のトナーを撹拌すると共に、トナーＴ
を供給ローラ５ｂに供給する撹拌部材５ｄ等からなる。

【００６０】本実施例では剛体である感光ドラム１に対
し接触して現像を行う構成を採るため、前記現像ローラ
５ａは弾性を有することが望ましい。該弾性層としては
シリコーンゴムを用いたが、弾性層に使用するゴムとし
ては、その他ＮＢＲゴム（ＮＢＲ：ニトリルゴム）、ブ
チルゴム、天然ゴム、アクリルゴム、ヒドリンゴム、
ウレタンゴム等、一般的に用いられるゴムが使用可能で
ある。通常、上記ゴム材料のオイル含浸量を多くするこ
とで、低硬度化が図られる。現像ローラ５ａを単層とす
る場合には、トナーへの帯電付与性の観点から、負帯電
性トナーを用いた場合には、ウレタンゴム、シリコーン
ゴム、ＮＢＲゴム等が好適に用いられる。また、正帯電
性トナーを使用するのであれば、フッ素ゴム等が好適に
用いられる。

【００６１】更に、弾性層外周にトナーへの帯電を考慮
してコート層を設ける場合には、ポリアミド樹脂、ウレ
タン樹脂、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、フッ素樹脂
若しくは、これらを混合した樹脂等が好適に用いられ
る。

【００６２】また、現像ブレード５ｃとしては、現像ロ
ーラ５ａとの当接部が金属又はゴム及び樹脂部材からな
る公知のトナー規制部材が使用可能である。本実施例で
は、ステンレス製の薄板（約０．１ｍｍｔ）の先端部か
ら約２ｍｍの位置を現像ローラ５ａと反対方向に折り曲
げたものであり、該折り曲げ部５ｃ′が現像ローラ5ａ
に若干食い込む状態で接触するものを使用した。

【００６３】攪拌部材５ｄにより攪拌されたトナーＴが
Ｃ方向に回転する現像ローラ５ａと、Ｄ方向に回転する
供給ローラ５ｂとの当接部の摺擦によって現像ローラ５
ａ上に供給される。現像ローラ５ａ上のトナーＴは現像
ブレード５ｃによって所望の帯電量が付与されると共
に、トナー量が規制され、現像ローラ５ａ上に適宜トナ
ーが担持される。

【００６４】現像ローラ５ａには現像バイアス印加電源
Ｓ２から現像ローラ５ａに所定の現像バイアスが印加さ
れ、現像ローラ５ａ上に担持されたトナーは、感光ドラ
ム１と接触する部位、即ち現像部位ｂにおいて感光ドラ
ム周面に形成された静電潜像パターンに対応して選択的
に感光ドラム１面に付着することで、静電潜像が反転現
像されてトナー像として可視化される。

【００６５】本実施例における現像バイアス電圧はＤＣ
電圧：−４００Ｖとした。

【００６６】：転写工程６は接触転写手段としての中抵抗の転写ローラであり、
所定の押圧力をもって感光ドラム１に接触させることに
より、転写ニップ部ｃを形成している。

【００６７】この転写ニップ部ｃ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転写材Ｐが給紙さ
れ、且つ転写ローラ６に転写バイアス印加電源Ｓ３から
所定の転写バイアス電圧が印加されることで、感光ドラ
ム１周面のトナー像が転写ニップ部ｃに給紙された転写
材Ｐの表面に順次転写されていく。

【００６８】本実施例で使用の転写ローラ６は、芯金に
中抵抗発泡層を形成した、ローラ抵抗値５×１０⁸Ωの
ものであり、＋２．０ｋＶの電圧を芯金に印加すること
によって転写を行う。

【００６９】この際、転写ニップ部ｃにおいて感光ドラ
ム１周面のトナー画像は、前述転写バイアスの影響で転
写材Ｐ側に引かれて積極的に転移する。一方、感光ドラ
ム１周面の清掃補助粒子zは導電性であるため転写材Ｐ
側には積極的には転移せず、感光ドラム１周面に実質的
に付着保持されて残留する。尚、感光ドラム１周面に付
着保持された清掃補助粒子zの存在により、感光ドラム
１側から転写材Ｐ側へのトナー画像の転写効率が向上す
る効果も得られる。

【００７０】：定着工程７は熱定着方式等の定着装置である。転写ニップ部ｃに
おいて感光ドラム１周面のトナー像が転写された転写材
Ｐは、前記定着装置７に搬送・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）として装置
外へ排出される。

【００７１】：クリーナレス転写後に感光ドラム１周面に残存した転写残トナーおよ
び清掃補助粒子zは、感光ドラム１の回転により、感光
ドラム１と帯電清掃ローラ２の帯電ニップ部ｎに搬送さ
れ、帯電ニップ部ｎへの清掃補助粒子zの供給と、帯電
清掃ローラ２への付着・混入が生じる。即ち、感光ドラ
ム１と帯電清掃ローラ２とが形成する帯電ニップ部ｎ
に、清掃補助粒子z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。

【００７２】本実施例の画像形成装置ではクリーナレス
構成を採るため、クリーニングブレード等のクリーナ
（クリーニング装置）は配設されず、従って転写材Ｐに
対してトナー像を転写した後に感光ドラム１周面に残留
する転写残トナーは、感光ドラム１の回転に伴って帯電
ニップ部ｎを経由して現像部位ｂに至り、現像器５で現
像同時クリーニングが行われることにより回収・再使用
される。

【００７３】以下に、現像同時クリーニングについて図
２を用いて説明を行う。図中、□は感光ドラム１表面に
存在する転写残トナーを示し、○は現像ブレード５ｃを
通過し現像ローラ５ａ上に担持された新しいトナーを示
す。記号中の−はトナーの帯電極性を示すものである。

【００７４】転写残トナー（転写行程において転写材Ｐ
に転写されず、感光体１表面に残ったトナー）は感光体
１と帯電清掃ローラ２との接触部ｎ（帯電ニップ部）に
おいて、感光体１と帯電清掃ローラ２との摺擦及び後述
の清掃補助粒子ｚの作用を受けることにより、負帯電ト
ナーとなる。続いて露光工程により感光体１表面の露光
部（画像部）は約−１５０Ｖとなる。更に現像工程で
は、前述露光部上の転写残トナーはそのまま感光体１上
に残存し、且つ現像バイアス（−４００Ｖ）と前述露光
部との電位差（約２５０Ｖ）により現像ローラ５ａ上に
担持された新しいトナーが前述露光部に供給(現像)され
る。同時に非露光部（非画像部）の負帯電の転写残トナ
ーは、感光体１上の帯電電位（約−７００Ｖ）と現像バ
イアス（−４００Ｖ）との電位差により現像ローラ５ａ
上に転移する。この際、現像ローラ５ａ上に担持された
新しいトナーは、そのまま現像ローラ５上に残存するこ
とにより、現像同時クリーニングが行われる。

【００７５】（Ｂ）プロセスカートリッジ本実施例のプリンターは、感光ドラム１、帯電清掃ロー
ラ２、現像器５の３つのプロセス機器を一括してプリン
ター本体に対して着脱・交換自在のプロセスカートリッ
ジＰＣとしてある。

【００７６】プロセスカートリッジとは、帯電手段、現
像手段またはクリーニング手段と像担持体とを一体的に
カートリッジ化し、そのカートリッジを画像形成装置本
体に対して着脱可能とするものである。及び帯電手段、
現像手段またはクリーニング手段の少なくとも一つと像
担持体とを一体的にカートリッジ化し、そのカートリッ
ジを画像形成装置本体に対して着脱可能とするものであ
る。更に少なくとも現像手段と像担持体とを一体的にカ
ートリッジ化し、そのカートリッジを画像形成装置本体
に対して着脱可能とするものをいう。

【００７７】（Ｃ）帯電清掃ローラ２本実施例における帯電清掃ローラ２には、芯金２ａ上に
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た発泡体
の半導電体層２ｂをローラ状に形成することにより形成
される。

【００７８】また、帯電清掃ローラ２には前述の樹脂
(ウレタン等)を用いる他に、ＥＰＤＭ、ＮＢＲ、シリコ
ーンゴムや、ＩＲ等に抵抗調整用のカーボンブラックや
金属酸化物等の導電性物質を分散したゴム材を発泡した
ものや、周面のみに発泡処理を施して多孔質状としたも
のを用いることも出来る。特に導電性物質を分散せず
に、イオン導電性の材料を用いて抵抗調整をすることも
可能である。

【００７９】帯電清掃ローラ２は、少なくとも周面を微
小な多孔質状とすることで、感光ドラム１周面に対する
接触機会を増加させると共に、転写残トナーが帯電ニッ
プ部ｎへと流入した際には、空孔がトナーを捕獲して感
光ドラム１周面から引き剥がす役目を果たし、互いの部
材同士の接触を保つ事が出来る。

