JP2003316121A - プロセスカートリッジ及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】粉末塗布型直接注入帯電装置2を用いたプロセ
スカートリッジ、画像形成装置の像担持体1の小径化を
図ること。特にφ25以下の像担持体１を用いた場合に粉
末塗布型直接注入帯電の帯電性を向上すること。 【解決手段】回転可能な像担持体1と、像担持体とニッ
プ部nを形成し、像担持体1と速度差を持って回転可能な
帯電部材2と、有し、導電粒子mがニップ部nに介在する
画像形成装置、該画像形成装置本体に着脱可能なプロセ
スカートリッジにおいて、像担持体１の直径をLD(mm)、
帯電部材2の直径をLC(mm)とすると、LD≦25(mm)かつLD
×LC≧350であること。像担持体１の回転方向における
ニップ部nの長さN(mm)と帯電部材2の像担持体1に対する
侵入量δ(mm)とが、N≧6.0δ+1.35であること。帯電部
材2は、多孔体表面を有する弾性体2bを備え、帯電部材2
の表面粗さRa(mm)と帯電部材2の像担持体1に対する侵入
量δ(mm)とが、Ra≦δである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はプロセスカートリッ
ジ及び画像形成装置に関する。

【０００２】より具体的には、像担持体の帯電手段が導
電粒子を用いた接触帯電装置であるプロセスカートリッ
ジ及び電子写真複写機・プリンタなどの画像形成装置に
関する。

【０００３】

【従来の技術】（Ａ）プロセスカートリッジ 従来、電子写真画像形成プロセスを用いた電子写真画像
形成装置においては、像担持体としての電子写真感光体
と、前記電子写真感光体に作用するプロセス手段として
の帯電手段、現像手段、クリーニング手段のうち少なく
とも１つと、を一体的にプロセスカートリッジ化して、
このプロセスカートリッジを電子写真画像形成装置本体
に着脱可能とするプロセスカートリッジ方式が採用され
ている。

【０００４】このプロセスカートリッジ方式によれば、
装置のメンテナンスをサービスマンによらずにユーザー
自身で行うことができるので、格段に操作性を向上させ
ることができる。そこで、このプロセスカートリッジ方
式は、電子写真画像形成装置において広く用いられてい
る。

【０００５】（Ｂ）トナーリサイクルプロセス（クリー
ナレスシステム） 転写方式の画像形成装置においては、転写後の像担持体
に残存する転写残りの現像剤（転写残トナー）はクリー
ニング装置（クリーナ）によって像担持体面から除去さ
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。

【０００６】そこで、クリーナをなくし、転写後の像担
持体上の転写残トナーを現像装置によって「現像同時ク
リーニング」で像担持体上から除去し、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
（トナーリサイクルシステム、クリーナレスシステム）
の画像形成装置も出現している。

【０００７】「現像同時クリーニング」とは、転写後に
像担持体上に残留したトナーを次工程以降の現像時、即
ち、電子写真方式においては引き続き像担持体を帯電
し、露光して潜像を形成し、この潜像を現像する時にか
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Ｖｂ
ａｃｋ）によって回収する方法である。

【０００８】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。又、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、或いはプロセス
カートリッジを大幅に小型化することができるようにな
る。

【０００９】トナーリサイクルプロセスでは、転写残ト
ナーを接触帯電部材に一度取り込み、再利用できる状態
（本来のトナーの電荷量）にして像担持体を介して現像
装置に戻すことにより、再度現像に使う、或いは、不要
なら回収する。これにより、トナーリサイクルが可能と
なっている。ここで用いる帯電装置には、像担持体を帯
電することのほかに、転写残トナーの回収及びトナーの
再帯電が必要になる。

【００１０】（Ｃ）粒子帯電（粉末塗布型） 像担持体と接触帯電部材とで形成する帯電接触部に非磁
性の導電粒子を存在させた状態で、直接注入帯電により
像担持体帯電させる帯電装置（粉末塗布型直接注入帯電
装置）と、それを利用したトナーリサイクルプロセス
（クリーナレスシステム）の画像形成装置が提案されて
いる。

【００１１】現像装置の現像剤に含有させた導電粒子
は、静電潜像の現像時に、トナーと共に適当量が像担持
体に移行する。像担持体上のトナー像は、転写ニップ部
において転写バイアスの影響で転写材側に引かれて積極
的に転移するが、像担持体上の導電粒子は、導電性であ
ることで転写材側に積極的には転移せず、実質的に像担
持体上に付着保持されて残留する。そして、転写材への
トナー像の転写後の像担持体の表面に残存する導電粒子
は、転写残トナーとともに像担持体の回転によって帯電
ニップ部にそのまま持ち運ばれる。

【００１２】このようにして、帯電ニップ部に導電粒子
が存在した状態で像担持体の接触帯電が行われる。

【００１３】この導電粒子の存在により、接触帯電部材
としての帯電ローラの像担持体への緻密な接触性と接触
抵抗を維持できるため、帯電ローラによる像担持体の直
接注入帯電を行わせることができる。つまり、帯電ロー
ラが導電粒子を介して密に像担持体に接触して、又、帯
電ニップ部に存在する導電粒子が像担持体の表面を隙間
なく摺擦することで、放電現象を用いない安定且つ安全
な直接注入帯電によって高い帯電効率が得られ、帯電ロ
ーラに印加した電圧とほぼ同等の電位を像担持体に与え
ることができる。

【００１４】また、転写材に対するトナー像の転写後の
像担持体の表面に残留する転写残トナーは、クリーナで
除去されることなく、像担持体の回転に伴い帯電ニップ
部を経由して現像部に至り、現像装置により現像同時ク
リーニング（回収）される。像担持体の回転により帯電
ニップ部に到達し、帯電ローラに付着・混入した転写残
トナーは、帯電ローラから徐々に像担持体上に吐き出さ
れ、像担持体の表面の移動と共に現像部に至り、現像装
置により現像同時クリーニング（回収）される。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述したよ
うな粉末塗布型直接注入帯電装置を用いたプロセスカー
トリッジ、画像形成装置の更なる改善に関わり、その目
的は、像担持体の小径化を図ることである。特にφ２５
以下の像担持体を用いた場合に粉末塗布型直接注入帯電
の帯電性を向上することである。別の目的は、粉末塗布
型直接注入帯電の帯電部材のセットの低減を図ることで
ある。

【００１６】

【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、（１）回転可能な像担持体と、前記像担持体
とニップ部を形成し、前記像担持体と速度差を持って回
転可能な帯電部材と、有し、導電粒子が前記ニップ部に
介在する、画像形成装置本体に着脱可能なプロセスカー
トリッジにおいて、前記像担持体の直径をＬＤ（ｍ
ｍ）、帯電部材の直径をＬＣ（ｍｍ）とすると、 ＬＤ≦２５（ｍｍ） かつ ＬＤ×ＬＣ≧３５０ であることを特徴とするプロセスカートリッジ。

【００１７】（２）前記像担持体の回転方向における前
記ニップ部の長さＮ（ｍｍ）と前記帯電部材の前記像担
持体に対する侵入量δ（ｍｍ）とが、 Ｎ≧６．０δ＋１．３５ であることを特徴とする（１）に記載のプロセスカート
リッジ。

【００１８】（３）前記帯電部材は、多孔体表面を有す
る弾性体を備え、前記帯電部材の表面粗さＲａ（ｍｍ）
と前記帯電部材の前記像担持体に対する侵入量δ（ｍ
ｍ）とが、 Ｒａ≦δ であることを特徴とする請求項１又は２に記載のプロセ
スカートリッジ。

【００１９】（４）前記像担持体の直径ＬＤ（ｍｍ）と
前記帯電部材の直径ＬＣ（ｍｍ）とが ＬＣ≦ＬＤ であることを特徴とする（１）又は（２）又は（３）に
記載のプロセスカートリッジ。

