JP2003302812A - 帯電装置、プロセスカートリッジ、及び画像形成装置 - Google Patents
帯電装置、プロセスカートリッジ、及び画像形成装置Info
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Abstract
おいて、長期に亙って安定した帯電均一性を維持する。 【解決手段】被帯電体1とニップ部Nを形成し、被帯電
体を帯電する帯電部材21と、ニップ部Nに設けられる
導電粒子22を有し、被帯電体1の表面は、帯電部材2
1の表面によって、帯電部材21に印加される電圧の極
性と逆極性に摩擦帯電され、導電粒子22は、ニップ部
Nにおいて前記電圧の極性と逆極性に摩擦帯電されるこ
と。すなわち、帯電部材21と被帯電体1のみが摩擦帯
電することによって得る被帯電体電位が、被帯電体を帯
電する帯電極性と異なる。さらに、導電粒子22の極性
が被帯電体1の帯電極性とは異なる構成にすることで、
帯電部材21の表面には導電粒子22が留まる構成とな
る。
Description
ような被帯電体とニップ部を形成し、被帯電体を帯電す
る帯電部材を備える帯電装置に関し、ニップ部に導電粒
子(帯電促進粒子)を用いた帯電装置、プロセスカート
リッジ、及び画像形成装置に関する。画像形成装置は、
例えば電子写真装置・静電記録装置である。
ば特許文献1、2、3に開示されている。この帯電装置
は、被帯電体と、被帯電体に対して接触させた導電性弾
性発泡体ローラを一般的とする帯電部材との少なくとも
両者の接触部である帯電接触部(帯電ニップ部)に導電
粒子を介在させかつ速度差を持たせて接触させ、帯電部
材に帯電バイアスを印加することで、放電帯電機構より
も直接注入帯電機構を支配的にしたものである。
に生じる放電現象により被帯電体表面が帯電する機構で
ある。
定の放電閾値を有するため、帯電電位より大きな電圧を
接触帯電部材に印加する必要がある。また、非接触タイ
プの帯電装置であるコロナ帯電器に比べれば発生量は格
段に少ないけれども放電生成物を生じることが原理的に
避けられないため、オゾンなど活性イオンによる弊害は
避けられない。
(帯電ロール)を用いたロール帯電方式は帯電の安定性
と言う点で好ましく、広く用いられているが、このロー
ル帯電ではその帯電機構は放電帯電機構が支配的であ
る。
が直接注入されることで、被帯電体表面を帯電する機構
であり、中抵抗の接触帯電部材が被帯電体表面に接触し
て、放電現象を介さずに、つまり放電機構を基本的に用
いないで、被帯電体表面に直接電荷注入を行うものであ
る。よって、接触帯電部材への印加電圧が放電閾値以下
であっても、被帯電体を印加電圧相当の電位に帯電する
ことができる。この直接注入帯電機構はイオンの発生を
伴わないため放電生成による弊害は生じない。
この直接注入帯電機構が支配的である。導電粒子は帯電
補助を目的とした粒子である。例えば粒径0.1〜5μ
m、体積抵抗値1×1012Ω・cm以下、より好ましく
は1×1010Ω・cm以下の、導電性酸化亜鉛等の金属
酸化物微粒子、その他の導電性無機微粒子、有機物との
混合物など各種の導電性粒子が使用可能である。
は被帯電体との接触帯電部において被帯電体と速度差を
もって接触できると同時に、導電粒子を介して密に被帯
電体に接触して、つまり接触帯電部に存在する導電粒子
が被帯電体表面を隙間なく摺擦することで被帯電体に電
荷を直接注入するのである。即ち帯電バイアスを印加し
た接触帯電部材による被帯電体の帯電は導電粒子の存在
により直接注入帯電機構を支配的にすることができる。
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被帯電体に与えることができ、
低印加電圧でオゾンレスの直接注入帯電を簡易な構成で
実現することができるもので、例えば電子写真画像形成
装置や静電記録画像形成装置において電子写真感光体や
静電記録誘電体等の像担持体を所定の極性・電位に一様
に直接注入帯電処理する帯電手段として有効である。
の観点より、廃トナーを生じないクリーナレスシステム
への要求が高まっている。上記の導電粒子を用いた直接
注入帯電では、クリーナレス装置において、均一帯電を
行うことが可能である。
混合し、現像部で導電粒子をトナーと伴に現像装置から
被帯電体である電子写真感光体等の像担持体の表面に供
給し、転写部では、おもにトナーのみを転写材に転写
し、導電粒子を帯電接触部に供給することでクリーナレ
ス装置において注入帯電により均一帯電が可能である。
うな導電粒子を用いた直接注入帯電においては、以下に
示す問題点がある。
部材上から被帯電体へ徐々に脱落する。上述のようなク
リーナレスの画像形成装置において、たとえ現像装置か
