JP3320356B2 - 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】本発明は複写機やプリンタ等
の画像形成装置に関する。より詳しくは、接触帯電方式
の画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えば、電子写真方式や静電記録
方式等の画像形成装置において、電子写真感光体・静電
記録誘電体等の像担持体を所要の極性・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】近時は、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。

【０００６】接触帯電の帯電機構（帯電のメカニズム、
帯電原理）には、放電帯電系と注入帯電系の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】．放電帯電系（放電帯電機構） 接触帯電部材と被帯電体と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系である。

【０００８】放電帯電系は接触帯電部材と被帯電体に一
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。

【０００９】．注入帯電系（直接注入帯電機構） 接触帯電部材から被帯電体に直接に電荷が注入されるこ
とで被帯電体表面が帯電する系である。直接帯電、ある
いは注入帯電、あるいは電荷注入帯電ともと称される。

【００１０】より詳しくは、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
放電閾値以下の印加電圧であっても、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。この注入帯電系
は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。

【００１１】しかし、注入帯電であるため、接触帯電部
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はより密に構成し、また被帯電体と
の速度差を多く持ち、より高い頻度で被帯電体に接触す
る構成をとる必要がある。

【００１２】Ａ）ローラ帯電 接触帯電装置は、接触帯電部材として導電ローラ（帯電
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。

【００１３】このローラ帯電はその帯電機構は前記の
放電帯電系が支配的である。

【００１４】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作成される。さらにこれらを
積層して所望の特性を得たものもある。

【００１５】帯電ローラは被帯電体（以下、感光体と記
す）との一定の接触状態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、感光体
に従動あるいは若干の速度差をもって駆動される。従っ
て、注入帯電しようとしても、絶対的帯電能力の低下や
接触性の不足やローラ上のムラや感光体の付着物による
帯電ムラは避けられないため、従来のローラ帯電ではそ
の帯電機構は放電帯電系が支配的である。

【００１６】図４は接触帯電における帯電効率例を表わ
したグラフである。横軸に接触帯電部材に印加したバイ
アス、縦軸にはその時得られた感光体帯電電位を表わす
ものである。

【００１７】従来のローラ帯電の場合の帯電特性はＡで
表わされる。即ち凡そ−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、−５
００Ｖ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。

【００１８】より具体的に説明すると、厚さ２５μｍの
ＯＰＣ感光体に対して帯電ローラを加圧当接させた場合
には、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。この閾値電圧を帯
電開始電圧Ｖｔｈと定義する。

【００１９】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帯電
を行なう方法を「ＤＣ帯電方式」と称する。

【００２０】しかし、ＤＣ帯電においては環境変動等に
よって接触帯電部材の抵抗値が変動するため、また、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。

【００２１】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成分を重畳した電圧を接触帯電
部材に印加する「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、被帯電体の電位はＡＣ電圧のピークの中央であるＶ
ｄに収束し、環境等の外乱には影響されることはない。

【００２２】ところが、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、接触帯電部材から感光
体への放電現象を用いているため、先に述べたように接
触帯電部材に印加する電圧は感光体表面電位以上の値が
必要とされ、微量のオゾンは発生する。

【００２３】また、帯電均一化のためにＡＣ帯電を行な
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、放電による感光体表面の劣化等が顕著にな
り、新たな問題点となっていた。

【００２４】Ｂ）ファーブラシ帯電 ファーブラシ帯電は、接触帯電部材として導電性繊維の
ブラシ部を有する部材（ファーブラシ帯電器）を用い、
その導電性繊維ブラシ部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面を所定
の極性・電位に帯電させるものである。

【００２５】このファーブラシ帯電もその帯電機構は前
記の放電帯電系が支配的である。

【００２６】ファーブラシ帯電器は固定タイプとロール
タイプが実用化されている。中抵抗の繊維を基布に折り
込みパイル状に形成したものを電極に接着したものが固
定タイプで、ロールタイプはパイルを芯金に巻き付けて
形成する。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、注入帯電により十分均
一な帯電を行うにはそれでも接触性は不十分であり、注
入帯電により十分均一な帯電を行うには感光体に対し機
械構成としては困難なほどに速度差を持たせる必要があ
り、現実的ではない。

【００２７】このファーブラシ帯電の直流電圧印加時の
帯電特性は図４のＢに示される特性をとる。従って、フ
ァーブラシ帯電の場合も、固定タイプ、ロールタイプど
ちらも多くは、高い帯電バイアスを印加し放電現象を用
いて帯電を行っている。

【００２８】Ｃ）磁気ブラシ帯電 磁気ブラシ帯電は、接触帯電部材として導電性磁性粒子
をマグネットロール等で磁気拘束してブラシ状に形成し
た磁気ブラシ部を有する部材（磁気ブラシ帯電器）を用
い、その磁気ブラシ部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面を所定の
極性・電位に帯電させるものである。

【００２９】この磁気ブラシ帯電の場合はその帯電機構
は前記の注入帯電系が支配的である。

【００３０】磁気ブラシ部を構成させる導電性磁性粒子
として粒径５〜５０μｍのものを用い、感光体と十分速
度差を設けることで、均一に直接帯電を可能にする。

【００３１】図４の帯電特性グラフのＣにあるように、
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
になる。

【００３２】しかしながら、機器構成が複雑であるこ
と、磁気ブラシ部を構成している導電性磁性粒子が脱落
して感光体に付着する等他の弊害もある。

【００３３】特開平６−３９２１号公報等には感光体表
面にあるトラップ準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接触注入帯電を行なう方
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。

【００３４】 Ｄ）クリーナレス（トナーリサイクルシステム） 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）に残存する転写残現像剤（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現像剤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クリーナレスの画像
形成装置も出現している。

【００３５】現像同時クリーニングとは、転写後に感光
体上に残留した現像剤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、転写残現像剤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。

【００３６】クリーナレスは上記のように転写残トナー
を専用のクリーナによって感光体面から除去するのでは
なく、帯電手段部を経由させて現像装置に至らせて再度
現像プロセスにて利用するものであるため、感光体の帯
電手段として接触帯電を用いた場合においては感光体と
接触帯電部材との接触部に絶縁性である現像剤が介在し
た状態で如何にして感光体を帯電するかが課題になって
いる。上記したローラ帯電やファーブラシ帯電において
は、感光体上の転写残トナーを拡散し非パターン化する
とともに、大きなバアイスを印加し放電による帯電を用
いることが多い。磁気ブラシ帯電においては接触帯電部
材として粉体を用いるため、その粉体である導電性磁性
粒子の磁気ブラシ部が感光体に柔軟に接触し感光体を帯
電できる利点があるが、機器構成が複雑であること、磁
気ブラシ部を構成している導電性磁性粒子の脱落による
弊害が大きい。

【００３７】Ｅ）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（帯電ローラ）が
被帯電体（感光体）に従動回転（速度差駆動なし）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によ
る帯電を主としている。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。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。

