JP3093594B2 - 帯電装置及び電子写真装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【技術分野】本発明は、感光体や誘電体のような被帯電
体に、電圧印加可能な帯電部材を接触させて帯電（除電
も含む）を行なう帯電装置及び電子写真装置に関する。
またこの帯電装置は、画像形成装置や画像形成装置に着
脱可能なプロセスカートリッジに適用できる。

【０００２】

【背景技術】従来、例えば、電子写真装置（複写機、プ
リンタなど）、静電記録装置等の画像形成装置におい
て、感光体・誘電体等の像担持体、その他の被帯電体を
帯電処理する手段としては、ワイヤに高電圧をかけてコ
ロナ放電を生じさせそのコロナに被帯電体面をさらすコ
ロナ帯電器が広く利用されていた。

【０００３】近時は接触帯電式の帯電装置、即ち帯電部
材を被帯電体に当接させて配置しこれに電圧を印加して
被帯電体面を帯電する帯電装置の採用が進められてい
る。

【０００４】接触帯電は、非接触式であるコロナ帯電器
に比べて、被帯電体面に所望の電位を得るのに必要とさ
れる印加電圧の低電圧化がはかれる（低電力性）、帯電
過程で発生するオゾン量が少ない（低オゾン性）等の長
所を有しており、中でも特に帯電部材として導電ローラ
を用いたローラ帯電方式が、帯電の安定性という点で好
ましく、広く用いられている。

【０００５】例えばローラ帯電方式において帯電ローラ
にＤＣ電圧を印加し、帯電ローラを被帯電体である感光
体に対して従動回転させるとローラの表面形状による接
触ムラやローラの抵抗ムラによって帯電ムラが生じてし
まう。

【０００６】従って帯電部材と被帯電体との間に速度差
を設け、被帯電体を帯電部材で摺擦させることが好まし
い。

【０００７】しかしながら、帯電部材と被帯電体との間
に速度差を設けた接触帯電装置においては被帯電体の表
面と帯電部材との摩擦抵抗が大きいため次のような欠点
があった。

【０００８】（ａ）接触帯電部材として帯電ブラシを用
いた場合、帯電ブラシ２の毛先が図４の（ｂ）に示すよ
うに分かれて被帯電体表面に接触できないところがで
き、被帯電体表面を均一に帯電することができない。

【０００９】（ｂ）接触帯電部材として磁気ブラシを用
いた場合、ニップ内での磁性粒子の円滑な移動が阻害さ
れ、接触ニップが不均一になり、被帯電体表面を均一に
帯電することができない。また、磁性粒子と被帯電体の
接触機会が少なくなり注入帯電能力が低下する。

【００１０】（ｃ）接触帯電部材を回転するためのトル
クが大きいため、接触帯電部材が均一に回転できず、回
転ムラが被帯電体面の帯電ムラとなり、画像形成装置に
あっては画像ムラとなってしまう。

【００１１】（ｄ）接触帯電部材として帯電ブラシを用
いた場合、帯電ブラシを長期に使用すると、ブラシのパ
イルの先端が摩耗して被帯電体への注入性が低下し被帯
電体面の帯電ムラとなり、画像形成装置にあっては画像
ムラとなってしまう。

【００１２】一方、帯電、露光、現像等のプロセスを複
合化し、これらを同時にほぼ同じ位置で行なう方法がい
くつか提案されており、その代表的なものは特開昭５８
−９８７４６号公報、特開昭６０−２２１４５号公報等
に開示されている。これらは、概して導電トナーまたは
導電キャリヤと絶縁トナーの組み合わせを用い、（１）
前回の画像形成で生じた転写工程後の残留トナーのクリ
ーニング工程、（２）接触帯電工程、（３）感光体に対
して背面から画像露光工程、（４）接触現像工程、の一
連のプロセスを行なうというステップを踏んでおり、以
上を感光体背面露光位置に対向して感光体表面と接触し
ている磁気ブラシローラとの接触ニップ内で行なうこと
を特徴としている。以下このような方式の画像形成装置
を背面露光方式と述べる。

【００１３】具体的には、図８に示すように、まず現像
スリーブ３ｂ上の磁気ブラシが感光体１と接触して磁気
ブラシによるニップ形成域Ｎを形成し、このニップ上流
側では転写工程後に残った残トナー３ｅをかきとってク
リーニング工程を行なう。この際、使用するトナーは磁
性トナーであり、スリーブ内部にはマグネットロールが
配置されているため、磁気力によってブラシを形成し、
クリーニング効果を高めることができる。次に、上記ニ
ップ形成域Ｎ内の導電性の磁気ブラシによって感光体表
面を摺擦し、電荷を注入することによって感光体表面を
所定の電位にする帯電工程を行なう。

【００１４】このため、感光体としては、表面付近に電
荷を保持させるような材料を用いることが必要であり、
表面に阻止層を設けて電荷注入性を向上させたアモルフ
ァスシリコン（以下ａ−Ｓｉ）、ＯＰＣ感光体等、更に
導電粒子を分散した表面層を設けた感光体が用いられ
る。

【００１５】次に、感光体に接触する磁気ブラシとは反
対側となる感光体の背面から像露光を行なう。光源はＬ
ＥＤアレイ等のデジタル発光素子を用いており、現像ス
リーブと感光体によって形成されるニップ内の定められ
た位置に露光を行なう。

【００１６】露光によって潜像形成工程を終えた後、残
りの現像ニップ形成域Ｎ内において現像工程を受ける。
導電トナーを用いる場合には、感光体上に形成された潜
像によって静電誘導された電荷がトナーの穂を通じて穂
先端のトナーに注入され、この電荷と潜像電荷の間に働
くクーロン力でトナーが穂から離れて現像が行なわれ
る。

【００１７】また、同様の構成で２成分現像剤を用い
て、磁性導電キャリヤと絶縁トナーによって現像を行な
う場合には、導電キャリヤの穂が近接電極の役割を果た
して感光体と現像スリーブの間に印加する電圧が低くて
も現像に十分な電界を与えることができるため、低電圧
で絶縁トナーの現像を行なうことが可能である。

【００１８】この背面露光方式における帯電方式は磁気
ブラシロールを用いた接触帯電方式であり、先に述べた
帯電のみを行なう帯電装置と同様に、ブラシロールの接
触ムラが帯電ムラとなって画像に現われてしまう。そこ
で、この背面露光方式においても帯電部材（兼現像部
材）と、感光体の周速に差をもたせて、帯電ムラが目立
たないようにするのが良い。

【００１９】一方、先に述べた背面露光方式において
は、多くのプロセスを感光体と現像スリーブの間に形成
される狭いニップ形成域Ｎ内で行なうための解決をすべ
き課題が多い。

【００２０】そのうちの最も大きなものは、感光体表面
を所望する電位に帯電することが難しいことにより、感
光体の表面を所望する電位に均一に帯電できなくなると
いう帯電不良現象の発生である。背面露光方式では図９
に示すように反転現像でかつ、帯電電位と現像バイアス
電位が等しいか、もしくは帯電電位の方が現像バイアス
電位よりも低くなり易くなるため、わずかな帯電不良も
地かぶり（画像の背景部にうっすらとトナーが付着する
現象）、帯電ゴーストとして画像上に前に形成した画像
が現われてしまうという不都合を生じる。

【００２１】具体的には、先に述べたように感光体の帯
電を導電キャリヤと感光体との接触による電荷注入によ
って行なうため、導電キャリヤと感光体との直接の接触
機会が少なくなったり、上記接触ニップ長さが不均一で
あったり、現像剤の抵抗値が何らかの理由で上昇したり
すると帯電不良が発生する。

【００２２】また、背面露光方式では転写材上に転写さ
れなかった残留トナーのクリーニング工程と感光体の帯
電工程をほぼ同時に狭いニップ領域内で行なっているた
め、転写後の残留トナーのクリーニングが完全に行なわ
れないうちに帯電工程に移ってしまったり、帯電を行な
うために十分な時間が確保できないと、この残留トナー
が帯電を阻害するため、前回の画像形成位置の電位履歴
が十分に消去しきれず、帯電不良に起因するポジ像のゴ
ーストが発生しやすいという問題点を有していた。

【００２３】

【発明の目的】本発明の目的は、帯電部材と被帯電体と
の接触を安定的に行ない均一帯電する帯電装置、及び電
子写真装置を提供することである。

【００２４】本発明の他の目的は、帯電部材の駆動トル
クを低減する帯電装置及び電子写真装置を提供すること
である。

【００２５】本発明の他の目的は、帯電部材を長期使用
しても帯電部材の摩耗を防止する帯電装置、及び電子写
真装置を提供することである。

【００２６】本発明の他の目的は、帯電不良、帯電ゴー
ストを防止し、感光体と磁気ブラシの間に形成されるニ
ップを安定化させ、ニップ内の現像剤の円滑な移動を行
なえる電子写真装置を提供することである。

【００２７】本発明の更なる目的及び特徴とするところ
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。

【００２８】

【発明の構成】上記目的を達成するために本発明は、被
帯電体と、前記被帯電体表面を摺擦して前記被帯電体を
帯電する、電圧印加可能な、帯電部材と、を有する帯電
装置において、前記被帯電体表面は、水に対する接触角
が９０°以上であることを特徴とする。