ら像担持体面を介して接触帯電部材に対して導電粒子が
補給されて直接注入帯電の維持が成されたとしても、装
置を使用するに従って、接触帯電部材表面からの導電粒
子の脱離量と、現像装置から像担持体面を介しての接触
帯電部材に対する導電粒子の補給量とのアンバランスに
より、接触帯電部材上に帯電に充分必要な量の導電粒子
が不足してしまうこともある。このような場合には帯電
性能が低下し、画像形成装置にあっては画像不良とな
る。これは、装置を長期使用することにより、生じやす
くなる。
とどまり易いようにした帯電装置、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である。
から被帯電体へ移動することを抑制した帯電装置、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であ
る。
電体への安定した帯電性能を得ることができる帯電装
置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置を提供する
ことである。
因子である転写残トナーで汚れ状態になりやすいクリー
ナレス方式を用いるのに適した帯電装置、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である。
は、添付図面を参照しつつ以下の詳細な説明を読むこと
により一層明らかになるだろう。
徴とする、帯電装置、プロセスカートリッジ、及び画像
形成装置、である。
被帯電体を帯電する帯電部材と、前記ニップ部に設けら
れる導電粒子を有し、前記被帯電体の表面は、前記帯電
部材の表面によって、前記帯電部材に印加される電圧の
極性と逆極性に摩擦帯電され、前記導電粒子は、前記ニ
ップ部において前記電圧の極性と逆極性に摩擦帯電され
ることを特徴とする帯電装置。
012Ωcm以下であることを特徴とする(1)に記載の
帯電装置。
010Ωcm以下であることを特徴とする(1)に記載の
帯電装置。
され、前記導電粒子の平均粒径は、前記トナーの平均粒
径よりも小さいことを特徴とする(1)に記載の帯電装
置。
014Ωcm以下である表層を備えることを特徴とする
(1)に記載の帯電装置。
09〜1×1014Ωcm以下である表層を備えることを
特徴とする(1)に記載の帯電装置。
いて、前記被帯電体と周速差をもって移動することを特
徴とする(1)に記載の帯電装置。
いて、前記被帯電体に対してカウンター回転することを
特徴とする(1)に記載の帯電装置。
を備えることを特徴とする(1)に記載の帯電装置。
発泡層を備えることを特徴とする(1)に記載の帯電装
置。
ることを特徴とする(1)に記載の帯電装置。
プロセスカートリッジであって、像を担持可能である被
帯電体と、前記被帯電体とニップ部を形成し、前記被帯
電体を帯電する帯電部材と、前記ニップ部に設けられる
導電粒子を有し、前記被帯電体の表面は、前記帯電部材
の表面によって、前記帯電部材に印加される電圧の極性
と逆極性に摩擦帯電され、前記導電粒子は、前記ニップ
部において前記電圧の極性と逆極性に摩擦帯電されるこ
とを特徴とするプロセスカートリッジ。
1012Ωcm以下であることを特徴とする(12)に記
載のプロセスカートリッジ。
導電粒子の体積抵抗は、1×1010Ωcm以下であるこ
とを特徴とする(12)に記載のプロセスカートリッ
ジ。
成され、前記導電粒子の平均粒径は、前記トナーの平均
粒径よりも小さいことを特徴とする(12)に記載のプ
ロセスカートリッジ。
1014Ωcm以下である表層を備えることを特徴とする
(12)に記載のプロセスカートリッジ。
109〜1×1014Ωcm以下である表層を備えること
を特徴とする(12)に記載のプロセスカートリッジ。
おいて、前記被帯電体と周速差をもって移動することを
特徴とする(12)に記載のプロセスカートリッジ。
おいて、前記被帯電体に対してカウンター回転すること
を特徴とする(12)に記載のプロセスカートリッジ。
層を備えることを特徴とする(12)に記載のプロセス
カートリッジ。
発泡層を備えることを特徴とする(12)に記載のプロ
セスカートリッジ。
ることを特徴とする(12)に記載のプロセスカートリ
ッジ。
に感光層を備えることを特徴とする(16)又は(1
7)に記載のプロセスカートリッジ。
成され、前記導電粒子は、前記トナーによって前記電圧
の極性と逆極性に摩擦帯電されることを特徴とする(1
2)に記載のプロセスカートリッジ。
は、トナーで現像され、前記電圧の極性は、前記トナー
の正規の帯電極性と同じであることを特徴とする(1
2)に記載のプロセスカートリッジ。
プ部を形成し、前記被帯電体を帯電する帯電部材と、前
記ニップ部に設けられる導電粒子と、前記被帯電体に像
を形成する像形成手段と、を有し、前記被帯電体の表面
