JP3805112B2 - Charging method, charging device, image forming apparatus, and process cartridge - Google Patents

Charging method, charging device, image forming apparatus, and process cartridge Download PDF

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Description

【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6−3921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5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5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5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。
【0035】
(1)被帯電体とニップ部を形成する可撓性の接触帯電部材に電圧を印加して被帯電体表面を注入帯電する帯電方法であり、
なくとも接触帯電部材と被帯電体とのニップ部には劈開性を有する帯電促進粒子存在させ、
帯電促進粒子で被帯電体面を摺擦するように接触帯電部材は被帯電体に対して速度差を持って移動し、
帯電促進粒子はニップ部において劈開して新しい面を露出させられることを特徴とする帯電方法。
【0036】
(2)帯電促進粒子の抵抗値が1×1012(Ω・cm)以下であることを特徴とする(1)に記載の帯電方法。
【0037】
(3)被帯電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)または(2)に記載の帯電方法。
【0038】
(4)被帯電体は電子写真感光体であり、該電子写真感光体の最表面層の体積抵抗が1×109 (Ω・cm)以上1×1014(Ω・cm)以下であることを特徴とする(1)から(3)の何れかひとつに記載の帯電方法。
【0039】
(5)被帯電体と接触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(4)の何れかひとつに記載の帯電方法。
【0040】
(6)被帯電体とニップ部を形成する可撓性の接触帯電部材に電圧を印加して被帯電体表面を注入帯電する帯電装置であり、
なくとも接触帯電部材と被帯電体とのニップ部に劈開性を有する帯電促進粒子存在させ
帯電促進粒子で被帯電体面を摺擦するように接触帯電部材は被帯電体に対して速度差を持って移動し、
帯電促進粒子はニップ部において劈開して新しい面を露出させられることを特徴とする帯電装置。
【0041】
(7)帯電促進粒子の抵抗値が1×1012(Ω・cm)以下であることを特徴とする(6)に記載の帯電装置。
【0042】
(8)被帯電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(6)または(7)に記載の帯電装置。
【0043】
(9)被帯電体は電子写真感光体であり、該電子写真感光体の最表面層の体積抵抗が1×109 (Ω・cm)以上1×1014(Ω・cm)以下であることを特徴とする(6)から(8)の何れかひとつに記載の帯電装置。
【0044】
(10)被帯電体と接触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(6)から(9)の何れかひとつに記載の帯電装置。
【0045】
(11)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は(6)ないし(10)の何れかひとつに記載の帯電装置により行われることを特徴とする画像形成装置。
【0046】
(12)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画像情報書き込み手段と、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クリーニング手段を兼ね、像担持体は繰り返して作像に供する画像形成装置であり、前記像担持体を帯電する帯電手段が(6)ないし(10)の何れかひとつ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。
【0047】
(13)像担持体の帯電面に静電潜像を形成する画像情報書き込み手段が像露光手段であることを特徴とする(12)に記載の画像形成装置。
【0048】
(14)現像手段の現像剤に帯電促進粒子が添加されていることを特徴とする(12)または(13)に記載の画像形成装置。
【0049】
(15)現像手段に添加されている帯電促進粒子の抵抗値が1×1012(Ω・cm)以下であることを特徴とする(14)に記載の画像形成装置。
【0050】
(16)帯電促進粒子の粒径が10nm以上1画素以下であることを特徴とする(12)ないし(15)の何れかひとつに記載の画像形成装置。
【0051】
(17)像担持体は電子写真感光体であり、該電子写真感光体の最表面層の体積抵抗が1×109 (Ω・cm)以上1×1014(Ω・cm)以下であることを特徴とする(12)ないし(16)の何れかひとつに記載の画像形成装置。
【0052】
(18)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手段を包含しており、該帯電する手段が(6)ないし(10)の何れかひとつ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。
【0053】
〈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・cm以下であることが望ましい。
【0054】
即ち、少なくとも帯電部材(以下、接触帯電部材と記す)と被帯電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、被帯電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被帯電体の接触帯電が行なわれる。
【0055】