【００２０】（５）前記帯電部材の弾性体肉厚ｔ（ｍ
ｍ）と、前記像担持体の回転方向における前記ニップ部
の長さＮ（ｍｍ）と、前記帯電部材の前記像担持体に対
する侵入量δ（ｍｍ）とが ０．０１≦δ／ｔ≦０．０３Ｎ−０．０２ １≦Ｎ≦４ であることを特徴とする（１）乃至（４）のいずれかに
記載のプロセスカートリッジ。

【００２１】（６）前記像担持体へ導電粒子を供給する
供給手段を有し、この供給手段が前記像担持体に形成さ
れた静電像を現像剤で現像する現像手段であり、現像剤
はトナーと前記導電粒子とを備え、さらに、前記現像手
段は前記像担持体に残留するトナーを回収可能であるこ
とを特徴とする（１）乃至（５）のいずれかに記載のプ
ロセスカートリッジ。

【００２２】（７）回転可能な像担持体と、前記像担持
体とニップ部を形成し、前記像担持体と速度差を持って
回転可能な帯電部材と、を有し、導電粒子が前記ニップ
部に介在する画像形成装置において、前記像担持体の直
径をＬＤ（ｍｍ）、帯電部材の直径をＬＣ（ｍｍ）とす
ると、 ＬＤ≦２５（ｍｍ） かつ ＬＤ×ＬＣ≧３５０ であることを特徴とする画像形成装置。

【００２３】（８）前記像担持体の回転方向における前
記ニップ部の長さＮ（ｍｍ）と、前記帯電部材の前記像
担持体に対する侵入量δ（ｍｍ）とが、 Ｎ≧６．０δ＋１．３５ であることを特徴とする（７）に記載の画像形成装置。

【００２４】（９）前記帯電部材は、多孔体表面を有す
る弾性体を備え、前記帯電部材の表面粗さＲａ（ｍｍ）
と前記帯電部材の前記像担持体に対する侵入量δ（ｍ
ｍ）とが、 Ｒａ≦δ であることを特徴とする請求項７又は８に記載の画像形
成装置。

【００２５】（１０）前記像担持体の直径ＬＤ（ｍ
ｍ）、前記帯電部材の直径ＬＣ（ｍｍ）とが ＬＣ≦ＬＤ であることを特徴とする（７）又は（８）又は（９）に
記載の画像形成装置。

【００２６】（１１）前記帯電部材の弾性体肉厚ｔ（ｍ
ｍ）と、前記像担持体の回転方向における前記ニップ部
の長さＮ（ｍｍ）と前記帯電部材の前記像担持体に対す
る侵入量δ（ｍｍ））とが ０．０１≦δ／ｔ≦０．０３Ｎ−０．０２ １≦Ｎ≦４ であることを特徴とする（７）乃至（１０）のいずれか
に記載の画像形成装置。

【００２７】（１２）前記像担持体へ導電粒子を供給す
る供給手段を有し、この供給手段が前記像担持体に形成
された静電像を現像剤で現像する現像手段であり、現像
剤はトナーと前記導電粒子とを備え、さらに、前記現像
手段は前記像担持体に残留するトナーを回収可能である
ことを特徴とする（７）乃至（１１）のいずれかに記載
の画像形成装置。

【００２８】（１３）前記画像形成装置は、前記帯電部
材により前記像担持体を帯電させ、像露光装置により前
記像担持体の像担持面を像露光して静電像を形成し、前
記像担持体上の静電像を前記現像手段により現像剤で現
像し、その後前記像担持体上の現像剤像を被転写体へ転
写する各工程を含む作像プロセスにより画像を形成し、
転写工程後の前記像担持体表面に残留する現像剤を少な
くとも前記帯電部材に一時担持し、再び像担持体表面に
転移させて前記現像手段に回収可能であることを特徴と
する（１２）に記載の画像形成装置。

【００２９】（１４）前記（１）乃至（６）のいずれか
のプロセスカートリッジが画像形成装置の本体に着脱可
能であることを特徴とする（１３）に記載の画像形成装
置。

【００３０】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係るプロセスカー
トリッジ及び画像形成装置を図面に則して更に詳しく説
明する。

【００３１】〈実施例１〉図１は本発明に従う画像形成
装置１００の概略構成模型図である。この画像形成装置
１００は、転写式電子写真プロセスを利用した、直接注
入帯電方式、トナーリサイクルプロセス（クリーナレス
システム）のレーザビームプリンタである。

【００３２】（１）画像形成装置１００の全体的な構成 画像形成装置１００は、像担持体として、本実施例では
φ２４ｍｍの回転ドラム型の負極性ＯＰＣ感光体（ネガ
感光体；以下、「感光ドラム」と呼ぶ。）１を有する。
感光ドラム１は図中矢印の時計方向に周速度８６ｍｍ／
ｓｅｃ（＝プロセススピードＰＳ、印字速度）の一定速
度をもって回転駆動される。感光ドラム１についてはさ
らに別項で詳述する。

【００３３】そして、画像形成装置１００は、粒子帯電
型（粉末塗布型）の接触帯電部材である帯電ローラ２
と、この帯電ローラ２に対する帯電バイアス印加電源Ｓ
１とを備える帯電装置２Ａを有している。

【００３４】帯電ローラ２は、芯金２ａと、この芯金２
ａの外周に同心一体にローラ状に形成したゴム或いは発
泡体の弾性・中抵抗層（以下、「弾性層」と呼ぶ。）２
ｂからなり、更に、弾性層２ｂの外周面に導電粒子ｍを
担持させて構成される。本実施例では、ローラ外径φ１
８ｍｍ、芯金径φ６ｍｍである。この帯電ローラ２は感
光ドラム１に所定の侵入量をもって押圧当接させて、所
定幅の帯電接触部（帯電ニップ部）ｎを形成させてい
る。帯電ローラ２に担持させた導電粒子ｍが、帯電ニッ
プ部ｎにおいて感光ドラム１の表面に接触する。帯電ロ
ーラ２の当接条件については、さらに別項で詳述する。

【００３５】帯電ローラ２は、感光ドラム１と同じ図中
矢印の時計方向に回転駆動され、帯電ニップ部ｎにおい
て感光ドラム１の回転方向と逆方向（カウンター）で回
転することで、導電粒子ｍを介して感光ドラム１の表面
に対して速度差をもって接触する。本実施例では、感光
ドラム１と帯電ローラ２とは、帯電ニップ部ｎにおい
て、互いに逆方向に等速（周速度）で回転駆動される。
本実施例では、帯電ローラ２と感光ドラム１とを、感光
ドラム１の周速度を１００％として、帯電ローラ２を８
０％の周速度にて回転駆動している。周速度について
は、さらに別項で詳述する。

【００３６】画像形成装置１００の画像形成時には、帯
電ローラ２の芯金２ａ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が印加される。これにより、感
光ドラム１の周面が直接注入帯電方式で、所定の極性・
電位に一様に接触帯電処理される。本実施例では帯電ロ
ーラ２の芯金２ａに帯電バイアス印加電源Ｓ１から−６
１０Ｖの帯電バイアスを印加して、感光ドラム１の表面
にその印加帯電バイアスとほぼ同じ帯電電位（−６００
Ｖ）を得た。

【００３７】帯電ローラ２の外周面に塗布されている導
電粒子ｍは、帯電ローラ２による感光ドラム１の帯電と
ともに感光ドラム１の表面に付着して持ち去られる。そ
して、一部は転写材Ｐに転写される。従って、それを補
うために帯電ローラ２に対する導電粒子の供給手段を必
要とする。後述するように、本実施例では、現像装置４
が導電粒子ｍの供給手段として機能する。