は、前記帯電部材の表面によって、前記帯電部材に印加
される電圧の極性と逆極性に摩擦帯電され、前記導電粒
子は、前記ニップ部において前記電圧の極性と逆極性に
摩擦帯電されることを特徴とする画像形成装置。
えた画像形成装置の一例の構成略図である。本例の画像
形成装置は、転写方式電子写真プロセス利用、帯電用導
電性粒子を用いた直接注入帯電方式、反転現像方式、ク
リーナレス(トナーリサイクルプロセス)、カートリッ
ジ着脱方式のレーザビームプリンタ(記録装置)であ
る。
写真感光体(以下、感光ドラムと記す)である。この感
光ドラム1は、直径30mmで、矢印Aの時計方向に周
速50mm/secの一定速度で回転駆動される。
を示す。感光ドラム1は、アルミドラム基体11上に、
下引き層12、正電荷注入防止層13、電荷発生層1
4、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。電荷注入層16は熱硬
化性フェノール樹脂にSnO2超微粒子16a(粒径が
約0.03μm)、テフロン(登録商標)(商品名)な
どの滑剤を混合分散し、硬化したものである。樹脂とし
ては、具体的には、アミン化合物触媒を使用したレゾー
ル型フェノール樹脂を用いている。硬化条件としては、
145℃の温度で、1時間熱風乾燥する。
体積抵抗にある。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、感光ドラムとして
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1×10 9
(Ω・cm)以上1×1014(Ω・cm)以下の範囲が
適当である。
に一様に帯電する帯電装置(帯電器)である。本例の帯
電装置2は導電粒子22を用いた直接注入帯電装置であ
り、接触帯電部材として導電性弾性発泡体ロール(以
下、帯電ロールと記す)21を用い、該帯電ロール21
を感光ドラム1に所定の押圧力で接触させて帯電接触部
(ニップ部)Nを形成させ、少なくとも帯電接触部Nに
は導電粒子22を介在させて帯電ロール21を感光ドラ
ム1に対して矢印Bの時計方向にカウンターで回転させ
ることで帯電接触部Nにおいて感光ドラム1に対して速
度差をもたせて接触させるとともに、帯電バイアス印加
電源S1から所定の帯電バイアス電圧(負帯電極性)を
印加することで、感光ドラム1の面を所定の極性・電位
に一様に直接注入帯電機構で帯電処理するものである。
においてロール表面が感光ドラム1と互いに逆方向に等
速で移動するよう凡そ80rpmで駆動し、そのロール
芯金2aに−700Vの直流電圧を印加した。これによ
り、感光ドラム表面は印加電圧と等しい電位に帯電(ネ
ガ帯電)される。
でさらに詳述する。
る。本例はレーザスキャナであり、感光ドラム1の一様
帯電処理面を、プリントパターンに応じ画像部をレーザ
ビームLで走査露光して感光ドラム1上に静電潜像を作
る。
現像装置(現像器)である。本例の現像装置3は、現像
剤として負帯電極性の磁性一成分トナー(ネガトナー)
tを用いた非接触型の反転現像装置である。
ロール21に対する導電粒子22の補給を現像装置3か
ら感光ドラム1面を介して行なわせるようにしており、
現像装置3の現像剤として、磁性一成分トナーtに導電
粒子22を所定の割合で混合してある。
包した回転現像スリーブ3a、規制ブレード3d、現像
スリーブ3aに対する現像バイアス印加電源S2等から
構成される。現像装置3内のトナーtは現像スリーブ3
a上を搬送される過程において、規制ブレード3dで層
厚規制及び電荷付与(摩擦帯電)され、現像部位Dに導
入され、感光ドラム1上に形成された静電潜像をトナー
tで反転現像する。この現像時に静電潜像をトナー現像
するとともに、導電粒子22を現像部位Dから感光ドラ
ム1上に供給している。この導電粒子22はトナーによ
ってトナーの正規の帯電極性と逆極性(プラス極性)に
摩擦帯電される。
は転写ロールであり、感光ドラム1面に対して所定の押
圧力で接触させて転写接触部Tを形成させ、感光ドラム
1の回転に順方向に、感光ドラム1の回転周速度とほぼ
同じ周速度で回転する。S3は転写バイアス印加電源で
あり、トナーの帯電極性とは逆極性の所定の転写バイア
スを所定の制御タイミングで転写ロール4に印加する。
して記録材Pが所定の制御タイミングにて給送され、転
写接触部Tを挟持搬送されることで、感光ドラム1面側
のトナー画像が記録材P面側に順次に静電転写される。
ム1の面から分離されて定着装置(定着器)5へ導入さ
れてトナー画像の定着を受け、プリントとして排紙され
る。
り、記録材分離後の感光ドラム1面の転写残トナーはト
ナーリサイクルのため、引き続く感光ドラム1の回転に
伴い帯電ロール21と感光ドラム1との接触部である帯
