JP3315653B2 - 帯電方法、帯電装置、画像形成装置、及びプロセスカートリッジ - 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、接触帯電方式の帯
電方法及び帯電装置、像担持体の帯電工程手段として接
触帯電手段を用いた画像形成装置、及びプロセスカート
リッジに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えば、電子写真装置や静電記録
装置等の画像形成装置において、電子写真感光体・静電
記録誘電体などの像担持体（被帯電体）を所要の極性・
電位に一様に帯電処理（除電処理も含む）する帯電装置
としてはコロナ帯電器（コロナ放電器）がよく使用され
ていた。

【０００３】コロナ帯電器は非接触型の帯電装置であ
り、例えば、ワイヤ電極等の放電電極と該放電電極を囲
むシールド電極を備え、放電開口部を被帯電体である像
担持体に対向させて非接触に配設し、放電電極とシール
ド電極に高圧を印加することにより、生じる放電電流
（コロナシャワー）に像担持体面をさらすことで像担持
体面を所定に帯電させるものである。

【０００４】接触帯電 近時は、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、前記したように被帯電体に電圧を印
加した帯電部材を当接させて被帯電体を帯電する接触方
式の帯電装置（接触帯電装置）が実用化されてきてい
る。

【０００５】接触帯電装置は、像担持体等の被帯電体
に、ローラ型（帯電ローラ）、ファーブラシ型、磁気ブ
ラシ型、ブレード型等の導電性の帯電部材を接触させ、
この帯電部材（接触帯電部材・接触帯電器、以下、接触
帯電部材と記す）に所定の帯電バイアスを印加して、被
帯電体面を所定の極性・電位に帯電させるものである。
接触帯電の帯電機構（帯電のメカニズム、帯電原理）に
は、（１）放電帯電機構と（２）直接注入帯電機構の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。

【０００６】（１）放電帯電機構 接触帯電部材と被帯電体との間の微小間隙に生じる放電
現象により被帯電体表面が帯電する機構である。

【０００７】放電帯電機構は接触帯電部材と被帯電体に
一定の放電閾値を有するため、帯電電位より大きな電圧
を接触帯電部材に印加する必要がある。また、コロナ帯
電器に比べれば発生量は格段に少ないけれども放電生成
物を生じることが原理的に避けられないため、オゾンな
ど活性イオンによる弊害は避けられない。

【０００８】たとえば、接触帯電部材として導電ローラ
（帯電ローラ）を用いた帯電方式は帯電の安定性と言う
点で好ましく、広く用いられているが、このローラ帯電
ではその帯電機構は放電帯電機構が支配的である。

【０００９】即ち、帯電ローラは導電あるいは中抵抗の
ゴム材あるいは発泡体を用いて生成される。さらにこれ
らを積層して所望の特性を得たものもある。帯電ローラ
は被帯電体との一定の接触を得るために弾性を持たせて
いるが、そのため摩擦抵抗が大きく、多くの場合、被帯
電体に従動あるいは若干の速度差を持って駆動される。
従って、ローラ上の形状のムラや被帯電体の付着物によ
り非接触状態が避けられないため、従来のローラ帯電で
はその帯電機構は放電帯電機構が支配的となる。

【００１０】より具体的に説明すると、被帯電体として
の厚さ２５μｍのＯＰＣ感光体に対して帯電ローラを加
圧当接させて帯電処理を行なわせる場合には、帯電ロー
ラに対して約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て傾
き１で線形に感光体表面電位が増加する。以降、このし
きい値電圧を帯電開始電圧Ｖｔｈと定義する。

【００１１】つまり、電子写真に必要とされる感光体表
面電位Ｖｄを得るためには帯電ローラにはＶｄ＋Ｖｔｈ
という必要とされる以上のＤＣ電圧が必要となる。この
ようにしてＤＣ電圧のみを接触帯電部材に印加して像担
持体の帯電を行なう方式を「ＤＣ帯電方式」と称する。

【００１２】しかし、ＤＣ帯電方式においては環境変動
等によって接触帯電部材の抵抗が変動するため、また像
担持体としての感光体が削れることによって膜厚が変化
するとＶｔｈが変動するため、感光体の電位を所望の値
にすることが難しかった。

【００１３】このため更なる帯電の均一化を図るために
特開昭６３−１４９６６９号公報等に開示されるよう
に、所望のＶｄに相当するＤＣ電圧に２×Ｖｔｈ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接触
帯電部材に印加して像担持体の帯電を行なう「ＡＣ帯電
方式」が用いられる。これはＡＣによる電位のならし効
果を目的としたものであり、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、環境等の外乱には
影響されることはない。

【００１４】しかしながら、このような接触帯電装置に
おいても、その本質的な帯電機構は帯電部材から像担持
体への放電現象を用いているため、先に述べたように帯
電に必要とされる電圧は像担持体表面電位＋放電しきい
値（閾値）以上の値が必要とされ、微量のオゾンは発生
する。

【００１５】また、帯電均一化のためにＡＣ帯電を行っ
た場合にはさらなるオゾンの発生、ＡＣ電圧の電界によ
る接触帯電部材と感光体の振動騒音（ＡＣ帯電音）の発
生、また、放電による被帯電体表面の劣化が顕著にな
り、新たな問題点となっていた。

【００１６】（２）直接注入帯電機構 接触帯電部材から被帯電体へ電荷が直接注入されること
で、被帯電体表面を帯電する機構である。特開平６−３
９２１号公報等で提案されている。

【００１７】中抵抗の接触帯電部材が被帯電体表面に接
触して、放電現象を介さずに、つまり放電機構を基本的
に用いないで、被帯電体表面に直接電荷注入を行うもの
である。よって、接触帯電部材への印加電圧が放電閾値
以下であっても、被帯電体を印加電圧相当の電位に帯電
することができる。この直接注入帯電機構はイオンの発
生を伴わないため放電生成による弊害は生じない。

【００１８】より具体的には、帯電ローラ、帯電ブラ
シ、帯電磁気ブラシ等の接触帯電部材に電圧を印加し、
被帯電体（像担持体）表面にあるトラップ順位または電
荷注入層の導電粒子等の電荷保持部材に電荷を注入して
直接注入帯電を行う機構である。放電現象が支配的でな
いため、帯電に必要とされる電圧は所望する像担持体表
面のみであり、オゾンの発生も無い。

【００１９】図７に上述した（１）の放電帯電機構と
（２）の直接注入帯電機構の帯電特性の一例を示す。

【００２０】すなわち、放電帯電機構は図７中のグラフ
Ａで表されるように凡そ−５００Ｖの放電閾値を過ぎて
から帯電が始まる。従って、−５００Ｖに帯電する場合
は−１０００Ｖの直流電圧を印加するか、あるいは、−
５００Ｖの直流の帯電電圧に加えて、放電閾値以上の電
位差を常に持つようにピーク間電圧１２００Ｖの交流電
圧を印加して被帯電体電位を帯電電位に収束させる方法
が一般的である。

【００２１】一方、直接注入帯電機構は図７中のグラフ
Ｂで表されるように放電閾値がなく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になる。

【００２２】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、転写後の感光体
（像担持体）に残存する転写残トナーはクリーナ（クリ
ーニング装置）によって感光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。そこでクリーナをなくし、転写後の感
光体上の転写残トナーは現像装置によって「現像同時ク
リーニング」で感光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の画像
形成装置も出現している。

【００２３】現像同時クリーニングとは、転写後に感光
体上に残留したトナーを次工程以降の現像時、即ち引き
続き感光体を帯電し、露光して潜像を形成し、該潜像の
現像時にかぶり取りバイアス（現像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）によって回収する方法である。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。またク
リーナレスであることでスペース面での利点も大きく、
画像形成装置を大幅に小型化できるようになる。