【００３８】

【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、従来、接触帯電において、接触帯電
部材として帯電ローラあるいはファーブラシを用いた簡
易な構成では注入帯電を行なうには該接触帯電部材の表
面が粗くて被帯電体としての像担持体との密な接触が確
保されず、注入帯電は困難であった。

【００３９】そのため接触帯電においては、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
定した注入帯電を実現する、即ち、低印加電圧でオゾン
レスの注入帯電を簡易な構成で実現することが期待され
ている。

【００４０】また、像担持体の帯電手段として接触帯電
装置を採用した接触帯電方式で転写方式の画像形成装置
においては、接触帯電部材が現像剤で汚染されることも
注入帯電の阻害因子である。

【００４１】即ち、転写後の像担持体面に残存の転写残
現像剤を除去する専用のクリーナを具備させた画像形成
装置の場合でも、転写後の像担持体面に残存の転写残現
像剤がクリーナで１００％除去されるものではなく、転
写残現像剤の一部はクリーナをすり抜けて接触帯電部材
と像担持体の接触部である帯電部に持ち運ばれて接触帯
電部材に付着・混入することで接触帯電部材の現像剤汚
染が生じる。従来現像剤は一般に絶縁体であるため接触
帯電部材の現像剤汚染は帯電不良を生じさせる因子であ
る。

【００４２】特に、クリーナレスの画像形成装置にあっ
ては、転写後の像担持体面に残存の転写残現像剤を除去
する専用のクリーナを用いないため、転写後の像担持体
面に残存の転写残現像剤が像担持体と接触帯電部材の接
触部である帯電部に像担持体面の移動でそのまま持ち運
ばれて接触帯電部材がクリーナのある画像形成装置の場
合よりも多量の現像剤で汚染されるために、転写残現像
剤による帯電阻害の影響が大きい。

【００４３】帯電ローラ等の接触帯電部材と現像剤との
付着力が大きく接触帯電部材に現像剤吐き出しバイアス
などを印加しても現像剤が接触帯電部材に強固に付着し
ており十分な帯電性を得ることはできなかった。

【００４４】帯電不良が生じると更に接触帯電部材への
現像剤混入が増加し帯電不良を激化させる。

【００４５】つまり、ここでは、帯電ローラ等の簡易な
接触帯電部材で注入帯電するには接触帯電部材の表面が
粗いこと、更に接触帯電部材と現像剤との付着力が大き
く接触帯電部材の現像剤汚染を改善できないこと、が問
題となっている。

【００４６】そこで本発明は、像担持体の帯電手段とし
て接触帯電装置を採用した画像形成装置について、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
材を用いて低印加電圧でオゾンレスの注入帯電を実現す
ること、高品位な画像形成を行なわせることを目的とす
る。

【００４７】また本発明は、像担持体の帯電手段として
接触帯電装置を採用した接触帯電方式、転写方式の画像
形成装置、あるいは接触帯電方式、転写方式、クリーナ
レスの画像形成装置について、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、また接
触帯電部材の現像剤汚染にかかわらず、低印加電圧でオ
ゾンレスの注入帯電とクリーナレス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を目的とする。

【００４８】

【課題を解決するための手段】本発明は下記の構成を特
徴とする画像形成装置である。

【００４９】（１）像担持体と、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潜像
形成手段と、その静電潜像を帯電した現像剤により現像
する現像手段と、を有する画像形成装置において、帯電
手段は、電圧が印加され、像担持体とニップ部を形成す
る可撓性の帯電部材を備え、この帯電部材は像担持体に
対して速度差をもって移動し、少なくともニップ部には
導電粒子が介在しており、帯電部材と像担持体とを導電
粒子の介在なしで接触させたとき、像担持体は帯電電圧
の極性と同極性の摩擦帯電極性を備えることによって、
ニップ部の導電粒子が減少するにつれて帯電部材による
像担持体の摩擦帯電電位は増加することを特徴とする画
像形成装置。

【００５０】（２）像担持体上の現像剤像を記録媒体に
転写する転写手段を有することを特徴とする（１）に記
載の画像形成装置。

【００５１】（３）導電粒子は現像手段内で像担持体の
帯電電圧の極性と反対の極性に帯電されることを特徴と
する（１）又は（２）に記載の画像形成装置。

【００５２】（４）現像手段は像担持体上に残留した現
像剤を回収するクリーニング手段を兼ねていることを特
徴とする（１）ないし（３）の何れか１つに記載の画像
形成装置。

【００５３】（５）導電粒子は、その粒径が現像剤の１
／２以下であり、抵抗値が１×１０¹²（Ω・ｃｍ）以下
であることを特徴とする（１）ないし（４）の何れか１
つに記載の画像形成装置。

【００５４】（６）導電粒子は、その粒径が現像剤の１
／２以下であり、抵抗値が１×１０¹⁰（Ω・ｃｍ）以下
であることを特徴とする（１）ないし（４）の何れか１
つに記載の画像形成装置。

【００５５】（７）帯電部材はニップ部において像担持
体の移動方向とは逆方向に速度差を保ちつつ移動される
ことを特徴とする（１）ないし（６）の何れか１つに記
載の画像形成装置。

【００５６】（８）前記潜像形成手段が像露光手段であ
ることを特徴とする（１）ないし（７）の何れか１つに
記載の画像形成装置。

【００５７】〈作 用〉 ａ）導電粒子（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、接触帯電において少なくとも帯電
部材と像担持体とのニップ部にこの導電粒子を介在させ
ることで均一で安定な注入帯電を実現している。導電粒
子は、抵抗値を１×１０¹²（Ω・ｃｍ）以下、更に好ま
しくは１０¹⁰（Ω・ｃｍ）以下ものにすることで帯電性
を損なわない。また粒径を現像剤の粒径の１／２以下の
ものにすることで像担持体に対する画像露光の妨げとな
らない。

【００５８】即ち、像担持体と接触帯電部材とのニップ
部である帯電部に導電粒子を介在させることで、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、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。

【００５９】接触帯電部材と像担持体との間に十分な速
度差を設けることにより、接触帯電部材と像担持体のニ
ップ部において導電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導電粒子が像担持
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
接触帯電は導電粒子の介存により注入帯電が支配的とな
る。

【００６０】ｂ）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。転写方式あるいは転写方式・クリーナレスの画像
形成装置にあっては、好ましくは、帯電部に持ち運ばれ
る、クリーナをすり抜けた現像剤或はクリーナレスの場
合の転写残現像剤を接触帯電部材に一時的に回収し均す
ために、接触帯電部材を回転駆動し、さらに、その回転
方向は像担持体表面の移動方向とは逆方向に回転するよ
うに構成することが望ましい。即ち、逆方向回転で像担
持体上の残存現像剤を一旦引離し帯電を行なうことによ
り優位に注入帯電を行なうことが可能である。

【００６１】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、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。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）。

