JP2002055527A

JP2002055527A - 現像装置、プロセスカートリッジ、及び画像形成装置

Info

Publication number: JP2002055527A
Application number: JP2000244501A
Authority: JP
Inventors: Junichi Kato; 淳一加藤; Yasushi Shimizu; 康史清水; Hiroshi Sato; 浩佐藤; Hiroyuki Oba; 浩幸大羽; Masahiro Yoshida; 雅弘吉田
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2000-08-11
Filing date: 2000-08-11
Publication date: 2002-02-20

Abstract

(57)【要約】【課題】像担持体上に供給される現像剤中の導電性微
粉体の供給を最後まで安定させる現像装置、プロセスカ
ートリッジ、及び画像形成装置を提供する。【解決手段】現像剤収容部４ｆは、回転現像スリーブ
４ａよりも重力方向で下方に位置させてあり、現像剤収
容部４ｆの中央には現像剤供給羽４ｊが配設してあり、
矢印方向に回転することにより現像剤４ｄを現像容器部
４ｅへ補充するため、現像容器部４ｅの現像剤４ｄが減
少すると現像剤収容部４ｆから現像剤４ｄが補充され、
現像剤収容部４ｆの現像剤４ｄ中の導電性微粉体ｍは徐
々に現像容器部４ｅに供給されていくので、感光体１上
に供給される現像剤４ｄ中の導電性微粉体ｍの供給を最
後まで安定させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば複写機やプ
リンタ等の画像形成装置に関するもので、より詳しく
は、接触帯電方式、転写方式、トナーリサイクルプロセ
スの画像形成装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、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。

【０００３】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。

【０００４】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。

【０００５】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。

【０００６】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。

【０００７】トナーリサイクルプロセス（クリーナレス
システム）の画像形成装置において、接触帯電部材（帯
電手段）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、低印加電圧でオゾンレスの直接注入帯電を
維持させてトナーリサイクルプロセスを実現する提案が
なされている。

【０００８】即ち、感光体を帯電する帯電手段が、電圧
が印加され、感光体と帯電当接部を形成する可撓性の帯
電部材であり、現像装置がトナー画像を記録媒体に転写
した後に感光体に残留したトナーを回収するクリーナを
兼ねており、現像剤はトナー及び導電性を有する導電性
微粉体を含み、帯電部材と感光体との帯電当接部に、現
像部で感光体上に付着し転写後の感光体上に残留した前
記現像剤中に含有の導電性微粉体が持ち運ばれて介在す
る画像形成装置を本件出願人が以前に提案した（特開平
１０−３０７４５５号公報）。

【０００９】現像装置内の現像剤に含有させた導電性を
有する導電性微粉体は、現像装置による感光体側の静電
潜像のトナー現像時にトナーと共に適当量が感光体側に
移行する。

【００１０】感光体上のトナー画像は転写部において転
写バイアスの影響で記録媒体側に引かれて積極的に転移
するが、感光体上の導電性微粉体は導電性であることで
記録媒体側には積極的には転移せず、感光体上に実質的
に付着保持されて残留する。

【００１１】そして、トナーリサイクルプロセスの画像
形成装置はクリーナを用いないため、転写後の感光体面
に残存の転写残トナー及び上記の残存導電性微粉体は感
光体と接触帯電部材の当接部に感光体面の移動でそのま
ま持ち運ばれて接触帯電部材に付着・混入する。

【００１２】したがって、感光体と接触帯電部材との帯
電当接部にこの導電性微粉体が存在した状態で感光体の
接触帯電が行なわれる。

【００１３】この導電性微粉体の存在により、接触帯電
部材にトナーが付着・混入した場合でも、接触帯電部材
の感光体への緻密な接触性と接触抵抗を維持できるた
め、接触帯電部材が帯電ローラやファーブラシ等の簡易
な部材であり、しかも接触帯電部材の転写残トナーによ
る汚染にかかわらず、該接触帯電部材による感光体の直
接注入帯電を行なわせることができる。

【００１４】つまり、接触帯電部材が導電性微粉体を介
して密に感光体に接触して、接触帯電部材と感光体の当
接部に存在する導電性微粉体が感光体表面を隙間なく摺
擦することで、接触帯電部材による感光体の帯電は導電
性微粉体の存在により放電現象を用いない安定かつ安全
な直接注入帯電が支配的となり、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電位を感光体に与えること
ができる。