【００２４】接触帯電部材に対する粉末塗布 接触帯電装置について、帯電ムラを防止し安定した均一
帯電を行なうために、接触帯電部材に被帯電体面との接
触面に粉末を塗布する構成が特公平７−９９４４２号公
報に開示されているが、接触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に依然として
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電圧にＡＣ電圧を重畳した電
圧を印加するために、放電によるオゾン生成物の発生は
より多くなってしまう。よって、長期に装置を使用した
場合や、クリーナレスの画像形成装置を長期に使用した
場合において、オゾン生成物による画像流れ等の弊害が
現れやすい。

【００２５】また、特開平５−１５０５３９号公報に
は、接触帯電を用いた画像形成方法において、長時間画
像形成を繰り返すうちにトナー粒子やシリカ微粒子が帯
電手段の表面に付着することによる帯電阻害を防止する
ために、現像剤中に、少なくとも顕画粒子と、顕画粒子
より小さい平均粒径を有する導電性粒子を含有すること
が開示されている。しかし、この接触帯電は放電帯電機
構によるもので、直接注入帯電機構ではなく、放電帯電
による前述の問題がある。

【００２６】

【発明が解決しようとする課題】上記の従来の技術の項
に記載したように、接触帯電において、接触帯電部材と
して帯電ローラやファーブラシを用いた簡易な構成で直
接注入帯電をすることが難しく、画像形成装置にあって
は絶対的帯電不良による画像のかぶり（反転現像の場合
には白地部が現像される）や帯電ムラなどが生じる。

【００２７】帯電ローラが被帯電体に従動で、放電帯電
を主とする従来のローラ帯電構成では、またファーブラ
シの場合において放電を行う位に電圧を印加する構成で
は、長期に装置を使用した場合や、クリーナレスの画像
形成装置を長期に使用した場合に、オゾン生成物が蓄積
することにより画像流れが生じやすくなる。

【００２８】またクリーナレスの画像形成装置において
は、転写残トナーが帯電部材と像担持体との帯電ニップ
部（帯電部）において帯電不良を引き起こしてしまう。

【００２９】そこで、本発明では、接触帯電において、
帯電部材として簡易な部材を用いた場合でも、より帯電
均一性に優れ且つ長期に渡り安定した直接注入帯電を実
現する、即ち、低印加電圧でオゾンレスの直接注入帯電
を簡易な構成で実現することを目的とする。

【００３０】またこれにより、オゾン生成物による障
害、帯電不良による障害等のない、簡易な構成、低コス
トな画像形成装置やプロセスカートリッジを得ることを
目的とする。

【００３１】

【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、帯電方法、帯電装置、画像形成装置、及びプ
ロセスカートリッジである。

【００３２】（１）像担持体とニップ部を形成する可撓
性の帯電部材であって、電圧を印加した帯電部材によっ
て像担持体表面を帯電する帯電方法であり、少なくとも
前記ニップ部に帯電促進粒子を担持して帯電部材は像担
持体に対して速度差を持って移動し、 帯電促進粒子は、
像担持体に対して帯電部材に印加する電圧の帯電極性と
は逆の極性に摩擦帯電するともに、像担持体から帯電部
材に付着したトナーに対して前記帯電極性とは逆の極性
に摩擦帯電することを特徴とする帯電方法。

【００３３】（２）少なくとも帯電促進粒子か像担持体
のどちらか一方が半導体であることを特徴とする（１）
に記載の帯電方法。

【００３４】（３）像担持体の帯電極性が負の場合に
は、少なくとも帯電促進粒子がｎ型半導体であるか、ま
たは、像担持体表面の材料がｐ型半導体であるか、少な
くともｐ型半導体を含むこと、また像担持体の帯電極性
が負の場合には、少なくとも帯電促進粒子がｐ型半導体
であるか、または、像担持体表面の材料がｎ型半導体で
あるか、ｎ型半導体を含むことを特徴とする（１）また
は（２）に記載の帯電方法。

【００３５】（４）帯電促進粒子の体積抵抗が１×１０
¹²（Ω・ｃｍ）以下であることを特徴とする（１）から
（３）の何れかに記載の帯電方法。

【００３６】（５）帯電促進粒子の平均粒径がトナーの
平均粒径よりも小さいことを特徴とする（１）から
（４）の何れかに記載の帯電方法。

【００３７】（６）像担持体の最表面層の体積抵抗が１
×１０¹⁴（Ω・ｃｍ）以下であることを特徴とする
（１）から（５）の何れかに記載の帯電方法。

【００３８】（７）像担持体と帯電部材はニップ部にお
いて互いに逆方向に移動することを特徴とする（１）か
ら（６）の何れかに記載の帯電方法。

【００３９】（８）帯電部材が弾性発泡体より構成され
る回転体であることを特徴とする（１）から（７）の何
れかに記載の帯電方法。

【００４０】(９)像担持体とニップ部を形成する可撓性
の帯電部材であって、電圧を印加した帯電部材によって
像担持体表面を帯電する帯電装置であり、少なくとも前
記ニップ部に帯電促進粒子を担持して帯電部材は像担持
体に対して速度差を持って移動し、 帯電促進粒子は、像
担持体に対して帯電部材に印加する電圧の帯電極性とは
逆の極性に摩擦帯電するともに、像担持体から帯電部材
に付着したトナーに対して前記帯電極性とは逆の極性に
摩擦帯電することを特徴とする帯電装置。

【００４１】（１０）少なくとも帯電促進粒子か像担持
体のどちらか一方が半導体であることを特徴とする
（９）に記載の帯電装置。

【００４２】（１１）像担持体の帯電極性が負の場合に
は、少なくとも帯電促進粒子がｎ型半導体であるか、ま
たは、像担持体表面の材料がｐ型半導体であるか、少な
くともｐ型半導体を含むこと、また像担持体の帯電極性
が負の場合には、少なくとも帯電促進粒子がｐ型半導体
であるか、または、像担持体表面の材料がｎ型半導体で
あるか、ｎ型半導体を含むことを特徴とする（９）また
は（１０）に記載の帯電装置。

【００４３】（１２）帯電促進粒子の体積抵抗が１×１
０¹²（Ω・ｃｍ）以下であることを特徴とする（９）か
ら（１１）の何れかに記載の帯電装置。

【００４４】（１３）帯電促進粒子の平均粒径がトナー
の平均粒径よりも小さいことを特徴とする（９）から
（１２）の何れかに記載の帯電装置。

【００４５】（１４）像担持体の最表面層の体積抵抗が
１×１０¹⁴（Ω・ｃｍ）以下であることを特徴とする
（９）から（１３）の何れかに記載の帯電装置。

【００４６】（１５）像担持体と帯電部材はニップ部に
おいて互いに逆方向に移動することを特徴とする（９）
から（１３）の何れかに記載の帯電装置。

【００４７】（１６）帯電部材が弾性発泡体より構成さ
れる回転体であることを特徴とする（９）から（１５）
の何れかに記載の帯電装置。

【００４８】（１７）像担持体に該像担持体を帯電する
工程を含む作像プロセスを適用して画像形成を実行する
画像形成装置であり、像担持体を帯電する工程手段が
（９）ないし（１６）の何れかに記載の帯電装置である
ことを特徴とする画像形成装置。

【００４９】（１８）像担持体と、該像担持体を帯電す
る帯電手段と、像担持体の帯電面に静電潜像を形成する
静電潜像形成手段と、その静電潜像をトナーによって可
視化する現像手段と、そのトナー像を記録媒体に転写す
る転写手段を有し、前記現像手段がトナー像を記録媒体
に転写した後に像担持体上に残留したトナーを回収する
ことが可能であり、前記帯電手段が（９）ないし（１
６）の何れかに記載の帯電装置であることを特徴とする
画像形成装置。