b)被帯電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被帯電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、それを被帯電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被帯電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被帯電体面に密に接触してより高い頻度で被帯電体面に接触する構成となる。
【0056】
接触帯電部材と被帯電体との間に速度差を設けることができることで、接触帯電部材と被帯電体のニップ部において帯電促進粒子が被帯電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、接触帯電部材と被帯電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被帯電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被帯電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。
【0057】
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被帯電体と速度差を設けることになる。接触帯電部材を被帯電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被帯電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。
【0058】
ここで記述した周速比は
周速比(%)=(帯電部材周速−被帯電体周速)/被帯電体周速×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被帯電体表面と同じ方向に移動するとき正の値である)。
【0059】
d)被帯電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、帯電促進粒子が被帯電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、接触帯電部材の被帯電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。
【0060】
e)本発明においては上記の帯電促進粒子として特に劈開性のあるものを用いている。ここで、「劈開」とは結晶鉱物がある一定方向に容易に割れて平滑な面すなわち劈開面を作ることをいう。劈開面に垂直な方向は結晶を構成する原子または分子の結合力が特に小さい。
【0061】
劈開性があり、かつ抵抗が1×1012(Ω・cm)以下の導電性の帯電促進粒子の材料として具体的には酸化亜鉛、黒鉛、二硫化モリブデン、窒化硼素、滑石などが使用可能である。
【0062】
帯電促進粒子を用いた直接注入帯電の帯電性は耐久を行うに従い以下のような理由で低下する。▲1▼.帯電促進粒子が接触帯電部材表面から脱離する。▲2▼.クリーナレスの画像形成装置においては、転写残のトナーや高抵抗の外添剤などが帯電促進粒子のまわりに付着する。▲3▼.クリーナがある画像形成装置においても、クリーナをすり抜けたトナーの微粉や高抵抗の外添剤などが帯電促進粒子のまわりに付着する。また、帯電促進粒子はある程度の硬度を持った粒子であるので、被帯電体面を摺擦する時に表面を削ったり、傷付けたりして、装置の寿命を縮めてしまう。
【0063】
本発明においては帯電促進粒子として劈開性のあるものを用いたので該帯電促進粒子自らが劈開して常に新しい面を露出するので、転写残トナー等が存在しても、接触帯電部材と被帯電体との安定した接触性が確保でき、オゾンレスでかつ均一な直接注入帯電性が得られ、画像形成装置にあっては長期使用においても帯電不良のない良好な画像を得ることができる。
【0064】
帯電促進粒子の抵抗値が1×1012(Ω・cm)以下に、より好ましくは1×1010(Ω・cm)以下であることにより、直接注入帯電において均一でかつ安定した帯電が可能となる。
【0065】
また帯電促進粒子の粒径が10nm以上1画素の大きさ以下であることにより、画像形成装置において露光を阻害しない良好な画像が得られる装置を提供できる。
【0066】
また、被帯電体の最表面層の体積抵抗が1×1014(Ω・cm)以下であること、さらには被帯電体は電子写真感光体であり、該電子写真感光体の最表面層の体積抵抗が1×109 (Ω・cm)以上1×1014(Ω・cm)以下であることにより、装置の長期使用においても、より十分な帯電性を与えることが出来る。
【0067】
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被帯電体に与えることができ、接触帯電部材として簡易な弾性発泡体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被帯電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。
【0068】
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簡易な弾性発泡体部材を用いて、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。
【0069】
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。
【0070】
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。
【0071】
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)。
【0072】
【発明の実施の形態】
〈実施例1〉(図1)
本実施例は、帯電促進粒子として劈開性がありかつ1×1012(Ω・cm)以下の導電性粒子を帯電部材表面に担持させて直接注入帯電を可能にした接触帯電装置、及びこれにより、装置使用の初期から長期の耐久後に亙って、帯電ムラのない安定した帯電性と画像が得られる画像形成装置の例である。
【0073】
本例の画像形成装置は、転写式電子写真プロセス利用、直接注入帯電の接触帯電方式、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。
【0074】
(1)プリンタの全体的な概略構成
