JP2003149923A

JP2003149923A - 画像形成装置

Info

Publication number: JP2003149923A
Application number: JP2001347001A
Authority: JP
Inventors: Keizo Otsuka; 圭三大柄
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2001-11-13
Filing date: 2001-11-13
Publication date: 2003-05-21

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】注入帯電方式において、低温低湿環境下にお
ける帯電不良を防止し、すべてに環境下で均一帯電を目
的とする。【解決手段】温度検知手段又は湿度検知手段を備え、
現像剤４ｄはトナー及び導電性を有する帯電促進粒子を
含み、帯電部材と像担持体とのニップ部に転写後の像担
持体上に残留した帯電促進粒子が介在している画像形成
装置において、装置の外気の温度と湿度を検出し、各々
検出された値に応じて接触帯電部材２と感光体１との周
束差を変化させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は画像形成方法、及び
複写機やプリンタ等の画像形成装置に関する。

【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
記録誘電体等の像担持体を所要の極性・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、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】近時は、中低速機種の画像形成装置にあっ
ては、像担持体等の被帯電体の帯電装置として、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
ら接触帯電装置が多く提案され、また実用化されてい
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（接触帯電部
材・接触帯電器）を接触させ、この接触帯電部材に所定
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。

【０００６】更に最近、より低オゾン・低電力を図るべ
く、特開平１０−３０７４５４号公報等には接触帯電部
材と像担持体とにより形成されるニップ部に帯電促進粒
子を介在させることにより接触注入帯電を行なう方法が
提案されている。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感光体表面電位分のみであり、
オゾンの発生もない。

【０００７】また、従来の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
トナーはクリーナー（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
ーナーをなくし、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が前記出願において提案されてい
る。

【０００８】上記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。またクリーナー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。

【０００９】また、接触帯電部材と像担持体とにより形
成されるニップ部に帯電促進粒子を供給する方法として
は、接触帯電部材に直接帯電促進粒子を塗布する装置を
設ける方法がある。しかし、この方法は、装置構成が複
雑となりコストがかかること、及び塗布装置に帯電促進
粒子を補給しなければならないという問題がある。

【００１０】そこで、前記出願では、現像装置の現像剤
中に帯電促進粒子を含有させ、静電潜像の現像時にトナ
ーと共に像担持体に付着させ、像担持体の移動により前
記ニップ部に帯電促進粒子を供給する方法が提案されて
いる。

【００１１】尚、この構成において、像担持体に付着し
たトナーは転写手段により転写媒体にその殆どは転移す
るが、帯電促進粒子は導電性を有するためその殆どは転
写媒体に転移せず、像担持体上に付着保持されて残留す
る。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、転写後の像担持体面に残存
の転写残トナーおよび上記の残存帯電促進粒子は像担持
体と接触帯電部材のニップ部に像担持体面の移動でその
まま持ち運ばれて接触帯電部材に付着・混入する。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来例に
おいては、環境が変化すると感光体、及び接触帯電部材
の抵抗が変化するため、環境によっては帯電不良が発生
する問題が生じる。その傾向は、低温低湿環境になるに
従って顕著になる。その対策として、接触帯電部材と感
光体との回転の周速差をすべての環境を満足する値にす
ることが考えられるが、その場合には接触帯電部材上の
トナ−やキャリアの飛散が大きくなることによる機内汚
染、また、感光体の損傷が大きくなるために、感光体の
寿命が短くなる等の問題が発生するため、万全の策とは
いえない。

【００１３】そこで、本発明は、すべての環境で使用さ
れた場合においても、帯電不良を発生させないための接
触帯電部材と感光体の周速差の適正化を図ることによ
り、すべての環境において良好な帯電ができ、高画質な
画像を形成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。