【００６２】ｃ）クリーナレスの画像形成装置にあって
は、転写後の像担持体面に残存の転写残現像剤は像担持
体と接触帯電部材のニップ部である帯電部に像担持体面
の移動でそのまま持ち運ばれる。

【００６３】この場合、接触帯電部材を像担持体に対し
て速度差をもって接触させることで、転写残現像剤のパ
ターンが攪乱されて崩され、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。

【００６４】ｄ）帯電部に持ち運ばれた、クリーナをす
り抜けた現像剤或はクリーナレスの場合の転写残現像剤
は接触帯電部材に付着・混入する。従来現像剤は絶縁体
であるため接触帯電部材に対する転写残現像剤の付着・
混入は像担持体の帯電において帯電不良を生じさせる因
子である。

【００６５】しかしこの場合でも、導電粒子が像担持体
と接触帯電部材とのニップ部である帯電部に介在するこ
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現像
剤による汚染にかかわらず、低印加電圧でオゾンレスの
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。

【００６６】ｅ）接触帯電部材に付着・混入した現像剤
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）。

【００６７】この場合、接触帯電部材に導電粒子が担持
されていることで、接触帯電部材とこれに付着・混入す
る転写残現像剤の付着力が低減化されて接触帯電部材か
ら像担持体上にへの現像剤の吐き出し効率が向上する。

【００６８】ｆ）上記のように注入帯電を可能にする導
電粒子を、予め、像担持体と接触帯電部材とのニップ部
である帯電部に十分量の導電粒子を介在させても、ある
いは接触帯電部材に十分量の導電粒子を塗布しておいて
も、また接触帯電部材に対する導電粒子塗布供給手段を
具備させている場合でも、装置の使用に伴い帯電部から
導電粒子が減少して、注入帯電性の低下が生じることが
ある。

【００６９】本発明においては、像担持体について、接
触帯電部材と像担持体とを導電粒子の介在なしで接触さ
せた際に、該像担持体が帯電電圧の極性と同極性に摩擦
帯電するものにしたので、帯電部に介在の導電粒子や接
触帯電部材表面に塗布されている導電粒子の一時的に減
少による注入帯電性の低下が生じても、接触帯電部材の
像担持体に対する注入接触による像担持体の帯電電圧の
極性と同極性の摩擦帯電が生じることで、像担持体の帯
電性の低下は少ない。これにより、良好な帯電性を維持
することができる。

【００７０】即ち、接触帯電部材が像担持体に直接接触
した場合には、その接触帯電部材と像担持体の間の摩擦
帯電により、像担持体表面の電位が帯電電圧と同じ極性
の方に上昇する。そのため接触帯電部材と像担持体とが
直接接触した点の近傍において両者の接触不足の点（直
接帯電性が低下した点）が存在しても、全体的には帯電
性の低下が生じにくい。

【００７１】ｇ）さらに本発明においては、転写方式の
画像形成装置について、現像手段の現像剤に導電粒子を
添加しておき、該導電粒子を現像手段内で像担持体の帯
電電圧の極性と反対の極性に帯電させることにより、該
現像手段部にて現像剤に添加の導電粒子を像担持体に付
着させ、像担持体面の移動に伴い転写部を経由して帯電
部に持ち運ばせることで帯電部や接触帯電部材に導電粒
子を自動的に供給して良好な帯電性を維持させるもので
ある。

【００７２】像担持体上の現像剤像は転写部において転
写バイアスの影響で記録媒体側に引かれて積極的に転移
するが、像担持体上の導電粒子は導電性であることで記
録媒体側には積極的には転移せず、像担持体上に実質的
に付着保持されて残留して像担持体面の移動に伴い転写
部を経由して帯電部に持ち運ばれる。

【００７３】この場合、クリーナを具備させた画像形成
装置の場合でも、転写後の像担持体面に残留の転写残現
像剤（紙粉等も含む）と導電粒子の内、転写残現像剤は
その大部分はクリーナで回収されるが、導電粒子は現像
剤に比べて粒径が小さいためクリーナをすり抜けやす
く、そのすり抜けで帯電部に持ち運ばれる。また、クリ
ーナレスの画像形成装置であれば、転写後の像担持体面
に残留の転写残現像剤と導電粒子はそのまま帯電部に持
ち運ばれる。

【００７４】帯電部や接触帯電部材表面から導電粒子が
減少し、接触帯電部材と像担持体の摩擦帯電により、像
担持体の電位が帯電印加電圧側に上昇した際には現像手
段からの導電粒子の供給量が増え、帯電部や接触帯電部
材により多くの導電粒子が供給されることにより、接触
帯電部材表面に導電粒子を塗布し直すことができる。そ
のため、接触帯電部材に付着している導電粒子が減少し
続けることがなく、良好な帯電性を維持することが可能
となる。

【００７５】ｈ）かくして、接触帯電方式の画像形成装
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低印加電圧でオゾンレスの
注入帯電を実現でき、注入帯電を可能にする導電粒子の
帯電部や接触帯電部材からの減少の場合にも、接触帯電
部材の直接接触により像担持体に帯電電圧と同じ極性の
摩擦帯電が生じることで、さらには転写方式の画像形成
装置の場合には現像手段から現像剤に添加した導電粒子
の供給がなされることで、像担持体の帯電性の低下は少
なくて良好な帯電性が維持されるとともに、現像剤によ
り汚染された接触帯電部材から帯電の阻害因子である現
像剤を効率よく吐き出させて、良好な帯電性を長期にわ
たり安定に維持させることができて、注入帯電とトナー
リサイクルシステムを問題なく実行でき、高品位な画像
形成を長期に渡り維持させることができる。また、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ができる。

【００７６】

【発明の実施の形態】〈実施例１〉（図１） 図１は本発明に従う画像形成装置の一例の概略構成模型
図である。

【００７７】本実施例の画像形成装置は、転写式電子写
真プロセス利用、接触帯電方式、反転現像方式、クリー
ナレス、プロセスカートリッジ式のレーザープリンタで
ある。

【００７８】そして、少なくとも接触帯電部材と像担持
体とのニップ部には帯電を促進させるための導電粒子を
介在させて注入帯電を実現させ、また接触帯電部材と像
担持体とを導電粒子の介在なしで接触させた際に、像担
持体が帯電電圧の極性と同極性に摩擦帯電することを特
徴とする。

【００７９】（１）本例プリンタの全体的な概略構成 ［像担持体］ 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。本実施例のプリンタは反転現像を用
いており、感光体１はネガ感光体を用いている。本実施
例の感光体１は直径３０ｍｍのＯＰＣ感光体であり、矢
印の時計方向に９４ｍｍ／ｓｅｃの周速度をもって回転
駆動される。