図1において、1は像担持体(被帯電体)としての、φ30mmの回転ドラム型のOPC感光体(ネガ感光体、以下、感光ドラムと記す)であり、矢印Aの時計方向に周速50mm/secの一定速度で回転駆動される。
【0075】
2は感光体1に対する接触帯電部材であり、本例のものは、芯金2aと、発砲体の中抵抗層2bからなる、直径12mmのローラ形状の帯電ローラである。この帯電ローラ2の表面には予め帯電促進粒子(導電性粒子)22を塗布してある。また8は帯電ローラ2に対する帯電促進粒子供給手段である。
【0076】
この帯電ローラ2、帯電促進粒子22、帯電促進粒子供給手段8については別項で詳述する。
【0077】
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。
【0078】
また帯電ローラ2は本実施例においては矢印Bの時計方向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)に等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。
【0079】
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ことで、回転感光ドラム1面が所定の極性・電位に一様に接触帯電処理される。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。
【0080】
本実施例では該帯電ローラ2による感光ドラム1の接触帯電は帯電促進粒子の存在により直接注入帯電が支配的となって行なわれ、回転感光体表面は帯電ローラ2に対する印加帯電電圧とほぼ等しい電位に帯電される。これについては別項で詳述する。
【0081】
7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(露光器)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ジタル画素信号に対応して強度変調されたレーザー光L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する。7aはレーザービームスキャナ7の出力レーザー光L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。
【0082】
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3b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。
【0083】
現像装置3内の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。
【0084】
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。本例において、その現像電圧は、−500VのDC電圧と、周波数1800Hz、ピーク間電圧1600Vの矩形のAC電圧を重畳したものである。
【0085】
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、電荷制御剤等を混合し、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。
【0086】
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。
【0087】
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に給紙された転写材Pの面に順次に転写されていく。
【0088】
本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。即ち、転写ニップ部eに導入された記録材Pはこの転写ニップ部eを挟持搬送されて、その表面側に回転感光ドラム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圧力にて転写されていく。
【0089】
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。
【0090】
6はクリーニング装置(クリーナ)であり、記録材Pに対するトナー画像転写後の感光ドラム面はこのクリーニング装置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。
【0091】
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、帯電促進粒子供給手段8、現像装置3、クリーニング装置6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、本発明の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。
【0092】
(2)帯電ローラ2
帯電ローラ2は芯金2a上に発泡体の中抵抗層2bを形成することにより作成される。
【0093】
中抵抗層2bは合成ゴム(例えばEPDM)、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、芯金2bの上にローラ状に形成した。その後必要に応じて表面を研磨して直径12mm、長手長さ200mmの、帯電ローラとしての弾性導電ローラ2を作成した。
【0094】
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φ30mm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。
【0095】
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。しかし、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。
【0096】
(3)帯電促進粒子22
帯電促進粒子22として、本実施例では、比抵抗が3×103 Ω・cm、平均粒径4.5μmの、劈開性を持つ導電性酸化亜鉛粒子を用いた。
【0097】
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。
【0098】
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。
【0099】