【００３８】画像形成装置１００は、像露光を行う露光
装置（光学系）として、レーザダイオード、ポリゴンミ
ラーなどを備えるレーザビームスキャナ３を有する。こ
のレーザビームスキャナ３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Ｌを出力し、このレーザ光Ｌで感光ドラム１の一様
帯電面を走査露光する。この走査露光により感光ドラム
１の表面に目的の画像情報に対応した静電潜像が形成さ
れる。

【００３９】感光ドラム１上に形成された静電潜像は、
次いで現像装置４によって現像される。本実施例では、
現像装置４は、負帯電性の一成分磁性現像剤（ネガトナ
ー）を用いた反転現像装置である。現像装置４の現像容
器（現像装置本体）４ｅ内には、詳しくは後述するよう
に、現像剤としてのトナーｔと導電粒子ｍとの混合剤ｔ
＋ｍを収容させてある。

【００４０】現像装置４は、現像剤担持体として、マグ
ネットロール４ｂを内包させた、非磁性回転現像スリー
ブで構成される現像ローラ４ａを有する。現像容器４ｅ
内に備える混合剤ｔ＋ｍ内のトナーｔは、現像ローラ４
ａ上を搬送される過程において、現像剤層厚規制部材で
ある現像ブレード４ｃで層厚規制及び電荷付与を受け
る。又、現像装置４は、現像容器４ｅ内の混合剤ｔ＋ｍ
の循環を行い、順次現像ローラ４ａの周辺に混合剤ｔ＋
ｍを搬送する攪拌部材４ｄを有する。

【００４１】現像ローラ４ａにコートされたトナーｔ
は、現像ローラ４ａの回転により、感光ドラム１と現像
ローラ４ａとの対向部である現像部位（現像領域）ａに
搬送される。又、現像ローラ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。本実施例
では、現像バイアス電圧は、ＤＣ電圧とＡＣ電圧の重畳
電圧とした。これにより、感光ドラム１に形成された静
電潜像がトナーｔにより反転現像される。

【００４２】図２に現像ローラ４ａから感光ドラム１に
導電性粒子ｍを供給する電位の関係を示す。例えば現像
ローラ４ａに現像バイアスとして直流電圧Ｖｄｃ＝−４
００Ｖに交流電圧１．２ｋＶを重畳印加した場合、トナ
ーｔから離脱した導電性粒子ｍでポジ性のものは、非画
像部（露光暗部）電位ＶＤ（−７００Ｖ）に対し、交流
電圧のＶｍｉｎにより９００Ｖ（｜Ｖｍｉｎ−ＶＤ｜＝
｜２００−（−７００）｜）のコントラストをもって現
像ローラ４ａから感光ドラム１へ飛翔する。

【００４３】又、導電性粒子ｍでトナーｔに付着してい
るものもあり、感光ドラム１上の画像部（露光明部）電
位ＶＬに対し、交流電圧のＶｍａｘにより９００Ｖ（｜
ＶＬ−Ｖｍａｘ｜＝｜−１００−（−１０００）｜）の
コントラストをもって現像ローラ４ａから感光ドラム１
へ飛翔する。このようにして、現像ローラ４ａ上から感
光ドラム１へ導電性粒子ｍの供給を行う。

【００４４】ここで、現像剤である１成分磁性現像剤
（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製し、更に
帯電粒子ｍや流動化剤などを外添剤として添加して作製
したものである。トナーの平均粒径（Ｄ４）は、本実施
例では７μｍであった。

【００４５】又、本実施例では、導電粒子ｍは、トナー
ｔ１００重量部に対して２重量部添加（外添）した。導
電粒子については、後述する。

【００４６】感光ドラム１に形成されたトナー像は、次
いで接触転写手段としての中抵抗の転写ローラ６により
被記録材としての転写材Ｐに転写される。転写ローラ６
は、感光ドラム１に所定の押圧力で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に給紙部
（図示せず）から所定のタイミングで転写材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に形成されたトナー像が転写ニップ部ｂに給紙さ
れた転写材Ｐの表面に順次に転写されていく。

【００４７】本実施例で使用した転写ローラ６は、芯金
６ｂに中抵抗発砲層６ａ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６ｂ
に印加して転写を行った。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
の表面側に感光ドラム１の表面に形成担持されているト
ナー像が順次に静電気力と押圧力にて転写されていく。

【００４８】転写ニップ部ｂに給紙されて感光ドラム１
からトナー像の転写を受けた転写材Ｐは、感光ドラム１
の表面から分離されて、本実施例では熱定着方式とされ
る定着装置７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。

【００４９】そして、感光ドラム１は再度帯電ローラ２
により帯電され、繰り返して画像形成に用いられる。

【００５０】本実施例では、導電粒子ｍは現像装置４の
トナーｔに添加してあり、感光ドラム１上の静電潜像の
現像時にトナーｔと共に感光ドラム１の表面に付着し、
感光ドラム１の回転で帯電ニップ部ｎに持ち運ばれる。
つまり、導電粒子ｍは、感光ドラム１を介して帯電ロー
ラ２に供給される。

【００５１】即ち、本実施例の画像形成装置１００はト
ナーリサイクルプロセスを採用しており、画像転写後の
感光ドラム１の表面上に残留した転写残トナーｔは専用
のクリーニング装置（クリーナ）で除去されることな
く、感光ドラム１の回転に伴い帯電ニップ部ｎに持ち運
ばれて、帯電ニップ部ｎにおいて感光ドラム１の回転に
対してカウンター回転する帯電ローラ２に一時的に回収
される。そして、このトナーｔは、帯電ローラ２の外周
を周回するにつれて、反転したトナー電荷が正規化（本
実施例では負極性に）され、順次に感光ドラム１に吐き
出される。そして、このトナーｔは、感光ドラム１の回
転に伴って現像部位ａに至り、現像装置４により現像同
時クリーニングにて回収・再利用される。つまり、次工
程以降の現像時、即ち、引き続き感光ドラム１を帯電ロ
ーラ２によって帯電し、露光して潜像を形成し、この潜
像を現像する時に、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。本実施
例のように反転現像方式の場合では、この現像同時クリ
ーニングは、感光ドラム１の暗部電位から現像ローラ４
ａにトナーを回収する電界と、現像ローラ４ａから感光
ドラム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。

【００５２】（２）感光ドラム１ 感光ドラム１について更に詳しく説明する。図３は感光
ドラムの層構成の模式図である。図３の（ａ）は電荷注
入層１５付きの感光ドラム１ａ、（ｂ）は電荷注入層の
ない感光ドラム１ｂの層構成の模式図である。

【００５３】（ｂ）に示す電荷注入層のない感光ドラム
１ｂは、アルミドラム基体（Ａｌドラム基体）１１上
に、下引き層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であ
る。

【００５４】（ａ）に示す電荷注入層１５付きの感光ド
ラム１ａは、上記の（ｂ）に示す感光ドラム１ｂに、更
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。

【００５５】電荷注入層１５は、バインダーとしての硬
化型のフェノール樹脂に、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）、重合開始剤などを混合分散し、塗工後、光硬化法
により膜形成したものである。

【００５６】又、加えて４フッ化エチレン樹脂などの滑
剤も内包させることにより、感光ドラム１の表面の表面
エネルギーを抑えて、導電粒子ｍの付着を全般的に抑え
る効果がある。その表面エネルギーは、水の接触角で表
すと、好ましくは８５度以上、更に好ましくは９０度以
上とする。