【００８０】感光ドラム１の回転方向に対し帯電清掃ロ
ーラ２の回転方向をカウンター方向とすることで、感光
ドラム１周面から転写残トナーが一旦引剥がされ、帯電
清掃ローラ２と感光ドラム１が形成する帯電ニップ部ｎ
に転写残トナーが殆ど介在しない状態で、効率良く直接
帯電を行なうことが可能となる。転写ニップ部ｃから帯
電ニップ部ｎへ至った転写残トナーが掻き取られること
で、特にハーフトーン画像において、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。

【００８１】前述の様にして形成された半導電体層２ｂ
のローラを、必要に応じて表面を研磨することにより、
直径１２ｍｍ、長手長さ２００ｍｍの導電性弾性ローラ
である帯電清掃ローラ２を作成した。

【００８２】一方、本実施例の帯電清掃ローラ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、帯電清掃ローラ２の芯金２ａに総圧９．８Ｎ（１
ｋｇ）の加重がかかるようφ３０ｍｍのアルミドラムに
帯電清掃ローラ２を圧着した状態で、芯金２ａとアルミ
ドラムとの間に１００Ｖを印加して計測した。

【００８３】帯電清掃ローラ２は電極として機能するこ
とが重要である。つまり、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。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、帯電清掃ローラ２が１０⁴〜１０⁷Ωの
抵抗を有することが望ましい。

【００８４】また、帯電清掃ローラ２の硬度は、硬度が
低すぎると形状が安定しないために被帯電体(感光ドラ
ム)との接触性が悪くなり、また高すぎると被帯電体と
の間に帯電ニップ部ｎを確保できないだけでなく、被帯
電体表面へのミクロな接触性が悪くなるので、アスカー
Ｃ硬度で２５度から５０度が好ましい範囲である。

【００８５】（Ｄ）トナーＴ本実施例で使用するトナーＴについての詳細を述べる。
ここでいうトナーとはトナー粒子と外添剤とから構成さ
れている。

【００８６】本実施例の画像形成装置では、従来より知
られている粉砕法、重合法等により得ることが出来るト
ナーを用いることも可能であるが、特に以下に述べるト
ナー粒子を用いることが好適である。

【００８７】本発明に係るトナー粒子は、画像解析装置
で測定した形状係数ＳＦ−１の値が１００〜１５０であ
り、形状係数ＳＦ−２の値が１００〜１４０であること
が好ましく、形状係数ＳＦ−１の値が１００〜１４０で
あり、形状係数ＳＦ−２の値が１００〜１２０であれば
更に好ましい。また、上記の条件を満たし、かつ、（Ｓ
Ｆ−２）／（ＳＦ−１）の値を１．０以下とすることに
より、トナー粒子の諸特性のみならず、画像形成装置と
のマッチングがきわめて良好なものとなる。

【００８８】本発明に用いられる形状係数を示すＳＦ−
１、ＳＦ−２とは、日立製作所製FE-SEM（S-800）を用
い倍率５００倍に拡大したトナー粒子像を１００個無作
為にサンプリングし、その画像情報はインターフェース
を介してニコレ社製画像解析装置（Luzex3）に導入し解
析を行い下式より算出し得られた値を本発明に於いては
形状係数ＳＦ−１（図３），ＳＦ−２（図４）と定義し
た。

【００８９】 SF-1＝｛（MXLＮG）²／AREA｝×（π／4）×100 SF-2＝｛（PERI）²／AREA｝×（１／4π）×100 AREA：トナー粒子投影面積 MXLNG：絶対最大長 PERI：周長トナー粒子の形状係数ＳＦ−２はトナー粒子の丸さの度
合を示し、球形から徐々に不定形となる。ＳＦ−２はト
ナー粒子の凹凸度合を示し、トナー粒子表面の凹凸が顕
著となる。

【００９０】前述の形状係数ＳＦ−１が１６０を越える
場合には、トナー粒子の形状が不定形となるため、トナ
ー粒子の帯電量分布がブロードになるとともに、現像器
内でトナー粒子表面が磨砕されやすくなるため、画像濃
度の低下や画像かぶりの一因となる。

【００９１】トナー粒子像の転写効率を高めるために
は、トナー粒子の形状係数ＳＦ−２は、１００〜１４０
であり、（ＳＦ−２）／（ＳＦ−１）の値が１．０以下
であるのがよい。トナー粒子の形状係数ＳＦ−２が１４
０より大きく、（ＳＦ−２）／（ＳＦ−１）の値が１．
０を超える場合、トナー粒子の表面がなめらかではな
く、多数の凹凸をトナー粒子が有しており、感光ドラム
１から転写紙Ｐ等への転写効率が低下する傾向にある。

【００９２】更には、本発明で使用するトナー粒子とし
ては、トナー粒子表面が外添剤（後述する清掃補助粒子
を含む）で被覆された物を用い、トナー粒子が所望の帯
電量が付与されるようにすることが好ましい。

【００９３】その意味で、トナー粒子表面の外添剤被覆
率が、５〜９９％さらに好ましくは、１０〜９９％であ
ることが好ましい。

【００９４】トナー粒子表面の外添剤被覆率は、日立製
作所製FE-SEM（S-800）を用いトナー粒子像を１００個
無作為にサンプリングし、その画像情報はインターフェ
ースを介してニコレ社製画像解析装置（Luzex3）に導入
する。得られる画像情報は、トナー粒子表面部分と外添
剤部分との明度が異なるため、２値化して、外添剤部分
の面積ＳＧとトナー粒子部分の面積（外添剤部分の面積
も含む）ＳＴに分けてもとめ、下記式により算出する。

【００９５】外添剤被覆率（％）＝（ＳＧ／ＳＴ）×１００外添剤としては、公知に用いられているシリカ等があげ
られる。

【００９６】外添剤は、トナー粒子１００重量部に対
し、０．０１〜１０重量部が用いられ、好ましくは、
０．０５〜５重量部が用いられる。また、外添剤は、単
独で用いても、又、複数併用しても良い。それぞれ、疎
水化処理を行ったものが、より好ましい。

【００９７】外添剤の添加量が０．０１重量部未満の場
合には、一成分系現像剤の流動性が悪化し、転写及び現
像の効率が低下してしまい、画像の濃度ムラや画像部周
辺にトナーが飛び散ってしまう、所謂飛び散りが発生す
る。一方、外添剤の量が１０重量部を越える場合には、
過多な外添剤が感光ドラム１や現像ローラに付着してト
ナーへの帯電性を悪化させたり、画像を乱したりする。

【００９８】（Ｅ）清掃補助粒子z 本実施例で使用する清掃補助粒子zについて、その材料
としては、金属酸化物（例えば、酸化アルミニウム，酸
化チタン，酸化錫，酸化亜鉛，など）の導電無機粒子や
有機物との混合物、あるいは、これらに表面処理を施し
たものなど各種導電粒子が使用可能である。

【００９９】粒子抵抗は、以下に示す通り比抵抗として
算出した。比抵抗の算出は、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１４７
Ｎ（１５ｋｇ）の加圧を行うと同時に１００Ｖの電圧を
印加して抵抗値を計測、その後正規化し行った。

【０１００】上述の方法より算出した清掃補助粒子zの
比抵抗は、清掃補助粒子zを介した電荷の授受を行うた
め１０¹²Ω・ｃｍ以下が必要で、好ましくは１０¹⁰Ω・
ｃｍ以下が望ましい。

【０１０１】清掃補助粒子zの粒径は、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。

【０１０２】上述の測定で算出した清掃補助粒子zの粒
径は、後述するマイクロキャリアとして、または、スペ
ーサキャリアとして作用させるために、０．１μｍ〜３
μｍであることが望ましい。粒径が０．１μｍ以下の場
合、一般に用いられる粒径のトナーに対して付着し易
く、トナーの挙動に対して追従するために、スペーサキ
ャリアとしての効果が薄れる。一方、粒径が３μｍを上
回る場合、トナーの中に介在してトナーと充分接触する
ことが困難となり、トナーを負極性化し難くなる。

【０１０３】清掃補助粒子z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。どの様な凝集状態であれ、凝集
体として清掃補助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。

【０１０４】一方、清掃補助粒子ｚが感光ドラム１上か
ら記録材Ｐに一部転写されてしまうことを考慮すると、
特にフルカラー画像形成装置において、白色または透明
に近い粒子でなければ色再現性が損なわれる恐れが有
る。また、清掃補助粒子ｚを感光ドラム１の帯電に用い
る場合には、潜像露光時に妨げにならない(遮光しない)
ことが重要であり、やはり白色または透明に近い粒子を
用いることが望ましい。非磁性であることが好ましい。