粒径は良好な帯電均一性を得るために50μm以下が望ましい。本発明において、粒子は劈開性のある粒子であり、ほとんどの粒子が粒子の凝集体のような構成をしており、粒子の平均粒径は、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。
【0100】
帯電促進粒子22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。
【0101】
帯電ローラ2の外周表面には予め上記の帯電促進粒子22を刷毛で均一に塗布した。塗布方法としては、本方法以外にも、帯電促進粒子の中に帯電ローラを入れて他のローラやブラシなどを圧接して帯電促進粒子を帯電ローラ表面に塗布する方法もある。
【0102】
(4)帯電促進粒子供給手段8
本実施例において、帯電促進粒子供給手段8は、帯電促進粒子供給ローラ81帯電促進粒子22、帯電促進粒子供給ローラと帯電促進粒子を収容させたハウジング82等から構成してある。そしてこの帯電促進粒子供給手段8は不図示の移動手段により、帯電促進粒子供給ローラ81が帯電ローラ2に対して接する方向と離れる方向に位置移動切り替え制御される。
【0103】
帯電促進粒子供給時には、供給ローラ81が帯電ローラ2に当接するように位置移動され、供給ローラ81が帯電ローラ2に当接して従動回転しながらハウジング82内の帯電促進粒子22を帯電ローラ2の表面に塗布する構成をとる。非供給時には、供給ローラ81が帯電ローラ2から離れるように位置移動される。帯電促進粒子供給手段8の位置移動切り替え制御は、カム式、電磁コイル式などで行なわせることが可能であり、本実施例では、画像形成300枚ごとに、非画像形成時の帯電ローラ2が一周以上回転する一定時間に、帯電促進粒子供給部材81がカムにより帯電ローラ2に接して、帯電ローラ2に対する帯電促進粒子22の供給を行わせている。
【0104】
非画像形成時に帯電ローラ2に対する帯電促進粒子22の供給を行うのは、画像形成時に帯電促進粒子22のが過剰に供給された場合に、それが帯電ローラ2から感光ドラム1上に以降し、露光部での遮光や、現像部での現像リークなどの弊害を生じるためである。
【0105】
(5)直接注入帯電(直接帯電)
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22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。
【0106】
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22が存在することで、該粒子22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22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。
【0107】
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22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22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。
【0108】
本実施例においては帯電ローラ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。
【0109】
特に、帯電ローラ2は感光ドラム1に対して周速差を持っているので、帯電ローラ表面の劈開性のある帯電促進粒子が、帯電ローラ表面と感光ドラムとの周速差によってストレスがかかり、自ら劈開して新しい平面を露出し、帯電ローラ表面と感光ドラムとの間に常に安定した電気的な接触性をもたらすこととなる。
【0110】
またこれにより、毎回の画像形成時に帯電ローラ2に対して帯電促進粒子22を供給する必要がなく、帯電促進粒子に劈開性があるので、自ら劈開して常に新しい平面を露出し、安定した電気的な接触性をもたらすので、帯電ローラ2に供給する帯電促進粒子22の量が少なくて良いので、供給回数を少なくすることが可能になった。
【0111】
そこで本実施例では、前述したように、画像形成300枚おきの非画像形成時に、帯電促進粒子供給手段8の作動制御がなされて、帯電促進粒子供給ローラ81が帯電ローラ2に接触して不足した帯電粒子を供給する。
【0112】
従って、従来の放電を主にしたローラ帯電では得られなかった高い帯電性能が得られ、接触帯電部材に印加した電位とほぼ同等の電位を被帯電体に与えることができる。よって、帯電に必要なバイアスは被帯電体に必要な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直接注入帯電が実現できる。
【0113】
上述の画像形成装置において、印字を行ったところ、露光部での遮光や、現像リーク等の画像不良もなく、長期の装置使用に亙り均一な帯電性能が得られ、良好な画像を維持することができる。
【0114】
帯電ローラ2に対する帯電促進粒子22の供給手段は本実施例のような手段構成に限定されるものではなく任意である。
【0115】
〈実施例2〉(図2)
本実施例は、実施例1の画像形成装置において、帯電ローラ2として連続気泡発泡体より構成されるものにし、これに帯電促進粒子22の予め含浸保持させて、実施例1よりさらに帯電促進粒子の働きを装置の長期使用時においても安定させたものである。
【0116】
(1)帯電ローラ2
帯電ローラ2は芯金2a上に連続気泡の発泡体の中抵抗層2bを形成することにより作成される。
【0117】
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、発泡剤等により処方され、芯金2bの上にローラ状に形成した。その後必要に応じて表面を研磨して直径12mm、長手長さ200mmの、帯電ローラとしての弾性導電ローラ2を作成した。代表的な連続気泡材料としてトーヨーポリマー製ルビセル(商品名)、ローレン(商品名)などが挙げられる。
【0118】
ここで、連続気泡とは、図2の拡大模型図に示すように、発泡体2bのセルがセル膜で完全に囲まれておらず、隣接するセルと連絡しているものである。連続気泡以外に、連通気泡、オープンセル等とも呼ばれる。
【0119】
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。
【0120】
(2)帯電促進粒子22