【００８０】［帯 電］ ２は感光体１に所定の押圧力をもって当接させて配設し
た可撓性の接触帯電部材としての導電性弾性ローラ（帯
電ローラ）である。ａは感光体１と帯電ローラ２との帯
電ニップ部である。この帯電ローラ２には予めその外周
面に導電粒子ｍをコートして担持させてあり、帯電ニッ
プ部ａには導電粒子ｍが存在している。

【００８１】７は帯電ローラ２に対する帯電促進粒子塗
布装置である。塗布容器７１内に導電粒子ｍを適量入
れ、弾性ブレード７２により回転する帯電ローラ２の外
周面に適量の導電粒子ｍをコートする。

【００８２】帯電ローラ２は本実施例においては帯電ニ
ップ部ａにおいて感光体１の回転方向と逆方向（カウン
ター）に１００％の周速で回転駆動され、感光体１面に
対して速度差を持って接触する。そしてこの帯電ローラ
２に帯電バイアス電源Ｓ１から所定の帯電バイアスが印
加される。これにより回転感光体１の周面が注入帯電方
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には感光体１の外周面がほぼ−
７００Ｖに一様に帯電処理されるように、帯電バイアス
電源Ｓ１から帯電バイアスを印加する。

【００８３】この帯電ローラ２、導電粒子ｍ、注入帯電
等については別項で詳述する。

【００８４】［露 光］ そして回転感光体１の帯電処理面に対して、レーザーダ
イオードやポリゴンミラー等を含む不図示のレーザービ
ームスキャナから出力されるレーザービームによる走査
露光Ｌがなされる。レーザービームスキャナから出力さ
れるレーザービームは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ものであり、こ
のレーザービームによる走査露光Ｌにて回転感光体１の
外周面に目的の画像情報に対応した静電潜像が形成され
る。

【００８５】本実施例では反転現像を用いており、回転
感光体１の外周面のレーザービームによる走査露光Ｌに
おいて、露光部が画像部であり、非露光部が非画像部で
ある。

【００８６】［現 像］ ３は反転現像装置であり、回転感光体１の外周面に形成
された上記の静電潜像はこの現像装置３により露光部に
現像剤（トナー）が付着して現像剤像（トナー像）とし
て反転現像される。

【００８７】本例の現像装置３は現像剤３１として負帯
電性の平均粒径７μｍの非磁性１成分絶縁現像剤を用い
たものである。

【００８８】３２はマグネット３３を内包する直径１６
ｍｍの非磁性現像スリーブであり、この現像スリーブ３
２に上記現像剤３１をコートし、感光体１表面との距離
を５００μｍに固定した状態で、感光体１と等速で回転
させ、現像スリーブ３２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。

【００８９】現像装置内の現像剤３１は回転現像スリー
ブ３２上を搬送される過程において、弾性ブレード（規
制ブレード）３４で層厚規制を受け、また弾性ブレード
３４との摺擦により摩擦帯電し、電荷を持つ。

【００９０】現像バイアス電圧は、−４２０ＶのＤＣ電
圧と、周波数１６００Ｈｚ、ピーク間電圧１６００Ｖの
矩形のＡＣ電圧を重畳したものを用い、現像スリーブ３
２と感光体１の間の現像部位ｂで１成分ジャンピング現
像を行なわせる。

【００９１】［転 写］ ４は接触転写手段としての中抵抗の転写ローラであり、
感光体１に所定に圧接させて転写ニップ部ｃを形成させ
てある。この転写ニップ部ｃに不図示の給紙部から所定
のタイミングで被記録体としての転写材Ｐが給紙され、
かつ転写ローラ４に転写バイアス電源Ｓ３から所定の転
写バイアス電圧が印加されることで、感光体１側の現像
剤像が転写ニップ部ｃに給紙された転写材Ｐの面に順次
に転写されていく。

【００９２】本実施例で使用の転写ローラ４は、芯金４
１に中抵抗発泡層４２を形成した、ローラ抵抗値５×１
０⁸Ωのものであり、＋３０００ＶのＤＣ電圧を芯金４
１に印加して転写を行なった。転写ニップ部ｃに導入さ
れた転写材Ｐはこの転写ニップ部ｃ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
現像剤像が順次に静電気力と押圧力にて転写されてい
く。

【００９３】［定 着］ ５は熱定着方式等の定着装置である。転写ニップ部ｃに
給紙されて感光体１側の現像剤像の転写を受けた転写材
Ｐは回転感光体１の面から分離されてこの定着装置５に
導入され、現像剤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。

【００９４】［カートリッジ］ 本実施例のプリンタは、感光体１、帯電ローラ２、この
帯電ローラに対する帯電促進粒子塗布装置７、現像装置
３の４つのプロセス機器をカートリッジケースに包含さ
せてプリンタ本体に対して一括して着脱自在のカートリ
ッジＣとしてある。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い。

【００９５】（２）帯電ローラ２ 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２１上にゴムあるいは発泡体の中抵抗層２
２を形成することにより作成される。

【００９６】中抵抗層２２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、発泡剤等により処方され、また本実施例では帯電ロ
ーラ２と感光体１との直接接触（帯電促進粒子の介在な
し）において感光体１が帯電電圧の極性と同極性本例で
はマイナス（−）に摩擦帯電するように、中抵抗層（弾
性樹脂）中にナイロンを２重量％分散させて芯金２１の
上にローラ状に形成した。その後、表面を研磨した。

【００９７】ここで、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る。つまり、弾性
を持たせて被帯電体との十分な接触状態を得ると同時
に、移動する被帯電体を充電するに十分低い抵抗を有す
る必要がある。一方では被帯電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。被帯電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１０⁴〜１０⁷
Ωの抵抗が望ましい。

【００９８】帯電ローラ２の表面は帯電促進粒子ｍを保
持できるようミクロな凹凸があるものが望ましい。

【００９９】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被帯電体との接触性が悪くな
り、高すぎると被帯電体との間に帯電ニップ部ａを確保
できないだけでなく、被帯電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。

【０１００】帯電ローラ２の材質としては、弾性発泡体
に限定するものでは無く、弾性体の材料として、ＥＰＤ
Ｍ、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や、またこれらを発泡させたも
のがあげられる。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
である。

【０１０１】帯電ローラ２は被帯電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ａを形成さ
せてある。

【０１０２】帯電ローラ２と感光体１の間の摩擦帯電極
性は以下のように測定した。即ち、プリンタにおいて、
現像装置３、転写ローラ４などを感光体１から離し、帯
電ローラ２のみ感光体１に接触させる。その後、帯電ロ
ーラ２に０Ｖを印加し、感光体１を回転させて、帯電ロ
ーラ２を従動で回転する状態にする。１分間その状態を
続け、感光体１の電位を測定する。その電位により帯電
ローラ２と感光体１の間の摩擦帯電極性を測定した。全
測定は温度２５℃・湿度３０％の環境下において行なっ
た。

【０１０３】上記の本実施例における帯電ローラ２（帯
電ローラＡとする）の抵抗値と、摩擦帯電極性（オフセ
ット電位（Ｖ）；帯電ローラとの直接接触による感光体
１の摩擦帯電電位）を測定した。その結果を表１に示
す。