【００５０】（１９）前記像担持体は感光体であり、前
記静電潜像形成手段は前記感光体を露光する像露光手段
であることを特徴とする（１８）に記載の画像形成装
置。

【００５１】（２０）画像形成装置本体に対して着脱自
在のプロセスカートリッジであり、少なくとも像担持体
と該像担持体を帯電する帯電手段を包含しており、該帯
電工程手段が（９）ないし（１６）の何れかに記載の帯
電装置であることを特徴とするプロセスカートリッジ。

【００５２】〈作 用〉 ａ）帯電促進粒子は帯電補助を目的とした導電性の粒子
であり、この粒子を用いたことで均一で安定な直接注入
帯電を実現している。該帯電促進粒子の体積抵抗は１×
１０¹²Ω・ｃｍ以下、更に好ましくは１×１０¹⁰Ω・ｃ
ｍ以下であることが望ましい。

【００５３】即ち、少なくとも帯電部材（以下、接触帯
電部材と記す）と像担持体とのニップ部に上記の帯電促
進粒子を担持させることで、像担持体と接触帯電部材と
のニップ部である帯電部に帯電促進粒子が存在した状態
で像担持体の接触帯電が行なわれる。

【００５４】ｂ）像担持体と接触帯電部材とのニップ部
である帯電部に帯電促進粒子が存在することで、該粒子
の滑剤効果により、摩擦抵抗が大きくてそのままでは像
担持体に対して速度差を持たせて接触させることが困難
であった帯電ローラであっても、それを像担持体面に対
して無理なく容易に効果的に速度差を持たせて接触させ
た状態にすることが可能となると共に、帯電促進粒子は
接触帯電部材の凹凸を埋め像担持体に対する接触性を向
上させ、該接触帯電部材が該粒子を介して像担持体面に
密に接触してより高い頻度で像担持体面に接触する構成
となる。

【００５５】接触帯電部材と像担持体との間に速度差を
設けることができることで、接触帯電部材と像担持体の
ニップ部において帯電促進粒子が像担持体に接触する機
会を格段に増加させ、高い接触性を得ることができ、接
触帯電部材と像担持体のニップ部に存在する帯電促進粒
子が被帯電体表面を隙間なく摺擦することで像担持体に
電荷を直接注入できるようになり、接触帯電部材による
像担持体の接触帯電は帯電促進粒子の介存により直接注
入帯電が支配的となる。

【００５６】ｃ）速度差を設ける構成としては、接触帯
電部材を回転駆動して像担持体と速度差を設けることに
なる。接触帯電部材を像担持体表面の移動方向と同じ方
向に移動させて速度差をもたせることも可能であるが、
直接注入帯電の帯電性は像担持体の周速と接触帯電部材
の周速の比に依存するため、逆方向と同じ周速比を得る
には順方向では接触帯電部材の回転数が逆方向の時に比
べて大きくなるので、接触帯電部材を逆方向に移動させ
る方が回転数の点で有利である。

【００５７】ここで記述した周速比は 周速比（％）＝（帯電部材周速−像担持体周速）／像担持体周速×１００ である（帯電部材周速はニップ部において帯電部材表面
が像担持体表面と同じ方向に移動するとき正の値であ
る）。

【００５８】ｄ）像担持体と接触帯電部材とのニップ部
である帯電部に帯電阻害因子である絶縁性の物質が介在
していたり、接触帯電部材がそのような絶縁性の物質で
汚染されている場合でも、帯電促進粒子が像担持体と接
触帯電部材とのニップ部である帯電ニップ部に介存する
ことにより、接触帯電部材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、低印加電圧でオゾンレス
の直接注入帯電を長期にわたり安定に維持させることが
でき、均一な帯電性を与えることができる。

【００５９】ｅ）そして、本発明においては、帯電促進
粒子は、像担持体に対して帯電部材に印加する電圧の帯
電極性とは逆の極性に摩擦帯電するともに、像担持体か
ら帯電部材に付着したトナーに対して前記帯電極性とは
逆の極性に摩擦帯電するので、帯電促進粒子は、像担持
体に対しても、また像担持体から帯電部材に付着したト
ナーに対しても、帯電部材に印加する電圧の帯電極性と
は逆の極性に摩擦帯電する。 これにより、帯電促進粒子
は接触帯電部材側に引き付けられ像担持体表面には電気
的に移動しにくい構成、すなわち帯電促進粒子が接触帯
電部材表面に常時安定して電気的に付着し易い構成とな
り、接触帯電部材上の帯電促進粒子は接触帯電部材上に
留まることとなり帯電促進粒子の帯電部からの脱落・減
少による帯電特性の低下が防止されて、接触帯電部材表
面は常に帯電促進粒子を十分に保持しながら像担持体に
接触するので接触帯電部材と像担持体との接触性が向上
し、装置を長期に使用しても、帯電促進粒子の存在によ
り直接帯電において十分な接触性が得られ、十分に安定
した均一な帯電性能が維持される。一方、トナーは、帯
電促進粒子によって帯電部材に印加する帯電極性に摩擦
帯電されるので、帯電部材から像担持体へ吐き出されや
すくなり、トナーの吐き出し効率が向上し、この点から
も十分に安定した帯電性能が維持される。

【００６０】ｆ）かくして、従来のローラ帯電等では得
られなかった高い帯電効率が得られ、接触帯電部材に印
加した電圧とほぼ同等の帯電電位を像担持体に与えるこ
とができ、接触帯電部材として帯電ローラやファーブラ
シなど簡易な部材を用いた場合でも、また該接触帯電部
材の汚染にかかわらず、該接触帯電部材に対する帯電に
必要な印加バイアスは像担持体に必要な帯電電位相当の
電圧で十分であり、放電現象を用いない安定かつ安全な
接触帯電装置、即ち低印加電圧・オゾンレスで、帯電均
一性に優れ且つ長期に渡り安定した性能の直接注入帯電
装置を簡易な構成で実現することができる。

【００６１】ｇ）上記の帯電装置を像担持体の帯電手段
として用いることで、接触帯電方式の画像記録装置、接
触帯電方式・転写方式の画像記録装置、さらには接触帯
電方式・転写方式・トナーリサイクルシステムの画像記
録装置について、接触帯電部材として帯電ローラやファ
ーブラシ等の簡易な部材を用いて、また該接触帯電部材
のトナー汚染にかかわらず、低印加電圧でオゾンレスの
直接注入帯電とトナーリサイクルシステムを問題なく実
行可能にし、かつ放電によるオゾン生成物が無いので画
像流れも無い良好な画質、高品位な画像形成を長期に渡
り維持させること、画像比率の高い画像を出力した後で
も高品位な画像形成を長期に渡り維持させること等がで
きる。

【００６２】トナーリサイクルシステム（クリーナレ
ス）の画像記録装置にあっては、接触帯電部材が像担持
体に対して速度差を持って接触していることで、転写部
から、接触帯電部材と像担持体のニップ部である帯電ニ
ップ部へ至った転写残トナーのパターンが撹乱されて崩
され、中間調画像において、前回の画像パターン部分が
ゴーストとなって現れることがなくなる。即ち転写残ト
ナーによるゴーストのない均一な出力画像を得ることが
出来る。

【００６３】接触帯電部材と像担持体のニップ部である
帯電部に帯電促進粒子が介存することにより、接触帯電
部材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、接触帯電部材の転写残トナーによる汚染にかか
わらず、低印加電圧でオゾンレスの直接注入帯電を長期
に渡り安定に維持させることができ、均一な帯電性を与
えることが出来る。

【００６４】接触帯電部材に付着・混入した転写残トナ
ーは接触帯電部材から徐々に像担持体上に吐き出されて
像担持体面の移動とともに現像部位に至り、現像手段に
おいて現像同時クリーニング（回収）される（トナーリ
サイクル）。