劈開性のある帯電促進粒子22として、本実施例では、平均粒径3.0μm、抵抗値1×104 Ω・cmの二硫化モリブデンを用いた。
【0121】
帯電ローラ2の外周表面には予め上記の帯電促進粒子22を塗布してある。塗布方法としては、帯電ローラの弾性スポンジ層(連続気泡肉質)2bの内部にまで帯電促進粒子22が図2の模型図のように浸透するように、刷毛で叩きながら帯電促進粒子を帯電ローラ2の外周表面に均一に塗布した。
【0122】
この様にして、帯電促進粒子22を帯電ローラ2の表面に叩き込むことにより、帯電ローラの連続気泡肉質である弾性層2bに、その表面のみならず、図2の模型図のようにある程度内部まで帯電促進粒子を担持させることが出来る。
【0123】
その他の装置構成は実施例1の装置と同様である。
【0124】
よって、本実施例の装置の場合は、帯電促進粒子22が劈開性を持ち、かつ連続気泡発泡体より構成される帯電ローラ2のスポンジ層の内部にまで存在するので、さらに長期に亙り安定した良好な帯電性を得ることが出来る。
【0125】
本実施例では、実施例1よりもさらに、帯電ローラ2に対して帯電粒子供給手段8により帯電促進粒子を供給する回数が減り、500枚ごとの供給で十分であった。
【0126】
よって、露光部での遮光や、現像リーク等の画像不良もなく、帯電促進粒子22が劈開することと、帯電ローラ2が連続気泡の発泡体で構成されていることで、長期の装置使用に亙りさらに安定して均一な帯電性能が得られ、良好な画像を維持することができる。
【0127】
〈実施例3〉(図3・図5)
本実施例はクリーナレスの画像形成装置である。図3はその画像形成装置の概略構成図である。実施例1の画像形成装置と共通する構成部材・部分には同一の符号を付して再度の説明を省略する。
【0128】
(1)帯電ローラ2と、帯電促進粒子22の予めの塗布処理
本実施例において、帯電ローラ2は実施例2と同様の連続気泡発泡体より構成した連続気泡スポンジローラである。
【0129】
この帯電ローラ2としての連続気泡スポンジローラの表面に予め帯電促進粒子22を刷毛で叩き込みながら均一に塗布した。
【0130】
本実施例では帯電促進粒子として、比抵抗が103 Ω・cm、平均粒径4.5μmの、劈開性を持つ導電性酸化亜鉛を用いた。
【0131】
(2)現像装置3の現像剤3dへの帯電促進粒子22の添加
帯電促進粒子22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、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。本実施例において現像剤3dに対する帯電促進粒子22の添加量は重量部で1部である。
【0132】
(3)感光ドラム1
図4に本実施例で用いた感光ドラム1の層構成の模式的な断面図を示す。
【0133】
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。
【0134】
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0.03μm)、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。
【0135】
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、像担持体(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。
【0136】
また本構成のように電荷注入層を用いない場合でも、例えば電荷輸送層が上記抵抗範囲に有る場合は同等の効果が得られる。さらに、表層の体積抵抗が約1013Ωcm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。
【0137】
(3)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。
【0138】
しかし、本実施例においては、帯電ローラ2の表面に予め劈開性のある帯電促進粒子22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22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22により維持できるために実施例1・同2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。
【0139】
そして、帯電促進粒子22が帯電ローラ2から多少脱落しても、帯電促進粒子22が劈開性を有することと、帯電促進粒子22が現像装置3から感光ドラム面を介して供給され続けるため、帯電性を安定して維持することが可能となる。
【0140】
本実施例では、帯電ローラ2の連続発泡体内に含浸された帯電促進粒子22である酸化亜鉛粒子が帯電ローラ表面近傍の変形により表面に露出することと、現像装置3の現像剤であるトナーに外添された帯電促進粒子22も転写残として感光ドラム1上に存在し、帯電ローラ表面に回収され保持されるため、帯電ローラ2を感光ドラム1に対し緻密な接触性と接触抵抗を保つことができる。従って、良好な帯電均一性の直接注入帯電が可能となる。
【0141】
また、被帯電体としての感光体の表面層の抵抗を調整することにより、更に安定して均一に帯電を行う。つまり、帯電ローラ2に転写残トナーが混合し、接触面積が低下した場合でも、帯電促進粒子の介在と感光体側の表面抵抗を潜像形成可能な領域で設定することにより一層効率良く電荷の授受を行うものである。
【0142】
(4)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は帯電ローラ2に付着・混入し、感光ドラム表面や帯電促進粒子22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。この場合、帯電ローラ表面の微小な突起により攪乱されつつ帯電ローラへ混入するが(トナーの一時的回収)、本実施例においては、帯電ローラ2の連続発泡体内に含浸された帯電促進粒子である酸化亜鉛粒子が帯電ローラ表面近傍の変形により表面に露出することと、トナーと同時に帯電促進粒子も帯電ローラに回収され保持されるため、帯電ローラ2は感光ドラム1に対し緻密な接触と接触抵抗を保つことができる。従って直接注入帯電が可能になる。
【0143】