【０１０４】帯電ローラの抵抗値は以下のように測定し
た。プリンタの感光体１をアルミニウム製のドラムと入
れ替える。その後に、アルミニウム製ドラムと帯電ロー
ラ２の芯金２１間に１００Ｖの電圧をかけ、その時に流
れる電流値を測定することにより、帯電ローラ２の抵抗
値を求めた。

【０１０５】また比較例として、下記の帯電ローラＢと
帯電ローラＣの抵抗値と、摩擦帯電極性（オフセット電
位（Ｖ））も測定した。

【０１０６】帯電ローラＢ：帯電ローラＡの中抵抗層
（弾性樹脂）中にナイロンを含有させないもの。

【０１０７】帯電ローラＣ：帯電ローラＡの中抵抗層
（弾性樹脂）中にナイロンの代わりに、テフロン（４フ
ッ化エチレン樹脂）を２重量％含有させたもの。

【０１０８】

【表１】 （３）導電粒子ｍ 本実施例では、帯電ローラ２の外周面に塗布する導電粒
子ｍとして、比抵抗が１０⁷Ω・ｃｍ、平均粒径２．５
μｍの導電性酸化亜鉛粒子を用いた。

【０１０９】導電粒子は、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
として導電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。

【０１１０】粒径は粒子が凝集体を構成している場合
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。

【０１１１】導電粒子ｍの抵抗値が１０¹²Ω・ｃｍ以上
であると帯電性が損なわれた。そのため、抵抗値が１０
¹²Ω・ｃｍ以下、より好ましくは１０¹⁰Ω・ｃｍ以下が
望ましく、本実施例では１×１０⁷Ω・ｃｍのものを用
いた。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の円筒内に約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し、その後正
規化して比抵抗を算出した。

【０１１２】導電粒子ｍは潜像露光時に妨げにならない
よう白色または透明に近いことが望ましく、よって非磁
性であることが好ましい。さらに、導電粒子が感光体上
から記録材Ｐ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い。ま
た、粒径も現像剤３１の粒径に対して、１／２以下程度
でないと画像露光を遮ることがあった。そのため導電粒
子ｍの粒径は現像剤３１の粒径の１／２よりも小さいこ
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。

【０１１３】導電粒子ｍの材料としては、本実施例では
酸化亜鉛を用いたが、これに限るものではなく、その他
アルミナなど他の金属酸化物の導電性無機粒子や有機物
との混合物、あるいは、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。

【０１１４】（４）注入帯電 ．像担持体である感光体１と接触帯電部材である帯電
ローラ２との帯電ニップ部ａに導電粒子ｍを介在させる
ことで、該粒子ｍ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体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
を感光体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ｍを介して感光体１面に密
に接触してより高い頻度で感光体１面に接触する構成と
なる。

【０１１５】帯電ローラ２と感光体１との間に十分な速
度差を設けることにより、帯電ローラ２と感光体１のニ
ップ部において導電粒子ｍが感光体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と感光体１の帯電ニップ部ａに存在する導電粒子
ｍが感光体１表面を隙間なく摺擦することで感光体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
感光体１の接触帯電は導電粒子ｍの介存により注入帯電
が支配的となる。

【０１１６】速度差を設ける構成としては、帯電ローラ
２を回転駆動して感光ドラム１と速度差を設けることに
なる。好ましくは帯電ニップ部ａに持ち運ばれる感光体
１上の転写残現像剤を帯電ローラ２に一時的に回収し均
すために、帯電ローラ２を回転駆動し、さらに、その回
転方向は感光体１表面の移動方向とは逆方向に回転する
ように構成することが望ましい。即ち、逆方向回転で感
光体１上の転写残現像剤を一旦引離し帯電を行なうこと
により優位に注入帯電を行なうことが可能である。

【０１１７】従って、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体１に与えることがで
きる。かくして、接触帯電部材として帯電ローラ２を用
いた場合でも、該帯電ローラ２に対する帯電に必要な印
加バイアスは感光体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
方式ないし装置を実現することができる。像担持体とし
ての感光体１と接触帯電部材としての帯電ローラ２との
帯電ニップ部ａにおける導電粒子ｍの介在量は、少なす
ぎると、該粒子による潤滑効果が十分に得られず、帯電
ローラ２と感光体１との摩擦が大きくて帯電ローラ２を
感光体１に速度差を持って回転駆動させることが困難で
ある。つまり、駆動トルクが過大となるし、無理に回転
させると帯電ローラ２や感光体１の表面が削れてしま
う。更に該粒子による接触機会増加の効果が得られない
こともあり十分な帯電性能が得られない。一方、該介在
量が多過ぎると、導電粒子の帯電ローラ２からの脱落が
著しく増加し作像上に悪影響が出る。実験によると該介
在量は１０³個／ｍｍ²以上が望ましい。１０³個／ｍｍ²
より低いと十分な潤滑効果と接触機会増加の効果が得ら
れず帯電性能の低下が生じる。より望ましくは１０³〜
５×１０⁵個／ｍｍ²の該介在量が好ましい。５×１０⁵
個／ｍｍ²を超えると、該粒子の感光体１へ脱落が著し
く増加し、粒子自体の光透過性を問わず、感光体１への
露光量不足が生じる。５×１０⁵個／ｍｍ²以下では脱落
する粒子量も低く抑えられ該悪影響を改善できる。該介
在量範囲において感光体１上に脱落した粒子の存在量を
測ると１０²〜１０⁵個／ｍｍ²であったことから、作像
上弊害がない該存在量としては１０⁵個／ｍｍ²以下が望
まれる。該介在量及び感光体１上の該存在量の測定方法
について述べる。該介在量は帯電ローラ２と感光体１の
帯電ニップ部ａを直接測ることが望ましいが、帯電ロー
ラ２に接触する前に感光体１上に存在した粒子の多くは
逆方向に移動しながら接触する帯電ローラ２に剥ぎ取ら
れることから、本発明では帯電ニップ部ａに到達する直
前の帯電ローラ２表面の粒子量をもって該介在量とし
た。具体的には、帯電バイアスを印加しない状態で感光
体１及び帯電ローラ２の回転を停止し、感光体１及び帯
電ローラ２の表面をビデオマイクロスコープ（ＯＬＹＭ
ＰＵＳ製ＯＶＭ１０００Ｎ）及びデジタルスチルレコー
ダ（ＤＥＬＴＩＳ製ＳＲ−３１００）で撮影した。帯電
ローラ２については、帯電ローラ２を感光体１に当接す
るのと同じ条件でスライドガラスに当接し、スライドガ
ラスの背面からビデオマイクロスコープにて該接触面を
１０００倍の対物レンズで１０箇所以上撮影した。得ら
れたデジタル画像から個々の粒子を領域分離するため、
ある閾値を持って２値化処理し、粒子の存在する領域の
数を所望の画像処理ソフトを用いて計測した。また、感
光体１上の該存在量についても感光体１上を同様のビデ
オマイクロスコープにて撮影し同様の処理を行い計測し
た。