【００６５】

【発明の実施の形態】〈実施例１〉（図１・図２） 図１は本発明に従う接触帯電で直接注入帯電方式の帯電
装置の一例の概略図である。

【００６６】（１）像担持体 １は被帯電体としての像担持体であり、本実施例におい
ては、矢印Ａの時計方向に所定の一定速度で回転駆動さ
れる、φ３０ｍｍのドラム型電子写真感光体（以下、感
光ドラムと記す）である。

【００６７】なお、この感光ドラム１の周辺部には次の
接触帯電部材の他にも、画像露光手段、現像手段、転写
手段、クリーニング手段等の所要の作像プロセス手段機
器が配設されて、画像形成装置が構成されるが、それら
は図には省略してある。

【００６８】（２）接触帯電部材 ２は接触帯電部材であり、本実施例においては、感光ド
ラム１に所定の押圧力をもって接触させて配設した導電
性弾性ローラ（以下、帯電ローラと記す）である。ｎは
感光ドラム１と帯電ローラ２とのニップ部である帯電ニ
ップ部である。帯電ローラ２はこの帯電ニップ部ｎにお
いて感光ドラム１の回転方向Ａと逆方向Ｂ（カウンタ
ー）に感光ドラムと等速で回転駆動され、感光ドラム１
面に対して速度差を持って移動する。Ｍは該帯電ローラ
２の駆動源である。また帯電ローラ２には帯電バイアス
印加電源Ｓ１から所定の帯電バイアス、本実施例では−
７００Ｖの直流電圧が印加される。

【００６９】本実施例における可撓性の接触帯電部材と
しての帯電ローラ２は芯金２ａ上に弾性体の中抵抗層２
ｂを形成することにより作成される。中抵抗層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）、硫化剤等により処方され、芯金２ａの上にロ
ーラ状に形成した。その後、表面を研磨して直径１２ｍ
ｍ、長手長さ２５０ｍｍの導電性弾性ローラである帯電
ローラ２を作成した。

【００７０】本実施例の帯電ローラ２のローラ抵抗を測
定したところ１００ｋΩであった。ローラ抵抗は、帯電
ローラ２の芯金２ａに総圧１ｋｇの加重がかかるようφ
３０ｍｍのアルミドラムに帯電ローラ２を圧着した状態
で、芯金２ａとアルミドラムとの間に１００Ｖを印加
し、計測した。

【００７１】接触帯電部材である帯電ローラ２は電極と
して機能することが重要であり、弾性を持たせて像担持
体との十分な接触状態を得ると同時に、移動する像担持
体を充電するに十分低い抵抗を有する必要がある。しか
し、一方では像担持体にピンホールなどの低耐圧欠陥部
位が存在した場合に電圧のリークを防止する必要があ
る。像担持体として電子写真用感光体を用いた場合、十
分な帯電性と耐リークを得るには１０⁴〜１０⁷Ωの抵抗
が望ましい。

【００７２】帯電ローラ２の表面は後述する帯電促進粒
子２ｄを保持できるようミクロな凹凸があるものが望ま
しい。

【００７３】帯電ローラ２の硬度は、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性が悪くな
り、高すぎると像担持体との間に帯電ニップ部ｎを確保
できないだけでなく、像担持体表面へのミクロな接触性
が悪くなるので、アスカーＣ硬度で２５度から５０度が
好ましい範囲である。

【００７４】帯電ローラ２の弾性体の材質としては、Ｅ
ＰＤＭ、ウレタン、ＮＢＲ、シリコーンゴムや、ＩＲ等
に抵抗調整のためにカーボンブラックや金属酸化物等の
導電性物質を分散したゴム材等があげられる。また、特
に導電性物質を分散せずに、イオン導電性の材料を用い
て抵抗調整をすることも可能であり、さらには、金属酸
化物とイオン導電性の材料を混合して抵抗調整すること
も可能である。

【００７５】帯電ローラ２は像担持体としての感光ドラ
ム１に対して弾性に抗して所定の押圧力で圧接させて配
設し、本実施例では幅数ｍｍの帯電ニップ部ｎを形成さ
せてある。

【００７６】（３）帯電促進粒子とその供給塗布手段 ２ｃは帯電ローラ２に対する帯電促進粒子供給塗布手段
としての規制ブレードであり、該規制ブレード２ｃをそ
の先端側エッジ部を帯電ローラ２に当接させて配設し、
帯電ローラ２と該規制ブレード２ｃとの間に帯電促進粒
子２ｄを保持する構成としている。帯電ローラ２の回転
にともない一定量の帯電促進粒子２ｄが帯電ローラ２の
面に塗布され、その帯電促進粒子２ｄが接触帯電部材で
ある帯電ローラ２と像担持体である感光ドラムとのニッ
プ部である帯電ニップ部に担持される。帯電ローラ２に
対する帯電促進粒子供給塗布手段は上記の規制ブレード
２ｃに限られるものではなく、任意に構成できる。例え
ば、より簡易な構成としては、帯電促進粒子２ｄを含ま
せた発泡体あるいはファーブラシを帯電ローラ２に当接
する方法などがある。

【００７７】帯電促進粒子２ｄとして、本実施例では、
比抵抗が１．７×１０³Ω・ｃｍ、平均粒径４．５μｍ
のｎ型半導体である酸化亜鉛粒子を用いた。

【００７８】帯電促進粒子の材料としては、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など各種
ｎ型半導体が使用可能である。例えば具体的には酸化チ
タン粒子などである。

【００７９】ここで、粒子抵抗は粒子を介した電荷の授
受を行うため比抵抗としては１０¹²Ω・ｃｍ以下が望ま
しく、より好ましくは１０¹⁰Ω・ｃｍ以下が良い。

【００８０】粒子の抵抗測定は、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の粉体試料を入れ上下電極に１５ｋｇの
加圧を行うと同時に１００Ｖの電圧を印加し抵抗値を計
測、その後正規化して比抵抗を算出した。

【００８１】粒径は良好な帯電均一性を得るために５０
μｍ以下が望ましい。本発明において、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、光学あるいは電子
顕微鏡による観察から、１００個以上抽出し、水平方向
最大弦長をもって体積粒度分布を算出し、その５０％平
均粒径をもって決定した。

【００８２】帯電促進粒子は、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
もなんら問題はない。どのような凝集状態であれ、凝集
体として帯電促進粒子としての機能が実現できればその
形態は重要ではない。

【００８３】（４）直接注入帯電（直接帯電） 帯電ローラ２の表面に対して規制ブレード２ｃで帯電促
進粒子２ｄが塗布供給されることで、感光ドラム１と帯
電ローラ２との帯電ニップ部ｎに帯電促進粒子２ｄが存
在した状態で感光ドラム１の接触帯電が行なわれる。

【００８４】即ち、感光ドラム１と帯電ローラ２との帯
電ニップ部ｎに帯電促進粒子２ｄが存在することで、該
粒子２ｄの滑剤効果により、摩擦抵抗が大きくてそのま
までは感光ドラム１に対して速度差を持たせて接触させ
ることが困難であった帯電ローラであっても、それを感
光ドラム１面に対して無理なく容易に効果的に速度差を
持たせて接触させた状態にすることが可能となると共
に、該帯電ローラ２が該粒子２ｄを介して感光ドラム１
面に密に接触して、すなわち帯電促進粒子は接触帯電部
材である帯電ローラの凹凸を埋め被帯電体である感光ド
ラム１に対する接触性を向上させて、より高い頻度で感
光ドラム１面に接触する構成となる。

【００８５】帯電ローラ２と感光ドラム１との間に速度
差を設けることができることで、帯電ローラ２と感光ド
ラム１のニップ部において帯電促進粒子２ｄが感光ドラ
ム１に接触する機会を格段に増加させ、高い接触性を得
ることができ、帯電ローラ２と感光ドラム１のニップ部
に存在する帯電促進粒子２ｄが感光ドラム１表面を隙間
なく摺擦することで感光ドラム１に電荷を直接注入でき
るようになり、帯電ローラ２による感光ドラム１の接触
帯電は帯電促進粒子の介存により直接注入帯電が支配的
となる。

