JP2003316122A - 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】直接注入帯電機構による帯電性能が更に向上し
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。 【解決手段】回転可能な像担持体１を帯電する帯電部材
２であって、帯電部材２と像担持体１との接触部ｎに供
給される粒子量が、像担持体単位面積あたり０．００５
ｍｇ／ｃｍ²以上０．２８ｍｇ／ｃｍ²以下のとき、帯電
部材２の粒子担持量が１．３ｍｇ／ｃｍ²以上６．２ｍ
ｇ／ｃｍ²以下の平衡状態を有する。また像担持体回転
上流側での帯電部材２と像担持体１との接触部ｎへの入
り口ｓは、像担持体１と帯電部材２との接触部ｎより重
力方向上方に配置された構成とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、帯電部材を接触さ
せて被帯電体表面を帯電する接触タイプの帯電手段を用
いた画像形成装置及びそれに用いられるカートリッジに
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、接触帯電装置は、放電帯電機構の
ものと、直接注入帯電機構のものが存在する。特に直接
注入帯電機構による帯電装置は、帯電に必要な電圧は低
く抑えられ、さらにイオンの発生を伴わないため放電生
成物による弊害は生じない。つまり、環境安全、部材劣
化、低電力の点で優れた帯電方式である。

【０００３】直接注入帯電機構による帯電装置の中で
も、特開平１０−３０７４５４号公報、特開平１０−３
０７４５５号公報、特開平１０−３０７４５６号公報、
特開平１０−３０７４５７号公報、特開平１０−３０７
４５８号公報、特開平１０−３０７４５９号公報に開示
される導電性粒子を帯電部材と像担持体の接触部分に介
在させる方式は、微少な導電性微粒子が接触帯電部分に
おいて均一かつ高密度に帯電部材と像担持体に接触する
ため、均一帯電が可能な接触帯電機構として提案されて
いる。

【０００４】また特開平１０−３０７４５５号公報、特
開平１０−３０７４５６号公報に開示されるように、導
電性微粒子の接触密度を維持するために、現像剤から導
電性微粒子を供給する方法が提案されている。

【０００５】また上記開示方式は、現像手段により静電
潜像を現像するとともに、転写残の現像剤を現像手段に
より回収することも可能であり、いわゆるトナーリサイ
クルプロセス（クリーナレスシステム）により現像剤の
再利用や装置の小型化が可能となった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来の導電性粒子を帯
電部材と像担持体の接触部分に介在させる方式は、適度
な印字率にて連続印字するには充分な帯電性維持や高品
質の画像出力が可能であったが、印字率の低い連続印字
では帯電装置に十分な導電性粒子を供給できないため、
帯電不良を引き起こしたり、逆に印字率の高い連続印字
では、過剰な粒子を担持できずに、像担持体上に過剰に
付着した粒子によって画像不良を引き起こす問題が生じ
た。

【０００７】特開平１０−３０７４５５号公報、特開平
１０−３０７４５６号公報に開示される画像形成装置で
は、導電性部材上の導電性粒子の好適な量については言
及されているものの、トナー粒子との相互作用や異なる
印字率での粒子の供給量と担持量の関連については言及
されていない。

【０００８】これに対して本発明者は、導電性部材上で
のトナー粒子と導電性粒子との相互作用が導電性部材上
の粒子の存在状態に好適な条件を与えることを見いだ
し、その際の導電性部材に供給する粒子量と平衡状態の
導電性部材上の粒子量を最適な範囲にすることで、前記
問題を解決できることを見いだした。さらに導電性部材
と像担持体の接触部に粒子を一時的に補足することによ
り、より好適な粒子の状態を維持することを可能とし
た。

【０００９】

【課題を解決するための手投】本発明は下記の構成を特
徴とするプロセスカートリッジ及び画像形成装置であ
る。

【００１０】（１）本発明を要約すると、現像手段によ
り導電性粒子を供給すると同時に転写残粒子を回収する
直接注入帯電方式において、帯電手段に用いる導電性部
材に導電性粒子とトナー粒子とを共存させ、導電性部材
と像担持体との接触部に供給される粒子量が、像担持体
単位面積あたり０．００５ｍｇ／ｃｍ²以上０．２８ｍ
ｇ／ｃｍ²以下の際、前記導電性部材の粒子担持量が
１．３ｍｇ／ｃｍ²以上６．２ｍｇ／ｃｍ²以下の平衡状
態に到達し維持されることを特徴とする画像形成装置で
ある。