電接触部Nに至る。転写残トナーはプラス極性のものと
マイナス極性のものが混在しているが、帯電ロール表面
の微小な突起により撹乱されつつ帯電ロール表面に付着
(混入)し、感光ドラム表面や帯電用導電粒子との摩擦
帯電により、本例ではネガ化される。従って、トナー
は、徐々に帯電ロール表面から感光ドラム1面に排出さ
れ、引き続く感光ドラム1の回転により現像部位Dに至
り、現像装置3により現像同時クリーニング(回収)さ
れて再利用される。
持体上に残留したトナーを次工程以降の現像時、即ち引
き続き像担持体を帯電し、潜像を形成し、該潜像の現像
時にかぶり取りバイアス(現像手段に印加する直流電圧
と像担持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。
る磁性一成分トナーtに混入させた導電粒子22は外添
剤としてはポジ帯電性の傾向を示すので、導電性粒子2
2単独では感光ドラム1面の静電潜像の暗電位部分であ
る非画像部に対し現像スリーブ3aから感光ドラム1へ
飛翔する。また、導電性粒子22はトナーtに付着して
いるものもあり、感光ドラム1面の静電潜像の明電位部
分である画像部に対し、現像スリーブ3aから感光ドラ
ム1へ飛翔する。
子22はポジ帯電性である為、転写工程後、転写残トナ
ーと共に感光ドラム1上に残留し、これが引き続く感光
ドラム1の回転に伴い帯電ロール21と感光ドラム1と
の接触部である帯電接触部Nに至り、帯電ロール21に
よってその多くが剥ぎ取られ、これにより帯電ロール2
1に対する導電粒子22の補給がなされる。
セスカートリッジである。本例のプロセスカートリッジ
7は、感光ドラム1、帯電ロール21、現像装置3の3
つのプロセス機器を一体型のカートリッジに内包される
構成をとっているが、カートリッジ形態はこれに限定さ
れるものではない。
装置が未使用のとき予め導電粒子22を塗布してある。
また上記したように、帯電ロール21に対する導電粒子
22の補給が現像装置3から感光ドラム1面を介して行
なわれ、帯電ロール21がこの導電粒子22を担持した
状態で感光ドラム1の帯電が行われる。
21と感光ドラム1の間に導電粒子22を介在させるこ
とにより、両者21・1の間で速度差を設けることが可
能になり、速度差を設けることでより高い接触性を得る
ことができる。即ち、導電粒子22が隙間なく感光ドラ
ム表面に接触する。構成としては、帯電ロール21を回
転駆動あるいは非回転として感光ドラム1と帯電ロール
21に速度差を設けることになる。帯電ロール21は上
記のように感光ドラム表面の移動方向とは逆方向に回転
するよう構成することが望ましい。
電では得られなかった高い帯電効率を得られ、帯電ロー
ル21に印加した電位とほぼ同等の電位を被帯電体であ
る感光ドラムに与えることができる。帯電に必要なバイ
アスは被帯電体に必要な電位相当の電圧で十分であり、
放電現象を用いない安定かつ安全な帯電方式を実現す
る。
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はバインダーとなる樹脂やゴム剤、導電性粒
子(例えばカーボンブラック)、発泡剤等により処方さ
れ、芯金2bの上にロール状に形成した。その後必要に
応じて表面を研磨して直径12mm、長手長さ200m
mの帯電ロール21としての導電性弾性ロールを作成し
た。
したところ100kΩであった。帯電ロール21の芯金
2aに総圧9.8N(1kg)の加重がかかるよう直径
30mmのアルミドラムに圧着した状態で、芯金2aと
アルミドラムに100Vを印加し、計測した。ここで、
帯電ロール21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。従って、十分な帯電性と耐リーク性を得るには1
04〜107Ωの抵抗が望ましい。
と形状が安定しないために接触性が悪くなり、高すぎる
と帯電ニップを確保できないだけでなく、感光ドラム表
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20度から50度が好ましい範囲である。
て、所望のゴムや樹脂材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材料があ
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
り、さらには、金属酸化物とイオン導電性の材料を混合
して抵抗調整することも可能である。加えて、発泡体で
あるので、発泡剤、そして必要に応じて帯電制御剤等を
添加している。
コストの面からも効果的であるが、機能分離させた多層
構成にすることで、さらに性能を向上させることも可能
である。