【０１１８】．クリーナレスの画像形成装置にあって
は、転写後の感光体１面に残存の転写残現像剤は感光体
１と帯電ローラ２の帯電ニップ部ａに感光体１面の移動
でそのまま持ち運ばれる。

【０１１９】この場合、帯電ローラ２を感光体１に対し
て速度差をもって接触させることで、転写残現像剤のパ
ターンが攪乱されて崩され、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。

【０１２０】．帯電ニップ部ａに持ち運ばれた転写残
現像剤は帯電ローラ２に付着・混入する。従来現像剤は
絶縁体であるため帯電ローラ２に対する転写残現像剤の
付着・混入は感光体１の帯電において帯電不良を生じさ
せる因子である。

【０１２１】しかしこの場合でも、導電粒子ｍが感光体
１と帯電ローラ２との帯電ニップ部ａに介在することに
より、帯電ローラ２の感光体１への緻密な接触性と接触
抵抗を維持できるため、帯電ローラ２の転写残現像剤に
よる汚染にかかわらず、低印加電圧でオゾンレスの注入
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。

【０１２２】．帯電ローラ２に付着・混入した転写残
現像剤は帯電ローラ２から徐々に感光体１上に吐き出さ
れて感光体１面の移動とともに現像部位ｂに至り、現像
装置３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）。

【０１２３】この場合、帯電ローラ２に導電粒子ｍ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
する転写残現像剤の付着力が低減化されて帯電ローラ２
から感光体１上にへの現像剤の吐き出し効率が向上す
る。現像同時クリーニングは前述したように、転写後に
感光体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、即ち引き続き感光体を帯電し、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
体の表面電位間の電位差であるかぶり取り電位差Ｖｂａ
ｃｋ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、感光体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体の明部電
位へトナーを付着させる電界の作用でなされる。

【０１２４】．また感光体１面に実質的に付着保持さ
れる導電粒子ｍの存在により現像剤の感光体１側から転
写材Ｐ側への転写効率が向上する効果もえられる。

【０１２５】 （５）導電粒子ｍの減少時における帯電性の維持 最初に、感光体１と帯電ローラ２との帯電ニップ部ａに
十分量の導電粒子ｍを介在させても、あるいは帯電ロー
ラ２に十分量の導電粒子ｍを塗布しておいても、装置の
使用に伴い導電粒子ｍが帯電ニップ部ａや帯電ローラ２
から減少する。また本実施例のように帯電ローラ２に対
する導電粒子塗布装置７を設けたものでも、容器７１内
の導電粒子ｍが消費されたときや、塗布装置７の不調に
よっても、導電粒子ｍが帯電ニップ部ａや帯電ローラ２
から減少する。

【０１２６】帯電ニップ部ａや帯電ローラ２からの導電
粒子ｍの減少は注入帯電性の低下を生じさせることにな
る。即ち、帯電ローラ２と感光体１との帯電ニップ部ａ
おける両者２・１の接触性が低下するため、その感光体
表面の近傍で感光体電位が低下する。

【０１２７】本実施例においては前記したように、感光
体１について、帯電ローラ２と感光体１とを導電粒子ｍ
の介在なしで接触させた際に、感光体１が帯電電圧の極
性（本実施例ではマイナス）と同極性に摩擦帯電するも
のにしたので、帯電ニップ部ａに介在の導電粒子ｍや帯
電ローラ２表面に塗布されている導電粒子ｍの一時的に
減少による注入帯電性の低下が生じても、帯電ローラ２
の感光体１に対する注入接触による感光体１の帯電電圧
の極性と同極性の摩擦帯電が生じることで、感光体１の
帯電性の低下は少ない。これにより、良好な帯電性を維
持することができる。

【０１２８】即ち、帯電ローラが感光体１に直接接触し
た場合には、その帯電ローラ２と感光体１の間の摩擦帯
電により、感光体表面の電位が帯電電圧（マイナス）と
同じ極性の方に上昇する。そのため帯電ローラ２と感光
体１とが直接接触した点の近傍において両者の接触不足
の点（注入帯電性が低下した点）が存在しても、全体的
には帯電性の低下が生じにくい。

【０１２９】（６）帯電ローラ表面に対する導電粒子の
付着量の変化と帯電性の変化 ．帯電ローラ２表面の導電粒子ｍの付着量が変化した
ときの帯電性の変化を調べるために、帯電ローラ表面の
帯電粒子ｍの量を表２のように４種類（付着量１〜４）
に変化させた場合の帯電性を測定した。

【０１３０】帯電ローラ表面の帯電促進粒子ｍの付着量
の尺度としては、帯電ローラ表面がどの程度導電粒子ｍ
により覆われているかを示す面積率を用いた。

【０１３１】

【表２】 ．そして導電粒子の付着量を上記表２のように違えた
帯電ローラについて、その帯電ローラを感光体１に所定
に当接させて、該帯電ローラに０Ｖを印加し、帯電ニッ
プ部ａにおいて感光体１の回転方向と逆方向（カウンタ
ー）に１００％の周速で回転駆動させ、感光体１が１周
回転した後の感光体表面電位（オフセット電位）を測定
した。

【０１３２】表３に、本実施例における帯電ローラであ
る帯電ローラＡと、比較例としての前記帯電ローラＢと
Ｃとについての測定結果を示した。

【０１３３】

【表３】 帯電ローラＡ〜Ｃのいずれの帯電ローラでも、帯電促進
粒子ｍの付着量が増えるに従い（付着量４→１）、帯電
ニップ部ａにおいて帯電ローラ２の表面と感光体１の表
面が直接接触する面積が減るために、帯電１周目のオフ
セット電位は減少している。

【０１３４】また、本実施例における帯電ローラである
帯電ローラＡでは、感光体１は帯電電圧と同極性である
マイナス側に帯電（摩擦帯電）している。

【０１３５】帯電ローラＢでは感光体１は摩擦帯電せ
ず、帯電ローラＣでは感光体１は帯電電圧と逆極性側
（プラス）に摩擦帯電している。

【０１３６】．また、上記において、帯電ローラに
−７００Ｖを印加した場合の、帯電１周後の感光体１の
表面電位（Ｖ）を表４に示す。

【０１３７】

【表４】 ．また、上記において、帯電１０周後の感光体１の
電位を収束電位（Ｖ）として、それに対する帯電１周目
の電位のパーセンテージ（以下、収束率と称する）を測
定した。その結果を表５に示す。

【０１３８】

【表５】 なお、表５において、帯電ローラＡの収束電位Ｖが、帯
電ローラに対する印加バイアス（−７００Ｖ）以上の表
面電位になるのは、感光体と帯電ローラ間の摩擦帯電に
より、感光体の電位が印加電位より上昇したものであ
る。