【００８６】本実施例においては帯電ローラ２の芯金２
ａに−７００Ｖの直流電圧を印加した。これにより感光
ドラム１の表面はその印加電圧とほぼ等しい電位に直接
注入帯電される。

【００８７】転写後の感光ドラム表面は、像露光での電
位減衰や、転写の影響、転写材との剥離放電等により、
さまざまな表面電位状態（例えば、−１００〜−４００
Ｖ等）で帯電ニップ部ｎに移動してくる。それが帯電ニ
ップ部ｎで注入帯電されることにより、感光ドラム１の
表面は帯電ローラ２に対する印加電圧−７００Ｖとほぼ
等しい−６８０Ｖにまで直接注入帯電される。

【００８８】本実施例においては、前述したように、帯
電促進粒子２ｄとしてｎ型半導体である酸化亜鉛粒子を
用いている。よってその帯電促進粒子２ｄである酸化亜
鉛粒子は主に感光ドラム表面との摩擦帯電により電子が
欠乏した状態となり、正に帯電することとなる。帯電ロ
ーラは抵抗が低いので、帯電促進粒子２ｄは帯電ローラ
２との摩擦よりも感光ドラム１との摩擦の方が支配的で
ある。

【００８９】この現象は、図２の説明模型図に示したよ
うに、主に帯電ニップ部ｎの突入部のＣの位置で行わ
れ、帯電ローラ２には−７００Ｖが印加されており、感
光ドラム１の表面電位の絶対値はそれよりも低いので、
帯電促進粒子２ｄは矢印Ｄのように帯電ローラ２側に引
き付けられ、感光ドラム１の表面には電気的に移動しに
くい構成となる。また、帯電ニップ部ｎの出口部のＥの
位置においても同じ理由で、帯電促進粒子２ｄは矢印Ｆ
のように帯電ローラ２側に引き付けられる。

【００９０】このような構成をとることで、帯電ローラ
２上の帯電促進粒子２ｄは帯電ローラ２上に留まること
となり、装置を長期に使用しても、帯電促進粒子の存在
により、十分に安定した帯電性能が維持される。

【００９１】かくして、接触帯電装置として従来のロー
ラ帯電等では得られなかった高い帯電効率が得られ、帯
電ローラ２に印加した電圧とほぼ同等の帯電電位を感光
ドラム１に与えることができ、接触帯電部材として簡易
な帯電ローラ２を用いた場合でも、また帯電ローラ２の
汚染にかかわらず、該帯電ローラ２に対する帯電に必要
な印加バイアスは感光ドラム１に必要な帯電電位相当の
電圧で十分であり、放電現象を用いない安定かつ安全な
接触帯電装置、即ち低印加電圧・オゾンレスで、帯電均
一性に優れ且つ長期に渡り安定した性能の直接注入帯電
装置を簡易な構成で実現することができる。

【００９２】〈実施例２〉 本実施例は、上述の実施例１において、像担持体として
の感光ドラム１を、その表面層にｐ型半導体である電荷
輸送層を設けたものにした。即ち、該感光ドラム１は、
アルミドラム基体上に、下引き層、正電荷注入防止層、
電荷発生層、電５荷輸送層をその順に重ねて塗工した。
本実施例の特徴である電荷輸送層は、ヒドラゾン系の周
知の電荷輸送剤を用いてｐ型半導体となっている。

【００９３】また本実施例においては上記のように感光
体ドラム表面がｐ型なので、帯電促進粒子２ｄとして
は、特に半導体ではない超微粒子カーボンを用いた。こ
のカーボンは平均粒径が３μｍであり、抵抗は１×１０
²Ωｃｍである。

【００９４】その他の装置構成は実施例１と同じであ
る。本実施例では、実施例１と同じ構成で実験を行っ
た。

【００９５】本実施例においても帯電ローラ２の芯金２
ａに−７００Ｖの直流電圧を印加した。これにより感光
ドラム１の表面はその印加電圧とほぼ等しい電位に直接
注入帯電される。

【００９６】本実施例においては、像担持体である感光
ドラム１として表面にｐ型の半導体である電荷輸送層を
持つものを用いているので、帯電促進粒子２ｄであるカ
ーボンの電子は感光ドラム表面に供給され、カーボンは
電子が欠乏した状態となり、正に帯電することとなる。
帯電ローラ２には−７００Ｖの電圧が印加されるので、
帯電促進粒子２ｄであるカーボンは帯電ローラ２側に引
き付けられ、感光ドラム１の表面には電気的に移動しに
くい構成となる。このような構成をとることで、帯電ロ
ーラ２上の帯電促進粒子（カーボン）２ｄは帯電ローラ
２上に留まることとなり、装置を長期に使用しても、帯
電促進粒子の存在により、十分に安定した帯電性能が維
持される。

【００９７】〈実施例３〉（図３） 本実施例は、上述の実施例１において、像担持体である
感光ドラム１として表面がｎ型半導体であるａ−Ｓｉ
（アモルファスシリコン）の感光ドラムを用いた。

【００９８】図３は代表的なａ−Ｓｉ感光ドラムの層構
成を示す模式的な断面図である。本感光ドラムは光導電
層が機能分離されていない、いわゆる単層型の感光ドラ
ムである。図３に示すａ−Ｓｉ感光ドラム１は、アルミ
ニウム（Ａｌ）等からなる導電性支持体１０１上に順次
堆積された電荷注入阻止層１０２と、光導電層１０３
と、表面層１０４とからなる。

【００９９】ここで、電荷注入阻止層１０２は導電性支
持体１０１から光導電層１０３への電荷の注入を抑制す
るためのものである。

【０１００】また、光導電層１０３は少なくとも珪素原
子を含む非晶質材料で構成され、光導電性を示すもので
ある。

【０１０１】さらに、表面層１０４は珪素原子と炭素原
子を含み、表面からの電荷の注入を抑制したり、電子写
真における画像を安定化させる能力等を有するものであ
り、弱いｎ型半導体である。

【０１０２】該感光ドラムは、プラズマＣＶＤ法（Ｐ−
ＣＶＤ法）により作成した。

【０１０３】また本実施例においては上記のように感光
体ドラム表面がｎ型なので、帯電促進粒子２ｄとして
は、特に半導体ではない超微粒子カーボンを用いた。こ
のカーボンは平均粒径が３μｍであり、抵抗は１×１０
²Ωｃｍである。

【０１０４】また本実施例においては帯電ローラ２の芯
金２ａには帯電バイアスとして５００Ｖの直流電圧を印
加した。

【０１０５】その他の装置構成は実施例１と同じであ
る。本実施例では、実施例１と同じ構成で実験を行っ
た。

【０１０６】本実施例においては感光ドラム表面は帯電
ローラ２に対する印加電圧とほぼ等しい電位に直接注入
帯電され、本実施例の構成ではある程度装置を使用した
定常状態では、感光ドラム表面はおよそ４７０Ｖに帯電
している。

【０１０７】本実施例においては、像担持体である感光
ドラム１として表面にｎ型の半導体であるａ−ＳｉＣ層
を持つものを用いているので、帯電促進粒子２ｄである
カーボンはｎ型の感光ドラム表面から電子を供給され、
カーボンは電子を受け取った状態となり、負に帯電する
こととなる。帯電ローラ２には５００Ｖの電圧が印加さ
れるので、帯電促進粒子２ｄであるネガ帯電したカーボ
ンは帯電ローラ２側に引き付けられ、感光ドラム１の表
面には電気的に移動しにくい構成となる。このような構
成をとることで、帯電ローラ２上の帯電促進粒子（カー
ボン）２ｄは帯電ローラ２上に留まることとなり、装置
を長期に使用しても、帯電促進粒子の存在により、十分
に安定した帯電性能が維持される。