2μmの導電性酸化亜鉛粒子を導電粒子22として用
い、これを使用前の帯電ロール21の表面に刷毛を用い
て均一に塗布した。また現像装置3の現像剤tにも所定
の割合量を添加混合した。
化物などの導電性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など各種導電粒子が使用
可能である。
授受を行うため比抵抗としては10 12Ω・cm以下が望
ましい。好ましくは粒子抵抗は1×1010Ω・cm以下
が良い。ここで抵抗測定は、錠剤法により測定し正規化
して求めた。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147N(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。
率と帯電均一性をえるために10μm以下が望ましい。
また好ましくは、粒径は0.1μm以上が良い。
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、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持って体積粒
径分布を算出しその50%平均粒径を持って決定した。
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
として帯電用導電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。
用いる場合に潜像露光の妨げにならないよう白色または
透明に近いことが望ましい。さらに帯電用導電粒子が感
光ドラム上から記録材Pに一部転写されてしまうことを
考えるとカラー記録では無色あるいは白色のものが望ま
しい。また、画像露光時に帯電用導電粒子による光散乱
を防止するためにもその粒径は構成画素サイズ以下、さ
らにはトナーの平均粒径粒径よりも小さいことが望まし
い。粒径の下限値としては粒子として安定にえられるも
のとして10nmが限界と考えられる。
の脱落阻止策 帯電ロール21上の導電粒子22は帯電ロール21上か
ら徐々に脱落するが、本例の場合は前記したように現像
装置3から感光ドラム1面を介して帯電ロール21に対
して導電粒子22が補給されて直接注入帯電の維持が成
される。
帯電ロール21表面からの帯電導電粒子22の脱離量
と、現像装置3から感光ドラム1面を介しての帯電ロー
ル21に対する帯電導電粒子22の補給量とのアンバラ
ンスにより、帯電ロール21上に帯電に充分必要な量の
帯電導電粒子22が不足してしまうこともある。このよ
うな場合には帯電性能が低下し、画像不良となる。これ
は、装置を長期使用することにより、生じやすくなる。
ての帯電ロール21と被帯電体としての感光ドラム1と
の接触帯電部Nにおいて、仮に帯電ロール21と感光ド
ラム1が導電粒子22の介在なく接触した場合の、感光
ドラム表面が帯電電圧の帯電極性(本例では負)と逆極
性に摩擦帯電(本例では正)するように設定する。さら
には、接触帯電部Nにおいて、導電粒子22は帯電ロー
ル21に印加する帯電電圧の極性(本例では負)とは逆
の極性に摩擦帯電(本例では正)するように設定する。
以上のように帯電ロール21、感光ドラム1、導電粒子
22のそれぞれの摩擦帯電極性を設定したことにより、
導電粒子は、感光ドラム1よりも帯電ロール21に対し
て、電気的に付着し易くなる。従って、帯電ロール21
に対して導電粒子22が留まる傾向を強めることが出来
て導電粒子22の帯電ロール21からの離脱減少が抑制
される。特に、本例のように、帯電ロール21が帯電阻
害因子である転写残トナーで汚れ状態になりやすいクリ
ーナレスの画像形成装置の長期使用に際しても、安定し
た直接注入帯電性能を維持させることが出来る。
ダーとしてシリコーンゴムを主原料とする発泡スポンジ
ロールを用いた。抵抗調整のためにカーボンを重量で約
10%添加した。
ダーとしてEPDMを主原料とする発泡スポンジロール
を用いた。弾性層2bは、EPDMには導電性を付与す
るためにカーボンを約15重量部、さらに加硫時に発泡
させるために発泡剤を約10重量部添加し、加硫、そし
て研磨をおこなった。
(登録商標)(商品名)材料(テトラフロロエチレン樹
脂)を分散させた表面層を塗工した帯電ロールを用い
た。ロール表面のスポンジの多孔体構造を阻害しないよ
う、コーティングはスプレーコートで行った。コーティ
ング剤は、水系のアクリル樹脂に、テフロン(登録商
標)を重量比で40%,導電性の酸化錫を重量比で約6
0%添加した。ここで、重量比としては導電粒子が多く
添加されているが、比重はテフロン(登録商標)の方が
小さいので、ローラ表面に占める割合としては、テフロ
ン(登録商標)が多くを占めていることとなる。