【００１１】つまり本発明は、帯電性粒子とトナー粒子
が共に導電性部材に担持される事により、トナー粒子と
帯電性粒子の相互作用並びに、トナー粒子と導電性部材
との相互作用により適量の粒子担持能力を可能とし、安
定した粒子担持量の平衡状態を実現するものである。

【００１２】（２）前記帯電手段において、導電性部材
と像担持体との接触部の像担持体回転方向に対して上流
域が、導電性部材と像担持体との接点より重力方向で上
方にあることを特徴とする（１）の画像形成装置。

【００１３】つまり、粒子供給の過剰供給や過不足に対
して粒子貯蔵部を設け、安定した平衡状態を実現するも
のである。

【００１４】（３）前記導電性部材は多孔体表面を有す
る弾性体であることを特徴とする（１）から（２）の画
像形成装置。

【００１５】つまり、より粒子担持能が最適化された導
電性部材を実現する。

【００１６】（４）前記帯電手段は前記像担持体に速度
差を持って接触することを特徴とする（１）から（３）
の画像形成装置。

【００１７】つまり、粒子担持と帯電をより効率よくに
行うことを可能とする。

【００１８】（５）前記平衡状態に到達した際の前記導
電性部材の担持粒子のうち、導電性粒子の重量比率が、
１５重量％から９０重量％であることを特徴とする
（１）から（４）の画像形成装置。

【００１９】つまり、トナー粒子と導電性粒子の相互作
用による安定化を、より効果的に実現する。

【００２０】（６）（１）から（５）の画像形成装置に
おいて用いられる、プロセスカートリッジに関する。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る帯電装置、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。

【００２２】図１は、本発明に従う帯電装置を用いた画
像形成装置の概略構成を示す。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。

【００２３】（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４７ｍｍ／
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。

【００２４】そして、画像形成装置１００は、粒子帯電
型（粉末塗布型）の接触導電性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。

【００２５】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の外周面にトナー粒子ｔ
及び導電粒子ｍを担持させて構成される。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（帯電接触部）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
接触部ｎにおいて感光ドラム１の表面に接触する。

【００２６】なお使用前の帯電ローラ２においては、ト
ナー粒子ｔ及び導電粒子ｍまたは導電粒子ｍのみをあら
かじめ担持させておいても良いし、何も担持させない状
態で画像形成開始時に、後述するように現像装置から供
給しても構わない。

【００２７】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、帯電接触部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、トナー粒子ｔと導電粒子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、帯電接触部
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。尚、帯電ローラ２と感光ドラム１とを、例え
ば、感光ドラム１の周速度を１００％として、帯電ロー
ラ２を８０％の周速度にて回転させるなど、互いに異な
る周速度にて回転駆動してもよい。

【００２８】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の周速度との比に依存するため、帯
電ローラ２を感光ドラム１と同じ方向（帯電接触部にお
いて逆方向）に回転駆動させる方が、異なる方向（帯電
接触部において同方向）に周速度差をもって回転駆動す
るよりも、回転数の点で有利であるとともに、粒子の担
持性の点でも、この構成にすることが好ましい。

【００２９】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。

【００３０】帯電ローラ２の外周面に塗布されているト
ナー粒子ｔ及び導電粒子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。

【００３１】そして、本実施例の画像形成装置１００で
は、帯電ローラ２は、帯電ローラ２と感光ドラム１とで
形成する帯電接触部ｎの、感光ドラム１の回転方向にお
ける入り口（接触入り口）ｓが、帯電接触部ｎにおける
接点より重力方向で上に位置するように設ける。特に、
本実施例では、感光ドラム１の軸中心を通る水平線と、
感光ドラム１の回転中心と接触入り口ｓとを結ぶ直線と
が成す角αが、感光ドラム１の回転方向から反対方向に
４５度から７５度となるように配置した。帯電ローラ２
による直接注入帯電、帯電ローラ２の配置についてはさ
らに別項で詳述する。

【００３２】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２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。

【００３３】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。感光ドラム１の表面に形成され
た静電潜像は現像装置４により現像部位（現像領域）ａ
にてトナー像として現像される。

【００３４】つまり、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４ｅ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４ｅ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。

【００３５】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。

【００３６】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。

【００３７】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。

【００３８】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接触
部ｂを形成させてある。この転写接触部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接触部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。

【００３９】本実施例で使用した転写ローラ６は、芯金
６ａに中抵抗発泡層６ｂ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６ａ
に印加して転写を行った。転写接触部ｂに導入された転
写材Ｐは、この転写接触部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。

【００４０】転写接触部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。

【００４１】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。

【００４２】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の回転で帯電接触部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。