【００５７】又、帯電性能の観点から表層の抵抗は重要
なファクターとなる。直接注入帯電方式においては、像
担持体側の抵抗を下げることで、１つの注入ポイント
（接触ポイント）あたり、帯電できる像担持体表面の面
積が広くなると考えられる。従って、帯電ローラ２が同
じ接触状態であっても、像担持体表面の抵抗が低い場
合、効率よく電荷の授受が可能となる。一方、像担持体
としては、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〜
１×１０¹⁴（Ω・ｃｍ）の範囲が適当である。

【００５８】（３）帯電ローラ２ 本実施例にて用いる帯電ローラ２は、次の特性を有す
る。

【００５９】３−１）表面構造及び粗さ特性 本実施例にて接触帯電部材として用いた帯電ローラ２
は、導電粒子ｍを高密度に担持する必要から、ある程度
の粗さが要求される。平均粗さＲａにして、１μｍ〜５
００μｍが好ましい。さらに、粒子の保持量を最適にし
て、ドラム表面に緻密に接触させて帯電均一性を安定化
するには、１５μｍ〜１５０μｍが最適である。本実施
例では、帯電ローラ２の表面の平均粗さＲａは５０μｍ
であった。

【００６０】上記平均粗さＲａが１μｍよりも小さい
と、導電粒子ｍを担持するための表面積が不足するとと
もに、絶縁物（例えばトナー）などが帯電ローラ２の表
面に付着した場合にその周辺が感光ドラム１に接触でき
なくなり、帯電性能が低下する。又、粒子の保持能力に
ついて考慮した場合、用いる導電粒子ｍの粒径より大き
な粗さを持つことが好ましい。

【００６１】逆に、上記平均粗さＲａが５００μｍより
も大きいと、帯電ローラ２の表面の凹凸が、像担持体表
面内の帯電均一性を低下させることになる。

【００６２】尚、平均粗さＲａの測定には、キーエンス
社製表面形状測定顕微鏡ＶＦ−７５００、ＶＦ７５１０
を用い、対物レンズ２５０倍から１２５０倍を用いた。
そして、非接触にて帯電ローラ２の表面の形状及びＲａ
の測定を行った。

【００６３】３−２）抵抗特性 直接注入帯電方式においては、低電圧による帯電を可能
とするため、接触帯電部材の表層を高抵抗にする必要が
なく、帯電ローラ２を単層で構成することができる。

【００６４】体積抵抗については、１０⁴〜１０⁷Ωの範
囲であることが好ましい。１０⁴Ωよりも小さい場合
は、ピンホールリークによる電源の電圧降下を生じ易く
なる。一方、１０⁷Ωよりも大きい場合は、帯電に必要
な電流が確保できなくなり、帯電電圧が低下する。

【００６５】本実施例にて用いた帯電ローラ２の体積抵
抗は、１０⁶Ωであった。

【００６６】３−３）帯電ローラの材質、構造、寸法 帯電ローラ２の弾性層２ｂの材質としては、ＥＰＤＭ、
ウレタン、ＮＢＲ、シリコーンゴムや、ＩＲなどに抵抗
調整のためのカーボンブラックや金属酸化物などの導電
性物質を分散したゴム材があげられる。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。その後必要に応じて表面の粗さ調整、
研磨などによる成型を行う。又、機能分離した複数層に
よる構成も可能である。

【００６７】しかし、帯電ローラ２の弾性層２ｂの形態
としては、多孔体構造が好ましい。前述の表面粗さをロ
ーラの成型と同時に得られるという点で製造的にも有利
である。発泡体のセル径としては、１〜５００μｍが適
切である。更には、３０〜３００μｍが望ましい。発泡
成形した後に、その表面を研磨することにより多孔体表
面を露出させ、前述の粗さを持った表面構造を作製する
ことができる。本実施例では、セル径１５０μｍであっ
た。

【００６８】そして、最終的に、径６ｍｍ、長手長さ２
４０ｍｍの芯金２ａに、多孔体表面を有する層厚６ｍｍ
の弾性層２ｂを形成し、外径１８ｍｍ、肉厚６ｍｍの弾
性層２ｂの長手長さ２２０ｍｍの帯電ローラ２を作製し
た。

【００６９】３−４）その他のローラ特性 直接注入帯電方式において、接触帯電部材は柔軟な電極
として機能することが重要である。本実施例において
は、帯電ローラ２の弾性層２ｂの弾性特性を調整して達
成している。アスカーＣ硬度で１５度〜５０度が好まし
い範囲である。本実施例では、１５〜４０度が適切な当
接圧でニップを確保するのに好ましかった。

【００７０】硬度が高すぎると、加圧力を大きくしない
と必要な侵入量が得られず、像担持体との間に帯電ニッ
プ部ｎを確保できないため、帯電性能が低下する。

【００７１】一方、硬度が低すぎると、形状が安定しな
いために、像担持体との接触圧にムラを生じ、帯電ムラ
を生じる。或いは、長期放置による帯電ローラ２の永久
ひずみによる帯電不良を生じる。

【００７２】３−５）ローラのドラムに対する当接構成 図５は帯電ローラ２と感光ドラム１の当接構成を示した
ものである。（ａ）は側面図、（ｂ）は途中部分省略の
正面図である。

【００７３】帯電ローラ２は、その芯金２ａの両端部の
芯金２ａをそれぞれフォーク状軸受２ｄに回転自由に軸
受させて感光ドラム１に並行に配列するとともに、両側
のフォーク状軸受２ｄをそれぞれ加圧ばね２ｅにより感
光ドラム方向に加圧することで、感光ドラム１に圧接し
た状態に保持させている。

【００７４】帯電ローラ２の感光ドラム１ヘの侵入量
は、感光ドラム、帯電ローラの径を固定すると、加圧ば
ねの圧力と帯電ローラの硬度との関係から決まり、所定
幅の帯電接触部ｎが形成される。本実施例では、ばね加
圧力４．９〜９．８Ｎ（５００〜１０００ｇｆ）、帯電
ローラの単位長手長当りｆ＝２．２×１０^-2〜４．４×
１０^-2Ｎ／ｍｍ（２．２５〜４．５ｇ／ｍｍ）の圧力が
好適であった。帯電ローラの硬度が１５〜４０゜の場合
に、ニップ巾約２〜４ｍｍに設定できた。

【００７５】両端部のフォーク状軸受２ｄはそれぞれ不
図示の装置側板に設けたガイド溝に嵌め込まれていて、
感光ドラム１方向にスライド移動自由である。Ｇは帯電
ローラ２の芯金２ａの一端側に固着したドライブギヤで
あり、このドライブギヤＧに不図示の駆動系から回転力
が伝達されて帯電ローラ２の回転駆動がなされる。

【００７６】（４）導電粒子ｍ 本実施例では、導電粒子ｍとして、比抵抗が１０⁶Ω・
ｃｍ、平均粒径が２μｍの導電性酸化亜鉛を用いた。こ
の導電粒子ｍは、本実施例では現像装置４内に収容され
る。

【００７７】導電粒子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、或い
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。例えば、アルミナ粉、酸化錫をドー
プした酸化チタン粒子を好適に用いうる。

【００７８】導電粒子ｍの抵抗は、粒子を介した電荷の
授受を行うために、比抵抗として１０¹²Ω・ｃｍ以下が
必要であり、好ましくは１０¹⁰Ω・ｃｍ以下が望まし
い。又、導電粒子ｍの抵抗は、現像時の現像バイアスの
リークを考えると、比抵抗で１０^-1Ω・ｃｍ以上とされ
る。

【００７９】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の導電粒子ｍを入れ、上下電極に１４７Ｎ
（１５ｋｇｆ）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し、その後正規化して比抵抗を
算出した。

【００８０】又、導電粒子ｍの粒径は、磁気ブラシ帯電
装置を越える高い帯電効率と、帯電均一性を得るため
に、１０μｍ以下が望ましい。ここで、粒子が凝集体を
構成し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、電子顕微鏡による
観察から１００個以上抽出し、水平方向最大延長をもっ
て体積粒径分布を算出し、その５０％平均粒径をもって
決定した。