【００１５】また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感光体上に吐き出され
て感光体面の移動とともに現像部に至り、現像装置にお
いて現像同時クリーニング（回収）される（トナーリサ
イクルプロセス）。

【００１６】また接触帯電部材から導電性微粉体が脱落
しても、画像形成装置が稼働されることで、現像装置の
現像剤に含有させてある導電性微粉体が現像部で感光体
面に移行し該感光体面の移動により転写部を経て帯電部
に持ち運ばれて接触帯電部材に逐次に供給され続けるた
め、導電性微粉体の存在により、帯電性が維持される。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術では、転写後の感光体面に残存の転写残トナー及
び上記の残存導電性微粉体が感光体と接触帯電部材の帯
電当接部に感光体面の移動でそのまま持ち運ばれて接触
帯電部材に付着・混入し、感光体と接触帯電部材との当
接部にこの導電性微粉体が存在した状態で感光体の接触
帯電が行なわれるという構成であったため、次のような
欠点があった。

【００１８】即ち、接触帯電部材への導電性微粉体の供
給は現像装置によるトナー現像時にトナーと共に感光体
側に移行することにより行なわれており、現像装置の現
像容器中では大きなトナー循環があるために使用を続け
て行くと、回収した転写残トナーよりも先に新しい現像
剤を使用してしまい、現像容器内全体で現像剤中の導電
性微粉体の含有量が徐々に減っていってしまう。

【００１９】その結果、接触帯電部材から感光体への電
荷の注入が十分に行なわれず、帯電不良を招く場合があ
った。

【００２０】導電性微粉体は現像剤中のトナーとは反対
極性に帯電しやすいため、白地部に移行しやすい傾向が
あるため、上記問題点は印字比率の低い画像で使われた
場合に特に問題となりやすい。

【００２１】また、帯電不良になると感光体の表面電位
が低くなるので、感光体と現像剤担持体の電位差Ｖｂａ
ｃｋが小さくなり導電性微粉体がさらに感光体に移行し
難くなって帯電不良を助長してしまうという問題もあっ
た。

【００２２】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、像担
持体上に供給される現像剤中の導電性微粉体の供給を最
後まで安定させる現像装置、プロセスカートリッジ、及
び画像形成装置を提供することにある。

【００２３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の現像装置にあっては、トナー及び導電性微粉
体を含む現像剤を像担持体に供給すると共に前記像担持
体上から残トナーを回収する現像装置において、前記像
担持体に対向する現像剤担持体が配置され、前記現像剤
担持体から前記現像剤が前記像担持体に供給されると共
に前記残トナーが回収される現像容器部と、前記現像剤
を収容し、前記現像容器部の前記現像剤が減少すると前
記現像容器部に前記現像剤を補充する現像剤収容部と、
を備えたことを特徴とする。

【００２４】したがって、回収された残トナーは現像容
器部で像担持体に優先的に再度供給され、現像容器部の
現像剤が減少すると現像剤収容部から現像剤が補充され
ていく。

【００２５】このため、現像剤収容部の現像剤中の導電
性微粉体は徐々に現像容器部に供給されていくので、像
担持体上に供給される現像剤中の導電性微粉体の供給を
最後まで安定させることができる。

【００２６】前記現像剤収容部は前記現像容器部より下
方に底面を有し、前記現像剤収容部から前記現像容器部
に前記現像剤を汲み上げて補充することが好ましい。

【００２７】これにより、現像剤収容部の現像剤を徐々
に現像容器部に供給することができる。

【００２８】前記現像剤に含まれる導電性微粉体は、抵
抗が１０^-1〜１０⁹Ω・ｃｍ以下であり、粒径が０．５
〜１０μｍ以下であることが好ましい。

【００２９】本発明のプロセスカートリッジにあって
は、上記の現像装置と、該現像装置から前記現像剤が供
給されて潜像が現像される像担持体と、該像担持体上に
供給された前記現像剤中の前記導電性微粉体を介在させ
て前記像担持体を帯電する帯電手段と、を備え、前記現
像装置と前記像担持体と前記帯電手段とを一体化させ、
装置本体に対して着脱自在に設けたことを特徴とする。