【００４３】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の回転に伴い帯電接触部ｎに持ち運ば
れて、帯電接触部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、帯電接触部ｎや帯電ロー
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。

【００４４】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４ａ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。

【００４５】（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２は感光
ドラム１の層構成の模式図である。（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。

【００４６】（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。

【００４７】（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。

【００４８】電荷注入層１５は、バインダーとしての熱
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０．０３
μｍ）、重合開始剤などを混合分散し、塗工後、熱硬化
法により膜形成したものである。

【００４９】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。

【００５０】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、被
帯電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、帯電できる被帯電体表面の面
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、被帯電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。

【００５１】一方、像担持体としては、静電潜像を一定
時間担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。又、（ｂ）に示す電荷注入層１５を用
いていない感光ドラム１ｂの場合でも、例えば電荷輸送
層１４が上記抵抗範囲にある場合は、同等の効果が得ら
れる。更に、表層の体積抵抗が約１０¹³Ω・ｃｍである
アモルファスシリコン感光体などを用いても、同様の効
果が得られる。

【００５２】本実施例によれば、表層の抵抗が１０¹²Ω
・ｃｍ以上である（ａ）に示す感光ドラム１ａ、及び表
層の対向が１０¹⁴Ω・ｃｍ以上である（ｂ）に示す感光
ドラム１ｂのいずれを用いた場合でも、良好に帯電させ
ることができた。

【００５３】（３）帯電ローラ２ 本実施例にて用いた帯電ローラ２について更に詳しく説
明する。本実施例において接触帯電部材として用いる帯
電ローラ２は、前述したように、芯金２ａと、この芯金
２ａの外周に同心一体となるようにローラ状に形成した
帯電粒子担持体としてのゴム或いは発泡体の弾性層２ｂ
からなる。そして、この帯電ローラ２の弾性層２ｂの外
周面に導電粒子ｍを担持させている。

【００５４】本実施例では、弾性層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、発泡剤などにより処方され、芯金２ａの
上にローラ状に形成した。その後、表面を研磨した。

【００５５】本実施例にて用いる帯電ローラ２は、従来
一般的に用いられる放電用帯電ローラとは、特に以下の
点で異なる。

【００５６】ｉ）表層に高密度のトナー粒子ｔと帯電粒
子ｍを担持するための表面構造や粗さ特性 ii）直接注入帯電に必要な抵抗特性（体積抵抗、表面抵
抗） ３−１）表面構造及び粗さ特性 従来の放電用帯電ローラの表面は平坦で、表面の平均粗
さはＲａでサブμｍ以下であり、ローラ硬度も高い。放
電を用いた帯電においては、放電現象は放電用帯電ロー
ラと被帯電体の接触部から少し離れた数十μｍの隙間で
起きる。放電用帯電ローラ及び被帯電体表面に凹凸が存
在する場合、部分的に電界強度が異なるため放電現象が
不安定になり、帯電ムラを生じる。従って、従来の放電
用帯電ローラは平坦で高硬度な表面を必要とする。

【００５７】しかし、前述のような放電用帯電ローラの
表面構造では、外観上感光ドラムと密着しているように
見えるが、電荷注入に必要な分子レベルでのミクロな接
触性という意味では、ほとんど接触していない。従っ
て、放電用帯電ローラでは直接注入帯電は不可能であ
る。

【００５８】一方、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〜５００μｍが好ましい。

【００５９】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、粒子の担持能力に
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。

【００６０】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、被帯電体表
面内の帯電均一性を低下させることになる。

【００６１】本実施例では、帯電ローラ２の表面の平均
粗さＲａは１５μｍから６２μｍであった。

【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 従来の放電用帯電ローラは、芯金に低抵抗の基層を形成
した後、表面を高抵抗層で被覆している。放電によるロ
ーラ帯電は印加電圧が高く、ピンホール（膜の損傷によ
る基盤の露出）があるとその周辺にまで電圧降下が及び
帯電不良を生じる。従って、その表面抵抗は１０¹¹Ω／
□以上にする必要がある。

【００６４】一方、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。むしろ、直接注入帯電において帯電ロ
ーラ２の表面抵抗で１０⁴〜１０¹⁰Ω／□であることが
必要である。

【００６５】表面抵抗が１０¹⁰Ω／□よりも大きくなる
と、帯電ローラ２の表面に大きな電位差を生じるため、
導電粒子に吐き出しバイアスが作用し、吐き出されやす
くなる。又、帯電面内の均一性が低下し、帯電ローラ２
の摺擦によるムラが中間調画像にスジ状となって現れ、
画像品位の低下が見られる。