【００２９】また本発明は、感光層とこの感光層を支持
する光を透過可能な基体と、を備える感光体と、上記感
光体に接触し、上記感光体を帯電及び現像する電圧印加
可能な磁気ブラシ部材と、を有し、この磁気ブラシ部材
は、磁性導電性キャリアとトナーと、を備え、上記感光
体の移動方向において上記磁気ブラシ部材と上記感光体
との接触部内において上記感光体はその内側から像露光
される電子写真装置において、上記キャリアの流動度は
４５ｓｅｃ／５０ｇ以下であることを特徴とする。

【００３０】

【実施例】以下本発明の実施例を図面に基づいて説明す
る。

【００３１】〈第１の実施例〉（図１〜図４） 本実施例は像担持体の一次帯電手段として像担持体と周
速差をもつ帯電方式の帯電装置を用いた画像形成装置で
ある。本実施例の画像形成装置は転写式電子写真プロセ
スの利用のレーザービームプリンタである。

【００３２】（１）画像形成装置の全体的概略構成 図１において、１は像担持体（被帯電体）としての回転
ドラム型の電子写真感光体である。本実施例は直径３０
ｍｍのＯＰＣ感光体であり、矢示の時計方向に１００ｍ
ｍ／ｓｅｃのプロセススピード（周速度）をもって回転
駆動される。

【００３３】２は感光体１に当接させた接触帯電部材と
しての帯電ブラシであり、感光体１と３ｍｍ幅で接し、
感光体１との当接部において感光体１表面の移動方向と
逆方向に５００ｒｐｍ（周速度では３１４ｍｍ／ｓｅ
ｃ）で回動駆動され、帯電バイアス印加電源Ｓ１から−
７００ＶのＤＣ帯電バイアスが印加されていて、回転感
光体１の外周面がほぼ−７００Ｖに一様に帯電される。

【００３４】この回転感光体１の帯電面に対してレーザ
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４から出力される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ビ
ームによる走査露光Ｌがなされ、回転感光体１の周面に
対して目的の画像情報に対応した静電潜像化が形成され
る。

【００３５】その静電潜像は磁性一成分絶縁トナーを用
いた反転現像装置３によりトナー像として現像される。
３ａはマグネット３ｂを内包した直径１６ｍｍの非磁性
現像スリーブであり、この現像スリーブに上記のネガト
ナーをコートし、感光体１表面との距離を３００μｍに
固定した状態で、感光体１と等速で回転させ、スリーブ
３ａに現像バイアス電源Ｓ２より現像バイアス電圧を印
加する。電圧は、−５００ＶのＤＣ電圧と、周波数１８
００Ｈｚ、ピーク間電圧１６００Ｖの矩形のＡＣ電圧を
重畳したものを用い、スリーブ３ａと感光体１の間でジ
ャンピング現象を行なわせる。

【００３６】一方、不図示の給紙部から記録材としての
転写材Ｐが供給されて、回転感光体１と、これに所定の
押圧力で当接させた接触転写手段としての中抵抗の転写
ローラ５との圧接ニップ部（転写部）Ｔに所定のタイミ
ングにて導入される。転写ローラ５には転写バイアス印
加電源Ｓ３から所定の転写バイアス電圧が印加される。
本実施例ではローラ抵抗値は５×１０⁸ Ωのものを用
い、＋２０００ＶのＤＣ電圧を印加して転写を行なっ
た。

【００３７】転写部Ｔに導入された転写材Ｐはこの転写
部Ｔ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
押し圧力にて転写されていく。

【００３８】トナー画像の転写を受けた転写材Ｐは感光
体１の面から分離されて熱定着方式等の不図示の定着装
置７へ導入されてトナー画像の定着を受け、画像形成物
（プリント、コピー）として装置外へ排出される。

【００３９】また転写材Ｐに対するトナー画像転写後の
感光体面はクリーニング装置６により残留トナー等の付
着汚染物の除去を受けて清掃され繰り返して作像に供さ
れる。

【００４０】本実施例の画像形成装置は、感光体１・接
触帯電部材２・現像部材３・クリーニング装置６の４つ
のプロセス機器をカートリッジ筺体８に包含させて画像
形成装置本体に対して一括して着脱交換自在のカートリ
ッジＰＣとしたカートリッジ着脱方式の装置であるが、
これに限るものではない。即ちカートリッジは少なくと
も感光体と帯電部材とを備えていれば良い。９は画像形
成装置本体内におけるプロセスカートリッジ装着保持部
材である。なお電源Ｓ１、電源Ｓ２は画像形成装置本体
に設けられ、カートリッジを画像形成装置本体に装着し
たとき帯電部材、現像スリーブと各々接続される。

【００４１】（２）感光体１の構成 図２に感光体１の層構成を模式的に示した。感光体１は
負帯電のＯＰＣ感光体であり、直径３０ｍｍのアルミニ
ウム製のドラム基体上１１に下記の第１〜第５の５層の
機能層１２〜１６を下から順に設けたものである。ドラ
ム基体１１は接地される。

【００４２】．第１層１２は下引き層であり、アルミ
ニウムドラム基体１１の表面欠陥等をならすため、また
レーザー露光Ｌの反射によるモアレの発生を防止するた
めに設けた、厚さ約２０μｍの導電層である。

【００４３】．第２層１３は正荷電注入防止層であ
り、ドラム基体１１から注入された正電荷が感光体表面
に帯電された負電荷を打ち消すのを防止する役割を果た
し、アミラン樹脂とメトキシメチル化ナイロンによって
１０⁶ Ωｃｍ程度に抵抗調整された厚さ約０．１μｍの
中抵抗層である。

【００４４】．第３層１４は電荷発生層であり、ジス
アゾ系の顔料を樹脂に分散した厚さ約０．３μｍの層で
あり、レーザー露光Ｌを受けることによって正負の電荷
対を発生する。

【００４５】．第４層１５は電荷輸送層であり、ポリ
カーボネート樹脂にヒドラゾンを分散したものであり、
Ｐ型半導体である。従って、感光体表面に帯電された負
電荷はこの層を移動することはできず、電荷発生層１４
で発生した正電荷のみを感光体表面に輸送することがで
きる。

【００４６】．第５層１６は感光体表層としての表面
層であり、光硬化性のアクリル樹脂に導電超微粒子のＳ
ｎＯ₂ ａと、テフロン（デュポン社の商標でフッ素樹
脂：ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）である）
等のフッ素樹脂粒子ｂを分散した材料の塗工層である。

【００４７】この表面層１６についてさらに詳述する
と、この表面層１６は、光硬化型のアクリル系モノマー
（２０）６０部、分散前の平均粒径が４００Åの酸化ス
ズ超微粒子６０部、ポリテトラフルオロエチレン微粒子
（平均粒径０．１８μｍ）５０部（総重量に対して２
６．３ｗｔ％）光開始剤として２−メチルチオキサント
ン２０部、メタノール４００部をサンドミルにて４８時
間分散を行なった。

【００４８】この調合液を用いて、先の電荷輸送層１５
にビームコーティング法により、膜を成膜し、乾燥した
後、高圧水銀灯にて８ｍＷ／ｃｍ² の光強度で、２０秒
間光硬化を行ない表面層を得た。この時、表面層の膜厚
は３μｍであった。また、表面層調合液の分散性を良
く、表面層表面はムラのない均一な面であった。

【００４９】この層１６は体積抵抗率が１０¹³Ωｃｍ程
度であり、表面方向の潜像電荷の横流れによる画像ボケ
等は発生しないが、厚み方向にはある程度の電荷の移動
は可能であり、画像露光による残留電位が最小限になる
ように設定してある。

【００５０】そして、本実施例では感光体の表面エネル
ギーを小さくして感光体表面と帯電ブラシ２との摩擦力
を小さくするために、バインダー中にテフロン粒子ｂを
分散させた。

【００５１】テフロン自体の表面エネルギーは２０ｄｙ
ｎｅ／ｃｍ程度と非常に低いため、これを分散させるこ
とによって感光体表面エネルギーを大幅に低くすること
ができ、テフロンを分散しない場合のアクリル樹脂／酸
化スズの表面の水に対する接触角８５°と比較して、テ
フロン粒子を分散した場合の接触角は９５°にまで改善
させることができた。

【００５２】本実施例において、表面層１６を形成する
には感光体の表面層に導電性材料及び滑性材料を樹脂に
分散させた層とすることで、均一な電荷の直接注入が可
能となる。このような直接電荷注入を均一に行なわせる
ための感光体表面層として重要な点は表面層自体の電気
抵抗、導電性材料及び滑性材料の分散均一性、透明性及
び膜強度である。

【００５３】表面層の電気抵抗としては電荷注入が始ま
る抵抗の最高値１×１０¹⁴Ω・ｃｍから電荷の横流れに
よって画像のボケが生じる１×１０⁹ Ω・ｃｍまでの範
囲が最適である。