【００８１】導電粒子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
何ら問題はない。どのような凝集状態であれ、凝集体と
して導電粒子ｍとしての機能が実現できればその形態は
重要ではない。

【００８２】導電粒子ｍは、特に、感光ドラム１の帯電
に用いる場合に潜像露光の妨げにならないように、白色
又は透明に近いことが望ましい。又、導電粒子ｍが感光
ドラム１上から転写材Ｐに一部転写されてしまうことを
考えると、カラー画像形成では、無色或いは白色のもの
が望ましい。更に、画像露光時に導電粒子ｍ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、更にはトナーｔの粒径以下であることが望ましい。

【００８３】粒径の下限値としては粒子として安定に得
られるものとして１０ｎｍが限界と考えられる。つま
り、導電粒子ｍの粒径は、１０ｎｍ〜１０μｍの範囲が
好ましい。更に転写材Ｐ上のカブリ特性を考慮すると、
０．１〜５μｍが特に好ましい範囲である。

【００８４】導電粒子ｍの粒径を種々変更して検討した
結果、一般的な導電粒子ｍである粒径０．０１μｍの酸
化亜鉛粒子を用いた場合、現像不良やカブリの点では若
干不利であるが、帯電性能としては十分な性能を示し
た。一方、粒径１０μｍを越える酸化亜鉛粒子を用いた
場合、粒径が大きいことから接触密度の点で不利であり
帯電性能も不十分（不良）となった。更に、粒径３０μ
ｍの酸化亜鉛粒子を用いた場合、粒径が大きく帯電ロー
ラ２に付着する力が弱いため脱落する粒子も多く、現像
不良やカブリを生じた。

【００８５】（５）導電粒子担持量 粒子帯電における導電粒子ｍの粒径を小径化することに
より帯電性能は向上するが、導電粒子ｍの感光ドラム１
への脱落は顕著になる。帯電ローラ２上に導電粒子ｍを
保持し得る力は弱い付着力であるので、多くの粒子を供
給しても、粒子を拘束することは困難であり、感光ドラ
ム１に脱落して、その後の現像工程や転写材Ｐ上への転
写工程において、画像不良の影響を与える。従って、理
想的には、帯電ローラ２の表層に一層、均一に塗布する
ことが望ましい。しかし、実際には担持量を調整するこ
とにより、帯電性を確保するとともに、付着する粒子を
弊害のないレベルで減らすことが可能となる。

【００８６】導電粒子ｍの担持量は、帯電ローラ２の表
面の平均粗さＲａにより適切に保つ必要がある。つま
り、担持量を平均粗さＲａで除した値（以下、単に「担
持量／Ｒａ」という。）が１ｍｇ／ｃｍ²／μｍ以下、
更に好ましくは０．３ｍｇ／ｃｍ²／μｍ以下であるよ
うにする。

【００８７】本実施例では、導電粒子ｍの担持量は凡そ
３ｍｇ／ｃｍ²で、Ｒａは５０μｍであり、担持量／Ｒ
ａは０．０６ｍｇ／ｃｍ²／μｍであった。

【００８８】（６）粒子担持量及び抵抗測定 帯電ローラ２に担持している粒子を洗浄し、粒子の重量
及び抵抗の測定を行った。超音波洗浄機内にエタノール
と水（１：２）によりなる洗浄液を調合し、その中に帯
電ローラ２を浸し洗浄を行った。帯電ローラ２の表面を
光学顕微鏡などで確認しながら、又必要に応じて帯電ロ
ーラ２の表面をブレードなどにより摺擦しながら洗浄を
繰り返し行うことにより、帯電ローラ２上の付着物を除
去することができる。

【００８９】得られた洗浄液は１〜２時間静置し、明ら
かに上澄みと分離できる場合は、上澄みを除去する。そ
の後、１０５℃で充分乾燥して帯電ローラ２の担持物を
抽出した。

【００９０】粒子抵抗の測定は前述した錠剤法に従う。

【００９１】担持量は、得られた粒子の総重量と帯電ロ
ーラ８の表面積（帯電ローラ８の長手長さ及び外径から
算出される）から、単位面積当たりの担持量として求め
る。

【００９２】（７）導電粒子被覆率 更に、導電粒子ｍの帯電における実効的な存在量を把握
するために、導電粒子ｍの被覆率を調整することが更に
重要となる。例えば導電粒子ｍとして導電性酸化亜鉛を
用いる場合導電粒子ｍは白色であるため、トナーの色
（本実施例では磁性トナーの黒色）と区別可能である。
顕微鏡での観察において、白色を呈している領域を面積
率として求める。被覆率が０．１以下の場合は、帯電ロ
ーラ２の周速度を高めても帯電性能としては不十分であ
ることから、導電粒子ｍの被覆率を０．２〜１の範囲に
保つことが重要となる。

【００９３】担持量の調整は、基本的には導電粒子ｍの
トナーｔへの添加量の調整により行うことができる。

【００９４】（８）被覆率の測定 被覆率の測定に関しては、帯電ローラ２の当接条件に近
い状態で顕微鏡観察し、導電粒子ｍに覆われている面積
を計測した。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
光ドラム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（ＤＥＬＴＳ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
当接させ、スライドガラスの背面からビデオマイクロス
コープにてその接触面を１０００倍の対物レンズで撮影
した。その後、事前に計測した導電粒子ｍの色或いは輝
度をもって、粒子で被覆されている領域を分離し、面積
率を求めて被覆率とした。又、色による判別が困難な場
合は、帯電ローラ２の最表面の物質を蛍光Ｘ線分析装置
ＳＹＳＴＥＭ３０８０（理学電機工業（株）製）により
行った。先ず、初期状態において導電粒子ｍに覆われた
帯電ローラ２と感光ドラム１との間に、ポリエステルテ
ープ（ニチバン製Ｎｏ．５５０（＃２５））の粘着面を
帯電ローラ２に向けてはさみ、感光ドラム１と帯電ロー
ラ２を従動回転させて、帯電ローラ２と感光ドラム１と
の帯電ニップ部ｎを一度通過させる。このとき、テープ
面には、帯電ローラ２の最表面の粒子を一層サンプリン
グすることになる。一方、印字テストを終えた帯電ロー
ラ２についても同様にサンプリングを行う。導電粒子ｍ
中に含まれる特定の元素について、含有量を定量するこ
とにより、被覆率を求めることができる。つまり、導電
粒子ｍのみを担持した帯電ローラ２のテープ試料を１と
して、印字テスト後の試料の割合を算出し、被覆率を求
めることが可能となる。

【００９５】（９）帯電ローラ、ドラム径と帯電性につ
いて 次に、本発明における帯電ローラ、ドラム径と帯電性に
ついてについて説明する。本発明では、侵入量に対する
ニップの関係が所定以上取れる様な帯電ローラ径、ドラ
ム径の関係を規定する。

【００９６】９−１）ドラム小径化、配置について 本発明の一つの目的は、コスト削減と装置の小型化のた
めに、ドラムを小径化することである。ドラムの直径Ｌ
Ｄ（ｍｍ）とすると、 ＬＤ≦２５（ｍｍ） とする。