【００１４】

【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である。

【００１５】（１）像担持体と、該像担持体とニップ
部を形成し前記像担持体の回転方向と逆方向に所定の周
速差をもって回転し該像担持体を帯電する帯電部材と、
前記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、該静電潜像をトナーによりトナー画像と
して可視化する現像手段と、該トナー画像を記録媒体に
転写する転写手段を有し、画像形成装置の外部の温度を
検知する温度検知手段を有し、前記現像手段の現像剤は
トナー及び導電性を有する帯電促進粒子を含み、像担持
体の静電潜像の現像は該現像剤によりなされ、少なくと
も帯電部材と像担持体とのニップ部に、現像部で像担持
体に付着し転写後の像担持体上に残留した前記現像剤中
に含有の帯電促進粒子が持ち運ばれて介在している画像
形成装置において、前記温度検知手段により検知された
温度に応じて前記像担持体と帯電部材との前記周速差を
変化させることを特徴とする画像形成装置。

【００１６】（２）像担持体と、該像担持体とニップ
部を形成し前記像担持体の回転方向と逆方向に所定の周
速差をもって回転し該像担持体を帯電する帯電部材と、
前記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、該静電潜像をトナーによりトナー画像と
して可視化する現像手段と、該トナー画像を記録媒体に
転写する転写手段を有し、画像形成装置の外部の湿度を
検知する湿度検知手段を有し、前記現像手段の現像剤は
トナー及び導電性を有する帯電促進粒子を含み、像担持
体の静電潜像の現像は該現像剤によりなされ、少なくと
も帯電部材と像担持体とのニップ部に、現像部で像担持
体に付着し転写後の像担持体上に残留した前記現像剤中
に含有の帯電促進粒子が持ち運ばれて介在している画像
形成装置において、前記湿度検知手段により検知された
湿度に応じて前記像担持体と帯電部材との前記周速差を
変化させることを特徴とする画像形成装置。

【００１７】（３）像担持体と、該像担持体とニップ
部を形成し前記像担持体の回転方向と逆方向に所定の周
速差をもって回転し該像担持体を帯電する帯電部材と、
前記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、該静電潜像をトナーによりトナー画像と
して可視化する現像手段と、該トナー画像を記録媒体に
転写する転写手段を有し、画像形成装置の外部の温度と
湿度を検知する温度検知手段と湿度検知手段とを有し、
前記現像手段の現像剤はトナー及び導電性を有する帯電
促進粒子を含み、像担持体の静電潜像の現像は該現像剤
によりなされ、少なくとも帯電部材と像担持体とのニッ
プ部に、現像部で像担持体に付着し転写後の像担持体上
に残留した前記現像剤中に含有の帯電促進粒子が持ち運
ばれて介在している画像形成装置において、前記温度検
知手段により検知された温度と前記湿度検知手段により
検知された湿度に応じて前記像担持体と帯電部材との前
記周速差を変化させることを特徴とする画像形成装置。

【００１８】（４）前記帯電促進粒子の粒子抵抗が１
０¹²Ω・ｃｍ以下であり、粒径が５０μｍ以下であるこ
とを特徴とする請求項（１）乃至（３）の何れか１つに
記載の画像形成装置。

【００１９】（５）前記帯電促進粒子の粒子抵抗が１
０¹⁰Ω・ｃｍ以下であり、粒径が５０μｍ以下であるこ
とを特徴とする（１）乃至（３）の何れか１つに記載の
画像形成装置。

【００２０】（６）前記帯電部材は弾性導電ローラで
あることを特徴とする（１）乃至（５）の何れか１つに
記載の画像形成装置。

【００２１】（７）前記帯電部材は導電性繊維から構
成されるブラシであることを特徴とする（１）乃至
（５）の何れか１つに記載の画像形成装置。

【００２２】（８）前記像担持体の最表面層の体積抵
抗が１×１０⁹（Ω・ｃｍ）以上１×１０¹⁴（Ω・ｃ
ｍ）以下であることを特徴とする（１）乃至（７）の何
れか１つに記載の画像形成装置。

【００２３】（９）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（１）乃至（８）の何れか１つに記載の画像
形成装置。

【００２４】〈作用〉本発明の構成によれば、画像形成
装置の外気の温度と湿度を検知し、検知された値に応じ
て接触帯電部材と感光体との周速差を変化させるものと
する。これにより、特に低温低湿環境で発生する接触帯
電部材又は感光体の抵抗値の変化による帯電不良を防止
することにより、あらゆる環境において良好な帯電がで
き、高画質な画像を形成することができる画像形成装置
を提供することができる。