【０１３９】表４・表５からわかるように、帯電ローラ
に対する導電粒子の付着量が少なくなると（付着量１→
４）、帯電性が低下するため、帯電１周目の電位収束率
は一般的に減少している。

【０１４０】しかし、本実施例における帯電ローラであ
る帯電ローラＡのようなオフセット電位の傾向が逆であ
るものは、注入帯電性とオフセット電位が組み合わされ
ることにより、導電粒子の付着量にかかわらず安定した
帯電電位を得ることができている。

【０１４１】逆に、帯電ローラＣのような帯電性とオフ
セット電位の傾向が同じものの場合には、導電粒子の付
着量が減少すると、帯電１周目で得られる感光体１の表
面電位は大きく変動してしまう。

【０１４２】帯電１周目の感光体表面電位をみると、比
較例である帯電ローラＢとＣは表面上の導電粒子の付着
量が変化すると、帯電１周目の感光体表面電位が大きく
変化してしまっている。

【０１４３】これに対して本実施例における帯電ローラ
である帯電ローラＡを用いた場合には、帯電ローラ表面
上の導電粒子の付着量が変化しても、帯電１周目の感光
体表面電位はほとんど変化しなく、安定した帯電性を得
ることができた。そのため、良好な画像を得ることが可
能となる。

【０１４４】〈実施例２〉（図２） 図２は本実施例の画像形成装置の概略構成模型図であ
る。

【０１４５】本実施例の画像形成装置も上記実施例１の
プリンタ（図１）と同様に、転写式電子写真プロセス利
用、接触帯電方式、反転現像方式、クリーナレス、プロ
セスカートリッジ式のレーザープリンタである。

【０１４６】そして、少なくとも接触帯電部材である帯
電ローラと像担持体である感光体１との帯電ニップ部ａ
には帯電を促進させるため導電粒子ｍを介在させて注入
帯電を実現させ、また帯電ローラ２と感光体１とを導電
粒子ｍの介在なしで接触させた際に、感光体１が帯電電
圧の極性と同極性に摩擦帯電することを特徴とする。

【０１４７】本実施例のプリンタは、実施例１のプリン
タとの対比において、帯電ローラ２に対する導電粒子塗
布装置７を無しにし、その代わりに、現像装置３の現像
剤３１に導電粒子ｍを添加しておき、該導電粒子ｍを現
像装置内で感光体１の帯電電圧の極性と反対の極性に帯
電させることにより、現像部ｂにて現像剤３１に添加の
導電粒子ｍを感光体１に付着させ、感光体面の移動に伴
い転写部ｃを経由して帯電ニップ部ａに持ち運ばせるこ
とで帯電ニップ部ａや帯電ローラ２に導電粒子ｍを自動
的に供給して良好な帯電性を維持させることに特徴があ
る。帯電ローラ２には最初に導電粒子ｍをコートしてお
くのが望ましい。

【０１４８】その他は実施例１のプリンタと同様である
から再度の説明を省略する。

【０１４９】導電粒子ｍは、実施例１のものと同様に、
比抵抗が１０⁷Ω・ｃｍ、平均粒径２．５μｍの導電性
酸化亜鉛粒子であり、本実施例においてはこの導電粒子
ｍを現像装置３の現像剤に現像剤１００重量部に対し２
重量部外添させてある。導電粒子ｍの現像剤３１に対す
る外添量は一般には現像剤１００重量部に対して導電粒
子ｍは０．０１〜２０重量部で設定される。現像剤３１
に外添した現像剤３１との摺擦により現像剤３１とは逆
極性、即ち感光体１の帯電電圧の極性と反対の極性（本
実施例ではプラス）に帯電される。

【０１５０】そして現像装置３による感光体１面の静電
潜像の反転現像時に現像剤３１は画像部である露光部に
付着（現像）し、現像剤３１とは逆極性の導電粒子ｍは
非画像部である非露光部（白地部）に付着（現像）す
る。

【０１５１】感光体１上の現像剤像は転写部ｂにおいて
転写バイアスの影響で転写材Ｐ側に引かれて積極的に転
移するが、感光体１上の導電粒子ｍは導電性であること
で転写材Ｐ側には積極的には転移せず、感光体１上に実
質的に付着保持されて残留して感光体面の移動に伴い転
写部ｂを経由して帯電ニップ部ａに持ち運ばれ、帯電ニ
ップ部ａや帯電ローラ２に導電粒子ｍが補給される。

【０１５２】本実施例で用いた帯電ローラ２は実施例１
の帯電ローラ（帯電ローラＡ）と同じく摩擦帯電によ
り、オフセット電位を持つ。そのため、帯電ローラ２と
感光体１表面が直接接触すると摩擦帯電により、感光体
１表面電位が帯電電位と同じ側へ上昇する。本実施例で
用いている導電粒子ｍは現像装置３内で感光体の帯電電
位と逆極性の電荷を持つことを特徴としている。したが
って、感光体１表面の電位が帯電電位と同極性に高くな
るに従い、現像装置３からの導電粒子の現像量が増え
る。すなわち、帯電ニップ部ａや帯電ローラ２表面の導
電粒子ｍが減少すると、現像装置３からの導電粒子ｍの
供給量が増える。

【０１５３】一例として、表６に本実施例での帯電ロー
ラ２表面の導電粒子ｍの付着量と導 電粒子ｍの現像量を
示す。本測定は現像装置３を取り除き、ベタ白を１０枚
印字した時の現像位置ｂでの感光体表面電位を示す。帯
電後の感光体表面に現像剤３１あるいは導電粒子ｍが存
在しないように、帯電ローラ２の下流に弾性ブレードを
取り付けて測定を行なった。導電粒子ｍの現像量は感光
体１表面の拡大写真上の導電粒子ｍの個数を数えること
により評価を行なった。

【０１５４】

【表６】 なお、表６において、帯電後の感光体表面電位（Ｖ）が
帯電ローラに対する印加バイアス（−７００Ｖ）以上に
なるのは、感光体と帯電ローラ間の摩擦帯電のためであ
る。

【０１５５】かくして、本実施例では、帯電ニップ部ａ
や帯電ローラ２表面上の導電粒子ｍが減少すると、現像
装置３からの導電粒子ｍの供給量が増加するために、帯
電ローラ２表面に付着している導電粒子ｍが減少し続け
にくい。また、その際に現像剤３１は導電粒子ｍの傾向
とは逆に現像量が減少する。そのため、現像剤３１が帯
電ローラ２に付着しにくく、帯電性が低下しにくい。

【０１５６】したがって、本実施例の画像形成装置では
帯電性が低下しにくく、良好な画像を得ることが可能と
なる。

【０１５７】〈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
例の帯電ローラに限られるものではない。

【０１５８】また可撓性の接触帯電部材は帯電ローラの
他に、ファーブラシ帯電器などとすることもできる。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。