【００５４】表面層の透明性は、導電性材料及び滑性材
料の透明度と粒径で決定される。この粒径は、光散乱を
防止するという意味から、０．３μｍ以下が好ましく、
最適には０．１μｍ以下である。本実施例で用いる導電
性材料としては、ポリアセチレン、ポリチオフェン、ポ
リピロール等の導電性ポリマーや金属微粉や金属酸化物
粒子が使用可能であるが、透明度の点から金属酸化物が
より好ましい。

【００５５】本実施例で用いる導電性粒子としては、先
に述べた酸化スズ以外にも、Ｃｕ、Ａｌ、Ｎｉ等の金属
酸化亜鉛、酸化チタン、酸化アンチモン、酸化インジウ
ム、酸化ビスマス、スズをドープした酸化インジウム、
アンチモンをドープした酸化スズ、酸化ジルコニウム等
の超微粒子を用いることができる。これら金属酸化物は
１種類もしくは２種類以上を混合して用いる。２種類以
上を混合した場合には固溶体または融着の形をとっても
よい。

【００５６】本表面層における導電性微粒子の含有量
は、その粒径にも依存するが１０〜７０ｗｔ％の範囲が
適当である。

【００５７】滑性材料としては、グラファイトや長鎖ア
ルキル器を含有するワックス類の他、含フッ素並びに含
シリコン化合物等が挙げられる。含フッ素並びに含シリ
コン化合物は特に好ましい滑性材料である。

【００５８】含フッ素化合物の具体例としては、先に述
べたポリテトラフルオロエチレン以外にもテトラフルオ
ロエチレン、ヘキサフルオロプロピレン、トリフルオロ
エチレン、クロロトリフルオロエチレン、フッ化ビニリ
デン、フッ化ビニル、パーフルオロアルキルビニルエー
テル等の重合体、及びそれらの共重合体が用いられる。
またフッ素原子置換された黒鉛構造のフッ化炭素、フッ
化原子置換されたオイル類等も用いられる。また無機の
フッ化物等も用いられる。

【００５９】含シリコン化合物の具体例としては、モノ
メチルシロキサン三次元架橋物、ジメチルシロキサン−
モノメチルシロキサン三次元架橋物、超高分子量ポリジ
メチルシロキサン、ポリジメチルシロキサンセグメント
を含有するブロックポリマー、グラフポリマー、界面活
性剤、マクロモノマー、末端修飾ポリジメチルシロキサ
ン等が用いられる。

【００６０】前記滑性材料を粒子状に表層中に分散させ
る場合の分散粒径は、十分な滑性効果をもたせるため
に、０．００５μｍ以上が適当であり、表面層における
光散乱による画像のにじみ、ボケを防止し、鮮明な画像
を得るために０．３μｍ以下であることが望ましい。

【００６１】導電性材料及び滑性材料の分散の方法とし
ては、サンドミル、ボールミル、ロールミル、ホモジナ
イザー、ナノマイザー、ペイントシェイカー、超音波等
が使用される。分散時には、補助的に界面活性剤、グラ
フトポリマー、カップリング剤等を用いてもさしつかえ
ない。

【００６２】本実施例における表面層においてその膜強
度と導電性粒子の分散均一性は特に重要である。感光体
の表面層は電子写真のプロセスにおいてトナー現像、ク
リーニング等、機械的摺擦にされされる。特に本発明に
用いる導電性粒子分散膜は薄膜（０．５〜５．０μｍ）
で用いるため、削れ、キズに対して高い強度が要求され
る。

【００６３】そこで滑性材料の含有量は、十分な滑性効
果を発揮させるためには５ｗｔ％以上必要であり、表面
層の機械的強度を保つためには６０ｗｔ％以下とするこ
とが適当であった。また導電性粒子の分散性は、これが
均一に分散されていない場合には、注入電荷の不均一か
ら、画像ムラが発生するという問題が起こるため、導電
性粒子は樹脂中に均一に分散されている必要がある。そ
のために、カップリング剤の添加あるいは、カップリン
グ剤により、導電性微粒子の表面処理を行なうことが非
常に有効である。

【００６４】前述の２つの重要点である表面層の強度と
導電性粒子の分散均一性は、表面層の樹脂によって大き
く左右される。本実施例で用いる表面層用の樹脂として
は、先に述べたアクリル樹脂以外にも、市販のポリエス
テル、ポリカーボネート、ポリウレタン、ポリスチレ
ン、フッ素、セルロース、塩化ビニル、エポキシ、シリ
コーン、アルキド、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体等
を用いることもできる。さらに強度及び分散性を向上さ
せるための検討を行なった結果、アクリロイル基を１分
子中に３個以上もった光硬化型アクリル系モノマー中に
導電性粒子を分散させ、これを感光体の感光層上に塗
布、光硬化させることによって形成した表面層を用いる
ことで、膜強度及び導電性粒子の分散性が共に飛躍的に
向上した。なお、１分子中に２個以上のアクリロイル基
をもつ光硬化型アクリル系モノマーを用いる場合、これ
を前述のポリエステル、ポリカーボネート、ポリウレタ
ン、アクリル、エポキシ、シリコーン、アルキド、塩化
ビニル−酢酸ビニル共重合体等と混合して用いても、充
分にその膜強度、導電性粒子の分散性に対する効果は達
せられる。

【００６５】本実施例に用いる結着剤としての光硬化型
アクリル系モノマーとしては、下記の表１〜表３に示す
具体例が挙げられるが、これに限ったものではなく、通
常の光硬化型アクリルモノマーを用いることができる。

【００６６】

【表１】

【００６７】

【表２】

【００６８】

【表３】

【００６９】本実施例においては表面層に光硬化型のア
クリル樹脂を用いているため、表面層の形成の際には、
表面層調合液には光開始剤を添加する。開始剤の添加量
は、光硬化型アクリル系モノマーに対して０．１〜４０
重量％、好ましくは０．５〜２０重量％である。主に光
開始剤としては、次に示す具体例が挙げられる。

【００７０】

【表４】

【００７１】本実施例において、表面層は感光体層上に
塗工されるが、その塗工方法としては、先に述べたビー
ムコーティングの他にスプレーコーティング、また溶媒
を選択することにより浸漬コーティングを行なうことも
できる。

【００７２】本表面層の膜厚は、膜の電気抵抗にも依存
するが、好ましくは、０．１〜１０μｍ最適には、０．
５〜５μｍである。

【００７３】感光層としては従来公知のものを使用で
き、例えばＳｅ、Ａｓ₂ Ｓｅ₃ ａ−Ｓｉ、ＣｄＳ、Ｚｎ
Ｏ₂ 等の無機物光半導体より成るもの、あるいはＰＶＫ
−ＴＮＦやフタロシアニン顔料、アゾ顔料等の有機材料
を用いたものなどが使用可能である。

【００７４】さらに、表面保護層と感光層の間に中間層
を設けることもできる。このような中間層は保護層と感
光層の接着性を高め、あるいは電荷のバリアー層として
機能させることを目的とする。中間層としては例えばエ
ポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリ
スチレン樹脂、アクリル樹脂、シリコーン樹脂等の市販
の樹脂材料が使用可能である。

【００７５】前記感光体用の導電性基体としてはアルミ
ニウム、ニッケル、ステンレス、スチール等の金属、導
電性膜を有するプラスチックあるいはガラス、導電化処
理した紙等を用いることができる。

【００７６】（３）接触帯電部材２ 本実施例では接触帯電部材２として帯電ブラシを用い
た。これはユニチカ（株）製の導電製レーヨン繊維ＲＥ
Ｃ−Ｂをパイル地にしたテープ２ｂを直径６ｍｍの金属
製の芯金２ａにスパイラル状に巻き付けて外径１４ｍｍ
ローラブラシ２としたもので、３００デニール／５０フ
ィラメント、１平方ミリメートル当たり１５５本の密度
で、ブラシの抵抗値は印加電圧１〜１０００Ｖにおい
て、１×１０⁵ Ωである（金属製の直径３０ｍｍのドラ
ムにニップ幅３ｍｍ長手幅２３０ｍｍで当接させ、電圧
を印加したときに流れる電流値から換算したもの）。

【００７７】帯電ブラシ２の抵抗値は、感光体１上にピ
ンホール等の欠陥が生じた場合にも、この部分に過大な
リーク電流が流れ込んで帯電ニップが帯電不良になる画
像不良を防止するために１０⁴ Ω以上であり、感光体表
面に十分に電荷を注入させるために１０⁷ Ω以下である
ことが好ましい。

【００７８】また、帯電ブラシの材質としては、ユニチ
カ（株）製のＲＥＣ−Ｂ、東レ（株）製のＳＡ−７、日
本蚕毛（株）製のサンダーロン、カネボウ製のベルトロ
ン、クラレ（株）製のクラカーボ、レーヨンにカーボン
を分散したもの、三菱レーヨン（株）製のローバル等が
考えられるが、環境安定性の点でユニチカ（株）製のＲ
ＥＣ−Ｂ、ＲＥＣ−Ｃ、ＲＥＣ−Ｍ１、ＲＥＣ−Ｍ１０
が望ましい。

