JP3260703B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真方式を利
用した複写機やプリンタ等の画像形成装置に関し、特に
その接触帯電装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、電子写真方式や静電記録方式等の
画像形成装置では、電子写真感光体、静電記録誘電体等
の像担持体を所要の極性・電位に一様に帯電（反対極性
への帯電、すなわち除電も含む）するのに、コロナ帯電
器が使用されていた。

【０００３】コロナ帯電器は非接触型の帯電装置であ
り、放電ワイヤ等の放電電極とこれを囲むシールド電極
を備え、放電開口部を被帯電体である像担持体に非接触
に対向させて配置し、放電電極とシールド電極に高電圧
を印加して生じる放電電流（コロナシャワー）に像担持
体の表面を曝すことにより、像担持体の表面を帯電する
ものである。

【０００４】近年、像担持体等の被帯電体の帯電装置と
して、コロナ帯電器に比べて低オゾン、低電力等の利点
があることから、接触型の帯電装置が多く提案され、ま
た実用化されている。

【０００５】接触帯電装置は、像担持体等の被帯電体
に、ローラ、ファーブラシ、磁気ブラシ、ブレード等の
導電性の帯電部材を接触させ、この帯電部材に所定の帯
電バイアスを印加して、被帯電体の表面を所定の極性・
電位に帯電させるものである。

【０００６】接触帯電には、（１）放電帯電機構と
（２）注入帯電機構の２種類の帯電機構が混在してお
り、どちらが支配的であるかにより各々の特性が現れ
る。

【０００７】（１）放電帯電機構 帯電部材とこれを接触した被帯電体との間に生じる放電
現象により、被帯電体の表面を帯電するものである。放
電帯電機構は、接触帯電部材と被帯電体との間に一定の
放電しきい値を有するため、帯電電位より大きな電圧を
帯電部材に印加する必要がある。またコロナ帯電器に比
べれば発生量は格段に少ないが、オゾンなどの放電生成
物を生じることが原理的に避けられないため、放電生成
物による弊害は避けられない。

【０００８】（２）注入帯電機構 中抵抗の帯電部材から、これを接触した被帯電体に電荷
を注入することにより、基本的に放電現象を用いずに、
被帯電体を帯電する直接帯電するもので、直接帯電機構
とも呼ばれる。この方式は、被帯電体表面への電荷の注
入により帯電するので、接触帯電部材への印加電圧が放
電しきい値以下であっても、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。この注入帯電機構は、放
電生成物の発生をともなわないため、放電生成物による
弊害は生じない。

【０００９】しかし、直接帯電であるため、帯電部材の
被帯電体への接触性が帯電性に大きく効いてくる。そこ
で接触帯電部材をより密に形成し、また被帯電体との速
度差を大きく持たせて、高い頻度で被帯電体に接触する
ように構成することが必要である。

【００１０】従来、接触帯電部材には、帯電ローラ、フ
ァーブラシ、磁気ブラシなどが使用されている。このう
ち、帯電ローラは、導電性あるいは中抵抗のゴム材もし
くは発泡体を用いて作成されており、これらを積層して
所望の特性を持たせることも行われる。帯電ローラは、
被帯電体の感光体に対し一定の接触状態を得るために弾
性を持たせており、このため摩擦抵抗が大きく、多くの
場合、感光体に従動もしくは若干の速度差をもって駆動
される。従って、感光体を直接帯電しようとしても、接
触性の不足やローラ状の帯電ムラ、感光体の付着物によ
る帯電ムラが生じるのが避けられないので、従来、帯電
ローラの帯電は放電帯電機構が支配的である。

【００１１】図７は、接触帯電における帯電効率を表し
たグラフで、横軸は帯電部材に印加したバイアスを、縦
軸はそのとき得られた感光体の帯電電位を示す。

【００１２】直流電圧印加時の帯電ローラの帯電特性
は、図７に直線Ａで示すようになり、おおよそ−５００
Ｖの放電しきい値を過ぎてから帯電が始まっている。従
って、−５００Ｖに帯電する場合は−１０００Ｖの直流
電圧を印加するか、−５００Ｖの直流電圧に加えて、放
電しきい値以上の電位差を常に持つようにピーク間電圧
１２００Ｖの交流電圧を印加して、感光体電位を帯電電
位に収束させる方法が一般的である。

【００１３】より具体的に説明すると、厚さ２５μｍの
ＯＰＣ感光体に対し帯電ローラを当接して帯電する場
合、帯電ローラに約６４０Ｖ以上の電圧を印加すれば、
感光体の表面電位が上昇し始め、それ以降は印加電圧に
対し傾き１で線形に感光体の表面電位が増加する。この
しきい値電圧を帯電開始電圧Ｖｔｈとすると、電子写真
に必要とされる感光体の表面電位Ｖｄを得るためには、
帯電ローラにはＶｄ＋Ｖｔｈという必要以上のＤＣ電圧
の印加が要求される。

【００１４】このように、ＤＣ電圧のみを帯電部材に印
加して、感光体の帯電を行う方式をＤＣ帯電方式と呼
ぶ。しかし、ＤＣ帯電方式では、環境変動等によっては
帯電部材の抵抗が変動するため、また感光体の削れによ
って膜厚が変化すると帯電開始電圧Ｖｔｈが変動するた
め、感光体を所望の電位にすることが難しかった。