【００２５】

【発明の実施の形態】〈実施形態例１〉図１は本発明に
従う画像形成装置の一例の概略構成模型図である。本例
の画像形成装置は、転写式電子写真プロセス利用、直接
注入帯電方式、トナーリサイクルプロセス（クリーナー
レスシステム）のレーザープリンタ（記録装置）であ
る。

【００２６】（１）本例プリンタの全体的な概略構成１は像担持体としての、φ３０ｍｍの回転ドラム型のＯ
ＰＣ感光体（ネガ感光体）であり、矢印の時計方向に５
０ｍｍ／ｓｅｃの周速度（プロセススピード）をもって
回転駆動される。

【００２７】２は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）である。この帯電ローラ
２は芯金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。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。その後必要
に応じて表面を研磨して直径１２ｍｍ、長手長さ２５０
ｍｍの導電性弾性ローラである帯電ローラ２を作成し
た。

【００２８】本例の帯電ローラ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φ３０
ｍｍ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。

【００２９】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。

【００３０】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。

【００３１】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ニップ部を確保で
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度から５０度が好
ましい範囲である。

【００３２】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。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。

【００３３】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のニップ部である
帯電ニップ部である。この帯電ニップ部幅は３ｍｍであ
る。本例では、この帯電ローラ２を帯電ニップ部ｎにお
いて帯電ローラ表面と感光体表面と互いに逆方向に等速
で移動するよう凡そ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。

【００３４】ここで、周速差について説明する。感光体
がＡｒｐｍで回転しているときに、接触帯電部材が感光
体とは逆方向にＢｒｐｍで回転している場合には、周速
差＝Ｂ／Ａ×１００であるとする。例えば、感光体が８
０ｒｐｍで回転している場合に、接触帯電部材が逆方向
に８０ｒｐｍで回転している場合には周速差＝８０／８
０×１００＝１００％となる。

【００３５】また帯電ローラ２の芯金２ａには帯電バイ
アス印加電源Ｓ１から−６００Ｖの直流電圧を帯電バイ
アスとして印加するようにした。本例では感光体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
（−５９０Ｖ）に直接注入帯電方式にて一様に帯電処理
される。これについては後述する。

【００３６】３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
気デジタル画素信号に対応して強度変調されたレーザー
光を出力し、該レーザー光で上記回転感光体１の一様帯
電面を走査露光Ｌする。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。

【００３７】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。本例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。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。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。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４ａの
対向部である現像部（現像領域部）ａに搬送される。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、−５
００Ｖ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。

【００３８】現像剤４ｄはトナーｔと帯電促進粒子（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、帯電促進粒子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。帯電促
進粒子ｍは本例においては粒径３μｍの導電性酸化亜鉛
粒子を用いた。また本例ではトナーｔ１００重量部に対
して帯電促進粒子ｍを２重量部外添した。

【００３９】導電性を有する帯電促進粒子ｍは本例では
比抵抗が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けれども、帯電促
進粒子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
能である。

【００４０】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以下が必要であり、
好ましくは１０¹⁰Ω・ｃｍ以下が望ましい。

【００４１】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。

【００４２】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。粒径の下限値は粒子が安定して得
られるものとして１０ｎｍが限界である。

【００４３】本発明において、粒子が凝集体として構成
され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。

【００４４】以上述べたように帯電促進粒子ｍ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。

【００４５】帯電促進粒子ｍは特に感光体１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、カラー記録
を行なう場合、帯電促進粒子ｍが感光体上から記録材Ｐ
に転写した場合を考えると無色、あるいは白色に近いも
のが望ましい。また、画像露光時に帯電促進粒子による
光散乱を防止するためにもその粒子は構成画素サイズ以
下であることが望ましい。

【００４６】また、帯電促進粒子ｍは露光の妨げになら
ないように非磁性であることが好ましい。

【００４７】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ニップ部
ｂを形成させてある。この転写ニップ部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ニップ部ｂに給紙された転
写材Ｐの面に順次に転写されていく。