【００６６】一方、表面抵抗が１０⁴Ω／□よりも小さ
い場合は、注入帯電であっても、感光ドラム１のピンホ
ールによる周辺の電圧降下を生じる。

【００６７】更に、体積抵抗については、１０⁴〜１０⁷
Ω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。

【００６８】本実施例にて用いた帯電ローラ２の表面抵
抗及び体積抵抗は、１０⁷Ω／□及び１０⁶Ωであった。

【００６９】帯電ローラ２の抵抗測定は以下の手順で行
った。測定時の構成について概略図を図３に示す。帯電
ローラ２の抵抗は、帯電ローラ２の芯金２ａに総圧９．
８Ｎ（１ｋｇｆ）の荷重がかかるように、外径２４ｍｍ
の絶縁体ドラム９３に電極を施し測定した。電極は主電
極９２の周りにガード電極９１を配し、図３の（ａ）、
（ｂ）に示す配線図にて測定を行った。主電極９２とガ
ード電極９１との間の距離は、およそ帯電ローラ２の弾
性層２ｂの厚さ程度に調整し、主電極９２はガード電極
９１に対し十分な幅を確保した。測定は主電極９２に電
源Ｓ４から＋１００Ｖを印加し、電流計Ａｖ及びＡｓに
流れる電流を測定し、それぞれ体積抵抗、表面抵抗を測
定した。

【００７０】３−３）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。更に好ましくは、２０〜４０度である。

【００７１】硬度が高すぎると、必要な侵入量が得られ
ず、被帯電体との間に帯電接触部ｎを確保できないた
め、帯電性能が低下する。又、物質の分子レベルの接触
性が得られないため、異物の混入などによりその周辺へ
の接触が妨げられる。

【００７２】一方、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。

【００７３】本実施例ではアスカーＣ硬度で２２度の帯
電ローラ２を使用した。更に、帯電ローラ２は感光ドラ
ム１に対して０．３ｍｍの侵入量に配設し、本実施例で
は、接触幅約２ｍｍの帯電接触部ｎを形成させてある。

【００７４】３−４）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。

【００７５】しかし、帯電ローラ２の弾性層２ｂの形態
としては、多孔体構造がより好ましい。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。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。

【００７６】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３ｍｍ
の弾性層２ｂを形成し、外径１８ｍｍ、弾性層２ｂの長
手長さ２２０ｍｍの帯電ローラ２を作製した。

【００７７】（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３μｍ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。

【００７８】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。又、導電粒子ｍは磁気拘束する必要
がないため、磁性を有する必要はない。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。

【００７９】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。

【００８０】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。

【００８１】導電粒子ｍの抵抗を種々変更して検討した
結果、導電粒子ｍの抵抗が１０¹²Ω・ｃｍより大きい
と、電荷の授受を行えず、帯電性能は不十分（不良）で
あった。一方、導電粒子ｍの抵抗が１０^-1Ω・ｃｍより
小さいと、現像時に現像バイアスのリークが発生し画像
不良が顕著であった。

【００８２】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。

【００８３】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。

【００８４】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。

【００８５】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。

【００８６】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。本発明では３μｍの酸化亜鉛粒
子を用いた。

【００８７】（５）帯電ローラ２の粒子担持量と導電粒
子比率 ５−１）帯電ローラ２の担持粒子の導電粒子比率 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
担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、その後の潜像形成工程や現像工程や転
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。この際トナー粒子ｔが帯電ローラ２上に適量共存
し、かつ導電粒子ｍとの合計された粒子量が適正範囲に
あるときに、帯電性と粒子の脱落防止を両立できること
が判明した。

【００８８】原理の詳細は不明であるが、導電粒子ｍが
トナー粒子ｔに弱く吸着することで、帯電性を維持しつ
つ、導電粒子ｍの過剰な感光ドラム１への脱落を防止し
ているものと思われる。この際、トナー粒子ｔの量が多
すぎると帯電性の悪化によりカブリ等の弊害を引き起こ
すので、導電粒子ｍとトナー粒子ｔの存在量は適量に制
御する必要がある。帯電性を維持できる帯電ローラ２上
の導電粒子ｍの比率は１５重量％以上より好ましくは１
８重量％以上、また、導電粒子の脱落を防止しうる導電
粒子ｍの比率は９０重量％以下より好ましくは８７重量
％以下であった。