【００３０】前記像担持体と前記帯電手段とに速度差を
設けたことが好ましい。

【００３１】前記像担持体と前記帯電手段は互いに逆方
向に移動することが好ましい。

【００３２】前記像担持体の最表面層の体積抵抗値が１
×１０⁹Ω・ｃｍ以上、１×１０¹⁴Ω・ｃｍ以下である
ことが好ましい。

【００３３】本発明の画像形成装置にあっては、上記の
現像装置と、該現像装置から前記現像剤が供給されて潜
像が現像される像担持体と、該像担持体上に供給された
前記現像剤中の前記導電性微粉体を介在させて前記像担
持体を帯電する帯電手段と、を備えたことを特徴とす
る。

【００３４】前記像担持体と前記帯電手段とに速度差を
設けたことが好ましい。

【００３５】前記像担持体と前記帯電手段は互いに逆方
向に移動することが好ましい。

【００３６】前記像担持体の最表面層の体積抵抗値が１
×１０⁹Ω・ｃｍ以上、１×１０¹⁴Ω・ｃｍ以下である
ことが好ましい。

【００３７】

【発明の実施の形態】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
ない限りは、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。

【００３８】（第１の実施の形態）図１は第１の実施の
形態に係る画像形成装置の構成例を示す概略断面図であ
る。

【００３９】１は像担持体としてのφ３０ｍｍのＯＰＣ
感光体（ネガ感光体）であり、不図示の駆動手段により
矢印の時計方向に５０ｍｍ／ｓｅｃの周速度（以下、プ
ロセススピードと記す）で回転駆動される。

【００４０】２は帯電手段である接触帯電部材としての
導電性弾性ローラ（以下、帯電ローラと記す）であり、
芯金２ａ上に可撓性部材としてのゴムあるいは発泡体の
中抵抗層２ｂを形成することにより作成される。

【００４１】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２ａの上にローラ状に形成し
た。

【００４２】その後、必要に応じて表面を研磨して直径
１２ｍｍ、長手長さ２５０ｍｍの導電性弾性ローラであ
る帯電ローラ２を作成した。

【００４３】本実施の形態の帯電ローラ２のローラ抵抗
を測定したところ１０⁵Ω（荷重総圧１ｋｇｆ、印加電
圧１００Ｖ）であった。

【００４４】ここで、導電性弾性ローラである帯電ロー
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
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１０⁴〜１０⁷Ω
の抵抗が望ましい。

【００４５】帯電ローラ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との接触性が悪くな
り、高すぎると被帯電体との間に帯電当接部を確保でき
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〜５０度が好まし
い範囲である。

【００４６】帯電ローラ２の材質としては、弾性発泡体
に限定するものでは無く、弾性体の材料として、ＥＰＤ
Ｍ、ウレタン、ＮＢＲ、シリコーンゴムや、ＩＲ等に抵
抗調整のために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や、またこれらを発泡させたも
のがあげられる。

【００４７】また、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。

【００４８】帯電ローラ２は被帯電体としての感光体１
に対して弾性に抗して所定の押圧力で圧接させて配設し
てある。ｎは感光体１と帯電ローラ２の当接部である帯
電当接部である。この帯電当接部幅は３ｍｍである。

【００４９】本実施の形態では、この帯電ローラ２を帯
電当接部ｎにおいて帯電ローラ表面と感光体表面との互
いに逆方向に等速で移動するようおよそ８０ｒｐｍで矢
印の時計方向に回転駆動させた。即ち接触帯電部材とし
ての帯電ローラ２の表面は被帯電体としての感光体１の
面に対して速度差を持たせるようにした。

【００５０】また帯電ローラの芯金２ａには帯電バイア
ス印加電源Ｓ１から−７００Ｖの直流電圧を帯電バイア
スとして印加するようにした。本実施の形態では感光体
１の表面は帯電ローラ２に対する印加電圧とほぼ等しい
電位（−６８０Ｖ）に直接注入帯電方式にて一様に帯電
処理される。

【００５１】３はレーザダイオード・ポリゴンミラー等
を含むレーザビームスキャナ（露光器）である。このレ
ーザ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光を出
力し、該レーザ光で上記回転感光体１の一様帯電面を走
査露光Ｌする。