【００４８】本例ではローラ抵抗値は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、転写ニップ部ｂに導入された転写材Ｐは
この転写ニップ部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。

【００４９】６は熱定着方式等の定着装置である。転写
ニップ部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）ととして装置外へ排出され
る。

【００５０】本例のプリンタはクリーナーレスであり、
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ーで除去されることなく、
感光体１の回転にともない帯電部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）。

【００５１】本実施例における湿度検知手段７は帯電ロ
−ラ２近傍に設置するものとする。なお、湿度検知セン
サ−７は帯電ロ−ラ２近傍以外に感光体１の近傍、又転
写材のカセットの近傍等その他画像形成装置に設置され
ているものとする。

【００５２】（２）感光体１の直接注入帯電についてａ）現像装置４の現像剤４ｄに含有させた導電性を有す
る帯電促進粒子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ともに適当量が感光体
１側に移行する。

【００５３】感光体１上のトナー画像は転写ニップ部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上の帯電促進粒子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。また感光
体１面に実質的に付着保持される帯電促進粒子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。

【００５４】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および上記の残存帯電促進粒子
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
ニップ部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。

【００５５】したがって、感光体１と帯電ローラ２との
ニップ部ｎにこの帯電促進粒子ｍが存在した状態で感光
体１の接触帯電が行なわれる。なお、印字初期において
は帯電ローラ表面に帯電促進粒子が供給されず帯電が行
なえないので帯電ローラ表面には予め帯電促進粒子を塗
布しておくを可とする。

【００５６】この帯電促進粒子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のような簡易な部材で
あり、しかも帯電ローラ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。

【００５７】つまり、帯電ローラ２が帯電促進粒子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
のニップ部に存在する帯電促進粒子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
の帯電は帯電促進粒子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。

【００５８】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）。

【００５９】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
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。

【００６０】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、感光体の
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体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。

【００６１】また帯電ローラ２から帯電促進粒子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に含有させてある帯電促進粒子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
ニップ部ｂを経て帯電部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、帯電促進粒子ｍの存在に
よる良好な帯電性が安定して維持される。

【００６２】ｂ）帯電ローラ２と感光体１とのニップ部
ｎに帯電促進粒子ｍを介在させることにより、該帯電促
進粒子ｍの潤滑効果（摩擦低減効果）により帯電ローラ
２と感光体１との間に容易に効果的に速度差を設けるこ
とが可能となる。

【００６３】帯電ローラ２と感光体１との間に速度差を
設けることにより、帯電ローラ２と感光体１のニップ部
ｎにおいて帯電促進粒子ｍが感光体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、容易に
直接注入帯電を可能にする。

【００６４】速度差を設ける構成として、好ましくは帯
電部ｎに持ち運ばれる感光体１上の転写残トナーを帯電
ローラ２に一時的に回収し均すために、帯電ローラ２を
回転駆動し、さらに、その回転方向は感光体１表面の移
動方向とは逆方向に回転するように構成することが望ま
しい。即ち、逆方向回転で感光体１上の転写残トナーを
一旦引離し帯電を行なうことにより優位に直接注入帯電
を行なうことが可能である。

【００６５】像担持体としての感光体１と接触帯電部材
としての帯電ローラ２とのニップ部ｎにおける帯電促進
粒子ｍの介在量は、少なすぎると、該粒子による潤滑効
果が十分に得られず、帯電ローラ２と感光体１との摩擦
が大きくて帯電ローラ２を感光体１に速度差を持って回
転駆動させることが困難である。

【００６６】つまり、駆動トルクが過大となるし、無理
に回転させると帯電ローラ２や感光体１の表面が削れて
しまう。更に該粒子による接触機会増加の効果が得られ
ないこともあり十分な帯電性能が得られない。

【００６７】一方、該介在量が多過ぎると、帯電促進粒
子の帯電ローラ２からの脱落が著しく増加し作像上に悪
影響が出る。実験によると該介在量は１０³個／ｍｍ²以
上が望ましい。１０³個／ｍｍ²より低いと十分な潤滑効
果と接触機会増加の効果が得られず帯電性能の低下が生
じる。より望ましくは１０³〜５×１０⁵個／ｍｍ²の該
介在量が好ましい。