【００１５】このため、さらなる帯電器の均一化を図る
ために、特開昭６３−１４９６６９号等に開示されるよ
うに、所望の表面電位Ｖｄに相当するＤＣ電圧に２×Ｖ
ｔｈ以上のピーク間電圧を持つＡＣ成分を重畳した振動
電圧を帯電部材に印加して、像担持体を直接帯電するＡ
Ｃ帯電方式が用いられる。これは、ＡＣ電圧による電位
の均しを利用したもので、像担持体の電位はＡＣ電圧の
ピークの中央であるＶｄに収束し、環境等の外乱に影響
されることはない。

【００１６】しかしながら、このような接触帯電におい
ても、その本質的な帯電機構は、帯電部材から感光体へ
の放電現象を用いているため、前述したように、帯電に
必要な電圧は、感光体の表面電位Ｖｄ＋放電しきい値電
圧よりも大きな電圧が必要とされ、従って微量のオゾン
が発生する。またＡＣ電圧の電界による帯電部材と感光
体の振動騒音（ＡＣ帯電音）の発生、放電による感光体
表面の劣化等が顕著になり、新たな問題となっていた。

【００１７】ファーブラシ帯電は、接触帯電部材として
導電性繊維のブラシを設けたファーブラシを用い、その
導電性繊維ブラシを被帯電体としての感光体に接触さ
せ、所定の帯電バイアスを印加して、感光体の表面を所
定の電位・極性に帯電させるものである。ファーブラシ
帯電も、前記（１）の放電帯電機構が支配的である。

【００１８】このファーブラシ帯電器としては、固定タ
イプとロールタイプが実用化されている。固定タイプ
は、中抵抗の繊維を基布に折り込み、これをパイル状に
したものを電極に接着して作成され、ロールタイプは、
パイル状にしたものを芯金に巻き付けることにより作成
される。

【００１９】繊維密度としては１００本／ｍｍ² 程度の
ものが比較的容易に得られるが、直接帯電により十分に
均一な帯電を行うには、この程度の繊維密度では接触性
の点で不十分であり、直接帯電により十分均一な帯電を
行うには、感光体に対し速度差を機械機構では困難なほ
ど持たせる必要があり、現実的ではない。

【００２０】ファーブラシの帯電特性は、図７に直線Ｂ
で示すようになり、従ってファーブラシの場合、固定タ
イプ、ロールタイプのいずれも多くは、高い帯電バイア
スを印加して、放電帯電機構を用いて帯電を行ってい
る。

【００２１】帯電に使用する磁気ブラシは、導電性磁性
粒子をマグネットローラ等で磁気拘束してブラシ状に形
成した帯電部材で、磁気ブラシを被帯電体としての感光
体に接触させ、所定の帯電バイアスを印加して、感光体
の表面を所定の極性・電位に帯電させるものである。こ
の磁気ブラシ帯電は、前記（２）の注入帯電機構が支配
的である。導電性磁性粒子は粒径５〜５０μｍのものを
用い、磁気ブラシに感光体との速度差を十分に設けるこ
とにより、均一な直接帯電が可能になる。

【００２２】この磁気ブラシの帯電特性は、図７に直線
Ｃで示されるように、印加バイアスとほぼ比例した帯電
電位を得ることが可能となる。しかしながら、機器構成
が複雑であること、磁性粒子が脱落して感光体に付着す
るなどの弊害もある。

【００２３】特開平６−３９２１号には、感光体表面に
あるトラップ順位または電荷注入層の導電性粒子等の電
荷保持部材に電荷を注入して、感光体表面を注入帯電す
る方法が提案されている。放電現象を用いないため、帯
電に必要とされる電圧は、所望する感光体表面の電位分
のみであり、オゾンの発生もない。さらにＡＣ電圧を印
加しないので、帯電音の発生もなく、ローラ帯電方式と
比べると、オゾンレス、低電力の優れた帯電方式であ
る。

【００２４】ところで、転写方式の画像形成装置では、
転写後の感光体に残存する転写残りトナーは、クリーナ
によって感光体の表面から除去して、廃トナーとして廃
棄されているが、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。

【００２５】そこで、クリーナをなくし、転写残りトナ
ーを現像装置によって現像時に回収する、現像同時クリ
ーニング方式のクリナーレスの画像形成装置が出現して
いる。この現像同時クリーニングは、感光体上の転写残
りトナーを次行程以降の現像時に、かぶり取りバイアス
（現像装置に印加する直電圧と感光体の表面電位との電
位差、かぶり取り電位差Ｖback）によって回収するもの
である。

【００２６】この方法によれば、転写残りトナーを現像
装置に回収して、次行程以降に再利用できるため、廃ト
ナーをなくし、メンテナンスに手を煩わせることも少な
くすることができる。またクリナーをなくせるので、ス
ペース面での利点も大きく、画像形成装置を大幅に小型
化できるようになる。