【００７９】本実施例では、帯電ブラシ２を感光体１と
の当接部において感光体表面の移動方向と逆方向に移動
させ、回転数５００ｒｐｍ（周速比−４１４％）で回動
駆動しているが、回数数はこれに限られるものではな
く、帯電ブラシ２と感光体１の帯電ニップの太さ、ブラ
シの毛の密度、感光体の電荷注入層の抵抗、プロセスス
ピード（感光体ドラム周速）等の条件が変われば、最適
なブラシの回転数も変化する。

【００８０】また、帯電ブラシ２の移動方向は、当接部
において感光体表面の移動方向と同じ方向に移動するこ
とも可能であるが、注入帯電の帯電性は感光体の周速と
帯電ブラシ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ブラシの回転数が逆方向の時
に比べて大きくなるので、ブラシを逆方向に移動させる
方が回転数の点で有利である。

【００８１】また、逆方向では、帯電ニップを出た後、
帯電ブラシが１周してチャージアップを解かれたブラシ
が感光体に接触するので、良好な帯電性能が得られる。
しかし、順方向では、ブラシが感光体面に接触した後、
感光体上の接触点を次々追い越してゆくので、帯電ニッ
プの出口付近ではプラスにチャージアップしたブラシが
感光体と接触することになり、感光体に電荷注入するこ
とが出来ず逆方向に比べて帯電性能が悪い。

【００８２】ここでチャージアップとは、ブラシが感光
体へマイナス電荷を与えることによってブラシ先端にプ
ラス電荷が蓄積し、ブラシ芯金と異なる電位になってし
まった状態を示す。

【００８３】先に記述した周速比は 周速比（％）＝｛（ブラシの周速−ドラム周速）／ドラ
ム周速｝×１００ である（ブラシの周速は当接部において感光体表面と同
じ方向に移動するとき正の値であり、当接部において感
光体表面と逆方向に移動するとき負の値である）。

【００８４】（４）帯電原理 以上述べた感光体１と接触帯電部材２を用いた時の帯電
原理について述べる。

【００８５】本実施例は、中抵抗の接触帯電部材２で、
中抵抗の表面抵抗を持つ感光体１表面に放電を用いずに
直接電荷注入を行なうものである。特に本実施例は感光
体表面材質の持つトラップ電位、又は表面層１６の導電
粒子ａに電荷を注入して帯電を行なうものである。

【００８６】具体的には図３の等価回路のように、感光
体１の電荷輸送層１５を誘電体、ドラム基体１１と電荷
注入層１６内の導電粒子（Ｓｎ₁ Ｏ₂ 粒子）を両電極板
とする微小なコンデンサーに、接触帯電部材２で電荷を
充電する理論に基づくものである。この際、導電粒子ａ
は互いに電気的には独立であり、一種の微小なフロー電
極を形成している。このため、マクロ的には感光体表面
は均一電位に充電、帯電されているように見えるが、実
際には微小な無数の充電されたＳｎＯ₂ が感光体表面を
覆っているような状況となっている。このため、レーザ
ーＬよって画像露光を行なってもそれぞれのＳｎＯ₂ 粒
子は電気的に独立なため、静電潜像を保持することが可
能になる。表面層１６の抵抗値としては１×１０⁹ 〜１
×１０¹⁴Ωｃｍの範囲であれば、注入帯電を行なうこと
が可能であるが、高温高湿、低温低湿等の環境での抵抗
変動を考慮すると、１×１０¹²〜１×１０¹³Ωｃｍの範
囲が望ましい。

【００８７】ここで、表面層の体積抵抗値は、金属の電
極を２００μｍの間隔で配し、その間に表面層の調合液
を流入して成膜させ、電極間に電圧を１００Ｖ印加して
測定した値である。

【００８８】注入帯電の帯電特性は被帯電体の表面の抵
抗値が１×１０⁹ 〜１×１０¹⁴Ωｃｍでかつ被帯電体の
表面の接触角が９０°以上の時、良好な特性を得ること
が可能であり、表面層の構成が前述の構成に限定される
ものではない。

【００８９】（５）帯電均一性等 本実施例では、注入帯電に用いる被帯電体としての感光
体１の表面に表面エネルギーが小さい材料を用いること
によって摩擦係数を小さくして、接触帯電部材としての
帯電ブラシ２の毛先が均一に感光体表面に接触できるよ
うにし、また帯電ブラシ２の回転トルクを減らし回転ム
ラを防止するようにしている。

【００９０】本実施例の具体的な手段としては、前記
（２）項に記載のように被帯電体としての感光体１に機
能分離型負帯電ＯＰＣを用い、その表面層に新たに表面
エネルギーの小さい表面層１６を設けたことを特徴とす
る。

【００９１】なお、以後表面エネルギーの指標として、
用いる材料と水との接触角で定義するものとする。

【００９２】そしてこの感光体１を用いて前記（１）項
に述べたプリンタ（図１）を用いて画像形成を行なっ
た。

【００９３】比較のために表面層１６にテフロン粒子ａ
を分散させない感光体を用いたところ、表面層１６のバ
インダーであるアクリル樹脂自体の表面エネルギーが高
いため感光体表面と現像剤との間の摩擦係数が大きく、
帯電ブラシ２の毛先が図４の（ｂ）の長手断面図に示す
ように分かれてしまい、感光体表面に接触しない場合が
生じ、感光体表面を均一に帯電することが出来ない。

【００９４】これは、放電を用いた帯電は帯電不良とは
ならないが、注入帯電であるために接触帯電部材として
の帯電ブラシ２の毛先が被帯電体としての感光体１に均
一に接触しないと電荷を注入出来ず問題となる。

【００９５】また、帯電ブラシ２の回転トルクが大きい
ために回転ムラが生じ、画像上には感光体１の移動方向
である副走査方向にランダムな帯電ムラとなって表れ
る。

【００９６】さらに、長期に使用した場合にブラシ２ｂ
の先端が摩耗して、感光体１へ均一に電荷を注入出来な
くなる。

【００９７】これに対して感光体１の表層である表面層
１６にテフロン粒子ｂを分散した場合は、感光体表面の
表面エネルギー、摩擦係数が減少するため、図４の
（ａ）のようにブラシ２の毛先が均一に感光体表面に接
触することができるので、均一に帯電することが出来
る。

【００９８】また、帯電ブラシ２の回転トルクが低下
し、回転ムラのない安定した帯電が可能となる。

【００９９】さらに、長期に使用した場合にブラシ２ｂ
の先端が摩耗することなく、感光体１へ均一に電荷を注
入出来る。

【０１００】よって良好な画像を得ることができるよう
になった。

【０１０１】実際に、感光体表面の接触角と、帯電均一
性、帯電長手ムラ、ブラシ摩耗の発生の関係を調べるた
めに、表面層１６に分散するテフロン粒子ｂの量を変化
させて、感光体表面材料の水に対する接触角と画像の関
係について調べた結果を表５に示す。

【０１０２】

【表５】

【０１０３】これにより、水に対する接触角が９０°以
上であれば帯電均一性が良好であり、副走査方向にラン
ダムな帯電ムラも生じない、９５°以上であればブラシ
の摩耗の程度も良いので良好な画像が得られることが確
認された。さらに、感光体１表面に帯電ブラシ２による
傷も発生もなかった。

【０１０４】以上述べてきたように、感光体表面材料の
水に対する接触角が９０°以上、望ましくは９５°以上
であるような材料を用いることによって、良好な画像を
得ることができることがわかった。

【０１０５】〈第２の実施例〉（図５） 第１の実施例では、感光体１の表層としての表面層１６
にテフロン粒子ｂを分散して効果をあげることができた
が、本実施例では電荷注入層を設けず、図５のように感
光体１の電荷輸送層１５を表層として該層１５にテフロ
ン粒子ｂ等を分散することで表面エネルギーを低くす
る。

【０１０６】具体的には、第１の実施例で記述した電荷
輸送層１５のバインダーであるポリカーボネイト樹脂の
ヒドラゾンとテフロン粒子ｂを分散したものである。こ
のときのテフロン粒子ｂの分散量は１０重量％であり、
これは総固形分の重量に対する比率である。この感光体
１の水に対する接触角は９２．７°であった。

【０１０７】本実施例では感光体１に電荷注入層を設け
ていないので、電荷輸送層１５に存在するトラップ準位
に電荷を注入するために帯電ブラシ２の抵抗を低めにす
るのが良く、ブラシ材質としてユニチカ（株）製のＲＥ
Ｃ−Ｃを用いた。この帯電ブラシの抵抗値は実施例１で
示した測定方法により、印加電圧１〜１０００Ｖにおい
て２×１０⁴ Ωである。

【０１０８】以上述べた感光体と帯電ブラシを用いて第
１の実施例で述べたプリンタ（図１）を用いて画像評価
をしたところ、帯電均一性が良好であり、帯電ブラシの
回転ムラによる副走査方向にランダムな帯電ムラも生じ
ない。また、長期に渡って使用してもブラシの摩耗の程
度が良いので良好な画像が得られることが確認された。
さらに、感光体表面に帯電ブラシによる傷の発生もなか
った。