【０１０８】本実施例では、単層タイプのａ−Ｓｉ感光
ドラムについて記述したが、積層タイプのａ−Ｓｉ感光
ドラムであっても同様の効果が得られた。

【０１０９】〈実施例４〉（図４・図５） 本実施例は、転写式電子写真プロセス利用、接触帯電方
式、クリーナレス、プロセスカートリッジ着脱方式のレ
ーザープリンタ（記録装置）である。

【０１１０】（１）感光ドラム１ 図４において、１は像担持体としての、φ３０ｍｍの感
光ドラムであり、矢印の時計方向Ａに５０ｍｍ／ｓｅｃ
周速で回転駆動される。

【０１１１】図５に本実施例で用いた感光ドラム１の層
構成を示す模式的な断面図を示す。該感光ドラム１は表
面に電荷注入層１６を設けている。即ち、アルミドラム
基体（Ａｌ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、電荷輸送層１５の順
に重ねて塗工された一般的な有機感光体ドラムに電荷注
入層１６を塗布することにより、帯電性能を向上したも
のである。

【０１１２】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、導電性粒子（導電フィラー）
としてのＳｎＯ₂超微粒子１６ａ（径が約０．０３μ
ｍ）、４フッ化エチレン樹脂（商品名テフロン）などの
滑剤、重合開始剤等を混合分散し、塗工後、光硬化法に
より膜形成したものである。

【０１１３】電荷注入層１６として重要な点は、表層の
抵抗にある。電荷の直接注入による帯電方式において
は、像担持体側の抵抗を下げることでより効率良く電荷
の授受が行えるようになる。一方、静電潜像を一定時間
保持する必要があるため、電荷注入層１６の体積抵抗値
としては１×１０⁹〜１×１０¹⁴（Ω・ｃｍ）の範囲が
適当である。

【０１１４】（２）帯電ローラ２ ２は感光ドラム１に対する接触帯電部材としての導電性
弾性ローラであり、実施例１の帯電ローラと同様であ
る。

【０１１５】この帯電ローラ２の表面には、初期より良
好な帯電状態にしておくために、予め帯電促進粒子２ｄ
を塗布してある。

【０１１６】帯電ローラ２は感光ドラム１に対して弾性
に抗して所定の押圧力をもって所定のニップ幅を形成さ
せて接触させてある。ｎは帯電ローラ２と感光ドラム１
との帯電ニップ部（帯電部）である。

【０１１７】またこの帯電ローラ２は本実施例において
は矢印の時計方向Ｂすなわち帯電ニップ部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）に感光ド
ラム１と略同じ速度で移動するように凡そ８０ｒｐｍで
回転駆動され、感光ドラム１面に対して速度差を持って
接触する。

【０１１８】そしてこの帯電ローラ２に帯電バイアス印
加電源Ｓ１から所定の帯電電圧が印加される。本実施例
においては、帯電電圧として、帯電ローラ２のローラ芯
金２ａに帯電バイアス印加電源Ｓ１から−７００Ｖの直
流電圧印加した。

【０１１９】（３）露光装置７ ７は露光装置（露光器）であり、本実施例ではレーザー
ダイオード・ポリゴンミラー等を含むレーザービームス
キャナである。このレーザービームスキャナは目的の画
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
変調されたレーザー光を出力し、該レーザー光で上記回
転感光ドラム１の一様帯電面を走査露光Ｌする。７ａは
レーザービームスキャナ７の出力レーザー光を感光ドラ
ム１の露光部へ偏向するミラー部材である。この走査露
光Ｌにより回転感光ドラム１の面に目的の画像情報に対
応した静電潜像が形成される。

【０１２０】（４）現像装置３ ３は現像装置であり、回転感光ドラム１面の静電潜像は
この現像装置によりトナー像として現像される。本例の
現像装置３は磁性一成分絶縁トナー（ネガトナー）３ｄ
を用いた反転現像装置である。３ａは非磁性の回転現像
スリーブであり、固定（非回転）のマグネットロール３
ｂを内包し、矢印の反時計方向に所定の周速度で回転駆
動される。

【０１２１】現像装置内に収容した磁性一成分絶縁トナ
ー３ｄは現像スリーブ３ａの外面に内部のマグネットロ
ール３ｂの磁気力でトナー層として磁気拘束されて保持
され、現像スリーブ３ａの回転に伴い搬送され、その搬
送過程で規制ブレード３ｃで層厚規制され、かつ電荷が
付与され、感光ドラム１と現像スリーブ３ａとの対向部
である現像部位ｄに搬送されて回転感光ドラム１面の静
電潜像をトナー像として反転現像する。

【０１２２】現像スリーブ３ａには現像バイアス印加電
源Ｓ２より所定の現像電圧が印加される。

【０１２３】本例における現像剤としての磁性一成分絶
縁トナー３ｄは、結着樹脂、色材、磁性体粒子、電荷制
御材等を混合し、混練、粉砕、分級の各行程を経て作成
し、さらに流動化剤を外添して作成されたものである。
トナーの重量平均粒径（Ｄ７）は７μｍであった。

【０１２４】（５）帯電促進粒子２ｄ 帯電促進粒子２ｄは、前述したように帯電ローラ２の表
面に予め塗布するとともに、上記現像装置３に収容させ
た現像剤である磁性一成分絶縁トナー３ｄ中に所定の割
合で配合添加している。

【０１２５】本実施例において用いた帯電促進粒子は、
実施例１で用いたｎ型半導体である導電性酸化亜鉛粒子
であり、粒径は４．５μｍで、現像剤に対する添加量は
重量部で１部である。

【０１２６】帯電促進粒子２ｄは特に感光ドラムの帯電
に用いる場合に潜像露光時に妨げにならないよう、無色
あるいは白色に近い粒子が適切である。さらに、帯電促
進粒子が感光体上から被記録体に一部転写されてしまう
ことを考えるとカラー記録では無色、あるいは白色のも
のが望ましく、非磁性であることが好ましい。また、画
像露光時に粒子による光散乱を防止するためにもその粒
径は構成画素サイズ以下であることが望ましい。粒径の
下限値としては、粒子として安定に得られるものとして
１０ｎｍが限界と考えられる。

【０１２７】（６）転写手段４ ４は接触転写手段としての中抵抗で弾性のある回転転写
ローラであり、感光ドラム１に所定に圧接させて転写ニ
ップ部（転写部）ｅを形成させてある。

【０１２８】この転写ニップ部ｅに不図示の給紙部から
所定のタイミングで記録媒体としての記録材（転写材）
Ｐが給紙され、かつ転写ローラ４に転写バイアス印加電
源Ｓ３から所定の転写電圧が印加されることで、感光ド
ラム１側のトナー像が転写ニップ部ｅに給紙された記録
材Ｐの面に順次に転写されていく。

【０１２９】（７）定着装置５ ５は熱定着方式等の定着装置である。転写ニップ部ｅに
給紙されて感光ドラム１側のトナー像の転写を受けた記
録材Ｐは回転感光ドラム１の面から分離されてこの定着
装置５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）ととして装置外へ排出される。

【０１３０】本例のプリンタは、感光ドラム１、接触帯
電部材としての帯電ローラ２、現像装置３の３つのプロ
セス機器をカートリッジ２０に包含させてプリンタ本体
に対して一括して着脱交換自在のカートリッジ方式の装
置である。プロセスカートリッジ化するプロセス機器の
組み合わせ等は上記に限られるものではなく任意であ
る。２１・２１はプロセスカートリッジ２０の着脱案内
・保持部材である。なお、本発明において画像形成装置
はカートリッジ方式の装置に限られるものではない。

【０１３１】（８）直接注入帯電 現像により感光ドラム１上に得られたトナー画像は記録
材Ｐに転写されるが、トナーの一部は転写残として感光
ドラム上に残ることになる。そして本実施例のプリンタ
はクリーナレスであるので、その転写残トナーはそのま
ま感光ドラム１と帯電ローラ２とのニップ部ｎに持ち運
ばれることになる。従来トナーは絶縁体であるため、帯
電ニップ部ｎに持ち運ばれる転写残トナーは帯電不良を
生じさせる原因となる。