【００６８】５×１０⁵個／ｍｍ²を超えると、該粒子の
感光体１へ脱落が著しく増加し、粒子自体の光透過性を
問わず、感光体１への露光量不足が生じる。５×１０⁵
個／ｍｍ２以下では脱落する粒子量も低く抑えられ該悪
影響を改善できる。該介在量範囲において感光体１上に
脱落した粒子の存在量を測ると１０²〜１０⁵個／ｍｍ ²
であったことから、作像上弊害がない該存在量としては
１０⁵個／ｍｍ²以下が望まれる。

【００６９】該介在量及び感光体１上の該存在量の測定
方法について述べる。該介在量は帯電ローラ２と感光体
１の接触面部を直接測ることが望ましいが、帯電ローラ
２に接触する前に感光体１上に存在した粒子の多くは逆
方向に移動しながら接触する帯電ローラ２に剥ぎ取られ
ることから、本発明では接触面部に到達する直前の帯電
ローラ２表面の粒子量をもって該介在量とした。

【００７０】具体的には、帯電バイアスを印加しない状
態で感光ドラム１及び帯電ローラ２の回転を停止し、感
光体１及び帯電ローラ２の表面をビデオマイクロスコー
プ（ＯＬＹＭＰＵＳ製ＯＶＭ１０００Ｎ）及びデジタル
スチルレコーダ（ＤＥＬＴＩＳ製ＳＲ−３１００）で撮
影した。帯電ローラ２については、帯電ローラ２を感光
ドラム１に当接するのと同じ条件でスライドガラスに当
接し、スライドガラスの背面からビデオマイクロスコー
プにて該接触面を１０００倍の対物レンズで１０箇所以
上撮影した。得られたデジタル画像から個々の粒子を領
域分離するため、ある閾値を持って２値化処理し、粒子
の存在する領域の数を所望の画像処理ソフトを用いて計
測した。また、感光体１上の該存在量についても感光体
１上を同様のビデオマイクロスコープにて撮影し同様の
処理を行い計測した。

【００７１】該介在量の調整は、現像装置４の現像剤４
ｄにおける帯電促進粒子ｍの配合量を設定することによ
り行なった。一般には現像剤（トナー）ｔ１００重量部
に対して帯電促進粒子ｍは０．０１〜２０重量部であ
る。

【００７２】（３）湿度と表面電位の関係以下、図２、図３を用いて説明する。図２は温度２３℃
／湿度６０％の環境Ａにおける、周速差と表面電位の関
係である。図３は温度２３℃／湿度１０％の環境Ｂにお
ける、周速差と表面電位の関係である。

【００７３】この図２より、印加電圧を−６００Ｖ印加
した場合には、環境Ａでは周速差が１５０％以上のとき
には表面電位がほぼ６００Ｖであり、周速差が１００％
の場合には−５４７Ｖであった。この結果より、適正な
周速差は１５０％以上であることが望ましい。

【００７４】また、この図３より、印加電圧を−６００
Ｖ印加した場合には、環境Ｂでは周速差が２００％以上
のときには表面電位がほぼ−６００Ｖであり、周速差が
１５０％の場合には−５６２Ｖ、周速差が１００％の場
合には−５１２Ｖであった。この結果より、適正な周速
差は２００％以上であることが望ましい。

【００７５】このように湿度に応じて表面電位に変化が
発生する原因は、帯電ロ−ラ、感光体等の抵抗の違いに
よるものと考えられる。

【００７６】以上の結果から、同じ周速差を維持してい
ても環境に応じて、表面電位が変化することがわかる。
また、あらゆる環境で表面電位を維持するために周速差
に余裕をもたせる方法が考えられるが、この場合には帯
電ロ−ラ上のトナ−等の飛散、感光体への損傷等の弊害
が発生し、好ましくない。

【００７７】そこで、本実施例では、上記関係に基づ
き、湿度検知手段７により検知された湿度が低湿度、例
えば、１０％未満の場合には周速差を２００％に制御
し、又湿度が１０％以上の場合には周速差を１５０％に
制御を行うことで、帯電ロ−ラ上のトナ−等の飛散、感
光体への損傷等の弊害を防止しつつ、感光体の表面電位
をすべての環境で維持できる。