【０１０９】本実施例の感光体は表面層（１６）を設け
ていないので、感光体の製造工程が第１の実施例の場合
よりも少なくコスト的に有利である。

【０１１０】〈第３の実施例〉本実施例では感光体表面
層を構成する材料自体を表面エネルギーの低いものとす
る構成について記述する。

【０１１１】具体的には、感光体１の最表層となる電荷
輸送層１５または表面層１６のバインダーとして表面エ
ネルギーの低いフッ素樹脂を用いる。

【０１１２】本実施例で用いた感光体は、感光体の最表
層を電荷輸送層１５には、この層のバインダーとして透
明で塗工可能なアモルファスフッ素系樹脂であるサイト
ップ（商品名、旭ガラス（株））を用い、そこにヒドラ
ゾンを分散した。この感光体の水に対する接触角は１２
０．５°であった。

【０１１３】上述した感光体と第２の実施例で述べた帯
電ブラシを用いて第１の実施例で述べたプリンタ（図
１）を用いて画像評価を行ったところ、帯電均一性が良
好であり、帯電ブラシの回転ムラによる副走査方向にラ
ンダムな帯電ムラも生じない。また、長期に渡って使用
してもブラシの摩耗の程度良いので良好な画像が得られ
ることが確認された。さらに、感光体表面に帯電ブラシ
による傷の発生もなかった。

【０１１４】また本実施例の感光体は感光体の表層であ
る電荷輸送層１５のバインダーにテフロン粒子を分散し
ていないので、テフロン粒子で画像露光時のレーザー光
が散乱されることがないため、シャープな潜像を形成す
ることが可能となる。

【０１１５】感光体の最表層を表面層１６にし、この層
のバインダーとして表面エネルギーの低いフッ素樹脂を
用いた場合にも同様の効果が考えられる。

【０１１６】〈第４の実施例〉（図６） 本実施例では、接触帯電部材として磁気ブラシを用いた
場合について説明する。

【０１１７】本実施例の目的としては、感光体表面の表
面エネルギーを小さくして感光体表面と磁気ブラシとの
摩擦係数を小さくし、磁気ブラシと感光体との注入ニッ
プ中で磁性粒子が感光体表面を宴会に移動できるように
する。これにより磁性粒子と感光体表面の接触機械が増
加し、注入帯電能力が向上する。

【０１１８】図６において、２００は感光体１に当接さ
れた接触帯電部材としての導電磁気ブラシであり、非磁
性の直径１６ｍｍの回転可能な電極スリーブ２１に、長
手方向の長さが２３０ｍｍの固定マグネットローラ２２
の磁力により磁性粒子２３が付着して構成している。感
光体１への注入帯電能力を上げるために、電極スリーブ
２１はニップ面での移動方向が感光体表面の移動方向と
逆方向となるように矢印の向きに１００ｍｍ／ｓｅｃの
周速度で駆動回転されている。

【０１１９】磁性粒子２３は平均粒径が３０μｍ、最大
磁化が６０Ａｍ² ／Ｋｇ、密度が２．２ｇ／ｃｍ³ で抵
抗が５×１０⁶ Ωｃｍのフェライトキャリヤである。こ
こで、キャリヤの抵抗値は、底面積が２２８ｍｍ² の金
属セルにキャリヤを２ｇ入れた後、６．６Ｋｇ／ｃｍ²
で加重し、電圧を１００Ｖ印加して測定している。

【０１２０】電極スリーブ２１と感光体１のギャップを
５００μｍ、電極スリーブ２１上のキャリヤ量を１０ｇ
にした場合、キャリヤ２３は電極スリーブ２１と感光体
１との間に幅約２ｍｍのニップを形成し、さらに磁気ブ
ラシが感光体１に対して周速差を持って回転しているた
め、スリーブ２１の回転方向上流にキャリヤだまりが幅
約３ｍｍ出来て、全体の帯電ニップは幅約５ｍｍとな
る。この磁気ブラシ２００には帯電バイアス印加電源Ｓ
１から−７００ＶのＤＣ帯電バイアスが印加されてい
て、回転感光体１の外周面がほぼ−７００Ｖに一様に帯
電される。

【０１２１】この磁気ブラシ２００を用いて第１の実施
例で述べたプリンタ（図１）で画像形成を行い、従来の
ものと比較した。接触帯電部材以外については、実施例
１で述べたとおりである。

【０１２２】比較のために感光体１の表層である表面層
１６にテフロン粒子を分散させない感光体を用いたとこ
ろ、表面層１６のバインダーであるアクリル樹脂自体の
表面エネルギーが高いため感光体表面と磁性粒子との間
の摩擦係数が大きく、磁性粒子が感光体表面を移動でき
ないため帯電ニップ内に磁性粒子が詰まってしまい、感
光体表面付近での磁性粒子の滞留が発生した。

【０１２３】このため、接触ニップが不均一になり、磁
性粒子と感光体の接触機会が少なくなる場所が生じ、帯
電の不均一や、注入帯電能力の低下による帯電不良が発
生した。また、磁性粒子の滞留により磁性粒子自身がチ
ャージアップすることによっても、感光体に電荷を注入
することが出来ず帯電不良となった。

【０１２４】これに対して感光体１の表層である表面層
１６にテフロン粒子ｂを分散した感光体１の場合は、感
光体表面の表面エネルギー、摩擦係数が減少するため、
感光体１表面を磁性粒子２３が感光体表面をころがりな
がら円滑に移動することができるようになり、感光体１
とチャージアップしていない磁性粒子２３の接触回数が
増加し、帯電不良の発生しない良好な画像を得ることが
できた。

【０１２５】また、帯電ニップ内での磁性粒子２３の移
動がよくなったので、ニップの均一性もはかれ、スリー
ブ長手方向の帯電均一性も向上した。

【０１２６】さらに、磁気ブラシ２００のトルクが減
り、磁気ブラシが均一に回転するため、回転ムラに伴う
帯電ムラもなくなった。

【０１２７】ここで、帯電が均一に行われるようにな
り、帯電不良によって生じるキャリヤと感光体表面の電
位差がなくなるので、この電位差でキャリヤが感光体に
付着することもなくなった。

【０１２８】このキャリヤ付着については、感光体表面
の接触角が９０°以上になることで、キャリヤの離型性
が向上したことでも効果を得ている。

【０１２９】実際に、感光体表面の接触角と帯電不良の
発生の関係を調べるために、表面層１６に分散するテフ
ロン粒子ｂの量を変化させて、感光体表面材料の水に対
する接触角と画像の関係について調べた結果を表６に示
す。

【０１３０】

【表６】

【０１３１】これにより、水に対する接触角が９０°以
上であれば、帯電不良が発生しない良好な画像が得られ
ることが確認された。

【０１３２】なお、感光体１への画像情報の書き込みは
レーザー走査露光に限らず、例えば、ＬＥＤ素子を像担
持体の長手方向に並べたＬＥＤヘッドを対向配設させ
て、あるいは液晶シャッタと光源からなる高額系等をコ
ントローラの信号によりランプをオン、オフさせること
でラインを記録することもできる。像担持体としては感
光体に限らず、表面に電荷注入層を具備させた絶縁体
（誘電体）を使用することもできる。この場合には、例
えば、接触帯電部材の像担持体移動方向下流側にピン状
の電極を像担持体長手方向に並べて対向配設したマルチ
スタイラスの記録ヘッドを設けて帯電後に潜像を形成す
ればよい。また現像は反転現像でも正規現像でもよい。

【０１３３】接触帯電部材として導電性の低硬度のソリ
ッドまたは多孔質（ポーラス）の導電帯電ローラを用い
ることもできる。例えば、体積固有抵抗値が１０⁵ Ωｃ
ｍのＥＰＤＭのスポンジ層を芯金上に形成したＡＳＫＥ
Ｒ Ｃ硬度４５°の導電帯電ローラをニップ幅６ｍｍで
被帯電体に当接させて電圧を印加し回転駆動させる。

【０１３４】〈第５の実施例〉本実施例では、背面露光
プロセスの感光体として表面の水との接触角が９０°以
上のものを用いた画像形成装置について述べる。本実施
例で用いた現像剤は二成分であり、磁性導電性キャリヤ
と磁性絶縁トナーとを組み合わせたものである。

【０１３５】磁性導電キャリヤは、転写後の残留トナー
のクリーニングと感光体表面の帯電とトナーの搬送に寄
与している。

【０１３６】キャリヤは、感光体表面の摺擦することに
よって前回画像形成時に転写材上に転写されずに感光体
表面に残ったトナー（以後転写残トナーと称する）をか
きとってクリーニングし、更に感光体表面に電荷を注入
して感光体の帯電を行う。しかし、現像剤の移動が円滑
でない場合には、現像スリーブと感光体の間のニップ内
に現像剤が詰まって滞留してしまう。このような状況下
では、いくら現像スリーブを早く回転させても現像剤が
感光体表面と直接接触する機会は増えず、クリーニング
不良や帯電性の劣化を引き起こしてしまう。