そして帯電ローラ2に混入したトナーは、本実施例では帯電ローラ表面の連続発泡が一時的なバッファーとなり、徐々に帯電ローラ2から吐き出される。帯電ローラ2には帯電促進粒子22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。
【0144】
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)。
【0145】
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。
【0146】
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、特に本実施例では連続発泡のスポンジ帯電ローラを用いているので、帯電促進粒子が安定して帯電ローラ表面近傍に存在するので、長期に亙り均一な帯電性が得られ良好な画像を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。
【0147】
〈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。
【0148】
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。
【0149】
2)接触帯電部材2や現像スリーブ4aに対する印加バイアスにAC電圧(交番電圧)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。
【0150】
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。
【0151】
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。
【0152】
5)現像手段4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。
【0153】
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。
【0154】
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。
【0155】
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。
【0156】
9)トナー粒度の測定方法の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。
【0157】
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。
【0158】
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。
【0159】
【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等の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被帯電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。
【0160】
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。
【0161】
本発明においては特に帯電促進粒子に劈開性で体積抵抗が1012Ω・cm以下の粒子を用いることで、帯電促進粒子自らが劈開して常に新しい面が存在し、接触帯電部材と被帯電体との間の電気的接触性が向上し放電生成物を発生しない注入帯電を安定して行い、長期使用においても安定した帯電性能及び画像性能を維持出来る画像形成装置を提供することが出来る。
【0162】
また、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、放電生成物を発生しない直接注入帯電を安定して行い、かつ長期の印字においても帯電ムラのない良好な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の画像形成装置の概略構成図
【図2】実施例2における連続気泡の弾性発泡体で構成した接触帯電部材の肉質と、それに帯電促進粒子が含浸されている状態を示した模式図
【図3】実施例3の画像形成装置(クリーナレス)の概略構成図
【図4】実施例3で用いた感光ドラムの層構成模型図
【図5】帯電特性グラフ
【符号の説明】
1 感光ドラム(像担持体、被帯電体)
2 帯電ローラ(接触帯電部材)
22 帯電促進粒子
3 現像装置
4 転写ローラ
5 定着装置
レーザービームスキャナ(露光装置)
8 帯電促進粒子供給手段
S1〜S3 バイアス印加電源
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
  The present invention,ContactThe present invention relates to a tactile charging method and a charging device, an image forming apparatus using a contact charging means as a charging process means of an image carrier, and a process cartridge.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, for example, in an image forming apparatus such as an electrophotographic apparatus or an electrostatic recording apparatus, an electrophotographic photosensitive member / an electrostatic recording dielectric body such as an electrophotographic photosensitive member (charged body) is uniformly charged to a required polarity and potential. A corona charger (corona discharger) is often used as a charging device for processing (including charge removal processing).