【００７８】なお、低湿環境において常に周速差を２０
０％にしている場合にはトナ−の飛散、感光体への損傷
が生じることになるが、画像形成装置を使用することに
よって転写材が定着器を通過する結果、転写材に含有す
る水分が蒸発することによって密閉状態である画像形成
装置内の湿度は上昇する。そのため、朝一の所定の枚
数、例えば、朝一から１００枚くらいのまで周速差を２
００％にすると上記弊害を防止することができ、かつ、
帯電不良を防止することができる。湿度センサーを帯電
装置の近傍に設けることにより更なる効果が期待でき
る。

【００７９】以上のように、湿度検知手段により検知さ
れた湿度により、周速差を変更することで、接触帯電部
材又は感光体の抵抗値の変化による帯電不良を防止する
ことにより、あらゆる環境において良好な帯電ができ、
高画質な画像を形成することができる画像形成装置を提
供することができる。

【００８０】〈実施形態例２〉更なる実施例を説明す
る。

【００８１】本実施例の画像形成装置の構成は、実施例
１とほぼ同じであるが、本実施例では温度検知手段を設
けたことを特徴とする。

【００８２】本実施例における温度検知手段は帯電ロ−
ラ２近傍に設置するものとする。なお、温度検知手段は
帯電ロ−ラ２近傍以外に感光体１の近傍、又転写材のカ
セットの近傍等その他画像形成装置に設置されているも
のとする。

【００８３】（１）温度と表面電位の関係以下、図２、図４を用いて説明する。図２は温度２３℃
／湿度６０％の環境Ａにおける、周速差と表面電位の関
係である。図３は温度１０℃／湿度６０％の環境Ｃにお
ける、周速差と表面電位の関係である。

【００８４】この図２より、印加電圧を−６００Ｖ印加
した場合には、環境Ａでは周速差が１５０％以上のとき
には表面電位がほぼ６００Ｖであり、周速差が１００％
の場合には−５４７Ｖであった。この結果より、適正な
周速差は１５０％以上であることが望ましい。

【００８５】また、この図４より、印加電圧を−６００
Ｖ印加した場合には、環境Ｃでは周速差が２００％以上
のときには表面電位がほぼ−６００Ｖであり、周速差が
１５０％の場合には−５７７Ｖ、周速差が１００％の場
合には−５１２Ｖであった。この結果より、適正な周速
差は２００％以上であることが望ましい。

【００８６】このように温度に応じて表面電位に変化が
発生する原因は、帯電ロ−ラ、感光体等の抵抗の違いに
よるものと考えられる。

【００８７】以上の結果から、同じ周速差を維持してい
ても環境に応じて、表面電位が変化することがわかる。
また、あらゆる環境で表面電位を維持するために周速差
に余裕をもたせる方法が考えられるが、この場合には帯
電ロ−ラ上のトナ−等の飛散、感光体への損傷等の弊害
が発生し、好ましくない。

【００８８】そこで、本実施例では、上記関係に基づ
き、温度検知手段７により検知された温度が低温度、例
えば、１０℃未満の場合には周速差を２００％に制御
し、又温度が１０℃以上の場合には周速差を１５０％に
制御を行うことで、帯電ロ−ラ上のトナ−等の飛散、感
光体への損傷等の弊害を防止しつつ、感光体の表面電位
をすべての環境で維持できる。

【００８９】なお、低温環境において常に周速差を２０
０％にしている場合にはトナ−の飛散、感光体への損傷
が生じることになるが、本体の機内昇温により感光体、
及び帯電ロ−ラの抵抗の下がることにより常に２００％
にする必要はない。そのため、朝一の所定の枚数、例え
ば、朝一から１００枚くらいのまで周速差を２００％に
するという方法もあるが、本実施例では、温度検知手段
により検知された温度により、所定の温度以上の場合に
は周速差を１５０％にする制御を行うことにより、上記
弊害を防止することができ、帯電不良を防止することが
できる。