【００９７】また、ドラム径ＬＤ（ｍｍ）と帯電ローラ
径ＬＣ（ｍｍ）とは、 ＬＣ≦ＬＤ の方が現像、露光、転写の配置の自由度を広くする点で
好ましい。

【００９８】９−２）帯電性について 前述のように、粒子帯電（粉末塗布型）による直接注入
帯電機構においては、接触帯電部材の像担持体への接触
性が帯電性に影響し、接触帯電部材の像担持体への接触
均一性、緻密性を高めることと、接触機会を大きくする
ために帯電部材の周速比を大きくすることが帯電均一性
の向上には良い。なお、接触帯電部材への導電粒子の担
持量、被覆率は、予め設定した適正な範囲にあるように
維持する必要がある。また、直接注入帯電の帯電性は感
光ドラム１の周速度と帯電ローラ２の周速度との比に関
係し、周速比を大きくすることが接触機会を大きくする
ことから好ましい。直接注入帯電の帯電性は当接ニップ
巾と周速比との積と相関する。

【００９９】接触帯電部材の像担持体への接触均一性、
緻密性を高めることには、ニップを大きくすることが有
利である。ニップは、帯電ローラの径、ドラムの径と帯
電ローラの侵入量と関係し、帯電ローラ、ドラムの径は
大きい方が侵入量が小さくてもニップを大きく取るのに
有利である。

【０１００】また、侵入量は帯電ローラの当接圧とロー
ラ硬度とに関係し、当接圧が大きい方向、ローラ硬度は
低い方がニップは大きくなる。ただし、当接圧を大きく
すると、帯電ローラ駆動トルクが大きくなること、ロー
ラ硬度を低くするとニップの均一性が悪化したり、セッ
ト性が悪化する方向になる。

【０１０１】侵入量は、ローラ表面粗さＲａ以上に大き
く取ることがローラ表面を機密に接触させるためには好
ましい。帯電ローラの表面粗さＲａ（ｍｍ）と像担持体
に対する侵入量δ（ｍｍ）とが、 Ｒａ≦δ の関係にするのが好ましい。

【０１０２】本実施例の場合は、帯電ローラのＲａ（ｍ
ｍ）＝０．０５なので、像担持体に対する侵入量δ（ｍ
ｍ）は０．０５以上必要になる。

【０１０３】侵入量は、ローラ表面粗さＲａ以上に大き
くして、ニップを２ｍｍ以上に設定するのが好ましい。

【０１０４】９−３）感光ドラム径、帯電ローラ径と侵
入量、ニップの関係 図５は帯電接触部ｎにおける、ニップ幅Ｎ、ドラム半径
Ｒｄ、ローラ半径Ｒｒおよび侵入量δの関係を表す。

【０１０５】感光ドラム１の中心Ｏを原点として、感光
ドラム中心Ｏと帯電ローラ中心Ｏｒを結ぶ法線方向をＹ
軸とする。一方、感光ドラム中心Ｏを含むＹ軸と直角の
線をＸ軸とする。更に、接触部ｎの両端Ｎａ、Ｎｂの座
標を（Ｘｎ，Ｙｎ）とすると、 Ｘｎ²＋Ｙｎ²＝Ｒｄ² Ｘｎ²＋（Ｙｎ−Ｒｒ−Ｒｄ＋δ）²＝Ｒｒ² であらわされる。

【０１０６】Ｎａ，Ｎｂの座標を上記式より求め、侵入
量δとニップ巾Ｎ＝２×│Ｘｎ│を求めた。

【０１０７】実際に測定した結果も計算値と対応がとれ
た。侵入量を実測する方法は、まず、帯電ローラの外
径、芯金径を測定する。次に帯電ローラをドラムに組ん
だ状態で、芯金とドラム表面のギャップをレーザ測長器
で測定する。それらの値から侵入量を求めた。

【０１０８】ドラム径と帯電ローラ径を選択すると、侵
入量δとニップ巾Ｎとの関係を求めることができる。ド
ラム径を小さくする場合、侵入量を抑えてニップを確保
するには帯電ローラ径を大きくする必要があるが、その
必要な関係を調べた。

【０１０９】図６には、ドラム径ＬＤ＝φ２５の場合に
帯電ローラ径φ１０，１４，２０としたときの侵入量と
ニップの関係を示す。Ｎ≧６．０δ＋１．３５とする
と、δ約０．１でニップ２ｍｍ確保できること、ニップ
４ｍｍ確保する場合でも侵入量δは０．４５ｍｍに抑え
ることができることから、ニップの安定確保に効果が大
きい。ニップ巾は１〜４ｍｍ、更に好ましくは２〜４ｍ
ｍの範囲が最適であることから、δ０．１以上の場合に
Ｎ≧６．０δ＋１．３５を満たすことは非常に好まし
い。

【０１１０】ドラム径ＬＤ＝φ２５の場合には、帯電ロ
ーラ径φ１４以上とするとこの関係を満たす。

【０１１１】この関係を満たすドラム、帯電ローラ径を
計算で求めたものを図７に示す。この関係を関数近似す
るのは難しいが、ドラム径１５〜２５ｍｍの範囲では反
比例の関係ＬＤ×ＬＣ≧３５０で、およその近似ができ
る。

【０１１２】すなわち、ドラム径を２５ｍｍ以下にして
も、ドラム径と帯電ローラ径との関係をＬＤ×ＬＣ≧３
５０に設定すれば、帯電ローラの侵入量δを抑えながら
帯電ニップを確保することができる。

【０１１３】（１０）帯電ローラのセット性について 帯電ローラは弾性発泡部材であり、ドラムに変形当接し
ているので、セット変形して帯電不良になる可能性があ
る。

【０１１４】以下に、セットの影響を低減する条件と構
成を検討した内容を述べる。帯電ローラ径をパラメータ
として、侵入量とニップとの関係を調べた結果を図８に
示す。

【０１１５】前述したように、帯電ローラ径を大きくす
る方が、ニップに対して侵入量を小さくできることがわ
かる。

【０１１６】さらに、帯電ローラの肉厚ｔ（ｍｍ）の時
に、ニップとローラの肉厚ｔ（ｍｍ）／侵入量δとの関
係にしたものを図９に示す。図９には、次の条件での結
果を示す。

【０１１７】ローラ外径２０ 芯金６（肉厚ｔ＝７） ローラ外径１４ 芯金６（肉厚ｔ＝４） ローラ外径１０ 芯金６（肉厚ｔ＝３） ローラ外径１４ 芯金８（肉厚ｔ＝３） ローラ径を大きくすることでδ／ｔを小さくすることが
できる。肉厚を大きくすると、さらにδ／ｔを小さくす
ることができる。δ／ｔが小さいほど当接状態が解放さ
れたときの戻り性が良くなる。

【０１１８】（１１）評価項目と方法 ａ）帯電ローラのセット画像 帯電ローラをドラムに当接させた状態で、高温高湿環境
下に１ヶ月放置した。その後、画出しを行い、ローラ当
接部に帯電ローラ当接部の帯電不良の発生を調べた。

【０１１９】露光装置３として６００ｄｐｉのレーザス
キャナを使用し画像記録を行った。この評価において、
中間調画像とは主走査方向の１ラインを記録し、その後
２ラインを非記録とする横模様パターンと１ドットを桂
馬配置パターンとの２つのパターンをサンプリングし
た。

【０１２０】ここでは、反転現像系で画像記録を行って
いるので、セットが悪い場合、濃度が濃くなるあるいは
白地に黒点状の帯電不良として画像に現れる。

【０１２１】 ○：全くない △：中間調のみでわかるうっすらとした横帯 ×：白部でも認められる帯電不良 上記のパラメータの条件で帯電ローラのセットを調べた
ところ、図９に示す点線以下（δ／ｔ≦０．０３Ｎ−
０．０２）のものについてはＯＫだった。

【０１２２】すなわち帯電部材の弾性体肉厚をｔ（ｍ
ｍ）とした時、ニップＮ（ｍｍ）と侵入量δ（ｍｍ）／
ローラ肉厚ｔ（ｍｍ）とが ０．０１≦δ／ｔ≦０．０３Ｎ−０．０２ １≦Ｎ≦４ である領域は画像に出ないことがわかった。