【００２７】クリーナレスは、上記のように、転写残り
トナーを専用のクリーナによって感光体表面から除去す
るのではなく、感光体を帯電手段を通過させて現像装置
至らせ、現像プロセスを利用するものであるから、帯電
手段として接触帯電装置を用いた場合、感光体と帯電部
材との接触部に絶縁性であるトナーが介在した状態で、
いかにして感光体を帯電するかが課題になっている。

【００２８】上記した帯電ローラやファーブラシによる
帯電では、感光体上の転写残りトナーを拡散し、非パタ
ーン化するとともに、大きなバイアスを印加して、放電
により帯電する方式を用いることが多い。磁気ブラシ帯
電では、接触帯電部材として粉体である導電性磁性粒子
を用いるため、磁気ブラシが柔軟に接触して感光体を帯
電できる利点があるが、機器構成が複雑であることや、
磁気ブラシを構成する導電性磁性粒子の脱落による弊害
が大きい。

【００２９】接触帯電装置について、帯電ムラを防止
し、安定した均一帯電を行うために、帯電部材に被帯電
体との接触面に粉末を塗布する機構が特公平７−９９４
４２具に開示されているが、帯電部材が被帯電体に従動
回転であり、スコロトロン等のコロナ帯電器と比べる
と、オゾン等の放電生成物の発生は格段に少なくなって
いるものの、帯電原理は前述のローラ帯電の場合と同
様、依然として放電帯電機構を主としている。特により
安定した帯電均一性を得るためには、ＤＣ電圧＋ＡＣ電
圧を印加するため、放電生成物の発生はより多くなって
しまう。従って、接触帯電装置を長期使用した場合や、
クリーナレスの画像形成装置を長期使用した場合に、放
電生成物による画像流れ等の弊害が現れやすい。

【００３０】

【発明が解決しようとする課題】注入帯電機構を用いた
場合に、接触性を向上して帯電を促進させるために、帯
電促進粒子として導電性粒子を帯電部材に塗布あるいは
混入させることが行われ、これによれば密な接触を得る
ことが可能であり、接触不足による帯電不良は生じにく
く、良好な帯電性を得ることが可能になる。

【００３１】しかし、帯電部材上の帯電促進粒子が帯電
部で減少して、帯電性の低下が生じることがあった。こ
のため、帯電促進粒子を新たに供給する必要であり、帯
電促進粒子の供給を現像装置内から行わせる方式が、現
像装置を利用でき、特別な供給手段が不要なので、小型
化に有利である。

【００３２】しかしながら、現像装置からの帯電促進粒
子の供給では、帯電促進粒子を帯電部材に過剰に供給し
たときに、画像形成を妨げることがあった。また、帯電
促進粒子の安定供給がされない場合にも、帯電性の低下
が生じる。

【００３３】本発明の目的は、接触帯電装置の帯電部材
に対し、帯電促進粒子を過剰な供給を抑制して安定的に
供給し、良好な帯電および画像形成を行うことを可能と
した画像形成装置を提供することである。

【００３４】

【課題を解決するための手段】上記目的は、本発明にか
かる画像形成装置にて達成される。要約すれば、本発明
は、導電粒子からなる帯電促進粒子を担持した帯電部材
を、回動する像担持体と帯電促進粒子を介して接触し
て、帯電部材に印加された帯電バイアスにより像担持体
を帯電する接触帯電手段と、帯電された像担持体を画像
露光して得られた静電潜像を、現像剤担持体上に担持し
て像担持体と対向した現像部に搬送した現像剤で現像す
る、前記現像剤を収容した現像手段とを備えた画像形成
装置において、前記現像手段は現像剤に帯電促進粒子を
混合しており、その帯電促進粒子を前記現像部で現像剤
担持体から像担持体に付着して、像担持体を介して帯電
部材に搬送して、帯電促進粒子を帯電部材に供給するよ
うになっており、そして前記現像剤担持体上での現像剤
の弾性規制部材による規制後の電荷量を４〜１２μＣ／
ｇに維持したことを特徴とする画像形成装置である。

【００３５】本発明によれば、好ましくは、前記帯電促
進粒子は、その粒径が現像剤の１／２以下であり、比抵
抗が１０¹²Ωｃｍ以下であり、より好ましくは比抵抗が
１０¹⁰Ωｃｍ以下である。本発明によれば、前記現像剤
担持体の表面に導電粒子を分散した樹脂層を設けること
により、あるいは前記弾性規制部材の表面に導電粒子を
分散した表面層を設けることにより、前記現像剤担持体
上での現像剤の弾性規制部材による規制後の電荷量を４
〜１２μＣ／ｇに維持するようにすることができる。

【００３６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図面に即
して詳細に説明する。

【００３７】実施例１ 本発明は、帯電促進粒子を現像剤に混入させて、帯電促
進粒子を介して感光体と接触して感光体を帯電する帯電
部材に、帯電促進粒子を現像装置内から感光体を通じて
供給し、その際、現像装置の現像剤担持体である現像ス
リーブ上のトナーの電荷量Ｑ／Ｍを４μＣ／ｇ以上１２
μＣ／ｇ以下に保つことにより、帯電促進粒子の安定供
給を可能としたものである。