【０１３２】しかし、本実施例においては、帯電ローラ
２の表面に予め帯電促進粒子２ｄが塗布されて存在する
ことと、現像装置３の現像剤３ｄに混合した帯電促進粒
子２ｄが現像および転写行程を経て感光ドラム１と帯電
ローラ２とのニップ部ｎに持ち運ばれて帯電ローラ２に
供給されることにより、帯電ローラ２にトナーが混入し
た場合でも帯電ローラ２の感光ドラム１への接触性と接
触抵抗をニップ部ｎに介存する帯電促進粒子２ｄにより
維持できるために実施例１で説明したように直接注入に
よる帯電を、装置使用の全く初期より、長期の使用後ま
で安定して維持することができる。

【０１３３】本実施例においては、前述したように、帯
電ローラ２の芯金２ａに−７００Ｖの直流電圧を印加し
た。これにより、感光ドラム表面は印加電圧とほぼ等し
い電位に直接注入帯電される。また本実施例の構成で
は、ある程度装置を使用した呈上状態では、およそ−６
５０Ｖに帯電している。

【０１３４】本実施例においては、前述したように、帯
電促進粒子２ｄとしてｎ型半導体である酸化亜鉛粒子を
用いているので、実施例１において説明したと同様に、
酸化亜鉛粒子の電子は感光ドラム表面との摩擦帯電によ
り感光ドラム表面に供給され、酸化亜鉛粒子は電子が欠
乏した状態となり、正に帯電することとなる。帯電ロー
ラ２には−７００Ｖが印加されるので、帯電促進粒子２
ｄは図６において矢印Ｄ及びＦのように帯電ローラ２側
に引き付けられ、感光ドラム１の表面には電気的に移動
しにくい構成となる。

【０１３５】このような構成をとることで、帯電ローラ
２上の帯電促進粒子２ｄは帯電ローラ２上に留まること
となり、装置を長期に使用しても、帯電促進粒子の存在
により、十分に安定した帯電性能が維持される。

【０１３６】（９）クリーナレスシステム 前述したように、プリンタがクリーナレスであることで
感光ドラム１と帯電ローラ２とのニップ部ｎに持ち運ば
れた転写残トナー３ｄは、転写バイアスや剥離放電等の
ために極性が反転している場合が多く（本実施例ではマ
イナスの極性がプラスの極性に反転）、図６の模式図の
ように、それが帯電ローラ２に付着・混入し、感光ドラ
ム表面や帯電促進粒子２ｄとの摩擦により本実施例にお
いてはネガ化され（プラス→マイナス）、帯電ローラ２
から徐々に電気的に感光ドラム１上に吐き出される（図
６の矢印Ｇ）。この場合、帯電ローラ２に帯電促進粒子
２ｄが担持されていることで、帯電ローラ２とこれに付
着・混入する転写残トナーの付着力が低減化されて帯電
ローラ２から感光ドラム１上にへのトナーの吐き出し効
率が向上する。

【０１３７】帯電ローラ２から感光ドラム１上に吐き出
されたトナーは感光ドラム１面の回転移動とともに現像
部位ｄに至り、現像装置３において再度回収（現像同時
クリーニング）あるいは現像に供される（トナーリサイ
クル）。

【０１３８】現像同時クリーニングは前述したように、
転写後に感光ドラム１上に残留したトナーを引き続く画
像形成工程の現像時、即ち引き続き感光ドラムを帯電
し、露光して潜像を形成し、その潜像の現像時におい
て、現像装置のかぶり取りバイアス、即ち現像装置に印
加する直流電圧と感光ドラムの表面電位間の電位差であ
るかぶり取り電位差Ｖｂａｃｋによって回収するもので
ある。本実施例におけるプリンタのように反転現像の場
合では、この現像同時クリーニングは、感光ドラムの暗
部電位から現像スリーブにトナーを回収する電界と、現
像スリーブから感光ドラム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。

【０１３９】以上の行程を繰り返すことにより、トナー
リサイクルを可能にしながら、直接注入帯電を行い、か
つそれを長期に渡り維持することができる。転写残トナ
ーと帯電促進粒子が撹乱されつつ帯電ローラ２に取り込
まれるので、転写残トナーによるゴーストのない均一な
出力画像を得ることが出来る。

【０１４０】よって本実施例においては、クリーナレス
システムであるにも関わらず、ｎ型半導体の帯電促進粒
子２ｄと、電荷注入層１６を持つ感光ドラム１を用いる
ことで、転写残トナーの帯電ニップ部ｎのすり抜けによ
るゴーストやや帯電不良がなく、特に帯電促進粒子によ
る遮光ゴーストなどの画像不良のない良好な画像を出力
する画像形成装置が提供できる。

【０１４１】〈その他〉 １）可撓性の接触帯電部材としての帯電ローラ２は実施
形態例の帯電ローラに限られるものではない。

【０１４２】また可撓性の接触帯電部材は帯電ローラの
他に、ファーブラシ、フェルト、布などの材質・形状の
ものも使用可能である。また、これらを積層し、より適
切な弾性と導電性を得ることも可能である。

【０１４３】２）接触帯電部材２や現像スリーブ３ａに
対する印加バイアスにＡＣ電圧（交番電圧、周期的に電
圧値が変化する電圧）を含ませる場合におけるそのＡＣ
電圧の波形としては、正弦波、矩形波、三角波等適宜使
用可能である。また、直流電源を周期的にオン／オフす
ることによって形成された矩形波であっても良い。この
ように交番電圧の波形としては周期的にその電圧値が変
化するようなバイアスが使用できる。

【０１４４】３）静電潜像形成のための画像露光手段と
しては、実施形態例の様にディジタル的な潜像を形成す
るレーザー走査露光手段に限定されるものではなく、通
常のアナログ的な画像露光やＬＥＤなどの他の発光素子
でも構わないし、蛍光燈等の発光素子と液晶シャッター
等の組み合わせによるものなど、画像情報に対応した静
電潜像を形成できるものであるなら構わない。

【０１４５】４）像担持体は静電記録誘電体等であって
も良い。この場合は、該誘電体面を所定の極性・電位に
一様に一次帯電した後、除電針ヘッド、電子銃等の除電
手段で選択的に除電して目的の静電潜像を書き込み形成
する。

【０１４６】５）現像手段３は実施形態例では一成分磁
性トナーによる反転現像装置を例に説明したが、現像装
置構成について特に限定するものではない。正規現像装
置であってもよい。

【０１４７】６）転写手段４はローラ転写に限らず、ベ
ルト転写やコロナ放電転写など任意である。

【０１４８】７）転写ドラムや転写ベルト等の中間転写
体などを用いて、単色画像ばかりでなく、多重転写等に
より多色やフルカラー画像を形成する画像形成装置であ
ってもよい。

【０１４９】８）転写方式の画像形成装置に限られず、
直接方式の画像形成装置であってもよいし、画像表示装
置（ディスプレイ装置）としての画像形成装置であって
もよい。

【０１５０】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、接触
帯電部材として帯電ローラやファーブラシなど簡易な部
材を用いた場合でも、また接触帯電部材の汚染にかかわ
らず、該接触帯電部材に対する帯電に必要な印加バイア
スは像担持体に必要な帯電電位相当の電圧で十分であ
り、放電現象を用いない安定かつ安全な接触帯電装置、
即ち低印加電圧・オゾンレスで、帯電均一性に優れ且つ
長期に渡り安定した性能の直接注入帯電装置を簡易な構
成で実現することができる。