レン系の材料を塗工した帯電ロールを用いた。コーティ
ングは実施例3と同様にスプレーコートで行った。
ダーとしてエステル系ウレタンを主原料とした発泡スポ
ンジロールを用いた。エステル系ウレタンに導電剤とし
て、カーボンを約20重量%添加した。
を主原料とした発泡スポンジロールを用いた。エーテル
系ウレタンに導電剤としてカーボンを約10重量%添加
した。
なくとも最表面が上述の材料で構成されており、弾性層
2b内は、上述した帯電ロールとしての基本特性を満足
するものであれば問題ない。また、各実施例の帯電ロー
ルの抵抗は、初期の帯電性能としてはまったく問題のな
い、1×105〜1×106Ωの抵抗範囲にそろえてあ
る。
以下の測定を行うことで、帯電ロールと感光ドラムとの
摩擦帯電状態を知ることが出来る。
ロールにおいては、表面の清掃やまたは研磨によって、
導電粒子22が付着していない状態を作り、この状態の
帯電ロール表面と感光ドラムを摺擦させる(ここでは従
動回転を繰り返す)ことで、帯電ロールと感光ドラムと
の摩擦により感光ドラム表面電位の変化を測定し、帯電
ロールと感光ドラム表面との摩擦による帯電状態を知る
ことが出来る。
ロール表面と被帯電体としての感光ドラムの表面が帯電
用導電粒子の介在なしに接触した場合、感光ドラム表面
が、帯電部材の帯電極性(本例では負)と逆極性に摩擦
帯電(本例では正)するため、感光ドラム表面電位が帯
電ロール表面電位から比較するとプラス側となる。か
つ、導電粒子22がプラス極性であるので、具体的には
図3に示すように、実施例1においては、感光ドラム表
面が摩擦帯電によって+60Vに帯電するために帯電ロ
ール21に対する印加電圧が−700Vの場合、感光ド
ラム表面電位は−640Vとなり、ポジの導電粒子22
は静電的に常に帯電ロール21側に付着しやすい関係と
なる。なお仮に摩擦帯電が行なわれずに帯電ロール21
への印加電圧だけによって帯電が行なわれるとすると、
感光ドラム表面はほぼ−700Vに帯電される。
ル21と感光ドラム1との接触だけでなく、導電粒子2
2と感光ドラム1との接触、トナーと感光ドラム1との
接触などによって摩擦帯電が行われるため、平均電位は
上述のものとは異なる値となるが、微小な範囲内での帯
電ロール21と感光ドラム1と導電粒子22との摩擦帯
電関係は、導電粒子22が低抵抗なので、帯電ロール2
1と感光ドラム1との摩擦帯電が支配的な現象となる。
つまり、先の測定で得られた摩擦帯電電位が現象の目安
となるのである。
帯電ロール21上には転写後の感光ドラム上に残留する
トナーも付着するが、トナーは、導電粒子22よりも帯
電電荷が大きいため、容易に本来持つべき電荷となって
(本構成ではネガ極性)、帯電接触部N(帯電ロール2
1)より感光ドラムへ排出されることとなる。また、ト
ナーから感光ドラム1に与える摩擦帯電としても感光ド
ラム1をポジに帯電するため、導電粒子22が帯電ロー
ル21へとどまることを促進する方向に働く。
の帯電ロール21上の導電粒子22の存在量が過剰にな
る場合があるが、その場合は導電粒子22間には静電的
な斥力が働くため、帯電ロール21上から徐々に感光ド
ラム1上に排出される。よって、帯電ロール21上は常
に望ましい必要量の導電粒子22が存在することとな
る。
にベタ黒部(全領域トナー付着部、感光ドラム1周以
下)を配し残りが中間調の画像でスジが見られるか見ら
れないかで評価した。
め、クリーナレス方式のプリンタとしては厳しい、画像
パターンの印字率が7%と高めの印字率で、長手方向に
印字率に差がないパターンを用いて印字テストを行っ
た。
した。
が若干見られる ○:中間調画像は一様で良好である 本実施形態のプリンタは反転現像を行っているので、こ
こで意味するゴーストとは感光ドラム1の1周目におい
て画像露光した部分(トナー画像部)が感光ドラム2周
目で帯電不良を起こすため、感光ドラム上の前回の画像
パターンの部分がより強く現像され、ゴースト画像が発
生するということを言うが、ここでは、その位置に相当
するところをゴースト部と呼び、そこに、帯電不良現れ
やすいため、評価として用いている。
摩擦帯電電位と、帯電性能の関係を以下の表1に示す。
電で得られる感光ドラム表面電位は、ポジであるため、
帯電ロール表面に帯電用導電粒子を安定して保持する構
成となっており、耐久を通して、良好な帯電性能が得ら
れている。
その絶対値が低いために充分に帯電導電粒子の保持能力
が実施例の1〜4と比べると、低いために、装置の使用
が長くなると帯電性能が徐々に低下している。
ム表面がネガに帯電しているため、初期の500枚印字
程度では問題のない帯電性能ではあるが、帯電用導電粒
子の保持性能は非常に低く、急激に帯電性能が低下し、
2000枚印字時においては充分な帯電性能が得られな