【００５２】この走査露光Ｌにより回転感光体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。

【００５３】４は現像装置である。回転感光体１面の静
電潜像はこの現像装置によりトナー画像として現像され
る。

【００５４】本実施の形態の現像装置は磁性一成分絶縁
トナー（ネガトナー）を用いた反転現像装置である。

【００５５】４ａはマグネットロール４ｂを内包させ
た、現像剤担持搬送部材として非磁性回転現像スリーブ
であり、この回転現像スリーブ４ａに規制ブレード４ｃ
で現像剤４ｄが薄層にコートされる。

【００５６】現像剤４ｄのトナーは規制ブレード４ｃで
回転現像スリーブ４ａに対する層厚が規制され、また電
荷が付与される。

【００５７】回転現像スリーブ４ａにコートされた現像
剤はスリーブ４ａの回転により、感光体１とスリーブ４
ａの対向部である現像部（現像領域部）ａに搬送され
る。

【００５８】またスリーブ４ａには現像バイアス印加電
源Ｓ２より現像バイアス電圧が印加される。現像バイア
ス電圧は、−５００ＶのＤＣ電圧と、周波数１８００Ｈ
ｚ、ピーク間電圧１６００Ｖの矩形のＡＣ電圧を重畳し
たものを用いた。これにより、感光体１側の静電潜像が
トナーで現像される。

【００５９】この現像装置４は、現像容器部４ｅと現像
剤収容部４ｆとからなる。

【００６０】現像剤収容部４ｆは、回転現象スリーブ４
ａよりも重力方向で下方に位置させてあり、現像剤収容
部４ｆの中央には、回転軸４ｇを中心に回転可能な回転
板４ｈの先端に可撓性のシート４ｉを取りつけた現像剤
供給羽４ｊが配設してあり、矢印方向に回転することに
より現像剤４ｄを現像容器部４ｅへ補充する。

【００６１】現像剤収容部４ｆと現像容器部４ｅの間に
は図示したような壁部４ｋを設けてあり、現像剤４ｄは
この壁部４ｋを乗りこえて現像容器部４ｅへ供給される
ようにしてある。

【００６２】現像剤４ｄはトナーｔと導電性微粉体（帯
電補助粒子）ｍの混合物であり、トナーｔは結着樹脂、
磁性体粒子、電荷制御剤を混合し、混練、粉砕、分級の
各工程を経て作成し、これに、導電性微粉体ｍや流動化
剤を外添剤として添加して作成されたものである。トナ
ーｔの重量平均粒径（Ｄ４）は７μｍであった。

【００６３】導電性微粉体ｍは本実施の形態においては
粒径３μｍの導電性酸化亜鉛粒子を用いた。また本実施
の形態ではトナーｔの１００重量部に対して導電性微粉
体ｍを２重量部外添した。

【００６４】導電性を有する導電性微粉体ｍは本実施の
形態では抵抗が１０⁶Ω・ｃｍ、二次凝集体を含めた平
均粒径３μｍの導電性酸化亜鉛粒子を用いたが、導電性
微粉体ｍ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
能であり、抵抗が１０^-1〜１０⁹Ω・ｃｍで粒径が０．
５〜１０μｍ以下であると好ましい。

【００６５】ここで、導電性微粉体の抵抗測定は、錠剤
法により測定し正規化して求めた。即ち、底面積２．２
６ｃｍ²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、その後正規化して抵抗を算出
した。

【００６６】また、導電性微粉体のトナー全体に対する
含有量は、１〜１０重量％であることが好ましくよい。

【００６７】導電性微粉体のトナー全体に対する含有量
が１重量％よりも少ないと、接触帯電部材（接触帯電手
段）への絶縁性の転写残トナーへの付着・混入による帯
電阻害に打ち勝って像担持体（感光体）の帯電を良好に
行わせるのに十分な量の導電性微粉体を、帯電部材と像
担持体との当接部或いはその近傍の帯電領域に介在させ
ることができず、帯電性が低下し帯電不良を生じる。

【００６８】一方、含有量が１０重量％よりも多い場合
では、現像同時クリーニングによって回収される導電性
微粉体が多くなりすぎることによる現像部でのトナーの
帯電能、現像性を低下させ、画像濃度低下やトナー飛散
を生ずる。