【００３８】図１は、本発明の画像形成装置の一実施例
を示す概略構成図である。

【００３９】図１において、符号１は像担持体としての
ドラム状電子写真感光体、すなわち感光ドラムで、本実
施例では、現像に反転現像方式を用いており、感光ドラ
ム１はネガ帯電性としている。具体的には、直径３０ｍ
ｍのＯＰＣ感光体を用いた。感光ドラム１は矢印方向に
９４ｍｍ／秒の周速により回転駆動される。

【００４０】この感光ドラム１の表面には、接触帯電装
置の帯電部材として、導電性の弾性ローラかなる帯電ロ
ーラ２が接触されている。帯電ローラ２は、感光ドラム
１との接触面で対向方向に感光ドラム１の周速の１００
％の周速で回転されている。

【００４１】本実施例では、この帯電ローラ２は、表面
に現像器３からの帯電促進粒子ｍを担持して使用され、
帯電促進粒子を介して感光ドラム１の表面に接触して帯
電する。帯電ローラ２には、感光ドラム１の表面をほぼ
−７００Ｖに帯電するような帯電バイアスが、帯電バイ
アス電源Ｓ１から印加されている。

【００４２】帯電ローラ２により帯電された感光ドラム
１の表面に対し、レーザーダイオードおよびポリゴンミ
ラー等を含む図示しないレーザースキャナからのレーザ
ービームＬが走査露光される。このレーザービームＬ
を、目的の画像情報の時系列電気デジタル画素信号に対
応して強度変調しておくことにより、感光ドラム１の表
面に画像情報に対応した静電潜像が形成される。

【００４３】感光ドラム１上に形成された静電潜像は、
現像器３により負帯電性の磁性トナー３１を用いて反転
現像され、トナー像として可視化される。

【００４４】現像器３は磁性一成分非接触現像装置に構
成され、内に磁性トナー３１を収容し、感光ドラム１と
対面した開口部に非磁性現像スリーブ３２を、感光ドラ
ム１と所定間隙をあけて回転自在に配置している。現像
スリーブ３２内にはマグネットローラ３３が非回転に配
置され、現像スリーブ３２の略頂部の表面には弾性ブレ
ード３４が当接配置されている。

【００４５】現像スリーブ３２は、トナー３１に対する
帯電付与性を高めるために、表面に熱硬化性のフェノー
ル樹脂でコートしている。現像スリーブ３２は外径１６
ｍｍに形成され、感光ドラム１との間隙を５００ｍｍと
され、感光ドラム１と等速で回転される。

【００４６】弾性ブレード３４は、トナー３１の量規制
および帯電を行うために、シリコーンゴム弾性体で作成
されており、適度な弾性を持たせるために、硬度４５゜
（ＪＩＳ Ａ）、厚さ１．４ｍｍ、自由長１０ｍｍに形
成した。弾性ブレード３４の下スリ３２との当接圧は約
３０ｇ／ｃｍに設定した。

【００４７】現像装置３内に収容された磁性トナー３１
は、回転する現像スリーブ３２の表面にマグネットロー
ラ３３の磁力により吸い上げられて、弾性ブレード３４
のところに至り、弾性ブレード３４により摺擦されて摩
擦帯電されるとともに、現像スリーブ３２上にトナー薄
層に形成される。薄層に形成されたトナー３１は、現像
スリーブ３２の回転にともない感光ドラム１と対向した
現像部に搬送され、現像電源Ｓ２から現像スリーブ３２
に印加した現像バイアスにより、感光ドラム１表面の静
電潜像に飛翔して付着し、潜像をジャンピング現像す
る。現像バイアスは、周波数１．６ｋＨz 、ピーク間電
圧１．７ｋＶのＡＣ電圧に、−３５０ＶのＤＣ電圧を重
畳した振動電圧である。

【００４８】本実施例では、磁性トナー３１は平均粒径
６μｍのものを使用し、トナー３１には帯電促進粒子ｍ
を混合してある。帯電促進粒子の混合量は、トナー１０
０重量部に対し２重量部とした。ただし、帯電促進粒子
の混合量はこれに限定されない。

【００４９】一方、図示しない給紙部から記録材として
の転写材Ｐが感光ドラム１に供給され、感光ドラム１と
これに所定の圧力で当接した転写ローラ４との当接部
（転写部）に所定のタイミングで導入される。転写部に
導入された転写材Ｐは、感光ドラム１と転写ローラ４と
に挟持して搬送され、感光ドラム１上のトナー像が転写
材Ｐの表面に、転写ローラ４に印加した転写バイアスに
よる静電気力と、感光ドラム１、転写ローラ４による押
圧力とにより転写される。

【００５０】転写ローラ４は中抵抗の弾性ローラとさ
れ、本実施例では、抵抗値を５×１０⁸ Ωとした。転写
ローラ４には、転写電源Ｓ３から＋３０００ＶのＤＣ電
圧を印加した。なお、転写ローラ４に代えて、非接触式
のコロナ帯電器等を用いることもできる。

【００５１】トナー像が転写された転写材Ｐは、感光ド
ラム１の表面から分離されて、熱定着方式等の定着装置
５へ導入され、トナー像の転写材Ｐへの定着を受けて、
プリント画像として装置外へ排出される。