【００９０】以上のように、温度検知手段により検知さ
れた温度により、周速差を変更することで、接触帯電部
材又は感光体の抵抗値の変化による帯電不良を防止する
ことにより、あらゆる環境において良好な帯電ができ、
高画質な画像を形成することができる画像形成装置を提
供することができる。

【００９１】〈実施形態例３〉本例は前記実施形態例１
の画像形成装置において、像担持体である感光体１の表
面抵抗を調整することで更に安定して均一に帯電を行な
うものである。

【００９２】つまり、接触帯電部材に転写残トナーが混
入し感光体１との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
受を行なうものである。

【００９３】本例では感光体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。図３は、本例で
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。

【００９４】即ち該感光体１は、アルミドラム基体（Ａ
ｌ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。

【００９５】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）（登録
商標）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。

【００９６】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。

【００９７】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１６
の体積抵抗値としては１×１０⁹〜１×１０¹⁴（Ω・ｃ
ｍ）の範囲が適当である。

【００９８】また本構成のように電荷注入層１６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。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。

【００９９】〈その他〉１）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。また可撓性の接触
帯電部材は弾性帯電ローラの他に、ファーブラシ、フェ
ルト、布などの材質・形状のものも使用可能である。ま
た、これらを積層し、より適切な弾性と導電性を得るこ
とも可能である。

【０１００】２）接触帯電部材２や現像スリーブ４ａに
対する印加帯電バイアスあるいは印加現像バイアスは直
流電圧に交番電圧（交流電圧）を重畳してもよい。交番
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。

【０１０１】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
レーザー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。

【０１０２】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。

【０１０３】４）現像手段４は実施形態例では一成分磁
性トナーによる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。

【０１０４】５）像担持体からトナー画像の転写を受け
る記録媒体は転写ドラム等の中間転写体であってもよ
い。

【０１０５】６）実施形態例では、転写残トナー除去の
ために一般に用いられるクリーニング装置を具備しない
場合を例に説明したが、帯電促進粒子がクリーニング装
置をすり抜けて帯電ローラに到達する構成にすれば、ク
リーニング装置を設けてもよい。

【０１０６】７）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。

【０１０７】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。

【０１０８】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。

【０１０９】このような実施形態においても、画像形成
の湿度、温度に応じて、周速差を変更する制御を行うこ
とで実施例１及び実施例２と同等の効果を得ることがで
きる。

【０１１０】

【発明の効果】以上述べたように本発明は、画像形成装
置の外気の温度と湿度を検知し、検知された値に応じて
接触帯電部材と感光体との周速差を変化させるものとす
る。これにより、特に低温低湿環境で発生する接触帯電
部材又は感光体の抵抗値の変化による帯電不良を防止す
ることにより、あらゆる環境において良好な帯電がで
き、高画質な画像を形成することができる画像形成装置
を提供することができた。また、さらには小電力で帯電
を行うことができることにより、省エネルギ−にも貢献
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態例１における画像形成装置の概略構
成図

【図２】実施形態例１における周速差と表面電位の関
係図（２３℃／６０％）

【図３】実施形態例１における周速差と表面電位の関
係図（２３℃／１０％）

【図４】実施形態例２における周速差と表面電位の関
係図（１０℃／６０％）

【図５】実施形態例３における画像形成装置の概略図

【符号の説明】

１感光体（像担持体、被帯電体）２帯電ローラ（接触帯電部材）３レーザービームスキャナ（露光器）４現像装置４ａ現像スリーブ４ｄ現像剤（トナーｔ＋帯電促進粒子ｍ）５転写ローラ６定着装置Ｐ転写材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｇ０３Ｇ 9/08 ３７１Ｇ０３Ｇ 9/08 ３７１ 15/08 ５０７ 21/00 ３１２ 21/10 15/08 ５０７ＢＦターム(参考） 2H005 AA08 EA01 2H068 AA08 2H077 AA37 AC16 AD01 AD06 AD31 AD35 AE08 BA03 BA08 DA18 DB12 DB14 EA01 EA11 GA01 2H134 GA01 GB02 HF13 KH01 KH04 KH06 KH07 2H200 FA01 FA20 GA23 GA45 GA46 GA56 GB37 HA03 HA29 HA30 HB12 HB22 HB45 HB46 HB47 MA03 MA04 MA11 MA14 MA20 MB04 MB05 MC02 PA11 PA20 PB27 PB28