い。
ではなく、エンドレスベルト体等とすることもできる。
また接触帯電部材は帯電ローラの他に、ファーブラシ、
フェルト、布などの形状・材質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(可撓性)
と導電性を得ることも可能である。パイル1本1本が弾
性を持つファーブラシ等の弾性体も使用可能である。例
えば、抵抗調整された繊維(ユニチカ製−Rec等)を
植え密度155本/mm2、繊維長3mmでパイル状に
形成し、その後そのパイルをφ6mmの芯金に巻き固定
し、ローラ状に成形したファーブラシローラ等である。
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6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。
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。
による反転現像装置であるが、現像装置の構成について
特に限定するものではない。正規現像装置であってもよ
い。
的なものを用いることができる。非磁性トナーについて
はこれをブ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(1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
(1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(2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(2成分接触現像)
と、上記の2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(2成分非接触現像)
との4種類に大別される。
ルト転写、コロナ転写などにすることもできる。転写ド
ラムや転写ベルト等の中間転写体などを用いて、単色画
像ばかりでなく、多重転写等により多色やフルカラー画
像を形成する画像形成装置であってもよい。
電体部分に電荷が直接移動することをその帯電機構とす
るから、接触帯電部材が十分に被帯電体表面に接触する
のが良く、があり、被帯電体に対して接触帯電部材を周
速差を持たせて回転させることが望ましい。接触帯電部
材と被帯電体との速度差は、具体的には接触帯電部材面
を移動駆動して被帯電体との間に速度差を設けることに
なる。好ましくは接触帯電部材を回転駆動し、さらにそ
の回転方向は被帯電体表面の移動方向とは逆方向に回転
するように構成するのがよい。
と同じ方向に移動させて速度差をもたせることも可能で
あるが、直接注入帯電の帯電性は被帯電体の周速と接触
帯電部材の周速の比に依存するため、逆方向と同じ周速
比を得るには順方向では接触帯電部材の回転数が逆方向
の時に比べて大きくなるので、接触帯電部材を逆方向に
移動させる方が回転数の点で有利である。
被帯電体周速×100 である(接触帯電部材周速は接触部において接触帯電部
材表面が被帯電体表面と同じ方向に移動するとき正の値
である)。
バイアスの交番電圧成分(AC成分、周期的に電圧値が
変化する電圧)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。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よい。
ルト転写、コロナ転写などにすることもできる。
の像担持体の帯電手段としての使用に限られず、広く被
帯電体の帯電手段として効果的に使用できる。
用いた直接注入帯電タイプの帯電装置、該帯電装置を像
担持体の帯電手段として用いた画像形成装置において、
接触帯電部材と被帯電体(像担持体)のみが摩擦帯電す
ることによって得る被帯電体の帯電電位が、被帯電体を
帯電する帯電極性とは異なり、また、帯電用導電粒子の
極性が、被帯電体の帯電極性とは異なる構成とすること
で、接触帯電部材表面には帯電用導電粒子がとどまりや
すい構成となり、例えばクリーナレスの画像形成装置の
長期使用に際しても、安定した帯電性能を得ることが出
来る。
Claims (26)
- 【請求項1】被帯電体とニップ部を形成し、前記被帯電
体を帯電する帯電部材と、前記ニップ部に設けられる導
電粒子を有し、前記被帯電体の表面は、前記帯電部材の
表面によって、前記帯電部材に印加される電圧の極性と
逆極性に摩擦帯電され、前記導電粒子は、前記ニップ部
において前記電圧の極性と逆極性に摩擦帯電されること
を特徴とする帯電装置。 - 【請求項2】 前記導電粒子の体積抵抗は、1×1012
Ωcm以下であることを特徴とする請求項1に記載の帯