【０１２３】０．０１≦δ／ｔは、安定に当接可能な条
件である。この条件を満たすためにローラ肉厚として
は、４ｍｍ以上が好ましい。

【０１２４】注入帯電の場合は、帯電部材がドラムと接
触している部分では、ニップ全域で帯電すると考えられ
るので、ニップが大きいとローラの変形に対しても有利
である。ローラ径を大きくすることでδ／ｔを小さくす
ることができる。肉厚を大きくすると、さらにδ／ｔを
小さくすることができる。δ／ｔが小さいほど当接状態
が解放されたときの戻り性が良くなることで、セットに
対する効果も大きい。

【０１２５】以上、本実施例によれば、粒子帯電（粉末
塗布型）による直接注入帯電機構を用いた像担持体の小
径化を図ることができる。特にφ２５以下の像担持体を
用いた場合に直接注入帯電の帯電性を向上することがで
きる。別の効果は、直接注入帯電の帯電部材のセットの
低減を図ることができる。

【０１２６】〈実施例２〉次に、本発明をプロセスカー
トリッジが着脱可能とされる電子写真画像形成装置に具
現化した一実施例について説明する。

【０１２７】図１０は、プロセスカートリッジを装着し
た電子写真画像形成装置の構成模式説明図、図１１はプ
ロセスカートリッジの構成模式説明図である。

【０１２８】図１０に示すレーザビームプリンタとされ
る電子写真画像形成装置１００の基本構成は、図１を参
照して説明したものと同様であり、転写方式電子写真プ
ロセスを利用し、直接注入帯電方式、トナーリサイクル
プロセス（クリーナレスシステム）を採用している。

【０１２９】Ａは画像形成装置本体、Ｂはプロセスカー
トリッジである。プロセスカートリッジＢは、本例のも
のは、感光ドラム１と、帯電ローラ２と、現像装置４と
を包含させてなり、画像形成装置本体Ａに設けたプロセ
スカートリッジ装着手段１０ｂに対して、プロセスカー
トリッジ両端部に設けられた不図示のガイド部を用いて
着脱可能に装着される。

【０１３０】感光ドラム１は帯電ローラ２により帯電処
理され、光学系３から感光ドラム１への画像情報光露光
ＬがプロセスカートリッジＢの露光開口部１０ａを通し
てなされることで感光ドラム１に潜像が形成され、その
潜像が現像装置４により現像剤（トナー）で現像されて
トナー像が形成される。

【０１３１】感光ドラム１へのトナー像の形成と同期し
て、記録媒体としての転写材Ｐを収容した給紙カセット
８ａからピックアップローラ８ｂ及びこれに圧接する圧
接部材８ｃで一枚ずつ分離給送すると共に、搬送手段８
ｅで搬送する。

【０１３２】そして、感光ドラム１に形成したトナー像
を、転写手段としての転写ローラ６に電圧印加すること
によって転写材Ｐに転写し、その転写材Ｐを搬送手段８
ｆによって定着手段７へと搬送する。

【０１３３】定着手段７は、駆動ローラ７ａと、ヒータ
７ｂを内蔵すると共に支持体７ｃによって回転可能に支
持された筒状シートで構成した定着回転体７ｄからな
り、通過する転写材Ｐに熱及び圧力を印加して転写トナ
ー像を定着する。そして、この転写材Ｐを排出ローラ対
８ｄで搬送し、反転搬送経路を通して排出部９へと排出
する。

【０１３４】図１１に示すように、本実施例のプロセス
カートリッジＢは、感光ドラム１と、帯電ローラ２と、
現像装置４とを包含させてなり、感光ドラム１及び帯電
ローラ２を保持するドラム枠体ユニットＣと、現像装置
４を構成する現像ユニットＤとを一体に組み立てること
によって構成される。

【０１３５】感光層を有する電子写真感光体である感光
ドラム１を回転し、帯電手段である帯電ローラ２へ電圧
印加して感光ドラム１の表面を一様に帯電し、この帯電
した感光ドラム１に対して光学系３からの光像を露光開
口部１０ａを通して露光して潜像を形成し、潜像を現像
手段である現像装置４によって現像するように構成して
いる。

【０１３６】現像装置４は、トナー収納枠体１０ｆ１と
蓋部材１０ｆ２とで形成される現像容器４ｅの現像剤収
納部４ｅ１内のトナー送り手段である、回転可能なトナ
ー送り部材（攪拌部材）４ｄにより、現像剤収納部４ｅ
１の開口部１０ｋを通じて現像室４ｅ２へ送り出し、固
定磁石４ｂを内蔵した現像回転体（現像剤担持体）であ
る現像ローラ４ａを回転させると共に、現像ブレード４
ｃによって摩擦帯電電荷を付与したトナー層を現像ロー
ラ４ａの表面に形成し、そのトナーを感光ドラム１上の
潜像に応じて感光ドラム１へ転移させることによってト
ナー像を形成して可視像化するものである。

【０１３７】そして、転写ローラ６にトナー像と逆極性
の電圧を印加してトナー像を転写材Ｐに転写する、感光
ドラム１上に残留した転写残トナーは次工程以降の現像
時に現像装置４によって回収する。

【０１３８】画像形成装置がプロセスカートリッジ着脱
式とされていることを除けば、本実施例において、像担
持体である感光ドラム１、帯電ローラ２の構成及び配
置、或いはトナーｔ、導電粒子ｍなどの詳細は、全て実
施例１に準じる。

【０１３９】従って、ここでは、これらの重複する説明
は省略し、実施例１の全説明を援用する。

【０１４０】本実施例によれば、本発明に従う粒子帯電
（粉末塗布型）をプロセスカートリッジ着脱式の画像形
成装置に適用することで、直接注入帯電機構での帯電性
能が更に向上し、しかも、クリーナレスシステムを採用
し、導電粒子ｍを現像装置から供給することで、プロセ
スカートリッジ及び装置本体を格段に小型化、低コスト
化することができる。

【０１４１】〈他の実施例〉 （１）上記実施例では、画像形成装置としてレーザビー
ムプリンタを例示したが、本発明はこれに限定されるも
のではなく、電子写真複写機、ファクシミリ装置、ワー
ドプロセッサなど他の画像形成装置にも適用しうること
は勿論である。

【０１４２】（２）静電記録装置の場合には像担持体は
静電記録誘電体である。

【０１４３】（３）像担持体はドラム型に限られず、エ
ンドレス状或いは有端のベルト型、シート状などであっ
てもよい。

【０１４４】（４）接触帯電部材はローラ型に限られ
ず、エンドレス状或いは有端のベルト型であってもよ
い。

【０１４５】（５）現像方式としては、公知の２成分磁
気ブラシ現像法、カスケード現像法、タッチダウン現像
法、クラウド現像法等の種々の現像法を用いることが可
能である。

【０１４６】（６）上記各実施例では、導電粒子は、供
給手段としての現像装置が現像と同時に像担持体である
像担持体を介して帯電部材に供給するとして説明した
が、本発明はこれに限定されるものではない。像担持体
を介して帯電部材に導電粒子を供給するための専用の供
給手段を、像担持体表面の移動方向において帯電部材よ
り上流側に設けてもよい。

【０１４７】（７）像担持体からトナー像の転写を受け
る被転写体は、転写ドラム、転写ベルトなどの中間転写
体であってもよい。

【０１４８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
像担持体の帯電手段として粒子帯電（粉末塗布型）によ
る直接注入帯電機構を用いたプロセスカートリッジ及び
画像形成装置において、像担持体の小径化を図ることが
できる。特にφ２５以下の像担持体を用いた場合に直接
注入帯電の帯電性を向上することができる。別の効果
は、直接注入帯電の帯電部材のセットの低減を図ること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る画像形成装置の一実施例の概略
構成を示す断面模式図である。