【０１０５】（Ｆ）直接帯電（注入帯電）、トナー吐き
出し本発明においては、帯電方式として直接帯電方式である
注入帯電を用いている。すなわち、多孔質表面からなる
帯電清掃ローラ２を感光ドラム１と周速差をもって摺擦
させることで所望の電位に帯電することが可能である。
しかし、特別にクリーナ容器を有さないクリーナレスシ
ステムでは、転写工程で感光ドラム１上から転写材Ｐに
転写されず、感光ドラム１上に残存したトナー（転写残
トナー）が、直接帯電清掃ローラ２に到達することにな
る。

【０１０６】本実施例の画像形成装置において転写残ト
ナーは、感光ドラム１の回転とともに帯電清掃ローラ２
と感光ドラム１が形成する帯電ニップ部ｎの感光ドラム
１回転方向上流側に到達すると、速度差を持って駆動さ
れる帯電清掃ローラ２の空孔の壁と、感光ドラム１周面
に生じる機械的な摺擦力により、感光ドラム１表面から
掻き落とされる。前述の通り掻き落とされた転写残トナ
ーは、帯電清掃ローラ２の回転に伴い、前記帯電ニップ
部ｎの感光ドラム１回転方向下流側に到達する。また同
時に、前記帯電ニップ部ｎでは、帯電清掃ローラ２表面
から感光ドラム１周面に電荷が注入されて、感光ドラム
１周面の帯電が行われ、帯電する感光ドラム１上の表面
電位は印加した直流電圧値にほぼ到達する。

【０１０７】一方、帯電清掃ローラ２には直流電圧に加
えて交流電圧が重畳されており、帯電清掃ローラ２と感
光ドラム１の間に交流電界が形成される。従って、帯電
清掃ローラ２の回転に伴い前記帯電ニップ部ｎの感光ド
ラム１回転方向下流側に到達した転写残トナーは、感光
ドラム１周面と帯電清掃ローラ２周面に連続的に生じる
電位差により、感光ドラム１周面と帯電清掃ローラ２周
面との間で行き来を繰り返す。この際、感光ドラム１は
回転しており、感光ドラム１上に付着・担持された転写
残トナーは、前述交流電界の作用領域から抜け出ること
で、帯電清掃ローラ２周面から吐き出されることにな
る。

【０１０８】ここで、帯電清掃ローラ２周面に担持され
ている清掃補助粒子ｚが、マイクロキャリアやスペーサ
キャリアとして作用することで、上記吐き出しを効果的
に行うことができる。

【０１０９】即ち、転写残トナーと清掃補助粒子zが混
在して帯電清掃ローラ２周面に担持される過程で、清掃
補助粒子zはマイクロキャリアとして作用し、即ち自ら
が正極性化することで、転写残トナーに対し負電荷を付
与する。また、清掃補助粒子zは帯電清掃ローラ２と転
写残トナーの間に介在することでスペーサキャリアとし
て働き、前述の帯電ニップ部ｎの感光ドラム１回転方向
下流側での交流電界の作用により、帯電清掃ローラ２か
らトナーをより吐き出し易くすることが出来る。さら
に、吐き出されたトナーの極性も負極化されることで、
次工程の現像ローラ５ａによるトナー回収も確実に行う
ことが可能となる。

【０１１０】帯電清掃ローラ２に対して印加する交流電
圧は、単位時間あたりの電位勾配が大きいものが好まし
い。電位勾配が大きい程、帯電清掃ローラ２周面と感光
ドラム１表面の電位差が大きくなると考えられるからで
ある。更に、トナーを効率良く吐き出すことによって、
帯電清掃ローラ２表面が常に露出した状態で感光ドラム
１周面に接触するため、感光ドラム１に対し高い帯電性
が確保出来ることになる。また、帯電清掃ローラ２表面
が露出すると、空孔の壁がしっかりと感光ドラム１周面
を摺擦出来るため、次回の転写残トナーの回収性が向上
することとなる。

【０１１１】更に、本発明では注入帯電方式を採るた
め、図５中、本発明においてはＬ点以下のピーク間電圧
を使用して帯電を行う。従って、感光ドラム１表面を帯
電するのに放電作用を主とせず、結果としてトナーが正
極性化することもない。

【０１１２】また、転写残トナーで正極性と負極性のト
ナーが混在した場合でも、帯電清掃ローラ２と感光ドラ
ム１が形成する帯電ニップ部ｎにおいて、転写残トナー
が感光ドラム１周面から掻き取られる際の摺擦や、前述
の様に感光ドラム１周面から掻き取られ、帯電清掃ロー
ラ２に付着・担持されて再度前記帯電ニップ部ｎに侵入
する転写残トナーが、再び帯電ニップ部ｎに達した際に
摺擦されることで、先述の清掃補助粒子のマイクロキャ
リアとしての作用も相俟って、摩擦帯電されて負極性化
する。

【０１１３】また、直流電圧に重畳して印加する交流電
圧の大きさとしては、ピーク間電圧が５００Ｖ以上でか
つ帯電電位収束電圧未満であることが望ましい。ピーク
間電圧が５００Ｖ以下となると、前述した交流電圧によ
るトナーの吐き出しのための電位差（帯電清掃ローラ２
と感光ドラム１周面間）を得ることが出来ず、トナーを
帯電清掃ローラ２から引き剥がし、感光ドラム１間で往
復運動をさせることが困難である。一方、ピーク間電圧
を帯電電位収束電圧以上とすると帯電清掃ローラ２の放
電作用が強まり、この場合も帯電清掃ローラ２に付着し
たトナーを吐き出すための電位差が生じない。従って、
感光ドラム１間で往復運動をさせることが困難となり、
帯電清掃ローラ２上にトナーが蓄積することになる。更
に、放電作用が強まると、トナーの正極性化が起こって
しまう。

【０１１４】ピーク間電圧を帯電電位収束電圧以上にし
て放電作用による帯電が支配的となることは、放電開始
電圧の閾値の２倍のピーク間電圧を超えることを意味す
る。即ち、放電開始電圧の閾値の２倍のピーク間電圧を
超えることでＡＣ放電が安定的に維持され、本実施例の
画像形成装置で述べる作用とは相反する（Ｇ）従来の帯電方式との差異ここで、本実施例の画像形成装置とは異なる、従来の帯
電方式との差異を述べる。

【０１１５】図５は帯電印加バイアスとして交流電圧に
直流電圧を重畳した電圧を場合の帯電性を示す図であ
り、図６は帯電印加バイアスとして直流電圧のみを印加
する場合の帯電性を示す図である。

【０１１６】放電作用を利用して帯電を行うための帯電
清掃ローラ(以降、放電用ローラと称す)に対しては、図
３中、帯電電位収束電圧であるＬ点（本実施例構成で
は、１２００Ｖｐｐ）以上のピーク間電圧を有する交流
電圧を印加する必要がある。Ｌ点以上のピーク間電圧を
有する交流電圧を印加した場合、放電用ローラに連続し
た放電が発生するため、放電用ローラと感光ドラム１間
に電位差を作りだすことが困難となり、放電用ローラ上
に付着したトナーを感光ドラム１上に効率良く吐き出す
ことが出来ない。更に、放電により生じた正イオンが感
光ドラム１表面より電位が低い放電用ローラ側に引き寄
せられるため、放電用ローラ上に付着したトナーは逆極
性化（不帯電性トナーが正極性に帯電する）してしま
う。

【０１１７】以上により、放電用ローラは、転写残トナ
ーが蓄積し、感光ドラムを正規の表面電位に帯電するこ
とが出来なくなり、帯電不良を引き起こす。また、上述
の逆極性となったトナーは機械的な摺擦力により放電用
ローラから引き剥がされ、感光ドラム１へ吐き出された
としても現像器に回収することが出来ず、画像かぶりと
なって出力画像に不具合を及ぼす。また、放電用ローラ
は、安定した帯電性を確保するため、帯電清掃ローラの
表面をなるべく平滑にしている。そのため、転写残トナ
ーの掻き取り能力が低く、転写残トナーを感光ドラム上
に残したまま、次の画像形成に係わる帯電、露光、そし
て現像等の一連のプロセスが行われることとなる。その
結果、帯電の均一性が損なわれるばかりか、所望の画像
イメージに対し忠実な潜像の形成がなされず、前回の画
像形成時の残像が、いわゆるメモリ画像 (ゴースト画
像)として、続いて形成される画像に重なって現れると
いう画像不良が発生する場合がある。