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】像担持体と、該像担持体とニップ部を形
成し前記像担持体の回転方向と逆方向に所定の周速差を
もって回転し該像担持体を帯電する帯電部材と、前記像
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、該静電潜像をトナーによりトナー画像として可
視化する現像手段と、該トナー画像を記録媒体に転写す
る転写手段を有し、画像形成装置の外部の温度を検知す
る温度検知手段を有し、前記現像手段の現像剤はトナー
及び導電性を有する帯電促進粒子を含み、像担持体の静
電潜像の現像は該現像剤によりなされ、少なくとも帯電
部材と像担持体とのニップ部に、現像部で像担持体に付
着し転写後の像担持体上に残留した前記現像剤中に含有
の帯電促進粒子が持ち運ばれて介在している画像形成装
置において、前記温度検知手段により検知された温度に応じて前記像
担持体と帯電部材との前記周速差を変化させることを特
徴とする画像形成装置。
【請求項２】像担持体と、該像担持体とニップ部を形
成し前記像担持体の回転方向と逆方向に所定の周速差を
もって回転し該像担持体を帯電する帯電部材と、前記像
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、該静電潜像をトナーによりトナー画像として可
視化する現像手段と、該トナー画像を記録媒体に転写す
る転写手段を有し、画像形成装置の外部の湿度を検知す
る湿度検知手段を有し、前記現像手段の現像剤はトナー
及び導電性を有する帯電促進粒子を含み、像担持体の静
電潜像の現像は該現像剤によりなされ、少なくとも帯電
部材と像担持体とのニップ部に、現像部で像担持体に付
着し転写後の像担持体上に残留した前記現像剤中に含有
の帯電促進粒子が持ち運ばれて介在している画像形成装
置において、前記湿度検知手段により検知された湿度に応じて前記像
担持体と帯電部材との前記周速差を変化させることを特
徴とする画像形成装置。
【請求項３】像担持体と、該像担持体とニップ部を形
成し前記像担持体の回転方向と逆方向に所定の周速差を
もって回転し該像担持体を帯電する帯電部材と、前記像
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、該静電潜像をトナーによりトナー画像として可
視化する現像手段と、該トナー画像を記録媒体に転写す
る転写手段を有し、画像形成装置の外部の温度と湿度を
検知する温度検知手段と湿度検知手段とを有し、前記現
像手段の現像剤はトナー及び導電性を有する帯電促進粒
子を含み、像担持体の静電潜像の現像は該現像剤により
なされ、少なくとも帯電部材と像担持体とのニップ部
に、現像部で像担持体に付着し転写後の像担持体上に残
留した前記現像剤中に含有の帯電促進粒子が持ち運ばれ
て介在している画像形成装置において、前記温度検知手段により検知された温度と前記湿度検知
手段により検知された湿度に応じて前記像担持体と帯電
部材との前記周速差を変化させることを特徴とする画像
形成装置。
【請求項４】前記帯電促進粒子の粒子抵抗が１０¹²Ω
・ｃｍ以下であり、粒径が５０μｍ以下であることを特
徴とする請求項１、２又は３に記載の画像形成装置。
【請求項５】前記帯電促進粒子の粒子抵抗が１０¹⁰Ω
・ｃｍ以下であり、粒径が５０μｍ以下であることを特
徴とする請求項１、２又は３に記載の画像形成装置。
【請求項６】前記帯電部材は弾性導電ローラであるこ
とを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の画
像形成装置。
【請求項７】前記帯電部材は導電性繊維から構成され
るブラシであることを特徴とする請求項１乃至５の何れ
か１項に記載の画像形成装置。
【請求項８】前記像担持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１乃至７の何れか１項に
記載の画像形成装置。
【請求項９】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１乃至８の何れか１項に記載の画像形成装
置。