【０１５１】そしてこの帯電装置を像担持体の帯電手段
として用いることで、接触帯電方式の画像記録装置、接
触帯電方式・転写方式の画像記録装置、さらには接触帯
電方式・転写方式・トナーリサイクルシステムの画像記
録装置について、接触帯電部材として帯電ローラやファ
ーブラシ等の簡易な部材を用いて、また該接触帯電部材
のトナー汚染にかかわらず、低印加電圧でオゾンレスの
直接注入帯電とトナーリサイクルシステムを問題なく実
行可能にし、高品位な画像形成を長期に渡り維持させる
こと、画像比率の高い画像を出力した後でも高品位な画
像形成を長期に渡り維持させること等ができる。

【０１５２】そして、直接注入帯電を可能にする帯電促
進粒子が接触帯電部材表面に常時安定して電気的に付着
し易い構成をとっているので、接触帯電部材表面は常に
帯電促進粒子を十分に保持しながら像担持体に接触する
ので接触帯電部材と像担持体との接触性が向上し、直接
注入帯電において十分な接触性が得られ、均一な帯電が
可能となる。

【０１５３】また、本発明により、特にクリーニング装
置を持たない画像形成装置においても、転写残トナーに
よるゴーストのない均一な出力画像を得ることが出来
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１の帯電装置の概略構成図

【図２】帯電促進粒子の存在による直接注入帯電を説明
するための模式図

【図３】実施例３で用いた感光ドラムの層構成模型図

【図４】実施例４の画像形成装置（クリーナレス）の概
略構成図

【図５】実施例４で用いた感光ドラムの層構成模型図

【図６】帯電促進粒子の存在による直接注入帯電と混入
した転写残トナーの吐き出しを説明するための模式図

【図７】帯電特性グラフ

【符号の説明】

１ 感光ドラム（像担持体） ２ 帯電ローラ（接触帯電部材） ２ｄ 帯電促進粒子 ３ 現像装置 ４ 転写ローラ ５ 定着装置 ７ レーザービームスキャナ（露光装置） Ｓ１〜Ｓ３ バイアス印加電源

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平８−123150（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−190046（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−348106（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−103878（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−15935（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03G 15/02 G03G 15/08

Claims (20)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 像担持体とニップ部を形成する可撓性の
   帯電部材であって、電圧を印加した帯電部材によって像
   担持体表面を帯電する帯電方法であり、少 なくとも前記ニップ部に帯電促進粒子を担持して帯電
   部材は像担持体に対して速度差を持って移動し、 帯電促進粒子は、像担持体に対して 帯電部材に印加する
   電圧の帯電極性とは逆の極性に摩擦帯電するともに、像
   担持体から帯電部材に付着したトナーに対して前記帯電
   極性とは逆の極性に摩擦帯電することを特徴とする帯電
   方法。
2. 【請求項２】 少なくとも帯電促進粒子か像担持体のど
   ちらか一方が半導体であることを特徴とする請求項１に
   記載の帯電方法。
3. 【請求項３】 像担持体の帯電極性が負の場合には、少
   なくとも帯電促進粒子がｎ型半導体であるか、または、
   像担持体表面の材料がｐ型半導体であるか、少なくとも
   ｐ型半導体を含むこと、また像担持体の帯電極性が負の
   場合には、少なくとも帯電促進粒子がｐ型半導体である
   か、または、像担持体表面の材料がｎ型半導体である
   か、ｎ型半導体を含むことを特徴とする請求項１または
   ２に記載の帯電方法。
4. 【請求項４】 帯電促進粒子の体積抵抗が１×１０
   ¹²（Ω・ｃｍ）以下であることを特徴とする請求項１か
   ら３の何れかに記載の帯電方法。
5. 【請求項５】 帯電促進粒子の平均粒径がトナーの平均
   粒径よりも小さいことを特徴とする請求項１から４の何
   れかに記載の帯電方法。
6. 【請求項６】 像担持体の最表面層の体積抵抗が１×１
   ０¹⁴（Ω・ｃｍ）以下であることを特徴とする請求項１
   から５の何れかに記載の帯電方法。
7. 【請求項７】 像担持体と帯電部材はニップ部において
   互いに逆方向に移動することを特徴とする請求項１から
   ６の何れかに記載の帯電方法。
8. 【請求項８】 帯電部材が弾性発泡体より構成される回
   転体であることを特徴とする請求項１から７の何れかに
   記載の帯電方法。
9. 【請求項９】 像担持体とニップ部を形成する可撓性の
   帯電部材であって、電圧を印加した帯電部材によって像
   担持体表面を帯電する帯電装置であり、少 なくとも前記ニップ部に帯電促進粒子を担持して帯電
   部材は像担持体に対して速度差を持って移動し、 帯電促進粒子は、像担持体に対して 帯電部材に印加する
   電圧の帯電極性とは逆の極性に摩擦帯電するともに、像
   担持体から帯電部材に付着したトナーに対して前記帯電
   極性とは逆の極性に摩擦帯電することを特徴とする帯電
   装置。
10. 【請求項１０】 少なくとも帯電促進粒子か像担持体の
    どちらか一方が半導体であることを特徴とする請求項９
    に記載の帯電装置。
11. 【請求項１１】 像担持体の帯電極性が負の場合には、
    少なくとも帯電促進粒子がｎ型半導体であるか、また
    は、像担持体表面の材料がｐ型半導体であるか、少なく
    ともｐ型半導体を含むこと、また像担持体の帯電極性が
    負の場合には、少なくとも帯電促進粒子がｐ型半導体で
    あるか、または、像担持体表面の材料がｎ型半導体であ
    るか、ｎ型半導体を含むことを特徴とする請求項９また
    は１０に記載の帯電装置。
12. 【請求項１２】 帯電促進粒子の体積抵抗が１×１０¹²
    （Ω・ｃｍ）以下であることを特徴とする請求項９から
    １１の何れかに記載の帯電装置。
13. 【請求項１３】 帯電促進粒子の平均粒径がトナーの平
    均粒径よりも小さいことを特徴とする請求項９から１２
    の何れかに記載の帯電装置。
14. 【請求項１４】 像担持体の最表面層の体積抵抗が１×
    １０¹⁴（Ω・ｃｍ）以下であることを特徴とする請求項
    ９から１３の何れかに記載の帯電装置。
15. 【請求項１５】 像担持体と帯電部材はニップ部におい
    て互いに逆方向に移動することを特徴とする請求項９か
    ら１３の何れかに記載の帯電装置。
16. 【請求項１６】 帯電部材が弾性発泡体より構成される
    回転体であることを特徴とする請求項９から１５の何れ
    かに記載の帯電装置。
17. 【請求項１７】 像担持体に該像担持体を帯電する工程
    を含む作像プロセスを適用して画像形成を実行する画像
    形成装置であり、像担持体を帯電する工程手段が請求項
    ９ないし１６の何れかに記載の帯電装置であることを特
    徴とする画像形成装置。
18. 【請求項１８】 像担持体と、該像担持体を帯電する帯
    電手段と、像担持体の帯電面に静電潜像を形成する静電
    潜像形成手段と、その静電潜像をトナーによって可視化
    する現像手段と、トナー像を像担持体から記録媒体に転
    写する転写手段を有し、前記現像手段が像担持体上に残
    留したトナーを回収することが可能であり、前記帯電手
    段が請求項９ないし１６の何れかに記載の帯電装置であ
    ることを特徴とする画像形成装置。
19. 【請求項１９】 前記像担持体は感光体であり、前記静
    電潜像形成手段は前記感光体を露光する像露光手段であ
    ることを特徴とする請求項１８に記載の画像形成装置。
20. 【請求項２０】 画像形成装置本体に対して着脱自在の
    プロセスカートリッジであり、少なくとも像担持体と該
    像担持体を帯電する帯電手段を包含しており、該帯電手
    段が請求項９ないし１６の何れかに記載の帯電装置であ
    ることを特徴とするプロセスカートリッジ。