【０１３７】そこで、本実施例では、背面露光プロセス
に用いる感光体表面に表面エネルギーが小さい材料を用
いることによって摩擦係数を小さくし、感光体上での現
像剤の円滑な移動を可能にし、更に前回画像形成時の転
写残トナーのクリーニングを容易にすることを目的とす
る。

【０１３８】具体的な手段としては、感光体表面材質に
ポリプロピレン等の表面エネルギーの小さい樹脂を用い
る、ＰＴＦＥ等の粒子を分散する等の手段を用いる。

【０１３９】本実施例では、感光体に機能分離型負帯電
ＯＰＣを用い、その表面層に新たに表面エネルギーの小
さい層を設けたことを特徴とするが、ここに記載する材
料、構成は本発明の主旨を限定するものではなく、表面
エネルギーの低い感光体表面材料を背面露光プロセスに
適用することで本発明の効果を得ることができる。

【０１４０】なお、以後表面エネルギーの指標として、
用いる材料と水との接触角で定義するものとする。

【０１４１】本実施例で用いる表面層は、絶縁性の樹脂
に導電性の粒子を分散させたものであり、感光層を誘電
体、導電性粒子を微小なフロート電極として作用させた
コンデンサーに、導電性の現像剤で電荷注入、充電を行
わせる。

【０１４２】従来の簡略化プロセスでは帯電電荷をトラ
ツプするような準位を持たない材料は感光体として使用
できなかったため感光体材料の選択が難しかったが、上
述した表面層を感光体表面に用いれば導電性微粒子に電
荷を注入することができるため、感光体材料に依らず良
好な帯電を行うことができるようになる。

【０１４３】次に、本実施例で用いた背面露光方式の電
子写真装置について述べる。

【０１４４】装置の概略は図７に示す通りであり、感光
ドラム１、露光装置４、現像装置３、転写装置５、不図
示の定着装置によって構成される。

【０１４５】感光体１は、直径３０ｍｍの透明のガラス
によるシリンダーの上に、感光層を積層させたものであ
る。シリンダーとしては、ガラス以外でも透明であり、
寸法安定性がよければ樹脂でも構わず、他にポリカーボ
ネート樹脂、ＰＭＭＡ樹脂、等でできたものも使用可能
である。

【０１４６】次に、透明導電層としてＩＴＯ層を厚さ１
μｍ程度塗布する。この上に基板からの正電荷の注入阻
止層（ＵＣＬ：膜厚約２０μｍ、注抵抗層）、電荷発生
層（ＣＧＬ：膜厚約１μｍ、ポリビニルブチラール樹脂
バインダー＋ジスアゾ系顔料）、ｐ型の電荷輸送層（Ｃ
ＴＬ：膜厚約２０μｍ、アクリル樹脂バインダー＋ヒド
ラゾン）と更に本実施例の特徴である素面層を順に積層
した機能分離型の通常ＯＰＣ感光体を構成する。

【０１４７】露光装置４はＬＥＤヘッドとセルフォック
スレンズアレイであり、感光体内部に挿入させた感光体
の背面から現像ニップ内の所定の位置を照射する。

【０１４８】現像ユニットは、直径３０ｍｍの回転可能
なアルミニウムやステンレス等のスリーブ３ｂと、その
中の固定マグネット３ａによって構成されており、スリ
ーブは感光体に対して対向位置で同方向に６倍の周速で
駆動回転する。

【０１４９】本実施例では、プロセススピードは感光ド
ラムの周速で５０ｍｍ／ｓｅｃとしているため、スリー
ブの周速は３００ｍｍ／ｓｅｃである。マグネットロー
ルの磁極配置は等極の８極であり、そのうちの１極のピ
ーク位置が、感光ドラムと現像スリーブの互いの中心を
結んだ線上にくるように配置され、ピーク位置でのスリ
ーブ上の磁束密度は８００ガウスである。

【０１５０】磁性絶縁トナーは、ネガトナーで、粒径７
μｍ、電気抵抗値１０¹⁴Ωｃｍである。

【０１５１】キャリヤは、粒径が２５μｍ、抵抗値１０
² Ωｃｍである。

【０１５２】このトナーとキャリヤとをＴ／Ｄ比が８％
（トナー対現像剤全体の重量比）となるように混合し、
現像器３に入れる。現像器内では、現像器へのコート厚
を規制するための金属板ブレード３ｄが現像スリーブと
対向しており、トナーの層厚はスリーブ上から約１ｍｍ
となる。また、現像スリーブと感光ドラムは不図示の端
部突き当てコロによって間隔０．５ｍｍに保持されてい
る。この状態では感光ドラムと現像スリーブを所定の速
さで回転させた場合、両者の接触ニップＮの長さが７ｍ
ｍとなるように設定されている。

【０１５３】現像スリーブと感光ドラム１の間に印加す
る電圧としては、接地された感光ドラム１に対してスリ
ーブに印加する電圧がＤＣの−１００Ｖであり、ネガト
ナーとの組み合わせで反転現像を行う。

【０１５４】以上のような装置を使って実際に画像形成
を行った例を示す。

【０１５５】まず、感光体と現像スリーブが対向する位
置で現像剤によって形成されるニップの上流で、転写残
りトナーが早回しされている磁気ブラシによってかきと
られると同時に、導電キャリヤと感光体が接触すること
によって、感光体表面に電荷が注入されることで帯電が
行われる。

【０１５６】このようにして帯電を受けた感光体は、背
面からの画像露光によって明部領域の部分が除電され、
明部電位を形成する。

【０１５７】露光後の現像剤によるニップ内では絶縁性
のトナーが電界によって感光体上に現像されたトナー像
を形成する。キャリヤに導電性のものを用いた場合に
は、これが近接電極として作用するため本実施例のよう
に｜１００Ｖ｜程度の電圧でも十分な画像濃度を得るこ
とができる。

【０１５８】次に、トナー像は回転する転写ローラ５に
よって転写紙Ｐ上に転写される。本実施例で用いた転写
ローラの体積抵抗値は５×１０⁸ Ωｃｍであり、印加バ
イアスは＋２ｋＶであった。転写部で転写されなかった
トナーは次の画像形成時に現像ニップ内の上流域で再び
十分にかきとめられるため、次回の画像形成に影響は及
ぼさない。

【０１５９】転写されたトナー像は熱定着ローラによっ
て定着を受け、プリント画像として機外に排出される。

【０１６０】次に、本実施例の特徴である感光体の表面
層について述べる。この表面層は、具体的には、光硬化
型のアクリル樹脂５０部に対してアンチモンドープして
導電化を施した酸化スズを６０部、ＰＴＦＥ粒子（平均
粒径０．１８μｍ）５０部、光開始剤として２−メチル
チオキサントン２０部、メタノール４００部の割合で分
散させた材料をディッピング塗工法で上記感光ドラム上
にコートし、硬化させたものであり、厚さは約３μｍで
ある。

【０１６１】この層は体積抵抗率が１０¹³Ωｃｍ程度で
あり、表面方向の潜像電荷の横流れによる画像ボケ等は
発生しないが、厚み方向にはある程度の電荷の移動は可
能であり、画像露光による残留電荷が最小限になるよう
に設定してある。

【０１６２】そして、本実施例では感光体の表面エネル
ギーを小さくして感光体表面での現像剤の動きを円滑に
するために、バインダー中にテフロン粒子を分散させ
る。テフロン自体の表面エネルギーは２０ｄｙｎｅ／ｃ
ｍ程度と非常に低いため、これを分散させることによっ
て感光体表面エネルギーを大幅に低くすることができ、
テフロンを分散しない場合のアクリル樹脂／酸化スズの
表面の水に対する接触角８５°と比較して、テフロン粒
子を分散した場合の接触角は９０°にまで改善させるこ
とができた。

【０１６３】この感光ドラムを用いて画像形成を行っ
た。テフロン粒子を分散させない感光体を用いたとこ
ろ、アクリル樹脂自体の表面エネルギーが高いため感光
体表面と現像剤との間の摩擦係数が大きく、現像剤が感
光体表面を移動できないため現像ニップ内に現像剤が詰
まってしまい、感光体表面付近での現像剤の滞留が発生
した。また、感光体表面の表面エネルギーが高いため転
写後の残りトナーと感光体の付着力が大きく、現像ニッ
プ内でのクリーニング作用の向上が難しくなり、帯電ゴ
ーストも発生してしまった。

【０１６４】これに対してテフロン粒子を分散した場合
は、感光体表面の表面エネルギー、摩擦係数が減少する
ため、転写後の残りトナーのクリーニング作用が容易に
なり、帯電ゴーストの発生が抑制できた。また、感光体
表面を現像剤が円滑に流れるように移動することができ
るようになるため、感光体とチャージアップしていない
キャリヤの接触回数が増加し、帯電不良の発生しない良
好な画像を得ることができるようになった。

【０１６５】実際に、感光体表面の接触角と帯電不良、
帯電ゴーストの発生の関係を調べるために、電荷注入層
に分散するテフロン粒子の量を変化させて、感光体表面
材料の水に対する接触角と画像の関係について調べた結
果を表７に示す。