【００５２】本実施例では、画像形成装置はプロセスカ
ートリッジ方式とされ、感光ドラム１、帯電ローラ２お
よび現像装置３の３つのプロセス機器をカートリッジＣ
に包含させて、画像形成装置本体に着脱交換自在に設置
してあるが、これに限るものではない。

【００５３】帯電ローラ２は、芯金２１上にゴムあるい
は発泡体の中抵抗層２２を形成してなっている。たとえ
ばウレタンなどの樹脂中にカーボンブラックなどの導電
性粒子、硫化剤、発泡剤等を配合した処方の材料を用い
て、芯金２１上に中抵抗層２２をローラ状に形成する。
その後、必要に応じてローラ表面を研磨して、所望の長
さ、直径に仕上げる。

【００５４】本実施例で用いた帯電ローラ２の抵抗は、
温度２５℃、湿度６０％の環境下の測定で、５×１０⁶
Ωであった。抵抗の測定は、感光ドラム１をアルミニウ
ム製のドラムと入れ替え、その後、アルミニウムドラム
と帯電ローラ２とを所定の圧力で圧着した状態で、アル
ミニウムドラムと帯電ローラ２の芯金２１との間に１０
０Ｖを印加し、そのとき流れる電流値を測定することに
より、帯電ローラ２の抵抗を求めた。

【００５５】帯電ローラ２の中抵抗層２２の表面におけ
る平均セル径は、いずれの抵抗値のローラについてもき
２０μｍのものを用いた。平均セル径は光学顕微鏡によ
る観察で測定した。

【００５６】本実施例で用いた磁性トナー３１は、スチ
レン−アクリル共重合体を主成分とする結着樹脂に、マ
グネタイトを６０重量％、負極性電荷制御剤としてモノ
アゾ染料の金属錯塩を１重量％含有させて製造した、体
積抵抗率が約１０¹³Ωｃｍの絶縁性トナーに、流動性付
与剤として疎水化したシリカ微粒子を、０．８重量％の
割合で外添したものである。

【００５７】トナー３１の体積抵抗率は錠剤法により測
定した。底面積２．２６ｃｍ² の円筒内に測定試料のト
ナーを約０．５ｇ入れ、このトナー層を上下から挟んだ
電極に１５ｋｇの加圧を行うとともに、電極間に１００
Ｖの電圧を印加して、トナー層の抵抗値を計測し、その
後、トナー単位体積あたりに正規化して体積抵抗率を算
出した。

【００５８】トナー３１の現像スリーブ３２上での帯電
電荷量（トリボ）は、図６に示す測定装置を用いて測定
した。測定装置は、内部にフィルター７５を設置した絶
縁性の円筒７２を有し、その円筒７２の一端に直径５ｍ
ｍの吸い込みパイプ７１が取り付けられ、円筒７２の他
端には吸引パイプ７４が取り付けられ、吸引パイプ７４
は掃除機のような吸引ポンプに接続されている。フィル
ター７５には、電気量計７３にコード７６で接続された
図示しない測定プローブが取り付けられている。電気量
計７３には、キースレイ社の６１６エレクトロメータを
使用した。

【００５９】上記の吸い込みパイプ７１を現像スリーブ
３２の表面に押し当てて、吸引ポンプで吸引して現像ス
リーブ上のトナーを吸い取ると、トナーは円筒７２内に
吸い込まれてフィルター７５に補足される。フィルター
７５に補足されたトナーの重量Ｍ（ｇ）は、吸引前後の
円筒７２の重量を測定することにより、その重量差とし
て求められる。一方、円筒７２内を通過して補足された
トナーの電気量Ｑ（μＣ）が、測定プローブを介して電
気量計７３により測定される。このトナー重量Ｍと電気
量Ｑとから、トナーの帯電電荷量がＱ／Ｍ（μＣ／ｇ）
として求まる。

【００６０】なお、トナーの電気量Ｑは、ポジのトナー
では正、ネガのトナーでは負となり、本実施例ではネガ
のトナーを用いているので、Ｑ／Ｍの値は負となるが、
絶対値の大きさが重要であるので、符号は省略して説明
する。

【００６１】また現像スリーブ上のトナーを吸い取る際
に、トナーに混入させてある帯電促進粒子粒子も同時に
吸い取るため、両者の電荷の合計されたものが測定され
ることになるが、帯電促進粒子の電荷はそれほど大きく
なく、また量も少ないので、帯電促進粒子の電荷量は無
視することができる。

【００６２】本実施例では、帯電促進粒子ｍとしては、
比抵抗が１０⁷ Ωｃｍ、平均粒径が１０μｍの導電性酸
化亜鉛粒子を用いた。

【００６３】帯電促進粒子ｍの比抵抗は、トナーの比抵
抗と同様、錠剤法により測定した。すなわち、底面積
２．２６ｃｍ² の円筒内に約０．５ｇの帯電促進粒子の
測定試料を充填し、その粒子充填層を上下から電極で挟
んで１５ｋｇの加圧を加えた状態で、電極に１００Ｖの
電圧を印加し、そのとき流れる電流値から充填層の抵抗
値を求め、その後、これを正規化して帯電促進粒子の比
抵抗を求めた。