【０１１８】以上の傾向は、回転ブラシを用いた帯電に
おいても同様に見られるが、特に回転ブラシにおいてＡ
Ｃ帯電方式を用いた場合、転写残トナーがブラシ中に取
り込まれてしまうため、長期使用によりブラシが固化し
てしまう不具合も発生する。

【０１１９】また、放電を用いた帯電方式の内、直流電
圧のみを印加するＤＣ帯電方式においては、図６中、
Ｊ、Ｋ点以上の電圧印加を必要とする。ＤＣ帯電方式で
は、ＡＣ帯電方式と比較して放電作用が弱い（電荷付与
性が低い）ため、放電用ローラに付着したトナーを極端
に正極性化する作用は低く、その量は減少するが、ＡＣ
帯電方式と同様に放電用ローラ上に正極性化したトナー
が蓄積していく。前述の様に放電用ローラ上にトナーが
蓄積すると、放電領域において均一な放電が生じにくく
なり、結果として、所望の電位に感光ドラム１上を帯電
することができなくなる。また、回転ブラシを用いた帯
電においては、ＡＣ帯電方式の場合と同様に、ブラシ中
に転写残トナーを取り込んでしまい、ブラシの固化が発
生し易い。

【０１２０】一方、本実施例の画像形成装置に於ける帯
電清掃ローラ２に対して直流電圧のみを印加した場合に
は、帯電清掃ローラ２と感光ドラム１が形成する帯電ニ
ップ部ｎの感光ドラム１回転方向下流側において電位差
が生じないため、帯電清掃ローラ２周面に付着したトナ
ーを吐き出す作用が生じない。従って、この場合も帯電
清掃ローラ２の汚染が生じることで、注入帯電性が低下
して帯電不良が発生してしまう。

【０１２１】直接帯電方式である注入帯電において交流
電圧を重畳して印加した場合、感光ドラム１の表面電位
は印加された電圧に倣うこととなり、微少な電位のふれ
を生じる。しかし本発明においては、現像方式に接触現
像方式を用いることでこの問題を解決できることを見い
だした。

【０１２２】本帯電手段は、現像方式によらず用いるこ
とが可能であるが、本発明者らの検討において、接触現
像方式と非接触現像方式にてそれぞれ出力される画像の
品位に差が生じることが発見された。その結果を図７に
示す。図７は、非接触現像と接触現像における画像かぶ
りの違いを示す。図７において非接触現像（ジャンピン
グ現像）では、バックコントラスト（帯電された感光ド
ラム１上の表面電位と現像直流電圧の差分の絶対値）に
よるかぶりの良好な範囲が狭い。これは、ジャンピング
現像はトナー自身が現像剤担持体と感光ドラム１間を往
復移動するため、感光ドラム１上の微小な電位のふれを
再現（トナーによる顕像化）してしまうことによる。そ
して感光ドラム１表面電位のふれはバックコントラスト
のふれを意味するため、微小な電位のふれが、非画像部
にあった場合、かぶりとなって画質の劣化を招くことに
なる。

【０１２３】しかしながら、接触現像方式ではバックコ
ントラストによるかぶりの変化が少なく、またかぶりの
値が非常に小さいため、感光ドラム１の表面電位が多少
ふれてもかぶりが増加しないため、画質の劣化を招くこ
とがない。更に、帯電清掃ローラ２から吐き出された転
写残トナーの回収においても、一旦現像ローラで機械的
な摺擦力にて掻き取るため、転写残トナーの回収も容易
に行うことが可能である。

【０１２４】従って、本発明の帯電方式を用いるに当た
り、現像方式として接触現像方式を用いることがより好
適であること判った。

【０１２５】以上述べた様に、本実施例の画像形成装置
では、帯電清掃ローラ２と感光ドラム１の接触部ｎに清
掃補助粒子ｚを介在させ、直流電圧にピーク間電圧が帯
電電位収束電圧未満の交流電圧を前記帯電清掃ローラ２
に重畳して印加することで、前記帯電清掃ローラ２を、
転写後に感光ドラム１周面に残留した転写残トナーを掻
き取ると共に、感光ドラム１周面を所定の電位に帯電
し、且つ感光ドラム１の回転方向下流側に転写残トナー
を吐き出す帯電清掃部材として機能させて、前記帯電清
掃ローラ２の汚染を防止することで、帯電不良やかぶり
の少ない高品位な出力画像を長期に亘って得ることが可
能となる。

【０１２６】〈実施形態例の評価〉本実施例の画像形成
装置の効果を調べるため、以下に示す比較例１、２、
３、４の画像形成装置と共に、一定の画像パターンで連
続１０００枚の画出し耐久試験を行い、ゴースト画像の
発生レベルを評価することで、各画像形成装置における
帯電性の優劣を比較した。

【０１２７】本実施例と各々の比較例の画像形成装置で
は反転現像方式を採るため、前述のゴースト画像とは、
感光体の１周目において画像露光した部分（トナー画像
部である）が、感光体２周目で帯電不足を起こすことに
より、前回の画像パターン部が他の部位よりトナーが多
く現像されて現れるもの（画像濃度が高い）の事を指
す。

【０１２８】耐久に用いる画像パターンには、図８に示
す様な縦帯と余白を組み合わせたものを選択した。ま
た、所定のタイミングでハーフトーン画像(全面)を出力
し、前述ゴースト画像の発生レベルの判定に用いた。

【０１２９】〔比較例１〕比較例１の画像形成装置は、
本実施例の画像形成装置（図１）において、接触帯電部
材として帯電清掃ローラ２の代わりに図９のように回転
ブラシ２１を用い、この回転ブラシ２１にＡＣとＤＣを
重畳したバイアスを印加して、放電作用を用いて感光ド
ラム１周面の帯電を行うものである。

【０１３０】回転ブラシ２１は、金属製の芯金２１ａの
周囲に、導電性のブラシ繊維２１ｂを放射状に設けたも
のである。回転ブラシ２１は、本実施例の画像形成装置
と同様に感光ドラム１の回転方向と逆方向（カウンタ
ー）に回転駆動され、感光ドラム１周面に対して１５０
％の速度差を持って接触する。更に、回転ブラシ２１に
は帯電バイアス印加電源Ｓ１からＡＣとＤＣを重畳した
バイアスが印加され、感光体ドラム１周面を約−７００
Ｖに帯電させる。

【０１３１】上記以外の画像形成装置構成は本実施例の
画像形成装置の構成に準じた。

【０１３２】〔比較例２〕比較例２の画像形成装置は、
本実施例の画像形成装置（図１）において、接触帯電部
材として帯電清掃ローラ２の代わりに図１０のように放
電用ローラ２２を用い、放電用ローラ２２にＡＣとＤＣ
を重畳したバイアスを印加して、放電作用により感光ド
ラム１周面の帯電を行うものである。

【０１３３】放電用ローラ２２は、芯金２２ａ上に可撓
性部材としてのソリッドゴムの中抵抗層２２ｂを形成す
ることにより作成される。中抵抗層２２ｂ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）、硫化剤等により処方され、芯金２２ａの上にロー
ラ状に形成したものである。

【０１３４】放電用ローラ２２は、本実施例の画像形成
装置と同様に感光ドラム１の回転方向と逆方向（カウン
ター）に回転駆動され、感光ドラム１周面に対して１５
０％の速度差を持って接触する。更に、放電用ローラ２
２には帯電バイアス印加電源Ｓ１からＡＣとＤＣを重畳
したバイアスが印加され、感光体ドラム１周面を約−７
００Ｖに帯電させる。

【０１３５】上記以外の画像形成装置構成は本実施例の
画像形成装置の構成に準じた。

【０１３６】〔比較例３〕比較例３の画像形成装置は、
本実施例の画像形成装置（図１）において、帯電清掃ロ
ーラ２に印加するバイアスをＤＣのみとし、直接帯電
(注入帯電)方式で感光ドラム１周面の帯電を行ったもの
である。

【０１３７】〔比較例４〕比較例４の画像形成装置は、
本実施例の画像形成装置（図１）において、現像方式
を、ジャンピング現像方式に変更したものである。現像
に印加されるバイアスとしては、ＡＣとＤＣが重畳され
たバイアスが印加される。

【０１３８】〔評価結果〕本実施例と各々の比較例１〜
４の画像形成装置における耐久試験での、ゴースト画像
評価結果を以下の表１に示す。

【０１３９】

【表１】

【０１４０】本実施例の画像形成装置では、１０００枚
の耐久終了時点までゴースト画像や、その他の画像欠陥
が発生しなかった。

【０１４１】比較例１では、５００枚付近において回転
ブラシ２１中に入ったトナーが蓄積して、放電を発生さ
せることが困難となった結果、縦筋状に帯電が不均一と
なってゴースト画像の部分が周辺の濃度より高くなって
しまった。該濃度のアップは、特にブラシのはき目のよ
うに発生していた。１０００枚時点では、ゴーストが悪
化し、所望のハーフトーン画像が得られず、ベタ濃度と
なって帯電不良を生じた。