【０１６６】

【表７】

【０１６７】これにより、水に対する接触角が９０°以
上であれば帯電不良が、９５°以上であれば帯電ゴース
トも発生しない良好な画像が得られることが確認され
た。上記接触角の測定は水の自由表面が感光体に接する
場所で、液面と感光体表面とのなす角（液の内部にある
角）で定義する。

【０１６８】本実施例では、表面層にテフロン粒子を分
散して効果をあげることができたが、この他にも感光体
のＣＴ層にテフロンを分散する、感行体表面層を構成す
る材料自体に表面エネルギーの低いものを選択する等の
手段をとることも可能である。

【０１６９】例をあげると、ＣＴ層の材料として、透明
の塗工可能なアモルファスフッ素系重視である旭ガラス
（株）のサイトップ等を用いることができる。

【０１７０】このように、感光体表面の表面エネルギー
が適当な材料を選択することによって、背面露光プロセ
スで問題になっていた帯電不良、クリーニング不良に起
因する帯電ゴーストを改善することが可能になった。

【０１７１】具体的には感光体表面材料の水に対する接
触角が９０°以上であるような材料を用いることによっ
て、良好な画像を得ることができることが分かった。

【０１７２】〈第６の実施例〉本実施例では、背面露光
プロセスにおいで現像剤の流動性を向上させるために、
現像剤を構成する導電キャリヤに潤滑性を付与するもの
である。背面露光プロセスにおいては、キャリヤとトナ
ーを混合して帯電兼現像を行っており、帯電について着
目すると、キャリヤにトナーが混合されることで、現像
剤の流動性が低下し、キャリヤが感光体上で円滑に移動
できなくなり、帯電均一性が低下してしまう。この現象
は、トナーが混入していないキャリヤのみで帯電する場
合には、問題にはならない。この実施例で用いた現像剤
は二成分であり、磁性導電性キャリヤと磁性絶縁トナー
とを組み合わせたものである。

【０１７３】磁性導電キャリヤは、転写後の残留トナー
のクリーニングと感光体表面の帯電とトナーの搬送に寄
与している。

【０１７４】キャリヤは、感光体表面を摺擦することに
よって前回画像形成時に転写材上に転写されずに感光体
表面に残ったトナー（以後転写残トナーと称する）をか
きとってクリーニングし、更に感光体表面に電荷を注入
して感光体の帯電を行う。しかし、現像剤の流動性が悪
い場合には、現像スリーブと感光体の間にニップ内に現
像剤が詰まって滞留してしまう。このような状況下で
は、いくら現像スリーブを早く回転させても現像剤が感
光体表面と直接接触する機会は増えず、クリーニング不
良や帯電性の劣化を引き起こしてしまう。

【０１７５】これを防ぐためには感光体表面を現像スリ
ーブの回転に伴って現像剤が円滑に移動してクリーニン
グを十分行い、更には帯電電荷をもった新しいキャリヤ
が次々とニップ内に供給されるようにする必要がある。
そこで、本実施例ではキャリヤ表面を抵抗値調整を施し
たシリコーン樹脂コートを行い、現像剤自身の流動性を
向上させた。具体的にはシリコーン樹脂に対して導電性
酸化スズ微粒子（０．０４μｍ）を４０重量部分散させ
たコート材をキャリヤ表面にコートして、後述の抵抗値
になるようにキャリヤを調整した。

【０１７６】以下に具体的に実施例を述べる。キャリヤ
のコアの粒径は２５μｍ、抵抗値は１０² Ωｃｍ、流動
度は５０ｓｅｃ／５０ｇであり、フェノール樹脂にマグ
ネタイトを分散し、また導電化のためにカーボンブラッ
クを分散した樹脂キャリヤである。

【０１７７】流動度は５０ｇの粉体をロートに入れ、こ
れが落下するために必要な時間を測定した値であり、Ｊ
ＩＳ−Ｚ２５０２に準拠した。以後この測定でキャリヤ
の流動度を定義する。

【０１７８】このキャリヤコア上にアンチモンをドーピ
ングして低抵抗化処理をした酸化スズを分散させたシリ
コーン樹脂をコートした。本実施例で用いたシリコーン
樹脂は信越シリコーン製のアクリルシリコーン樹脂商品
名ＫＲ９７０６であり、これに酸化スズを１０ｗｔ％分
散させて体積抵抗値を１×１０⁴ Ωｃｍに調整し岡田精
工社製スピラコータを用いてキャリヤ表面に膜厚０．３
μｍの皮膜を形成させた。

【０１７９】このコートによってできたキャリヤの体積
抵抗値は２×１０² Ωｃｍの抵抗値となり、流動度は３
０ｓｅｃ／５０ｇにまで改善された。

【０１８０】なお、コートの膜厚が薄い場合にはトンネ
ル電流によってキャリヤのコア間での電荷移動が可能で
あるため、コートの材料を特別に導電化処理しなくとも
問題は無い。

【０１８１】本実施例ではコーティング材としてシリコ
ーン樹脂を用いたが、この他にも潤滑性のあるポリオレ
フィン樹脂、フッ素樹脂等を用いることも可能であり、
本発明の主旨を限定するものではない。

【０１８２】また、同様の目的でコートによる方法をと
らず、キャリヤのコアの中に潤滑性の樹脂を導入する、
ＰＴＦＥ粒子等を内添することも可能である。

【０１８３】本実施例は実施例５で述べた背面露光方式
の電子写真装置を用いて実験を行った。

【０１８４】現像剤中のトナーは、ネガトナーで、粒径
７μｍ、電気抵抗値１０¹⁴Ωｃｍである。

【０１８５】このトナーと先に述べたキャリヤとをＴ／
Ｄ比が８％（トナー対現像剤全体の重量比）となるよう
に混合し、現像剤として用いた。

【０１８６】実際に画像形成を行ったところ本実施例の
構成では、現像剤中の導電キャリヤに十分な潤滑性を付
与しているため、ニップ内で現像剤が押し固められて流
動性が極端に低下するいわゆるパッキング状態となった
り、詰まったりすることが無い。したがって、現像剤は
早回しされている現像スリーブの周速に従って感光ドラ
ム上を円滑に移動することができる。この結果、前回画
像形成時に転写されなかった残トナーは帯電工程を阻害
することなくすみやかにクリーニング除去される。

【０１８７】また、現像スリーブと同じ電位を持ったチ
ャージアップしていない新しいキャリヤが現像剤による
ニップ内に供給されて、感光体に電荷を注入する機会が
十分に与えられるため、良好な帯電を行うことができ
る。

【０１８８】このように、本実施例による背面露光方式
では、環境によらず良好な画像を得ることができる。

【０１８９】比較例として、上記の構成と同じ背面露光
方式の装置で、現像剤のキャリヤとして被覆を行わない
コアキャリヤを用いた例を示す。

【０１９０】コアキャリヤは、先に示したフェノール樹
脂をバインダーとして、マグネタイト、カーボンを分散
した導電磁性のものであるが、前述のように流動度は５
０ｓｅｃ／５０ｇであり、流動性は良好ではない。これ
を用いて、画像形成を行ったところ、通常画像の形成で
は問題無いが、装置の動作開始時の現像ニップ内の現像
剤の量や形状が安定していないときや、現像剤のトナー
濃度（Ｔ／Ｄ比）が少なくなって、現像剤の流動性が低
下しているときに、供給された現像剤が現像ニップの中
に押し込まれてパッキング状態になり、感光体表面の現
像剤の移動が十分にできなくなるような状況が発生し
た。

【０１９１】この状況では、現像スリーブが回転しても
現像剤は現像スリーブの表面上で空回りしてしまい、感
光体表面では現像剤が滞留している。このため、現像ス
リーブを早回しした効果が無くなり、感光体上の転写残
りトナーはクリーニングされず、更に一旦感光体を帯電
して電荷の絶対値が上昇するいわゆるチャージアップし
たキャリヤが、感光体表面に過剰になるため感光体表面
を帯電できなくなり、帯電不良や帯電ゴーストが発生し
てしまった。ここでのチャージアップとは、キャリヤが
感光体に対して電荷を与えて電位が変化し、スリーブ電
位と異なるようなチャージを持っている状態のことを示
す。

【０１９２】キャリヤの流動度を変化させた実験を行っ
て、このような現像剤の滞留が発生する限界を調べたと
ころ、下表に示すように、４５ｓｅｃ／５０ｇより流動
度が大きい場合にこのような現象が顕著に起こることが
確認された。

【０１９３】

【表８】

【０１９４】実際には感光体と現像スリーブと感光体の
ギャップ間隔や使用するトナーの性質によって、キャリ
ヤの流動度と現像剤の滞留の関係は多少変化するが、背
面露光方式でのＴ／Ｄ比は数％台であることから、現像
剤の流動性に一番大きく寄与する要因はキャリヤ単体で
測定した場合の流動度である。

【０１９５】以上述べたように、従来の背面露光方式に
よる画像形成では、現像ニップ内での現像剤の流動性が
低いことに起因する帯電不良、帯電ゴーストが発生する
ことがあったが、本実施例のように現像剤のキャリヤの
流動性を４５ｓｅｃ／５０ｇ以下とすることによって、
このような背面露光方式に特有な問題を防止することが
できるようになった。本実施例の構成に、感光体の表面
の水との接触角が９０°以上の感光体を用いることによ
り、更に現像剤の移動が円滑になり、帯電均一性を向上
させることが可能となる。