【００８９】次に、導電粒子ｍとトナー粒子ｔの合計量
に関しても、少なすぎると帯電不良、多すぎると脱落の
問題を引き起こすので、適量に設定する必要がある。

【００９０】５−２）帯電ローラ２の粒子担持量 帯電ローラ２と感光体ドラム１の接触部に供給される供
給粒子量は、前述したように、現像剤に含まれるトナー
粒子ｔと導電粒子ｍの比率、印字パターン、転写効率等
により決定される。また、帯電ローラ１と感光ドラム１
の接触部において、帯電ローラに取り込まれる粒子量
は、上記供給粒子量、帯電ローラ性状（表面形状、硬
度、接触幅、周速差、接触圧等）により決定される。

【００９１】さらに前述したように、帯電ローラ２上の
トナー粒子ｔは帯電ローラ上でその帯電極性が正規化さ
れることにより、画像不良を起こさぬ程度に均一かつ適
量に感光ドラム１に戻されやすくなり、画像不良を起こ
すことなく現像装置４にて回収される。帯電ローラ２上
の粒子を適度に正規化する事が出来ないと、粒子は過剰
に帯電ローラ２上に蓄積するとともに、感光ドラム１に
不均一に脱落するために画像不良を引き起こす。

【００９２】以上を詳細に検討した結果、帯電不良を起
こさない導電粒子ｍとトナー粒子ｔの合計粒子量は１．
３ｍｇ／ｃｍ²以上、感光ドラム２への脱落を引き起こ
さない粒子量は６．２ｍｇ／ｃｍ²以下であることが判
明した。

【００９３】（６）帯電ローラ２上の粒子抵抗 トナーｔは摩擦帯電による電荷を表面に維持するため抵
抗値としては１０¹³Ω・ｃｍ以上の抵抗を有する。従っ
て、帯電ローラ２がトナーｔにより汚染されると、帯電
ローラ２上に担持している粒子（導電粒子ｍのほか、ト
ナーｔや紙粉などの混入物も含む）の抵抗が増加し、帯
電性能が低下する。たとえ、導電粒子ｍの抵抗が低くと
も、トナーｔの混入により、帯電ローラ２に担持してい
る粉体の抵抗は上昇し、帯電性に障害を生じる虞があ
る。従って、帯電ローラ２に担持している粒子（導電粒
子ｍのほか、トナーｔや紙粉などの混入物も含む）につ
いて、上述の方法により抵抗測定を行い、その値が１０
^-1〜１０¹²Ω・ｃｍ、より好ましくは、１０^-1〜１０¹⁰
Ω・ｃｍであることが必要となる。

【００９４】（７）粒子担持量及び抵抗の測定方法、帯
電性能及び画像評価方法 ここで、以上で言及した粒子担持量及び抵抗の測定方
法、帯電性能及び画像評価方法について説明する。

【００９５】ａ）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。

【００９６】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。

【００９７】粒子抵抗の測定は前述した錠剤法に従う。

【００９８】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。

【００９９】ｂ）導電粒子ｍの比率の測定 帯電ローラ２に付着した粒子をサンプリングし蛍光Ｘ線
分析装置ＳＹＳＴＥＭ３０８０（理学電機工業（株）
製）により測定を行った。まず、トナー粒子ｔと導電粒
子ｍを混合し、導電粒子ｍ比率が０重量％、２０重量
％、４０重量％、６０重量％、８０重量％、１００重量
％の基準サンプルを作成し、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、検量
線を求めることができる。次に、帯電ローラ２からサン
プリングした粉体を同様に測定し、検量線から導電粒子
ｍの比率を算出した。

【０１００】ｃ）供給粒子量の測定 供給粒子量は、転写後の感光体１上の転写残留紙を捕集
して測定した。様々な条件で供給粒子量を測定したとこ
ろ、本発明の画像形成装置においては供給粒子量は０．
００５ｍｇ／ｃｍ²から０．２８ｍｇ／ｃｍ²の範囲であ
った。

【０１０１】ｄ）帯電性能の評価 帯電性の評価は印字率０％（ベタ白画像）のプリントを
Ａ４サイズ紙２枚連続プリントし、装置停止後５秒後に
再度繰り返すプリントを５０回反復（Ａ４サイズ紙１０
０枚分）して評価した。この評価の前段階として、初期
から印字率１．５％にてＡ４サイズ紙を連続１０００枚
通紙し、帯電ローラ２上の粒子量が平衡状態に到達した
画像形成装置を用いた。帯電不良が生じるとベタ白画像
上にカブリが生じるため、そのカブリ画像濃度により評
価した。カブリ画像濃度は、光学反射率測定機（東京電
飾製ＴＣ−６ＤＳ）によりグリーンフィルタによる光学
反射率を測定し、記録紙のみの反射率から差し引いてカ
ブリ分の反射率量をもとめ、カブリ画像濃度として評価
した。カブリ画像濃度は記録紙上を１０点以上測定しそ
の平均値を求めた。評価基準は、カブリ画像濃度が８％
を越える場合は不良とし、８％以下である場合は良とし
た。