【０１４２】比較例２では、比較例１と同様に１００枚
時点で縦筋状の帯電不良による濃度むらが発生した。放
電用ローラ２２においては、回転ブラシ２１と異なりト
ナーを溜める余裕がない。従って、トナーが付着したこ
とによる帯電不良が比較例１より早く発生したものと考
えられる。

【０１４３】比較例３では、１００枚時点においては、
まだ帯電清掃ローラ２へのトナーの付着が少なかった
が、５００枚時点では、若干のゴーストが発生し、１０
００枚時点では、本来ハーフトーン部分の画像濃度が濃
くなってしまい、帯電不良となってしまった。

【０１４４】比較例４では、初期から薄い画像かぶりが
発生し、１０００枚時点においては、トナーが帯電清掃
ローラ２の周面に蓄積して全面かぶりとなって画像不良
となってしまった。

【０１４５】以上述べた様に、本実施例に係る画像記録
装置では、帯電不良やかぶりの少ない高品位な出力画像
を長期に亘って得ることが可能であった。

【０１４６】〈実施例２〉本実施例の画像形成装置は、
前記実施例１の画像形成装置（図１）において清掃補助
粒子供給手段３から供給を行っていた清掃補助粒子z
を、混合器によりトナーに均一に分散させて現像剤とし
て現像手段内に収容させたものである。清掃補助粒子の
供給を現像手段から行うことで、簡略な構成で帯電部材
の汚染を防止し、現像同時クリーニングを実現して、帯
電不良やかぶりの少ない高品位な出力画像を長期に亘っ
て得ることが可能となる。

【０１４７】併せて、画像形成要素の内、比較的消耗の
激しい像担持体と帯電部材、そしてトナーを含む現像手
段とを一体化し、画像形成装置本体に着脱可能なプロセ
スカートリッジにすることで、諸々のメンテナンス作業
に係わる使用者の労力軽減を図った。

【０１４８】図１１は本実施例の画像形成装置の概略構
成模型図である。本実施例の画像形成装置は前記の実施
例１の画像形成装置（図１）において、帯電清掃ローラ
２に対する清掃補助粒子供給手段３は無しにし、清掃補
助粒子zを混合器によりトナーＴに均一に分散させて現
像剤として現像器５のトナー収容容器５ｅ内に収容させ
てある。

【０１４９】本実施例では清掃補助粒子zとして、比抵
抗が１０⁶Ω・ｃｍ、平均粒径１μｍの酸化亜鉛を用い
た。そしてこの清掃補助粒子zとしての酸化亜鉛を、実
施例１で用いた分級後のトナーＴ１００重量部に対して
２．０重量部添加し、混合器により均一に分散させて現
像器５のトナー収容容器５ｅ内に収容させた。

【０１５０】帯電清掃ローラ２には予め清掃補助粒子z
を塗布しておいた。

【０１５１】本実施例においては帯電清掃ローラ２に対
する印加帯電バイアスはＤＣ電圧：−７００ＶＡＣ電圧：ピーク間電圧０．８ｋＶ周波数１．８ｋＨｚＳｉｎ波の重畳電圧にした。この帯電バイアスを印加することよ
り、感光ドラム１周面が該印加ＤＣ電圧とほぼ等しい電
圧（約−７００Ｖ）に直接帯電される。

【０１５２】上記以外の画像形成装置構成は実施例１の
画像形成装置の構成に準じた。

【０１５３】現像器５の現像剤であるトナーＴに分散さ
せた清掃補助粒子zは感光ドラム１面の静電潜像の現像
時にトナーに混じって感光ドラム1面に付着する。

【０１５４】そして、転写ニップ部ｃにおいて感光ドラ
ム１周面のトナー画像は、転写バイアスの影響で転写材
Ｐ側に引かれて積極的に転移する。一方、感光ドラム１
周面の清掃補助粒子zは導電性であるため転写材Ｐ側に
は積極的には転移せず、感光ドラム１周面に実質的に付
着保持されて残留する。尚、感光ドラム１周面に付着保
持された清掃補助粒子zの存在により、感光ドラム１側
から転写材Ｐ側へのトナー画像の転写効率が向上する効
果も得られる。

【０１５５】転写後に感光ドラム１周面に残存した転写
残トナーおよび上記の清掃補助粒子zは、感光ドラム１
の回転により、感光ドラム１と帯電清掃ローラ２の帯電
ニップ部ｎに搬送され、帯電ニップ部ｎへの清掃補助粒
子zの供給と、帯電清掃ローラ２への付着・混入が生じ
る。

【０１５６】即ち、感光ドラム１と帯電清掃ローラ２と
が形成する帯電ニップ部ｎに、清掃補助粒子z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。

【０１５７】本実施例の画像形成装置ではクリーナレス
構成を採るため、クリーニングブレード等のクリーナ
（クリーニング装置）は配設されず、転写残トナーは実
施例１で図２を用いて説明した通りの作用で、現像器５
において現像同時クリーニングが行われることにより回
収・再使用される。この際、帯電ニップ部ｎや帯電清掃
ローラ２から脱落した清掃補助粒子も、現像部位ｂにお
いて現像器５に回収され、現像剤Ｔに混入して循環使用
される。

【０１５８】また、画像形成動作を経るに従い、清掃補
助粒子zが帯電ニップ部ｎや帯電清掃ローラ２から脱落
しても、現像器５の現像剤Ｔに含有されている清掃補助
粒子zが、現像部位ｂで感光ドラム１周面に移行し、該
感光ドラム１周面の移動により転写ニップ部ｃを経て帯
電ニップ部ｎに逐次に供給され続けるため、清掃補助粒
子zは帯電ニップ部ｎに継続して存在し、良好な帯電性
が長期に渡って安定して維持される。

【０１５９】前述の様に、帯電ニップ部ｎに清掃補助粒
子zが存在することで、該粒子zの滑剤効果により、感光
ドラム１と帯電清掃ローラ２との摩擦抵抗を軽減するこ
とが出来、互いに摺擦する部材や駆動源Ｍに過度な負荷
を与えること無く、帯電清掃ローラ２を感光ドラム１周
面に対し効果的に速度差を持たせて接触させることが出
来る。

【０１６０】更に、帯電清掃ローラ２と感光ドラム１と
の間に速度差を設けることにより、帯電清掃ローラ２と
感光ドラム１の帯電ニップ部ｎにおいて清掃補助粒子z
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出来る。従って、帯電清掃ローラ２
と感光ドラム１の帯電ニップ部ｎに存在する清掃補助粒
子zが、感光ドラム１周面を隙間なく摺擦することで、
感光ドラム１に効率良く電荷を直接注入出来る様にな
り、帯電清掃ローラ２による感光ドラム１の接触帯電
は、清掃補助粒子zの介存により直接帯電（注入帯電）
が支配的となる。

【０１６１】以上述べた様に、本実施例の画像形成装置
では、帯電清掃ローラ２と感光ドラム１の接触部ｎに清
掃補助粒子ｚを介在させ、直流電圧にピーク間電圧が帯
電電位収束電圧未満の交流電圧を帯電清掃ローラ２に重
畳して印加することで、帯電清掃ローラ２を、転写後に
感光ドラム１周面に残留した転写残トナーを掻き取ると
共に、感光ドラム１周面を所定の電位に帯電し、且つ感
光ドラム１の回転方向下流側に転写残トナーを吐き出す
帯電清掃部材として機能させて、帯電清掃ローラ２の汚
染を防止することで、帯電不良やかぶりの少ない高品位
な出力画像を長期に亘って得ることが可能となった。

【０１６２】また、清掃補助粒子zの供給を現像手段５
から行うことで、簡略な構成で帯電部材２の汚染を防止
し出来、装置のより一層の小型化・低価格化を実現出来
た。

【０１６３】更に、本実施例の画像形成装置では、画像
形成要素の内、比較的消耗の激しい感光ドラム１と帯電
清掃ローラ２、そして現像剤Ｔを含む現像手段５とを一
体化し、画像形成装置本体に着脱可能なプロセスカート
リッジＰＣとした。従って、トナー補給や寿命を過ぎた
感光ドラム１の交換等、諸々メンテナンス作業に係わる
使用者の労力を軽減し、簡単な操作で安定した出力画像
が得られる様になった。

【０１６４】帯電清掃ローラ２の表面に清掃補助粒子z
を予め担持させておくことで、プロセスカートリッジ使
用初期より、直接帯電性能を支障なく発揮させることが
可能である。