【００６９】よって、特に、導電性微粉体のトナー全体
に対する含有量は、１．５〜５重量％であることが好ま
しくよい。

【００７０】導電性微粉体の抵抗は、１０⁹Ω・ｍ以下
である。導電性微粉体の抵抗が、１０⁹Ω・ｍよりも大
きいと、導電性微粉体を帯電部材と像担持体との当接部
或いはその近傍の帯電領域に介在させ、接触帯電部材の
導電性微粉体を介しての像担持体への緻密な接触性を維
持させても、良好な帯電性が得られない。

【００７１】良好な帯電性を安定して得るためには、導
電性微粉体の抵抗が、接触帯電部材の表面或いは像担持
体との接触部の抵抗よりも小さいことが好ましい。

【００７２】さらに、導電性微粉体の抵抗が１０⁶Ω・
ｍ以下であることは、接触帯電部材への絶縁性の転写残
トナーへの付着。混入による帯電阻害に打ち勝って像担
持体の帯電をより良好に行わせる上で好ましくよい。

【００７３】一方、導電性微粉体の抵抗が１０^-1Ω・ｍ
以上であることは、導電性微粉体が帯電し非画像部に現
像され帯電を促進するために好ましい。

【００７４】導電性微粉体の体積平均粒子径は０．５〜
１０μｍであることが好ましくよい。

【００７５】導電性微粉体の平均粒子径が小さいと、現
像性の低下を防ぐために導電性微粉体のトナー全体に対
する含有量を小さく設定しなければならない。導電性微
粉体の平均粒子径が０．５μｍ未満では、導電性微粉体
の有効量を確保できず、帯電工程において、接触帯電部
材への絶縁性の転写残トナーへの付着・混入による帯電
阻害に打ち勝って像担持体の帯電を良好に行わせるのに
十分な量の導電性微粉体を帯電部材と像担持体との当接
部或いはその近傍の帯電領域に介在させることができ
ず、帯電不良を生じ易くなる。この観点から導電性微粉
体の平均粒子径は、好ましくは０．８μｍ以上、さらに
好ましくは１．１μｍ以上、５μｍ未満がよい。

【００７６】また、導電性微粉体の平均粒子径が１０μ
ｍよりも大きいと、帯電部材から脱落した導電性微粉体
は静電潜像を書き込む露光光を遮光或いは拡散し、静電
潜像の欠陥を生じ画像品位を低下させる。導電性微粉体
の平均粒子径が大きいと単位重量当たりの粒子数が減少
するため、帯電部材からの導電性微粉体の脱落等による
減少、劣化を考慮して導電性微粉体を帯電部材と像担持
体との当接部或いはその近傍の帯電領域に逐次に導電性
微粉体が供給し続け介在させるために、また、接触帯電
部材が導電性微粉体を介して像担持体への緻密な接触性
を維持し良好な帯電性を安定して得るために、導電性微
粉体のトナー全体に対する含有量を多くしなければなら
ない。しかし、導電性微粉体の含有量を多くしすぎる
と、特に高湿環境下でのトナー全体としての帯電能、現
像性を低下させ、画像濃度低下やトナー飛散を生じる。
このような観点から導電性微粉体の平均粒子径は好まし
くは５μｍ以下がよい。

【００７７】５は接触転写手段としての中抵抗の転写ロ
ーラであり、感光体１に所定に圧接させて転写当接部
（転写部）ｂを形成させてある。

【００７８】この転写当接部ｂ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、かつ転写ローラ５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、感光体１
側のトナー像が転写当接部ｂに給紙された転写材Ｐの面
に順次に転写されていく。

【００７９】本実施の形態では転写ローラ５のローラ抵
抗値は５×１０⁸Ω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、転写当接部ｂに
導入された転写材Ｐはこの転写当接部ｂを挟持搬送され
て、その表面側に回転感光体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。

【００８０】６は熱定着方式等の定着装置である。転写
当接部ｂに給紙されて感光体１側のトナー像の転写を受
けた転写材Ｐは回転感光体１の面から分離されてこの定
着装置６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）として装置外へ排出される。

【００８１】本実施の形態のプリンタはクリーナレスで
あり、転写材Ｐに対するトナー像転写後の回転感光体１
面に残留の転写残トナーはクリーナで除去されることな
く、感光体１の回転にともない帯電当接部ｎを経由して
現像部ａに至り、現像装置４において現像同時クリーニ
ング（回収）される（トナーリサイクルプロセス）。