電装置。 - 【請求項3】 前記導電粒子の体積抵抗は、1×1010
Ωcm以下であることを特徴とする請求項1に記載の帯
電装置。 - 【請求項4】 前記被帯電体は、トナーで像が形成さ
れ、前記導電粒子の平均粒径は、前記トナーの平均粒径
よりも小さいことを特徴とする請求項1に記載の帯電装
置。 - 【請求項5】 前記被帯電体は、体積抵抗が1×1014
Ωcm以下である表層を備えることを特徴とする請求項
1に記載の帯電装置。 - 【請求項6】 前記被帯電体は、体積抵抗が1×109
〜1×1014Ωcm以下である表層を備えることを特徴
とする請求項1に記載の帯電装置。 - 【請求項7】 前記帯電部材は、前記ニップ部におい
て、前記被帯電体と周速差をもって移動することを特徴
とする請求項1に記載の帯電装置。 - 【請求項8】 前記帯電部材は、前記ニップ部におい
て、前記被帯電体に対してカウンター回転することを特
徴とする請求項1に記載の帯電装置。 - 【請求項9】 前記帯電部材は、その表面に弾性層を備
えることを特徴とする請求項1に記載の帯電装置。 - 【請求項10】 前記帯電部材は、その表面に弾性発泡
層を備えることを特徴とする請求項1に記載の帯電装
置。 - 【請求項11】 前記帯電部材は、ローラ形状であるこ
とを特徴とする請求項1に記載の帯電装置。 - 【請求項12】画像形成装置の本体に着脱可能なプロセ
スカートリッジであって、像を担持可能である被帯電体
と、前記被帯電体とニップ部を形成し、前記被帯電体を
帯電する帯電部材と、前記ニップ部に設けられる導電粒
子を有し、前記被帯電体の表面は、前記帯電部材の表面
によって、前記帯電部材に印加される電圧の極性と逆極
性に摩擦帯電され、前記導電粒子は、前記ニップ部にお
いて前記電圧の極性と逆極性に摩擦帯電されることを特
徴とするプロセスカートリッジ。 - 【請求項13】 前記導電粒子の体積抵抗は、1×10
12Ωcm以下であることを特徴とする請求項12に記載
のプロセスカートリッジ。 - 【請求項14】 前記導電粒子の体積抵抗は、前記導電
粒子の体積抵抗は、1×1010Ωcm以下であることを
特徴とする請求項12に記載のプロセスカートリッジ。 - 【請求項15】 前記被帯電体は、トナーで像が形成さ
れ、前記導電粒子の平均粒径は、前記トナーの平均粒径
よりも小さいことを特徴とする請求項12に記載のプロ
セスカートリッジ。 - 【請求項16】 前記被帯電体は、体積抵抗が1×10
14Ωcm以下である表層を備えることを特徴とする請求
項12に記載のプロセスカートリッジ。 - 【請求項17】 前記被帯電体は、体積抵抗が1×10
9〜1×1014Ωcm以下である表層を備えることを特
徴とする請求項12に記載のプロセスカートリッジ。 - 【請求項18】 前記帯電部材は、前記ニップ部におい
て、前記被帯電体と周速差をもって移動することを特徴
とする請求項12に記載のプロセスカートリッジ。 - 【請求項19】 前記帯電部材は、前記ニップ部におい
て、前記被帯電体に対してカウンター回転することを特
徴とする請求項12に記載のプロセスカートリッジ。 - 【請求項20】 前記帯電部材は、その表面に弾性層を
備えることを特徴とする請求項12に記載のプロセスカ
ートリッジ。 - 【請求項21】 前記帯電部材は、その表面に弾性発泡
層を備えることを特徴とする請求項12に記載のプロセ
スカートリッジ。 - 【請求項22】 前記帯電部材は、ローラ形状であるこ
とを特徴とする請求項12に記載のプロセスカートリッ
ジ。 - 【請求項23】 前記被帯電体は、前記表層の内側に感
光層を備えることを特徴とする請求項16又は17に記
載のプロセスカートリッジ。 - 【請求項24】 前記被帯電体は、トナーで像が形成さ
れ、前記導電粒子は、前記トナーによって前記電圧の極
性と逆極性に摩擦帯電されることを特徴とする請求項1
2に記載のプロセスカートリッジ。 - 【請求項25】 前記被帯電体に形成された静電像は、
トナーで現像され、前記電圧の極性は、前記トナーの正
規の帯電極性と同じであることを特徴とする請求項12
に記載のプロセスカートリッジ。 - 【請求項26】被帯電体と、 前記被帯電体とニップ部を形成し、前記被帯電体を帯電
する帯電部材と、 前記ニップ部に設けられる導電粒子と、 前記被帯電体に像を形成する像形成手段と、 を有し、前記被帯電体の表面は、前記帯電部材の表面に
よって、前記帯電部材に印加される電圧の極性と逆極性
に摩擦帯電され、前記導電粒子は、前記ニップ部におい
て前記電圧の極性と逆極性に摩擦帯電されることを特徴
とする画像形成装置。
Priority Applications (6)
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