【０１６５】〈実施例３〉図１２は本実施例の画像形成
装置の概略構成模型図である。この画像形成装置はタン
デム方式のフルカラー画像形成装置であり、複数の像担
持体と該像担持体をそれぞれ帯電する複数の帯電手段
と、各像担持体の帯電面に形成された静電潜像を複数の
トナーでそれぞれ現像して各色のトナー像を形成する複
数の現像手段と、前記複数色のトナー像を被転写体に順
次転写する複数の転写手段を備えるカラー画像形成装置
であって、前記各帯電手段の少なくとも一つが像担持体
と接触部を形成する可撓性の帯電部材により像担持体面
を帯電する接触帯電装置であり、前記帯電部材が少なく
とも像担持体と接触する表面が多孔質状であり、像担持
体に対して速度差を持って駆動され、少なくとも画像記
録時には、交流電圧と直流電圧が重畳して印加されるこ
とを特徴する。

【０１６６】Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋはそれぞれ異なる色の画像
を形成する第１から第４の４つの画像形成手段部であ
る。それ等の各画像形成手段部はそれぞれ像担持体であ
る感光ドラム３０ａ〜３０ｄ、帯電手段３１ａ〜３１
ｄ、像露光手段３２ａ〜３２ｄ、現像手段３３ａ〜３３
ｄとを有する。そしてその各画像形成手段部はそれぞれ
感光ドラム３０ａ〜３０ｄ、帯電手段３１ａ〜３１ｄ、
現像手段３３ａ〜３３ｄとを一体化して、プロセスカー
トリッジ３４ａ〜３４ｄの形態をなしている。プロセス
カートリッジは、主要部品の交換を容易にし、ユーザー
メンテナンスの向上を図っている。

【０１６７】第１の画像形成手段部Ｙはイエロートナー
により、第２の画像形成手段部Ｍはマゼンタトナーによ
り、第３の画像形成手段部Ｃはシアントナーにより、第
４の画像形成手段部Ｂｋはブラックトナーにより画像形
成を行う。

【０１６８】ここで、第１から第４の画像形成手段部
Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｂｋの現像手段３３ａ〜３３ｄは、現像器
内にイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色のト
ナーが内包されている点を除いては、同様な構成であ
る。

【０１６９】以下、画像形成動作の詳細について説明す
る。

【０１７０】第１から第４の各画像形成手段部Ｙ、Ｍ、
Ｃ、Ｂｋにおいて、各帯電手段３１ａ〜３１ｄにより均
一に帯電された感光ドラム３０ａ〜３０ｄの表面に、パ
ーソナルコンピュータ等のホストからの画像データに応
じて変調されたレーザビームが像露光手段３２ａ〜３２
ｄより照射され、各色に対して所望の静電潜像が得られ
る。この潜像はこれと対向して配設されている各色のト
ナーを内包した現像器である現像手段３３ａ〜３３ｄに
より、現像部位で反転現像されトナー像として可視化さ
れる。

【０１７１】先ず、第１（１色目）の画像形成手段部Ｙ
に於いて、感光ドラム３０ａ上にイエロートナー画像が
形成されるが、この間にカセット等の転写材収納部２９
から、給紙ローラ等の給紙手段により被転写材として記
録紙Ｐが給紙され、レジストローラ対３８へと搬送され
る。記録紙Ｐは、レジストローラ対３８で一旦停止後、
駆動ローラ２４と従動ローラ２５に懸架された静電搬送
ベルト３９に不図示の吸着ローラよって所定のタイミン
グにより吸着・搬送され、転写ローラ３５とのニップ部
で転写される。

【０１７２】次いで、第２（２色目）、第３（３色
目）、第４（４色目）の画像形成手段部Ｍ、Ｃ、Ｂｋに
於いて、それぞれ同様な工程を経て、マゼンタ、シア
ン、ブラック各色のトナー像が各感光ドラム３０ｂ、３
０ｃ、３０ｄより順次に同一の記録紙Ｐ上に多重転写さ
れ、カラートナー像が形成される。

【０１７３】この記録紙Ｐ上に転写されたカラートナー
像は、定着装置等の定着手段３７によって溶融定着さ
れ、記録紙Ｐ上に永久定着され、排紙部からフェイスア
ップの向きで排紙トレイに排出され、所望のカラープリ
ント画像が得られる。

【０１７４】第１から第４の個々の画像形成手段部Ｙ、
Ｍ、Ｃ、Ｂｋあるいは個々のプロセスカートリッジ３４
ａ〜３４ｄを構成する部材、各部材に印加される電圧等
は、実施例１あるいは実施例２の画像形成機構と同様の
構成のものを用いている。

【０１７５】このようなカラー画像形成装置で実施例１
あるいは実施例２で説明したように直接帯電方式の接触
帯電部材を用いることで簡易な構成により、安定的なク
リーナレスシステムの実現が可能となる。

【０１７６】〈実施例４〉本実施例は被転写材として中
間転写ベルトを用いたフルカラー画像形成装置である。
図１３はその画像形成装置の概略構成模型図である。

【０１７７】Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋはそれぞれ異なる色の画像
を形成する第１から第４の４つの画像形成手段部であ
り、前記実施例３の第１から第４の４つの画像形成手段
部と同様のものであるから再度の説明を省略する。

【０１７８】３６は中間転写ベルトであり、第１から第
４の４つの画像形成手段部Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの４つの感光
ドラム３０ａ〜３０ｄの全てに対し当接する様に配置さ
れる。

【０１７９】この際、以下に示す一次転写ローラ３５が
中間転写ベルト３６に当接されていない状態で、中間転
写ベルト３６と感光ドラム３０ａ〜３０ｄで形成される
ニップが、各々０．５ｍｍ以上となるように設定を行っ
た。

【０１８０】中間転写ベルト３６は駆動ローラ２４、従
動ローラ２５及び二次転写対向ローラ２６の三本のロー
ラにより支持されており、適当なテンションが維持され
るようになっている。駆動ローラ２４を駆動させること
により中間転写ベルト３６は感光ドラム３０ａ〜３０ｄ
に対して順方向に略同速度で移動する。

【０１８１】中間転写ベルト３６としては、例えば５０
〜３００μｍ、体積抵抗率１０⁹〜１０¹⁶Ω・ｃｍ程度の
ＰＶｄＦ（ポリフッ化ビニリデン）、ポリアミド、ポリ
イミド、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ポリ
カーボネート等の樹脂材料や、厚さ０．５〜２ｍｍ、体
積抵抗率１０⁹〜１０¹⁶Ω・ｃｍ程度のクロロプレーンゴ
ム、ＥＰＤＭ（エチレン−プロピレン−ジエン三元共重
合体）、ＮＢＲ（ニトリルブタジエンゴム）、ウレタン
ゴム等のゴム材料が用いられる。また、場合によって
は、これらの材料にカーボン、ＺｎＯ、ＳｎＯ₂、Ｔｉ
Ｏ₂等の導電性充填材を分散させて、体積抵抗率を１０⁷
〜１０¹¹Ω・ｃｍ程度に調節することもある。更に、画
像形成装置の本体レイアウトに応じ、中間転写ベルト３
６を二本のローラによって懸架した構成を採って簡略化
することや、中間転写ベルト３６に代え、シリンダー周
面に機能性層を形成した中間転写ドラムを中間転写体と
して用いることも可能である。

【０１８２】次に、中間転写ベルト３６の裏面、感光ド
ラム３０ａ〜３０ｄとの対向部に、各々の感光ドラム３
０ａ〜３０ｄに対応させて一次転写ローラ３５を当接配
置する。一次転写ローラ３５についての詳細は後述す
る。

【０１８３】トナー像の中間転写ベルト３６への一次転
写に際しては、それぞれの一次転写ローラ３５に独立で
適当な正のＤＣバイアスを印加するようにする。

【０１８４】各色の一次転写位置間の距離に応じて、各
色毎、一定のタイミングでコントローラからの書き出し
信号を遅らせながら、露光による静電潜像を各感光ドラ
ム１上に形成し、これらを一次転写ローラ２３の作用に
より、順に中間転写ベルト３６に一次転写していき、中
間転写ベルト３６上に多重画像が形成される。

【０１８５】その後、中間転写ベルト３６の裏面より当
接配置された二次転写対向ローラ２６に対向し、中間転
写ベルト３６表面(像担持面)に当接配置された二次転写
ローラ２７にトナーと逆極性のバイアスの印加を行う。
この際、露光による静電潜像の作像に合わせてカセット
２９やマルチフィーダー（不図示）から給紙された転写
材である記録紙Ｐが、中間転写ベルト３６と二次転写ロ
ーラ２５の間を通過することにより、中間転写ベルト３
６上に担持された４色の多重トナー像は一括して記録紙
Ｐ表面に二次転写される。