【００８２】ところで、現像装置４の現像剤４ｄに含有
させた導電性を有する導電性微粉体ｍは、現像装置４に
よる感光体１側の静電潜像のトナー現像時にトナーと共
に適当量が感光体１側に移行する。

【００８３】感光体１上のトナー画像は転写当接部ｂに
おいて転写バイアスの影響で転写材Ｐ側に引かれて積極
的に転移するが、感光体１上の導電性微粉体ｍは導電性
であることで転写材Ｐ側には積極的には転移せず、感光
体１上に実質的に付着保持されて残留する。

【００８４】また、感光体１面に実質的に付着保持され
る導電性微粉体ｍの存在によりトナー画像の感光体１側
から転写剤Ｐ側への転写効率が向上する効果も得られ
る。

【００８５】そして、トナーリサイクルプロセスの画像
形成装置はクリーナーを用いないため、転写後の感光体
１面に残存の転写残トナー及び上記の残存導電性微粉体
ｍは感光体１と接触帯電部材である帯電ローラ２の帯電
当接部ｎに感光体１の回転でそのまま持ち運ばれて帯電
ローラ２に付着・混入する。

【００８６】したがって、感光体１と帯電ローラ２との
帯電当接部ｎにこの導電性微粉体ｍが存在した状態で感
光体１の接触帯電が行なわれる。

【００８７】なお、印字初期においては帯電ローラ２表
面に導電性微粉体ｍが供給されず帯電が行なえないので
帯電ローラ２表面に予め導電性微粉体ｍを塗布しておく
必要がある。

【００８８】この導電性微粉体ｍの存在により、帯電ロ
ーラ２にトナーが付着・混入した場合でも、帯電ローラ
２の感光体１への緻密な接触性と接触抵抗を維持できる
ため、接触帯電部材が帯電ローラ２のような簡易な部材
であり、しかも帯電ローラ２の転写残トナーによる汚染
にかかわらず、該帯電ローラ２による感光体１の直接注
入帯電を行なわせることができる。

【００８９】つまり、帯電ローラ２が導電性微粉体ｍを
介して密に感光体に接触して、帯電ローラ２と感光体１
の帯電当接部ｎに存在する導電性微粉体ｍが感光体１表
面を隙間なく摺擦することで、帯電ローラ２による感光
体１の帯電は導電性微粉体ｍの存在により放電現象を用
いない安定かつ安全な直接注入帯電が支配的となり、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、帯電ローラ２に印加した電圧とほぼ同等の電位を
感光体１に与えることができる。

【００９０】また帯電ローラ２に付着・混入した転写残
トナーは帯電ローラ２から徐々に感光体１上に吐き出さ
れて感光体１面の移動とともに現像部ａに至り、現像装
置４において現像同時クリーニング（回収）される（ト
ナーリサイクルプロセス）。

【００９１】現像同時クリーニングは前述したように、
転写後に感光体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、即ち引き続き感光体を帯電し、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
４のかぶり取りバイアス、即ち現像装置に印加する直流
電圧と感光体１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。

【００９２】本実施の形態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
体１の暗部電位から現像スリーブ４ａにトナーを回収す
る電界と、現像スリーブ４ａから感光体１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。

【００９３】また帯電ローラ２から導電性微粉体ｍが脱
落しても、画像形成装置が稼働されることで、現像装置
４の現像剤４ｄに含有させてある導電性微粉体ｍが現像
部ａで感光体１面に移行し該感光体１の回転により転写
当接部ｂを経て帯電当接部ｎに持ち運ばれて帯電ローラ
２に逐次に供給され続けるため、導電性微粉体ｍの存在
による良好な帯電性が安定して維持される。

【００９４】かくして、接触帯電方式、転写方式、トナ
ーリサイクルプロセスの画像形成装置において、接触帯
電部材として帯電ローラ２を用いて、しかも該帯電ロー
ラ２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でき、
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を得ることが
できる。

【００９５】次に、本実施の形態の作用を比較例を用い
て詳述する。

【００９６】図３に比較例の画像形成装置の断面図、図
４に比較例の現像装置の断面図を示す。本実施の形態と
の違いは現像装置４の構成である。比較例では回転現像
スリーブ４ａから見て、重力方向でおよそ上方に位置
し、上にいくほど広くなるような現像容器の構成とし
た。