【０１０２】またこの時、前述の粒子供給量と粒子担持
量も測定した。印字率０％の粒子供給量は０．０１５ｍ
ｇ／ｃｍ²であった。

【０１０３】ｅ）粒子脱落の評価 粒子脱落の評価は、印字率１００％（ベタ黒画像）のプ
リントをＡ４サイズ紙２枚連続プリント後、装置停止後
５秒後に再度繰り返すプリントを５０回反復（Ａ４サイ
ズ紙１００枚分）して評価した。この評価の前段階とし
て、初期から印字率１．５％にてＡ４サイズ紙を連続１
０００枚通紙し、帯電ローラ２上の粒子量が平衡状態に
到達した装置を用いた。最後に中間調画像を出力して画
像の欠陥数から評価を行った。露光装置３として６００
ｄｐｉ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縞模様を意味
し、全体として中間調の濃度を表現している。

【０１０４】ここでは、反転現像系で画像記録を行って
いるので、画像露光が脱落粒子によって阻害された場
合、現像時にリークが生じた場合、いずれも、白点とし
て画像に現れる。これらの欠陥部位の数を評価した。特
に、中間調画像の均一性を重視し、Ａ４サイズ紙一枚あ
たりの０．３ｍｍ以上の欠陥を評価した。評価基準は、
中間調画像中に直径０．３ｍｍ以上の白点が５０個を越
えて存在する場合は不良とした。

【０１０５】またこの時、前述の粒子供給量と粒子担持
量も測定した。印字率１００％（ベタ黒画像）の粒子供
給量は２．１ｍｇ／ｃｍ²であった。

【０１０６】（８）帯電ローラ２の配置 本発明における帯電ローラ２の配置について説明する。
本発明では、帯電ローラ２と感光ドラム１とで形成する
帯電接触部ｎの、感光ドラム１の移動方向上流部におけ
る入り口（接触部入り口）ｓの配置を規定する。

【０１０７】本発明では、図４に示すように、感光ドラ
ム１の回転中心を通る水平線をＸ軸、感光ドラム１の回
転中心を通る鉛直線をＹ軸としたとき、接触部入り口ｓ
は、感光ドラム１の回転方向が時計方向となる方向から
見て、ＸＹ座標の第一象限に位置するように設ける。

【０１０８】言い替えると帯電ローラ２と感光ドラム１
との接触部ｎの感光ドラム回転方向における上流域部
（接触部入り口ｓ）が、前記導電性部材と像担持体との
接触部（接点）ｎより重力方向で上方に配置される。こ
れにより現像ローラ２と感光ドラム１との接触部入り口
ｓに供給された粒子は、感光ドラム１と帯電ローラ２に
挟まれ重力方向上方に解放した空間に重力により一時的
に捕捉され溜められる。これにより以下の効果が発揮さ
れる。

【０１０９】１．印字率の高い連続プリントが成された
際に大量の粒子が供給されるが、接触部入り口ｓが過剰
の粒子を捕捉し溜めるために、帯電ローラ２に必要以上
に過剰の粒子が供給されることを防止する。

【０１１０】２．印字率の低い連続プリントが成された
際に、接触部入り口ｓがあらかじめ粒子を捕捉し溜めて
いるため、帯電ローラ２上の粒子が不足する事を防止す
る。

【０１１１】３．接触部入り口ｓが粒子を捕捉し溜める
ために、感光ドラム１と帯電ローラ２の回転に伴い粒子
同士が撹拌され、トナー粒子ｔの帯電正規化を促進し過
剰のトナー粒子ｔが帯電ローラ２に蓄積することを防止
するとともに、導電粒子ｍとトナー粒子ｍが撹拌により
適度な分散状態を形成し、導電粒子ｍの帯電ローラ２か
らの脱落を防止する。

【０１１２】上記定義のＸが正の軸から、感光ドラム１
の回転中心と接触部入り口ｓとを結ぶ直線への角αは、
１５度以上、７５度以下とすることが好ましい。より好
ましくは３０度以上、６０度以下とする。