【０１８６】二次転写ローラ２５としては例えば金属の
芯がねを体積抵抗率を１０⁶〜⁹Ω・ｃｍ調整したＥＰＤ
Ｍ、ウレタンゴム、ＣＲ、ＮＢＲ等の弾性体で覆った構
成を用いることが出来る。

【０１８７】また、二次転写ローラ２５は、各々の感光
ドラム３０ａ〜３０ｄに対して、５〜１５ｇ／ｃｍ程度
の線圧で当接させ、且つ中間転写ベルト３６の移動方向
に対して順方向に略等速度で回転する様に配置した。

【０１８８】一方、二次転写を終えた後、中間転写ベル
ト３６上に残留した転写残トナーと、記録紙Ｐが搬送さ
れることによって発生する紙粉は、中間転写ベルト３６
に当接配置されたベルトクリーニング手段２８により、
その表面から除去・回収される。本実施形態の画像形成
装置ではベルトクリーニング手段２８として中間転写体
２２表面に当接配置したブラシローラを用いたが、例え
ばウレタンゴム等で形成された弾性を有するクリーニン
グブレード等を用いることも出来、更に中間転写ベルト
３６表面の移動方向に関して上流側にクリーニングブレ
ードを、下流側にブラシローラを配置することによりク
リーニング効率をより一層高めることも可能である。

【０１８９】二次転写終了後の転写材は定着手段３７へ
と搬送され、トナー像の定着を受けて画像形成物（プリ
ント、コピー）として画像形成装置外へと排出される。

【０１９０】ベルトクリーニング手段２８による清掃で
紙粉等が、記録紙Ｐや中間転写ベルト３６等の被転写体
から除去しきれずに残存し、その紙粉が感光ドラムに取
り込まれて付着すると、画像流れが発生することが有
る。

【０１９１】また、画像形成プロセスを経るに従い、画
像形成プロセスの上流側に配置された画像形成手段によ
り被転写体上に記録されたトナー像が、下流側に配置さ
れた画像形成手段で各々の色の画像形成手段に搭載され
た感光ドラムに接触する。その際、各々の感光ドラム
に、上流側に位置する画像形成手段で用いられる色のト
ナーが付着することが有る。すなわち、いわゆる再転写
が起こることが有る。

【０１９２】前述の様に、画像形成プロセス下流側に配
置された画像形成手段で感光ドラムに付着したトナー
は、各々異なった色の現像器に回収されて再利用される
ことになり、出力画像において混色による画像欠陥が生
じる。この傾向は、より画像形成プロセスの下流側に位
置する色の画像形成手段で、顕著に現れる。

【０１９３】本実施例の画像形成装置では、前述の様な
画像欠陥の影響を抑えるため、各々の色に係わる画像形
成手段の配置を、Ｙ→Ｍ→Ｃ→Ｂｋの順とした。

【０１９４】イエロートナーは他色のトナーと比較して
視感度が低いため、１色目の画像形成手段をイエローと
することで、実際に得られる出力画像において前述の様
な画像欠陥が視認し難くなる。

【０１９５】従って、前述の通り本実施例の画像画像形
成装置では、１色目にイエローの画像形成手段を配置す
ることで、出力画像に画像欠陥が生じた場合の影響を最
小限に抑えることが出来た。

【０１９６】以上述べた様に、中間転写体３６を用いた
本実施形態の画像形成装置では、感光ドラム表面からト
ナー像を中間転写体に一次転写する際の転写効率が、記
録紙Ｐの材質や厚み、抵抗等の違いによらずほぼ一定で
ある。

【０１９７】更に、様々な環境下に於いて安定して高い
転写効率を得ることが出来るため、感光ドラム表面に残
留し現像手段で回収される転写残トナーの量はほぼ一定
となり、またその絶対量も減少する。従って、感光ドラ
ム表面に対して直接注入帯電を行い、現像器で転写残ト
ナーを回収するトナーリサイクルプロセスが常により安
定した状態で効率良く行われる。

【０１９８】また、記録材Ｐに転写されなかった二次転
写残トナーや、ベルトクリーニング手段によって除去さ
れるため、紙粉が直接感光ドラム３０ａ〜３０ｄに付着
して、帯電手段３１ａ〜３１ｄや現像手段３３ａ〜３３
ｄに流入して、画像形成装置により出力される画像の品
位を悪化することを防止出来る。

【０１９９】以上の点で、中間転写体３６を用いた本実
施形態の画像形成装置は、静電搬送ベルト方式を採用し
た画像形成装置に比較し、装置の安定化を図る上でより
一層有利となる。

【０２００】以上のべたように、本実施例に係る画像記
録装置においては、画像形成手段における帯電部材の最
表面が多孔質状からなり、像担持体に対して周速差を持
って当接され、帯電部材には交流電圧と直流電圧が重畳
して印加される。そして、現像手段は像担持体に当接し
た状態で現像同時クリーニングを行うクリーナレスシス
テムを有する。その結果、複数の画像形成手段を有する
画像形成装置においても、直接帯電（注入帯電）方式に
よりトナーの逆帯電を防止しつつ、トナーを帯電部材か
ら吐き出し、接触して現像同時クリーニングを行うこと
で、長期にわたってかぶりの少ないカラー画像を維持す
ることが可能である。

【０２０１】〈その他〉１）帯電バイアスや現像バイアスの交流電圧成分の波形
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。

【０２０２】２）静電潜像形成のための画像露光手段と
しては、実施例の様にデジタル的な潜像を形成するレー
ザ走査露光手投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。

【０２０３】３）像担持体1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。

【０２０４】４）現像器５は実施例では、現像剤として
非磁性一成分トナーを用いた反転現像器を例に説明した
が、現像器の構成について特に限定するものではない。
正規現像器であってもよい。

【０２０５】一般的に、静電潜像の現像方法は、非磁性
トナーについてはこれをプレード等でスリーブ等の現像
剤担持搬送部材上にコーティングし、磁性トナーについ
てはこれを現像剤担持搬送部材上に磁気力によってコー
ティングして搬送して像担持体に対して非接触状態で適
用し静電潜像を現像する方法（一成分非接触現像）と、
上記のように現像剤担持搬送部材上にコーティングした
トナーを像担持体に対して接触状態で適用し静電潜像を
現像する方法（一成分接触現像）と、トナー粒子に対し
て磁性のキャリアを混合したものを現像剤（二成分現像
剤）として用いて磁気力によって搬送して像担持体に対
して接触状態で適用し静電潜像を現像する方法（二成分
接触現像）と、上記の二成分現像剤を像担持体に対して
非接触状態で適用し静電潜像を現像する方法（二成分非
接触現像）との４種類に大別される。

【０２０６】

【発明の効果】以上述べた通り、本発明によれば、像担
持体と該像担持体を帯電する可撓性を有し、少なくとも
その外周面が多孔質状の接触帯電手段と、像担持体の帯
電面に静電潜像を形成する像露光手段と、その静電潜像
を顕像化するための現像剤を内包する現像手段と、顕像
化された現像剤像を被転写材に転写する転写手段とを有
し、前記現像手段が現像剤像を被転写材に転写した後に
像担持体上に残留した現像剤を回収する画像形成装置に
おいて、少なくとも前記接触帯電手段と像担持体の接触
部に清掃補助粒子が介在し、少なくとも画像形成時に
は、直流電圧にピーク間電圧が帯電電位収束電圧未満の
範囲である交流電圧が重畳して印加されることを特徴す
ることで、像担持体上から効率良く転写残トナーを掻き
取り、且つ帯電部材からもトナーの吐き出しを促進する
ことが出来るため、安定して良好な帯電性が得られる様
になった。

【０２０７】また、像担持体に接触して現像同時クリー
ニングを行うことで、帯電電位の振れに影響されずに、
長期に亘ってかぶりの少ない、高品位な出力画像を得る
ことが可能となった。

【０２０８】そして、従来の主に放電作用を利用した帯
電方式を用いた画像形成装置に比較し、直接帯電作用が
支配的になる様に構成した本発明の画像形成装置では、
直流電圧に交流電圧を重畳した電圧を印加していなが
ら、帯電手段からのオゾンの発生を飛躍的に低減出来る
様になった。

【０２０９】更に、本発明の画像形成装置では、簡易な
構成により像担持体のクリーナレスシステムを実現する
ことが出来、装置の大幅な小型化やトナーの再利用を図
ることが出来る。また、本発明における帯電方式をカラ
ー画像形成装置に応用することで、カラー画像形成装置
においても簡易な構成でクリーナレス構成を実現し、そ
の小型化を図ることが可能となった。