【００９７】この比較例の構成では図４に示すように矢
印Ｃのように現像容器内で現像剤４ｄの大きな循環が形
成されてしまい、回収した転写残トナーよりも先に新し
い現像剤４ｄを使用してしまう。

【００９８】このため、導電性微粉体ｍの消費が多くな
る低印字率パターンの使用が続いた時等には現像容器内
の導電性微粉体ｍの量が少なくなってしまい、帯電が不
安定になってしまう。

【００９９】これに対し、本実施の形態の現像装置４の
構成によれば、図２に示すように回転現像スリーブ４ａ
近傍で現像容器部４ｅ内のトナーが矢印Ａに沿って循環
している。

【０１００】このため、現像容器部４ｅ内に現像剤４ｄ
が多くある場合は現像剤収容部４ｆからの現像剤４ｄの
補充は極めてわずかであり、現像容器部４ｅの現像剤４
ｄが消費されると図中矢印Ｂに沿って少量ずつ現像剤４
ｄが補充されて行く。

【０１０１】このように、現像容器４ｅ内の現像剤４ｄ
が優先的に消費されてるため、現像容器４ｅ内の現像剤
４ｄ中の導電性微粉体ｍが減るだけであり、現像剤収容
部４ｆ内の導電性微粉体ｍの量は保たれるので、耐久し
ても安定して導電性微粉体ｍの感光体１への供給が可能
になり、帯電の安定化が図れることとなる。

【０１０２】（第２の実施の形態）第２の実施の形態で
は第１の実施の形態の構成に加え、感光体１の表面に電
荷注入層を設けて感光体表面の抵抗を調節している。

【０１０３】図５は、本実施の形態で使用した、表面に
電荷注入層を設けた感光体１の層構成模型図である。即
ち該感光体１は、アルミドラム基体（Ａｌドラム基体）
１１上に、正電荷注入防止層１２、電荷発生層１３、電
荷輸送層１４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１５を塗布することにより、帯電
性能を向上したものである。

【０１０４】電荷注入層１５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１５ａ（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。

【０１０５】電荷注入層１５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、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１５の体積抵抗値としては１×１０⁹〜１×
１０¹⁴Ω・ｃｍの範囲が適当である。

【０１０６】電荷注入層１５である表面層の体積抵抗値
の測定方法は、表面に金を蒸着させたポリエチレンテレ
フタレート（ＰＥＴ）フィルム上に表面層を作成し、こ
れを体積抵抗測定装置（ヒューレットパッカード社製４
１４０ＢｐＡＭＡＴＥＲ）にて２３℃、５０％ＲＨの
環境で、１００Ｖの直流電圧を印加して測定するという
ものである。

【０１０７】また、本構成のように電荷注入層１５を用
いていない場合でも、例えば電荷輸送層１５が上記抵抗
範囲に或る場合は同等の効果が得られる。

【０１０８】さらに、表層の体積抵抗値が約１０¹³Ω・
ｃｍ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。

【０１０９】（第３の実施の形態）第３の実施の形態は
第１又は第２の実施の形態をプロセスカートリッジとし
たものである。

【０１１０】感光体１と帯電ローラ２を一体とし感光・
帯電ユニット２１とし、現像装置４を現像ユニット４１
とし、感光・帯電ユニット２１と現像ユニット４１を一
体としてプロセスカートリッジ７を構成した。

【０１１１】プロセスカートリッジ７は、高圧印加装置
や露光装置，転写装置，駆動装置等を備えた画像形成装
置本体に着脱可能であるようにした。

【０１１２】これにより、耐久しても安定して導電性微
粉体ｍの感光体１への供給が可能になり、帯電の安定化
が図れ、かつメンテナンス性の良いクリーナレスプロセ
スが可能なプロセスカートリッジを提供することが可能
となる。

【０１１３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、現像容
器部の現像剤が減少すると現像剤収容部から現像剤が補
充され、現像剤収容部の現像剤中の導電性微粉体は徐々
に現像容器部に供給されていくので、像担持体上に供給
される現像剤中の導電性微粉体の供給を最後まで安定さ
せることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施の形態に係る画像形成装置を示す断
面構成図である。