【図２】 現像スリーブ側から感光ドラム側への導電性
粒子の供給の電位関係説明図である。

【図３】 感光ドラムの層構成模型図である。

【図４】 帯電ローラの当接を示す模式図である。

【図５】 ドラム径と帯電ローラ径と侵入量、ニップを
説明する図である。

【図６】 ニップと侵入量とを示す図である。

【図７】 ニップと侵入量／ローラ肉厚とを示す図であ
る。

【図８】 ドラム径と帯電ローラ径との適正範囲を示す
図である。

【図９】 侵入量とニップとの適正範囲を示す図であ
る。

【図１０】 本発明に係る画像形成装置の他の実施例の
概略断面図である。

【図１１】 プロセスカートリッジの概略断面図であ
る。

【符号の説明】

１ 感光ドラム（像担持体、電子写真感光体） ２ 帯電ローラ（帯電部材） ３ 露光装置（光学系） ４ 現像装置 ６ 転写ローラ（転写部材） ７ 定着装置 １００ 画像形成装置 Ａ 画像形成装置本体 Ｂ プロセスカートリッジ

フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H077 AA37 AC16 AD13 AD36 BA09 EA13 EA15 GA17 2H171 FA02 FA09 FA11 FA13 FA24 FA26 JA02 JA04 JA06 QA02 QA08 QA18 QA20 QB03 QB07 QB09 QB15 QB32 QB35 QB50 QB52 QC03 QC11 QC36 TA02 TA03 TA07 TA15 TB02 TB04 UA03 UA04 UA05 UA08 UA12 UA22 VA04 VA05 VA06 WA02 WA05 WA07 WA08 WA23 2H200 FA16 GA16 GA23 GA34 GA46 GA54 GA57 GA59 GB25 GB37 HA03 HB12 HB17 HB22 HB33 HB43 HB45 HB46 HB47 HB48 JA02 JA26 JA28 MA03 MA08 MA13 MA20 MB04 MB06 MC06 MC15 MC20 NA02

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】回転可能な像担持体と、前記像担持体とニ
   ップ部を形成し、前記像担持体と速度差を持って回転可
   能な帯電部材と、有し、導電粒子が前記ニップ部に介在
   する、画像形成装置本体に着脱可能なプロセスカートリ
   ッジにおいて、 前記像担持体の直径をＬＤ（ｍｍ）、帯電部材の直径を
   ＬＣ（ｍｍ）とすると、 ＬＤ≦２５（ｍｍ） かつ ＬＤ×ＬＣ≧３５０ であることを特徴とするプロセスカートリッジ。
2. 【請求項２】前記像担持体の回転方向における前記ニッ
   プ部の長さＮ（ｍｍ）と前記帯電部材の前記像担持体に
   対する侵入量δ（ｍｍ）とが、 Ｎ≧６．０δ＋１．３５ であることを特徴とする請求項１に記載のプロセスカー
   トリッジ。
3. 【請求項３】前記帯電部材は、多孔体表面を有する弾性
   体を備え、前記帯電部材の表面粗さＲａ（ｍｍ）と前記
   帯電部材の前記像担持体に対する侵入量δ（ｍｍ）と
   が、 Ｒａ≦δ であることを特徴とする請求項１又は２に記載のプロセ
   スカートリッジ。
4. 【請求項４】前記像担持体の直径ＬＤ（ｍｍ）と前記帯
   電部材の直径ＬＣ（ｍｍ）とが ＬＣ≦ＬＤ であることを特徴とする請求項１又は２又は３に記載の
   プロセスカートリッジ。
5. 【請求項５】前記帯電部材の弾性体肉厚ｔ（ｍｍ）と、
   前記像担持体の回転方向における前記ニップ部の長さＮ
   （ｍｍ）と、前記帯電部材の前記像担持体に対する侵入
   量δ（ｍｍ）とが ０．０１≦δ／ｔ≦０．０３Ｎ−０．０２ １≦Ｎ≦４ であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記
   載のプロセスカートリッジ。
6. 【請求項６】前記像担持体へ導電粒子を供給する供給手
   段を有し、この供給手段が前記像担持体に形成された静
   電像を現像剤で現像する現像手段であり、現像剤はトナ
   ーと前記導電粒子とを備え、 さらに、前記現像手段は前記像担持体に残留するトナー
   を回収可能であることを特徴とする請求項１乃至５のい
   ずれかに記載のプロセスカートリッジ。
7. 【請求項７】回転可能な像担持体と、前記像担持体とニ
   ップ部を形成し、前記像担持体と速度差を持って回転可
   能な帯電部材と、を有し、導電粒子が前記ニップ部に介
   在する画像形成装置において、 前記像担持体の直径をＬＤ（ｍｍ）、帯電部材の直径を
   ＬＣ（ｍｍ）とすると、 ＬＤ≦２５（ｍｍ） かつ ＬＤ×ＬＣ≧３５０ であることを特徴とする画像形成装置。
8. 【請求項８】前記像担持体の回転方向における前記ニッ
   プ部の長さＮ（ｍｍ）と、前記帯電部材の前記像担持体
   に対する侵入量δ（ｍｍ）とが、 Ｎ≧６．０δ＋１．３５ であることを特徴とする請求項７に記載の画像形成装
   置。
9. 【請求項９】前記帯電部材は、多孔体表面を有する弾性
   体を備え、前記帯電部材の表面粗さＲａ（ｍｍ）と前記
   帯電部材の前記像担持体に対する侵入量δ（ｍｍ）と
   が、 Ｒａ≦δ であることを特徴とする請求項７又は８に記載の画像形
   成装置。
10. 【請求項１０】前記像担持体の直径ＬＤ（ｍｍ）、前記
    帯電部材の直径ＬＣ（ｍｍ）とが ＬＣ≦ＬＤ であることを特徴とする請求項７又は８又は９に記載の
    画像形成装置。
11. 【請求項１１】前記帯電部材の弾性体肉厚ｔ（ｍｍ）
    と、前記像担持体の回転方向における前記ニップ部の長
    さＮ（ｍｍ）と前記帯電部材の前記像担持体に対する侵
    入量δ（ｍｍ））とが ０．０１≦δ／ｔ≦０．０３Ｎ−０．０２ １≦Ｎ≦４ であることを特徴とする請求項７乃至１０のいずれかに
    記載の画像形成装置。
12. 【請求項１２】前記像担持体へ導電粒子を供給する供給
    手段を有し、この供給手段が前記像担持体に形成された
    静電像を現像剤で現像する現像手段であり、現像剤はト
    ナーと前記導電粒子とを備え、さらに、前記現像手段は
    前記像担持体に残留するトナーを回収可能であることを
    特徴とする請求項７乃至１１のいずれかに記載の画像形
    成装置。
13. 【請求項１３】前記画像形成装置は、前記帯電部材によ
    り前記像担持体を帯電させ、像露光装置により前記像担
    持体の像担持面を像露光して静電像を形成し、前記像担
    持体上の静電像を前記現像手段により現像剤で現像し、
    その後前記像担持体上の現像剤像を被転写体へ転写する
    各工程を含む作像プロセスにより画像を形成し、転写工
    程後の前記像担持体表面に残留する現像剤を少なくとも
    前記帯電部材に一時担持し、再び像担持体表面に転移さ
    せて前記現像手段に回収可能であることを特徴とする請
    求項１２に記載の画像形成装置。
14. 【請求項１４】請求項１乃至６のいずれかのプロセスカ
    ートリッジが画像形成装置の本体に着脱可能であること
    を特徴とする請求項１３に記載の画像形成装置。