【００６４】帯電促進粒子ｍの粒径の測定は、光学顕微
鏡もしくは電子顕微鏡により帯電促進粒子を観察して、
粒子を１００個以上抽出し、その粒子の水平方向最大弦
長を持って粒子の体積粒度分布を算出し、その５０％平
均粒径を粒径として決定することにより行った。帯電促
進粒子が凝集体を形成している場合は、その凝集体の平
均粒径を帯電促進粒子の粒径とした。

【００６５】帯電促進粒子ｍは、潜像露光時に妨げにな
らないように、無色あるいは迫力の粒子が適切である。
また帯電促進粒子ｍの粒径も、トナーの粒径の１／２程
度であると、画像露光を遮ることがあったので、これよ
りも小さい粒径であることが必要である。あまり低すぎ
るとトナーの帯電のうがていかするため、帯電促進粒子
の粒径の下限は０．０１μｍ程度である。

【００６６】帯電促進粒子ｍの比抵抗は、感光ドラム１
への帯電を良好に行うために、１０¹²Ωｃｍ以下が好ま
しいが、帯電促進粒子の粒径が小さすぎると、帯電促進
粒子がトナー表面に付着し、トナーの帯電能を低下させ
るため、１０⁵ Ωｃｍ以上は必要である。

【００６７】帯電促進粒子ｍとしては、導電性を有する
金属酸化物粉末などの導電性無機粒子や、これと有機物
との混合物、あるいはこれらの粒子の表面処理を施した
各種の導電性粒子が使用可能である。

【００６８】本実施例では、上述したように、接触帯電
装置は、帯電部材の帯電ローラ２の表面に、現像器３か
らの帯電促進粒子ｍを担持させて、帯電ローラ２を使用
する。この帯電促進粒子ｍは、現像器３から供給され
る。

【００６９】現像器３内に磁性トナー３１とともに混合
された帯電促進粒子ｍは、現像時、負極性に帯電するト
ナー３１と摺擦されて逆極性のプラスに摩擦帯電され、
トナーに混じって現像スリーブ３２上に担持されて、感
光ドラム１と対向した現像部に搬送される。そしてトナ
ー中の帯電促進粒子ｍは、現像スリーブ３２と感光ドラ
ム１の間の電位差により、感光ドラム１の表面にトナー
と一緒に飛翔して、感光ドラム表面に付着する。

【００７０】この感光ドラム１に付着した帯電促進粒子
ｍは、トナー３１と逆極性の電荷を持つため、転写部に
おいて転写されず付着したままであり、トナーのみが転
写材Ｐに転写される。感光ドラム１に付着したままの帯
電促進粒子ｍは、感光ドラム１の回転にともない、帯電
ローラ２と感光ドラム１との当接部へ搬送されて、帯電
ローラ２へ供給され、帯電ローラ２の表面にコートされ
る。

【００７１】本実施例において、トナー３１に外添する
負極性電荷制御剤の量、種類を変えることにより、現像
スリーブ３２上にコートされたトナーの電荷量Ｑ／Ｍを
変化させ、それによる帯電促進粒子ｍのコート量の変化
を測定した。

【００７２】現像器３からの帯電促進粒子ｍの正確な供
給量を測定するために、帯電促進粒子数を計測する際の
み、帯電ローラ２の直後にクリーニングブレードを設
け、帯電ローラ２から帯電促進粒子が現像部に漏れてこ
ないようにした。

【００７３】帯電促進粒子数の測定はつぎのように行っ
た。画像形成中の画像形成装置を停止させ、現像部を通
過後の感光ドラム１の表面をビデオマイクロスコープ
（ＯＬＹＭＰＵＳＵ製ＯＶＭ１０００Ｎ）およびデジタ
ルスチルレコーダ（ＤＥＬＴＩＳ製ＳＲ−３１００）で
撮影した。撮影時、ビデオマイクロスコープには２００
倍の対物レンズを取り付けた。

【００７４】得られたデジタル画像から個々の粒子数を
領域分離するために、一定分散強調処理を変えた上であ
るしきい値を持って二値化処理し、得られた二値化され
た粒子の数を計測した。また帯電促進粒子供給量を計測
する際の画像パターンとしては、１ドット幅の黒横線と
３ドット幅の白地部の繰り返しパターンを用いた。また
帯電促進粒子計測時以外は、画像比率４％であるような
文字パターンを繰り返し画像形成した。

【００７５】図２に、トナーの帯電量Ｑ／Ｍを変化させ
たときの帯電促進粒子の供給量変化を示す。便宜上、ト
ナーの帯電量Ｑ／Ｍの大小により、ケースＡ〜Ｉに分け
る。

【００７６】図２に示すように、トナーのＱ／Ｍが４〜
１２μＣ／ｇの範囲のケースＣ、Ｇ、Ｉでは、印字枚数
１００枚時、５００枚時、１０００枚時での帯電促進粒
子の供給量はそれほど変化していない。これに対し、ト
ナーのＱ／Ｍが１２μＣ／ｇを超えるケースＥ、Ｈで
は、印字枚数１００枚時に帯電促進粒子が過剰に供給さ
れ、その後、供給量が減少してしまう。またＱ／Ｍが４
μＣ／ｇ以下であるケースＡ、Ｂ、Ｄ、Ｆでは、印字１
００枚時に帯電促進粒子があまり供給されず、逆１００
０枚時には過剰供給されてしまった。