【図２】第１の実施の形態に係る現像装置を示す断面構
成図である。

【図３】比較例の画像形成装置を示す断面構成図であ
る。

【図４】比較例の現像装置を示す断面構成図である。

【図５】第２の実施の形態に係る感光体を示す拡大断面
図である。

【図６】第３の実施の形態に係るプロセスカートリッジ
を示す断面構成図である。

【符号の説明】

１感光体２帯電ローラ２ａ芯金２ｂ中抵抗層３レーザビームスキャナ４現像装置４ａ回転現像スリーブ４ｂマグネットロール４ｃ規制ブレード４ｄ現像剤（トナーｔ＋導電性微粉体ｍ）４ｅ現像容器部４ｆ現像剤収容部４ｇ回転軸４ｈ回転板４ｉシート４ｊ現像剤供給羽４ｋ壁部５転写ローラ６定着装置７プロセスカートリッジ１１アルミドラム基体１２正電荷注入防止層１３電荷発生層１４電荷輸送層１５電荷注入層１５ａＳｎＯ₂超微粒子２１感光・帯電ユニット４１現像ユニット

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者佐藤浩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)発明者大羽浩幸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)発明者吉田雅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Ｆターム(参考） 2H003 AA01 BB11 CC05 EE16 2H005 AA08 CB07 DA09 EA01 EA05 2H077 AA12 AA16 AA37 AB03 AB13 AB15 AC03 AC11 AC13 AC16 AD06 BA09 EA13

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】トナー及び導電性微粉体を含む現像剤を像
担持体に供給すると共に前記像担持体上から残トナーを
回収する現像装置において、前記像担持体に対向する現像剤担持体が配置され、前記
現像剤担持体から前記現像剤が前記像担持体に供給され
ると共に前記残トナーが回収される現像容器部と、前記現像剤を収容し、前記現像容器部の前記現像剤が減
少すると前記現像容器部に前記現像剤を補充する現像剤
収容部と、を備えたことを特徴とする現像装置。
【請求項２】前記現像剤収容部は前記現像容器部より下
方に底面を有し、前記現像剤収容部から前記現像容器部に前記現像剤を汲
み上げて補充することを特徴とする請求項１に記載の現
像装置。
【請求項３】前記現像剤に含まれる導電性微粉体は、抵
抗が１０^-1〜１０⁹Ω・ｃｍ以下であり、粒径が０．５
〜１０μｍ以下であることを特徴とする請求項１又は２
に記載の現像装置。
【請求項４】請求項１、２、又は３に記載の現像装置
と、該現像装置から前記現像剤が供給されて潜像が現像され
る像担持体と、該像担持体上に供給された前記現像剤中の前記導電性微
粉体を介在させて前記像担持体を帯電する帯電手段と、
を備え、前記現像装置と前記像担持体と前記帯電手段とを一体化
させ、装置本体に対して着脱自在に設けたことを特徴と
するプロセスカートリッジ。
【請求項５】前記像担持体と前記帯電手段とに速度差を
設けたことを特徴とする請求項４に記載のプロセスカー
トリッジ。
【請求項６】前記像担持体と前記帯電手段は互いに逆方
向に移動することを特徴とする請求項５に記載のプロセ
スカートリッジ。
【請求項７】前記像担持体の最表面層の体積抵抗値が１
×１０⁹Ω・ｃｍ以上、１×１０¹⁴Ω・ｃｍ以下である
ことを特徴とする請求項４、５、又は６に記載のプロセ
スカートリッジ。
【請求項８】請求項１、２、又は３に記載の現像装置
と、該現像装置から前記現像剤が供給されて潜像が現像され
る像担持体と、該像担持体上に供給された前記現像剤中の前記導電性微
粉体を介在させて前記像担持体を帯電する帯電手段と、
を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項９】前記像担持体と前記帯電手段とに速度差を
設けたことを特徴とする請求項８に記載の画像形成装
置。
【請求項１０】前記像担持体と前記帯電手段は互いに逆
方向に移動することを特徴とする請求項９に記載の画像
形成装置。
【請求項１１】前記像担持体の最表面層の体積抵抗値が
１×１０⁹Ω・ｃｍ以上、１×１０¹⁴Ω・ｃｍ以下であ
ることを特徴とする請求項８、９、又は１０に記載の画
像形成装置。