【０１９６】〈第７の実施例〉本実施例では現像剤中の
トナーに自己潤滑性を持たせ、転写残トナーのクリーニ
ング性を向上させて帯電ゴーストを防止するとともに、
副次的効果として現像剤の流動性も高くして第１の実施
例で述べた効果である帯電性の向上を図る。

【０１９７】上記実施例６で述べたように、背面露光プ
ロセスでは感光体のクリーニングと帯電を同じ現像ニッ
プ内で行うため、前回画像形成の転写後の残りトナーの
クリーニングが不完全であると、この残りトナーが帯電
を阻害してその部分の帯電不良を引き起こし、帯電ゴー
ストとなってしまうという問題点を有していた。

【０１９８】これを防止するために本実施例では現像剤
のトナーに潤滑性を持たせ、感光体からのクリーニング
を容易にすることを目的とする。

【０１９９】また、トナーに潤滑性を持たせることで現
像剤の流動性も向上させることができるようになる。基
本的に現像剤の流動性はキャリヤの特性に負うものが大
きいが、キャリヤ径に比べて粒径の小さく、流動性の良
いトナーをＴ／Ｄ比は数％と低いながらも添加すること
によって現像ニップ内での現像剤の運動を滑らかにする
ことが可能である。

【０２００】具体的には、トナー中にワックスを内添す
ることによってトナーの流動性を向上させた。本実施例
で用いたトナーは、バインダーとしてスチレンアクリル
を用い、磁性体としてマグネタイト５０部、荷電制御
剤、ワックスを内添したものである。

【０２０１】このトナーと、比較例としてワックスを内
添しないものを用いて第６の実施例の背面露光方式の装
置で画像評価を行った。現像剤のキャリヤとしては第６
の実施例中でシリコーンコートを行っていないコアキャ
リヤを用いた。

【０２０２】まず、ワックスを内添していないトナーで
通常の画像出力を行ったところ、前回画像形成時の残り
トナーが、鏡映力、ファンデルワールス力等によって感
光体に強く付着しており、また現像ニップ内での現像剤
の滞留も発生するため、装置の動作開始時や感光ドラム
と現像スリーブの間隔が所望の設定よりも広く、この現
像剤による現像ニップか狭くなったときに現像ニップ内
のクリーニング領域でのトナークリーニングが不完全に
なった。この結果として、前回に画像を形成した感光体
上の位置に帯電不良が発生し、帯電ゴーストを発生する
ことがあった。

【０２０３】これに対して、本実施例のワックスを内添
したトナーを用いた場合では、トナー自体に自己潤滑性
があるため、現像ニップ内で磁気ブラシに摺擦されたと
きにトナー層がかく乱、剥離されやすく、十分なクリー
ニング効果を得るのが容易になる。また、トナーに潤滑
性があるため現像剤の流動性が良く、現像ニップ内部で
の現像剤の滞留が発生しないこともあり、帯電ゴースト
の発生を無くすことができるようになった。

【０２０４】この他にも、トナーの自己潤滑性を向上さ
せる手段として、トナーにシリコーンオイル、ポリプロ
ピレン、テフロン粒子等の潤滑性の液体、樹脂を内添す
ることが可能である。

【０２０５】また、トナーの流動性を向上させるため
に、シリカ、好ましくはオイル処理したシリカ、酸化チ
タン等の粉体をトナーに外添することも可能である。

【０２０６】なお、従来の電子写真プロセスでもトナー
の流動性を向上させるためにワックスを内添したり、潤
滑性を向上させるための微粒子を外添したりする手法は
一般的に知られているが、これらは現像時のトナーの搬
送性、現像性、転写時の文字画像中抜け等の改善を主な
目的としている。

【０２０７】本実施例はクリーニングと帯電を同時に行
う背面露光方式に特有の効果を得るものであり、現像剤
の潤滑性、流動性がトナーのクリーニングと更に感光体
への帯電電荷の注入帯電にも影響を及ぼすものであり、
従来の電子写真プロセスの場合の現像剤への流動性付与
とは本目的のみならず構成、更には作用効果までもが相
違することは明らかである。

【０２０８】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、接触帯電
部材と被帯電体に周速差をもつ接触帯電装置、該帯電装
置を用いた画像形成装置やプロセスカートリッジについ
て、被帯電体の均一帯電が可能である、接触帯電部材の
駆動トルクを低減できる、接触帯電部材・被帯電体の摩
耗や傷付きを防止でき耐久化できる、該帯電装置を用い
た画像形成装置やプロセスカートリッジにあたっては、
帯電ムラに起因する画像ムラのない良好な画像を長期に
わたって安定に出力させることができる等の特長を有す
る、帯電装置、該帯電装置を用いた画像形成装置、プロ
セスカートリッジを得ることができる。

【０２０９】また、特に背面露光方式の画像形成装置に
おいては、現像剤の流動性が低いことに起因して発生す
る感光体表面付近での現像剤の滞留、前回形成画像の残
トナーによるクリーニング不良、帯電ゴーストを防止す
ることができるようになり、かぶり現像が極めて少ない
良好な画像が形成できるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施例装置（レーザービームプリンタ）
の概略図。

【図２】感光体の層構成模型図。

【図３】感光体と帯電ブラシの等価回路図。

【図４】（ａ）は帯電ブラシのブラシ部が被帯電体面に
均一に接触している状態を示した模型図、（ｂ）はブラ
シ部の毛先が分かれて被帯電体面に不均一に接触してい
る状態を示した模型図。

【図５】第２の実施例装置における感光体の層構成模型
図。

【図６】第４の実施例装置の要部の概略図。

【図７】第５の実施例装置の概略図。

【図８】背面露光装置の要部の概略図。

【図９】背面露光方式の電位関係を表すグラフ。

【符号の説明】

１ 感光体 ２ 帯電部材 ３ 現像器 ４ 露光光源

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 土志田 嘉 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 樫村 昇 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 中村 一成 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 丸山 晶夫 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 雨宮 昇司 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 (56)参考文献 特開 平５−66617（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−265260（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−228258（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03G 15/02 - 15/02 101 G03G 5/147 - 5/147 506 G03G 5/05 - 15/05 104 G03G 9/113 G03G 15/09 G03G 15/05

Claims (13)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被帯電体と、前記被帯電体表面を摺擦し
   て前記被帯電体を帯電する、電圧印加可能な、帯電ブラ
   シと、を有する帯電装置において、 前記被帯電体表面は、水に対する接触角が９０°以上で
   あることを特徴とする帯電装置。
2. 【請求項２】 上記被帯電体と上記帯電ブラシとの接触
   部において上記帯電部材の移動方向は、上記被帯電体の
   移動方向と逆方向であることを特徴とする請求項１の帯
   電装置。
3. 【請求項３】 上記帯電ブラシは、ブラシ繊維を備える
   ことを特徴とする請求項１又は２の帯電装置。
4. 【請求項４】 上記帯電ブラシは磁性粒子からなる磁気
   ブラシを備える磁気ブラシであることを特徴とする請求
   項１又は２の帯電装置。
5. 【請求項５】 上記被帯電体表面は、滑性材料を含有す
   ることを特徴とする請求項１乃至４いずれかの帯電装
   置。
6. 【請求項６】 上記被帯電体表面は、導電粒子及び樹脂
   を含有することを特徴とする請求項１乃至５いずれかの
   帯電装置。
7. 【請求項７】 上記導電粒子は、金属酸化物であること
   を特徴とする請求項６の帯電装置。
8. 【請求項８】 上記滑性材料は、フッ素系シリコン系の
   重合体又はオリゴマーであることを特徴とする請求項５
   の帯電装置。
9. 【請求項９】 上記滑性材料が、テトラフルオロエチレ
   ン、ヘキサフルオロプロピレン、トリフルオロエチレ
   ン、クロロトリフルオロエチレン、フッ化ビニリデン、
   フッ化ビニル、パーフルオロアルキルビニルエーテルか
   らなる群から選ばれる１種又は２種以上を含有する重合
   体又は共重合体であることを特徴とする請求項５の帯電
   装置。
10. 【請求項１０】 上記被帯電体は、滑性材料を含有する
    表面層を有し、上記表面層に対して上記滑性材料の含有
    量は５〜６０ｗｔ％であることを特徴とする請求項１乃
    至９いずれかの帯電装置。
11. 【請求項１１】 上記滑性材料は、平均粒径０．００５
    〜０．３μｍの粒子であることを特徴とする請求項５又
    は９又は１０の帯電装置。
12. 【請求項１２】 上記被帯電体は、１×１０⁹ 〜１×１
    ０¹⁴Ωｃｍの表面層を備えることを特徴とする請求項１
    乃至１１いずれかの帯電装置。
13. 【請求項１３】 上記被帯電体は、電子写真感光体であ
    ることを特徴とする請求項１乃至１２いずれかの帯電装
    置。