【００７７】このように、本実施例では、現像器３内の
トナー３１に帯電促進粒子ｍを混入させて、帯電促進粒
子を感光ドラム１を介して帯電ローラ２に供給するに際
し、トナー３１の帯電量Ｑ／Ｍを４〜１２μＣ／ｇの範
囲としたので、印字枚数を増しても、現像器３からの帯
電ローラ２への帯電促進粒子の供給量を安定にすること
ができた。

【００７８】このような現像器３からの帯電促進粒子を
帯電ローラ２に供給する接触帯電装置による感光ドラム
１の帯電性の評価を表１に示す。帯電性の評価は、図１
の画像形成装置により画像形成を行って、画像形成枚数
１００枚時、５００枚時、１０００枚時の画像のゴース
ト防止の優劣で評価した。表１において、符号は、×：
ベタ黒後の白地部にゴーストが見られる、○：ベタ黒後
の白地部にゴーストが見られないを意味する。

【００７９】ここで、ゴーストとは、本実施例では、現
像器３に反転現像方式を用いているので、感光ドラム１
の１周目に画像露光した部分が、第２周目で帯電不足を
起こし、１周目の画像露光の画像パターンのところがよ
り強く現像されて、その画像パターンが最終的に得られ
る画像に現れる現象をいう。

【００８０】

【表１】

【００８１】表１に示されるように、感光ドラム１への
帯電促進粒子の供給量が不足しているケースＡ、Ｂ、
Ｄ、Ｆでは、画像形成枚数１００枚時にゴーストが発生
している。１００枚時、５００枚時、１０００枚時の全
てにわたり帯電促進粒子の供給量が安定して得られてい
るケースＣ、Ｇ、Ｉでは、ゴーストのない良好な画像を
得ることができている。

【００８２】このように、本実施例では、トナーの帯電
量Ｑ／Ｍを４〜１２μＣ／ｇの範囲になるようにするこ
とにより、現像器３から帯電促進粒子を帯電ローラ２に
供給して、帯電ローラ２を使用する接触帯電装置によ
り、感光ドラム１を良好に帯電して、ゴーストのない高
品質な画像を得ることが可能となった。

【００８３】実施例２ 本実施例では、実施例１において、感光ドラム１の代わ
りに、図３に示すように、表層の電荷注入性を高めた感
光ドラム１Ａを用いることにより、接触帯電装置による
帯電で、長期にわたり感光ドラム１Ａのより高い均一帯
電を可能とした。

【００８４】本実施例において、感光ドラム１Ａは、図
４に示すように、アルミニウム製のドラム基体１１上
に、下引き層１２、正電荷注入防止層１３、電荷発生層
１４および電荷輸送層１５を下から順に塗工した一般的
な有機感光層を設けた感光ドラムに、さらに電荷注入層
１６を塗工してなっており、この電荷注入層１６によ感
光層の電荷移動性を高めて、電荷注入性を向上したもの
である。

【００８５】電荷注入層１６は、バインダーとしての光
硬化型のアクリル樹脂に、導電性フィラーとして導電性
粒子の粒径３０ｎｍのＳｎＯ₂ 超微粒子１６ａ、四フッ
化エチレン樹脂（商品名：テフロン）等の滑剤、重合開
始剤等を混合分散し、電荷輸送層１５上に塗工後、光硬
化法により膜形成したものである。

【００８６】上記の感光ドラム１によれば、表層の電荷
注入層１６にＳｎＯ２超微粒子１６ａを分散してあるた
め、表層の電荷移動性が向上し、また帯電ローラ２との
接触性が良好になるので、帯電ローラ２からの電荷注入
による帯電性が向上する。このため良好な帯電を行っ
て、より高品質な画像を得ることができる。

【００８７】本実施例において、図３の画像形成装置に
より画像形成を行ったところ、感光ドラム１Ａは表層の
電荷注入性が良好なために、画像形成枚数５０００枚後
も、感光ドラム１Ａの良好な帯電を行って、ゴーストの
ない高品質な画像を得ることができた。

【００８８】以上では、感光ドラム１Ａの表面の電荷注
入性向上のために、表面の感光層上に導電性微粒子を分
散させた電荷注入層１６を設けたが、同様な効果が得ら
れるものならば、これに限られるものではない。

【００８９】実施例３ 本実施例では、図５に示すように、現像器３の現像スリ
ーブ３２の表面に導電材料を分散した樹脂層３２ａをコ
ートしたことが特徴である。

【００９０】これにより、現像スリーブ３２の表面を低
抵抗化し、現像スリーブ３２による磁性トナー３１の過
剰な帯電を抑制して、トナー３１の帯電量を長期にわた
って安定させ、現像器３からの感光ドラム１を介した帯
電ローラ２への帯電促進粒子ｍの供給をより安定させ
た。