【０１５９】２）接触帯電における直接注入帯電は、接
触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はより密に構成し、また被
帯電体との速度差を多く持ち、より高い頻度で被帯電体
に接触する構成にする。

【０１６０】また、被帯電体の表面に電荷注入層を設け
て被帯電体表面の抵抗を調節することで接触帯電におけ
る直接注入帯電を支配的にすることができる。

【０１６１】図３は表面に電荷注入層１６を設けた感光
体１の層構成模型図である。即ち該感光体１は、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１
５の順に重ねて塗工された一般的な有機感光体に電荷注
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。

【０１６２】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。

【０１６３】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、被帯電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、感光体として用いる
場合には静電潜像を一定時間保持する必要があるため、
電荷注入層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。

【０１６４】また本構成のように電荷注入層１６を用い
ていない場合でも、例えば電荷輸送層１５が上記抵抗範
囲にある場合は同等の効果が得られる。

【０１６５】さらに、表層の体積抵抗が約１０¹³Ω・ｃ
ｍであるアモルファスシリコン感光体等を用いても同様
な効果が得られる。

【０１６６】３）接触帯電部材や現像装置等に対してＡ
Ｃ電圧（交番電圧）成分を印加する場合の、そのＡＣ電
圧波形としては、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。

【０１６７】４）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。

【０１６８】像担持体１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。

【０１６９】５）現像手段３は実施形態例では非磁性１
成分絶縁現像剤による反転現像を例にして説明したが、
現像手段３の構成について特に限定するものではない。
正規現像手段であってもよい。

【０１７０】６）画像形成装置は像担持体として感光紙
や静電記録紙などを用い、その表面を接触帯電して転写
工程なしに画像形成を行なう直接方式の画像形成装置と
することもできる。

【０１７１】また転写方式の画像形成装置も、転写後の
像担持体面から転写残現像剤や紙粉等を除去するクリー
ナを具備させたものであってもよい。

【０１７２】７）転写方式の画像形成装置において、像
担持体１から現像剤像の転写を受ける被記録体は転写ド
ラム等の中間転写体であってもよい。

【０１７３】８）現像剤（トナー）３１の粒度の測定方
法の１例を述べる。測定装置としては、コールターカウ
ンターＴＡ−２型（コールター社製）を用い、個数平均
分布、体積平均分布を出力するインターフェイス（日科
機製）及びＣＸ−１パーソナルコンピュータ（キヤノン
製）を接続し、電解液は一級塩化ナトリウムを用いて１
％ＮａＣｌ水溶液を調製する。

【０１７４】測定法としては、前記電解水溶液１００〜
１５０ｍｌ中に分散剤として界面活性剤、好ましくは、
アルキルベンゼンスルホン酸塩０．１〜５ｍｌ加え、更
に測定試料を０．５〜５０ｍｇ加える。

【０１７５】試料を懸濁した電解液は、超音波分散器で
約１〜３分間分散処理を行い、前記コールターカウンタ
ーＴＡ−２型により、アパーチャーとして１００μアパ
ーチャーを用いて２〜４０μｍの粒子の粒度分布を測定
して、体積平均分布を求める。これらの求めた体積平均
分布より体積平均粒径を得る。

【０１７６】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、接触帯電
方式の画像形成装置について、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低印加電
圧でオゾンレスの注入帯電を実現でき、注入帯電を可能
にする導電粒子の帯電部や接触帯電部材からの減少の場
合にも、接触帯電部材の直接接触により像担持体に帯電
電圧と同じ極性の摩擦帯電が生じることで、さらには転
写方式の画像形成装置の場合には現像手段から現像剤に
添加した導電粒子の供給がなされることで、像担持体の
帯電性の低下は少なくて良好な帯電性が維持されるとと
もに、現像剤により汚染された接触帯電部材から帯電の
阻害因子である現像剤を効率よく吐き出させて、良好な
帯電性を長期にわたり安定に維持させることができて、
注入帯電とトナーリサイクルシステムを問題なく実行で
き、高品位な画像形成を長期に渡り維持させることがで
きる。また、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ができる。

【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図

【図２】実施例２の画像形成装置の概略構成図

【図３】表面に電荷注入層を設けた感光体の一例の層構
成模型図

【図４】帯電特性グラフ

【符号の説明】

１ 感光体（像担持体、被帯電体） ２ 帯電ローラ（接触帯電部材） ３ 現像装置 ３１ 現像剤（トナー） ｍ 導電粒子（帯電促進粒子） ４ 転写ローラ ５ 定着装置 ７ 導電粒子塗布装置 Ｐ 転写材 Ｃ プロセスカートリッジ 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３−103878（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−15935（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−190046（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−241423（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−234571（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−274010（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03G 15/02

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 像担持体と、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潜像形成
   手段と、その静電潜像を帯電した現像剤により現像する
   現像手段と、を有する画像形成装置において、帯 電手段は、電圧が印加され、像担持体とニップ部を形
   成する可撓性の帯電部材を備え、この帯電部材は像担持
   体に対して速度差をもって移動し、少なくともニップ部
   には導電粒子が介在しており、 帯電部材と像担持体とを導電粒子の介在なしで接触させ
   たとき、像担持体は帯電電圧の極性と同極性の摩擦帯電
   極性を備えることによって、ニップ部の導電粒子が減少
   するにつれて帯電部材による像担持体の摩擦帯電電位は
   増加することを特徴とする画像形成装置。
2. 【請求項２】 像担持体上の現像剤像を記録媒体に転写
   する転写手段を有することを特徴とする請求項１に記載
   の画像形成装置。
3. 【請求項３】 導電粒子は現像手段内で像担持体の帯電
   電圧の極性と反対の極性に帯電されることを特徴とする
   請求項１又は２に記載の画像形成装置。
4. 【請求項４】 現像手段は像担持体上に残留した現像剤
   を回収するクリーニング手段を兼ねていることを特徴と
   する請求項１ないし３の何れか１つに記載の画像形成装
   置。
5. 【請求項５】 導電粒子は、その粒径が現像剤の１／２
   以下であり、抵抗値が１×１０¹²（Ω・ｃｍ）以下であ
   ることを特徴とする請求項１ないし４の何れか１つに記
   載の画像形成装置。
6. 【請求項６】 導電粒子は、その粒径が現像剤の１／２
   以下であり、抵抗値が１×１０¹⁰（Ω・ｃｍ）以下であ
   ることを特徴とする請求項１ないし４の何れか１つに記
   載の画像形成装置。
7. 【請求項７】 帯電部材はニップ部において像担持体の
   移動方向とは逆方向に速度差を保ちつつ移動されること
   を特徴とする請求項１ないし６の何れか１つに記載の画
   像形成装置。
8. 【請求項８】 前記潜像形成手段が像露光手段であるこ
   とを特徴とする請求項１ないし７の何れか１つに記載の
   画像形成装置。