【０１１３】〈実施例１〉帯電ローラ２として粗さＲａ
が５３μｍ、周速４７ｍｍ／ｓｅｃ（接触部ｎにおいて
感光ドラム１と逆方向）、配置角α４５度に設定し、導
電粒子ｍを１．４５ｍｇ／ｃｍ²あらかじめ塗布したも
のを用い、印字率１．５％及び１００％のＡ４サイズ連
続通紙を行った。帯電ローラ２に供給される粒子量は感
光ドラム１上で０．０３ｍｇ／ｃｍ²及び２．１ｍｇ／
ｃｍ²であった。

【０１１４】一定枚数おきに帯電ローラ上２の粒子担持
量を測定したところ図５に示したように１００枚でほぼ
平衡状態に到達していた。印字率１．５％では２．８ｍ
ｇ／ｃｍ²、印字率１００％では５．３ｍｇ／ｃｍ²で平
衡状態であった。印字率１．５％については２０００枚
印字後も確認したが、ほぼ平衡状態を維持した。

【０１１５】次に前記帯電性能と粒子脱落を評価した。
その結果、帯電性能と粒子脱落ともに良好であった。ま
たその際の粒子担持量も測定し、表１および表２にまと
めた。さらに一定枚数ごとの粒子担持量を測定したとこ
ろ、図６、図７に示すように平衡状態になっており安定
な粒子担持状態であることが分かった。

【０１１６】〈比較例１〉帯電ローラ２として配置角α
を１５０度に設定した以外実施例１と同様の評価を行っ
た。帯電ローラ２の配置としては、図８、図９に示す。

【０１１７】帯電性能と粒子脱落を評価したところ、帯
電性能と粒子脱落ともに不良であった。またその際の粒
子担持量も測定し、表１および表２にまとめた。さらに
一定枚数ごとの粒子担持量を測定したところ、図６，図
７に示すように平衡状態にならずに安定な粒子担持状態
を維持していないことが分かった。

【０１１８】その他各条件の実施例・比較例については
表１及び表２にまとめたように、本発明の画像形成装置
が優れた粒子担持性能を有し、良好な画像を形成するこ
とが示された。

【０１１９】

【表１】

【０１２０】

【表２】

【０１２１】〈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。

【０１２２】図７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８はプロセ
スカートリッジの構成模式説明図である。

【０１２３】図７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。

【０１２４】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。

【０１２５】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。

【０１２６】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。

【０１２７】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。

【０１２８】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。

【０１２９】図８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。

【０１３０】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。

【０１３１】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。

【０１３２】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。

【０１３３】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、被帯
電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、全て前
述の実施形態に準じる。従って、ここでは、これらの重
複する説明は省略し、前述の実施形態の全説明を援用す
る。また、角度αについては、実施例１と同じ４５°を
使用した。

【０１３４】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、トナー粒子ｔ及び導電粒子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。

【０１３５】〈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。

【０１３６】（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。

【０１３７】（３）像担持体はドラム型に限られず、エ
ンドレスベルト状などであってもよい。

【０１３８】（４）接触帯電部材はローラ型に限られ
ず、エンドレスベルト状などであってもよい。

【０１３９】（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。

【０１４０】（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。

【０１４１】（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。

【０１４２】

【発明の効果】本発明の画像形成装置は適切かつ安定し
た粒子担持量を有する接触帯電部材により、常に適切な
帯電性を維持すると共に、過剰の導電粒子が帯電部材か
ら脱落することにより潜像形成が阻害されることを防止
し、均一で安定した画像を提供する。

【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を示す断
面模式図である。

【図２】 感光ドラムの層構成模型図である。

【図３】 帯電ローラの対向置測定方法の説明図であ
る。

【図４】 本発明に従う帯電接触部の配置態様を示す模
式図である。

【図５】 実施例１の粒子担持量推移を示すグラフであ
る。

【図６】 印字率１００％時の粒子担持量推移を示すグ
ラフである。

【図７】 印字率０％時の粒子担持量推移を示すグラフ
である。

【図８】 比較例の画像形成装置の概略構成を示す断面
模式図である。

【図９】 帯電接触部の配置態様を示す模式図である。

【図１０】 実施例２の画像形成装置の概略構成を示す
断面模式図である。

【図１１】 プロセスカートリッジの概略構成を示す断
面模式図である。

【符号の説明】

１ 感光ドラム（像担持体、被帯電体、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 (72)発明者 岡野 啓司 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 尾島 磨佐基 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） 2H005 AA08 CB07 2H077 AA37 AB03 AB15 AC03 AC12 AD06 AD13 AD36 AE03 BA09 EA03 EA13 EA15 EA16 2H171 FA02 FA11 FA13 FA24 FA26 GA01 GA19 JA02 JA06 QA02 QA08 QA09 QB05 QB07 QB09 QB15 QB32 QB41 QB42 QB50 QB56 QB57 QC03 QC05 QC36 TA02 TA03 TA15 TB02 UA03 UA04 UA07 UA08 UA12 UA22 WA02 WA05 WA07 2H200 FA08 FA14 GA16 GA23 GA24 GA34 GA45 GA46 GA53 GA54 GA57 GA59 GB25 GB37 HA03 HB12 HB13 HB17 HB22 HB45 HB46 HB47 HB48 MA03 MA04 MA08 MA13 MA14 MA20 MB04 MC02 MC06 MC15 NA02