【００９１】本実施例では、一例として、樹脂層３２ａ
に熱硬化性のフェノール樹脂を用い、これに導電材料と
してカーボン粒子を分散させた。ただし、これに限るも
のではない。

【００９２】本実施によれば、現像スリーブ３２の表面
にカーボン粒子を分散させた樹脂層３２ａをコートした
ので、トナー３１が過剰帯電（チャージアップ）するよ
うなときにも、カーボン粒子がトナーの電荷のリークサ
イトとし働くため、トナーの過剰帯電を防ぐことができ
る。このため、トナーの帯電量を、帯電促進粒子ｍの供
給に適切な４〜１２μＣ／ｇの範囲に安定して制御する
ことができ、長期間にわたって帯電促進粒子を帯電ロー
ラ２に安定供給して、良好な帯電により高品質な画像を
得ることができる。

【００９３】以上では、トナー３１の過剰帯電を防止す
るために、現像ローラ３２の表面に導電材料を分散した
樹脂層３２ａをコートして、現像ローラ３２の表面を低
抵抗にしたが、弾性ブレード３４の表面を同様な方法に
より低抵抗にしてもよく、同様の効果が得られた。

【００９４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
接触帯電装置の帯電ローラ上に帯電促進粒子を担持し
て、帯電ローラを帯電促進粒子を介して像担持体に接触
して帯電するにあたり、帯電促進粒子を現像器内の現像
剤に混合して、現像器から帯電促進粒子を像担持体を通
じて帯電ローラに供給し、その際、現像剤の帯電量を４
〜１２μＣ／ｇの範囲に制御したので、帯電ローラへの
帯電促進粒子の過剰な供給を抑制して、帯電ローラ上に
適切量の帯電促進粒子を安定して担持し、像担持体の帯
電に供することができる。従って、帯電促進粒子の特別
な供給手段を用いることなく、自動補給方式により帯電
促進粒子を供給して、低印加電圧でオゾンレスの直接帯
電を実現でき、ゴーストのない高品質な画像を長期にわ
たって安定的に得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の画像形成装置の一実施例を示す概略構
成図である。

【図２】図１の画像形成装置の接触帯電装置の帯電ロー
ラ上の帯電促進粒子の粒子数と現像器の現像スリーブ上
トナーの帯電量との関係を、幾つかの画像形成枚数時に
ついて示したグラフである。

【図３】本発明の画像形成装置の他の一実施例を示す概
略構成図である。

【図４】図３の画像形成装置で使用した感光ドラムの感
光層の層構成を示す断面図である。

【図５】本発明の画像形成装置のさらに他の一実施例を
示す概略構成図である。

【図６】本発明で使用したトナーの帯電量を測定する装
置を示す模式図である。

【図７】各種接触帯電における帯電効率を示すグラフで
ある。

【符号の説明】

１ 感光ドラム １Ａ 感光ドラム ２ 帯電ローラ ３ 現像器 ２２ 中抵抗層 ３１ 磁性トナー ３２ 現像スリーブ ３２ａ 樹脂層 ｍ 帯電促進粒子

フロントページの続き (72)発明者 井上 亮 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６−230652（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−69156（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−175463（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03G 15/02 G03G 15/08

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 導電粒子からなる帯電促進粒子を担持し
   た帯電部材を、回動する像担持体と帯電促進粒子を介し
   て接触して、帯電部材に印加された帯電バイアスにより
   像担持体を帯電する接触帯電手段と、帯電された像担持
   体を画像露光して得られた静電潜像を、現像剤担持体上
   に担持して像担持体と対向した現像部に搬送した現像剤
   で現像する、前記現像剤を収容した現像手段とを備えた
   画像形成装置において、前記現像手段は現像剤に帯電促
   進粒子を混合しており、その帯電促進粒子を前記現像部
   で現像剤担持体から像担持体に付着して、像担持体を介
   して帯電部材に搬送して、帯電促進粒子を帯電部材に供
   給するようになっており、そして前記現像剤担持体上で
   の現像剤の弾性規制部材による規制後の電荷量を４〜１
   ２μＣ／ｇに維持したことを特徴とする画像形成装置。
2. 【請求項２】 前記帯電促進粒子は、その粒径が現像剤
   の１／２以下であり、比抵抗が１０¹²Ωｃｍ以下である
   請求項１の画像形成装置。
3. 【請求項３】 前記帯電促進粒子の比抵抗が１０¹⁰Ωｃ
   ｍ以下である請求項２の画像形成装置。
4. 【請求項４】 前記現像剤担持体の表面に導電粒子を分
   散した樹脂層を設けることにより、前記現像剤担持体上
   での現像剤の弾性規制部材による規制後の電荷量を４〜
   １２μＣ／ｇに維持する請求項１〜３のいずれかの項に
   記載の画像形成装置。
5. 【請求項５】 前記弾性規制部材の表面に導電粒子を分
   散した表面層を設けることにより、前記現像剤担持体上
   での現像剤の弾性規制部材による規制後の電荷量を４〜
   １２μＣ／ｇに維持する請求項１〜３のいずれかの項に
   記載の画像形成装置。