【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であ
る。

【図２】現像兼クリーニング方式の説明図である。

【図３】トナーの形状係数ＳＦ−１の説明図である。

【図４】トナーの形状係数ＳＦ−２の説明図である。

【図５】帯電印加バイアスとして直流電圧に交流電圧
を重畳して印加する場合の帯電性を示す図である。

【図６】帯電印加バイアスとして直流電圧のみを印加
する場合の帯電性を示す図である。

【図７】非接触現像と接触現像における画像かぶりの
違いを示す図である。

【図８】実施例１の画像形成装置において、実施形態
例の評価に用いた画像サンプルを示す図である。

【図９】比較例１の画像形成装置の要部の概略構成図
である。

【図１０】比較例２の画像形成装置の要部の概略構成
図である。

【図１１】実施例２の画像形成装置の概略構成図であ
る。

【図１２】実施例３の画像形成装置の概略構成図であ
る。

【図１３】実施例４の画像形成装置の概略構成図であ
る。

【図１４】従来例における、帯電部材の違いによる帯
電効率を示した図である（ＡＣ）。

【符号の説明】

１：感光ドラム（像担持体）、２：帯電清掃ローラ（接
触帯電部材）、３：清掃補助粒子供給手段、４：露光装
置、５：現像器、６：転写ローラ、７：定着器、Ｓ１：
帯電バイアス印加電源、ｚ：清掃補助粒子

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者境澤勝弘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 (72)発明者紫村大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 AA12 BB11 CC04 DD03 2H005 AA15 AA21 2H030 AA04 AB02 AC07 AD02 AD03 BB21 2H077 AA37 AC16 AD06 AD31 BA09 GA12

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】像担持体と、該像担持体を帯電する、可撓
性を有し、少なくともその外周面が多孔質状の接触帯電
手段と、像担持体の帯電面に静電潜像を形成する情報書
き込み手段と、その静電潜像を顕像化するための現像剤
を内包する現像手段と、顕像化された現像剤像を被転写
材に転写する転写手段とを有し、前記現像手段が現像剤
像を被転写材に転写した後に像担持体上に残留した現像
剤を回収する画像形成装置において、少なくとも前記接触帯電手段と像担持体の接触部に清掃
補助粒子が介在し、少なくとも画像形成時には、前記接
触帯電手段に直流電圧にピーク間電圧が帯電電位収束電
圧未満の範囲である交流電圧が重畳して印加されること
を特徴する画像形成装置。
【請求項２】像担持体と、該像担持体を帯電する可撓
性を有する接触帯電手段と、像担持体の帯電面に静電潜
像を形成する情報書き込み手段と、その静電潜像を顕像
化するための現像剤を内包する現像手段と、顕像化され
た現像剤像を被転写材に転写する転写手段とを有し、前
記現像手段が現像剤像を被転写材に転写した後に像担持
体上に残留した現像剤を回収する画像形成装置におい
て、少なくとも前記接触帯電手段と像担持体の接触部に清掃
補助粒子が介在し、前記接触帯電手段は、転写後に像担
持体に残留した現像剤を剥ぎ取ると共に、該像担持体表
面を所定の電位に帯電し、且つ該像担持体の回転方向下
流側に吐き出す帯電清掃部材であり、少なくとも画像形
成時には、前記接触帯電手段に直流電圧にピーク間電圧
が帯電電位収束電圧未満の範囲である交流電圧が重畳し
て印加されることを特徴する画像形成装置。
【請求項３】複数の像担持体と、該像担持体をそれぞ
れ帯電する複数の帯電手段と、各像担持体の帯電面に形
成された静電潜像を複数の現像剤でそれぞれ現像し、各
色の現像剤像を形成する複数の現像手段と、前記複数色
の現像剤像を被転写体に順次転写する転写手段を備える
画像形成装置において、前記各帯電手段の少なくとも一つが、像担持体と接触部
を形成する可撓性の帯電部材により像担持体表面を帯電
する接触帯電装置であり、少なくとも前記帯電部材と像
担持体の接触部には清掃補助粒子が介在し、少なくとも
画像形成時には、前記帯電部材に直流電圧にピーク間電
圧が帯電電位収束電圧未満の範囲である交流電圧が重畳
して印加されることを特徴する画像形成装置。
【請求項４】前記接触帯電手段に印加される交流電圧
のピーク間電圧が５００Ｖ以上で、且つ帯電電位収束電
圧未満の範囲であることを特徴とする請求項１乃至請求
項３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項５】前記清掃補助粒子の粒径が０．１〜３μ
ｍ以下であり、粒子抵抗が１０¹²Ωｃｍ以下であること
を特徴する請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載
の画像形成装置。
【請求項６】前記接触帯電手段が、像担持体に対して
速度差を持って駆動されることを特徴とする請求項１乃
至請求項５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項７】前記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１乃至請求項６のいずれか１
項に記載の画像形成装置。
【請求項８】前記現像手段は、現像剤担持体が像担持
体に接触する接触現像手段であることを特徴とする請求
項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の画像形成装
置。
【請求項９】前記現像手段の現像剤は、形状係数ＳＦ
−１が１００〜１５０、形状係数ＳＦ−２が１００〜１
４０であることを特徴とする請求項１乃至請求項８のい
ずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項１０】前記被転写材は、記録紙等の転写材、も
しくは、各色の現像剤像を順次多重転写後転写材に一括
転写する中間転写体、であることを特徴とする請求項３
に記載の画像形成装置。
【請求項１１】前記複数の像担持体の内、画像形成の
際に最初に現像剤像が形成される像担持体には、該画像
形成装置において使用される各色の現像剤の中で、最も
視感度の低い色の現像剤像が形成される様にすることを
特徴とする請求項３または請求項１０に記載の画像形成
装置。
【請求項１２】少なくとも前記像担持体と前記接触帯
電手段とが一体的に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として構成されていることを特
徴とする請求項１乃至請求項１１のいずれか１項に記載
の画像形成装置。
【請求項１３】像担持体と、該像担持体を帯電する、
可撓性を有し、少なくともその外周面が多孔質状の接触
帯電手段と、像担持体の帯電面に静電潜像を形成する情
報書き込み手段と、その静電潜像を顕像化するための現
像剤を内包する現像手段と、顕像化された現像剤像を被
転写材に転写する転写手段とを有し、前記現像手段が現
像剤像を被転写材に転写した後に像担持体上に残留した
現像剤を回収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、少なくとも前記像担持体と前記接触帯電手段を包含して
おり、少なくとも前記接触帯電手段と像担持体の接触部に清掃
補助粒子が介在し、少なくとも画像形成時には、前記接
触帯電手段に直流電圧にピーク間電圧が帯電電位収束電
圧未満の範囲である交流電圧が重畳して印加されること
を特徴するプロセスカートリッジ。
【請求項１４】像担持体と、該像担持体を帯電する可
撓性を有する接触帯電手段と、像担持体の帯電面に静電
潜像を形成する情報書き込み手段と、その静電潜像を顕
像化するための現像剤を内包する現像手段と、顕像化さ
れた現像剤像を被転写材に転写する転写手段とを有し、
前記現像手段が現像剤像を被転写材に転写した後に像担
持体上に残留した現像剤を回収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、少なくとも前記像担持体と前記接触帯電手段を包含して
おり、少なくとも前記接触帯電手段と像担持体の接触部に清掃
補助粒子が介在し、前記接触帯電手段は、転写後に像担
持体に残留した現像剤を剥ぎ取ると共に、該像担持体表
面を所定の電位に帯電し、且つ該像担持体の回転方向下
流側に吐き出す帯電清掃部材であり、少なくとも画像形
成時には、前記接触帯電手段に直流電圧にピーク間電圧
が帯電電位収束電圧未満の範囲である交流電圧が重畳し
て印加されることを特徴するプロセスカートリッジ。
【請求項１５】複数の像担持体と、該像担持体をそれ
ぞれ帯電する複数の帯電手段と、各像担持体の帯電面に
形成された静電潜像を複数の現像剤でそれぞれ現像し、
各色の現像剤像を形成する複数の現像手段と、前記複数
色の現像剤像を被転写体に順次転写する転写手段を備え
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、少なくとも前記各像担持体の少なくとも一つと前記各帯
電手段の少なくとも一つを包含しており、前記各帯電手段の少なくとも一つが、像担持体と接触部
を形成する可撓性の帯電部材により像担持体表面を帯電
する接触帯電装置であり、少なくとも前記帯電部材と像
担持体の接触部には清掃補助粒子が介在し、少なくとも
画像形成時には、前記帯電部材に直流電圧にピーク間電
圧が帯電電位収束電圧未満の範囲である交流電圧が重畳
して印加されることを特徴するプロセスカートリッジ。