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】画像形成装置本体に着脱可能なプロセスカ
   ートリッジであって、 像担持体と、像担持体を帯電する帯電手段と、像担持体
   上に形成された静電潜像を現像剤により可視化する現像
   手段と、を有し、像担持体上に現像された可視像を転写
   媒体に転写した後に像担持体上に残留する現像剤を前記
   現像手段により回収可能であるプロセスカートリッジに
   おいて、 前記帯電手段は、可撓性を有する導電性部材が導電性粒
   子を担持し、像担持体に接触する帯電手段であり、 前記現像手段に用いられる現像剤は、トナー粒子と導電
   性粒子を含有し、前記現像剤中の導電性粒子はトナー粒
   子と共に前記帯電手段の導電性部材上に供給され、 前記帯電手段の導電性部材と像担持体との接触部に供給
   される粒子量が、像担持体単位面積あたり０．００５ｍ
   ｇ／ｃｍ²以上０．２８ｍｇ／ｃｍ²以下のとき、前記導
   電性部材の粒子担持量が１．３ｍｇ／ｃｍ²以上６．２
   ｍｇ／ｃｍ²以下の平衡状態を有することを特徴とする
   プロセスカートリッジ。
2. 【請求項２】前記帯電手段において、像担持体回転上流
   側での前記導電性部材と像担持体との接触部が、前記導
   電性部材と像担持体との接点より重力方向上方に配置さ
   れ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】前記導電性部材は多孔体表面を有する弾性
   体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】前記導電性部材は前記像担持体に速度差を
   持って接触することを特徴とする請求項１から３のいず
   れかに記載のプロセスカートリッジ。
5. 【請求項５】前記平衡状態での前記導電性部材の担持粒
   子のうち、導電性粒子の重量比率が、１５重量％から９
   ０重量％であることを特徴とする請求項１から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】像担持体と、像担持体を帯電する帯電手段
   と、帯電手段によって帯電された像担持体に静電潜像を
   形成する静電潜像形成手段と、像担持体上に形成された
   静電潜像を現像剤により可視化する現像手段と、像担持
   体上に現像された可視像を転写媒体に転写する転写手段
   と、を有し、転写後に像担持体上に残留する現像剤を前
   記現像手段により回収可能な画像形成装置において、 前記帯電手段は、可撓性を有する導電性部材が導電性粒
   子を担持し、像担持体に接触する帯電手段であり、 前記現像手段に用いられる現像剤は、トナー粒子と導電
   性粒子を含有し、前記現像剤中の導電性粒子はトナー粒
   子と共に前記帯電手段の導電性部材上に供給され、 前記帯電手段の導電性部材と像担持体との接触部に供給
   される粒子量が、像担持体単位面積あたり０．００５ｍ
   ｇ／ｃｍ²以上０．２８ｍｇ／ｃｍ²以下のとき、前記導
   電性部材の粒子担持量が１．３ｍｇ／ｃｍ²以上６．２
   ｍｇ／ｃｍ²以下の平衡状態を有することを特徴とする
   画像形成装置。
7. 【請求項７】前記帯電手段において、像担持体回転上流
   側での前記導電性部材と像担持体との接触部が、前記導
   電性部材と像担持体との接点より重力方向上方に配置さ
   れることを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。
8. 【請求項８】前記導電性部材は多孔体表面を有する弾性
   体であることを特徴とする請求項６又は７に記載の画像
   形成装置。
9. 【請求項９】前記帯電手段は前記像担持体に速度差を持
   って接触することを特徴とする請求項６から８のいずれ
   かに記載の画像形成装置。
10. 【請求項１０】前記平衡状態での前記導電性部材の担持
    粒子のうち、導電性粒子の重量比率が、１５重量％から
    ９０重量％であることを特徴とする請求項６から９のい
    ずれかに記載の画像形成装置。
11. 【請求項１１】前記帯電手段、前記現像手段のうち少な
    くとも一つと、前記像担持体と、が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設けられることを特
    徴とする６から１０のいずれかに記載の画像形成装置。