[0003]
A corona charger is a non-contact type charging device. For example, a corona charger is provided with a discharge electrode such as a wire electrode and a shield electrode surrounding the discharge electrode, and a discharge opening is opposed to an image carrier as a charged body. The image carrier surface is charged to a predetermined level by exposing the image carrier surface to a discharge current (corona shower) generated by applying a high voltage to the discharge electrode and the shield electrode.
[0004]
Contact charging
Recently, since there are advantages such as low ozone and low power compared to corona chargers, as described above, a contact system that charges a charged object by contacting a charged member to which a voltage is applied to the charged object The charging device (contact charging device) has been put into practical use.
[0005]
The contact charging device contacts a charged object such as an image carrier with a conductive charging member such as a roller type (charging roller), a fur brush type, a magnetic brush type, or a blade type, and the charging member (contact charging member). A predetermined charging bias is applied to a contact charger (hereinafter referred to as a contact charging member) to charge the charged object surface to a predetermined polarity and potential. There are two types of contact charging mechanism (charging mechanism, charging principle): (1) discharge charging mechanism and (2) direct injection charging mechanism, depending on which is dominant. The characteristic of appears.
[0006]
(1) Discharge charging mechanism
This is a mechanism in which the surface of the charged body is charged by a discharge phenomenon generated in a minute gap between the contact charging member and the charged body.
[0007]
Since the discharge charging mechanism has a constant discharge threshold value for the contact charging member and the member to be charged, it is necessary to apply a voltage larger than the charging potential to the contact charging member. Further, although the generation amount is remarkably smaller than that of the corona charger, it is unavoidable that a discharge product is generated in principle, and thus harmful effects due to active ions such as ozone are unavoidable.
[0008]
For example, a charging method using a conductive roller (charging roller) as a contact charging member is preferable in terms of stability of charging, and is widely used. In this roller charging, the charging mechanism is dominated by the discharge charging mechanism. is there.
[0009]
That is, the charging roller is generated using a conductive or medium resistance rubber material or foam. In addition, there are those obtained by laminating these to obtain desired characteristics. The charging roller has elasticity in order to obtain a certain contact with the member to be charged, but has a large frictional resistance, and is often driven by the member to be charged or with a slight speed difference. Accordingly, the non-contact state is unavoidable due to uneven shape on the roller and deposits on the object to be charged. Therefore, in the conventional roller charging, the discharge charging mechanism is dominant in the charging mechanism.
[0010]
More specifically, when charging is performed by pressing the charging roller against a 25 μm-thick OPC photosensitive member as a member to be charged, a voltage of about 640 V or more is applied to the charging roller. Is applied, the surface potential of the photoconductor starts to rise, and thereafter, the photoconductor surface potential increases linearly with a slope of 1 with respect to the applied voltage. Hereinafter, this threshold voltage is defined as the charging start voltage Vth.
[0011]
That is, in order to obtain the photoreceptor surface potential Vd required for electrophotography, the charging roller requires a DC voltage higher than that required, that is, Vd + Vth. A method in which only the DC voltage is applied to the contact charging member in this way to charge the image carrier is referred to as a “DC charging method”.
[0012]
However, in the DC charging method, the resistance of the contact charging member fluctuates due to environmental fluctuations, etc., and Vth fluctuates when the film thickness changes as the image bearing member is scraped off. It was difficult to make the value of.
[0013]
For this reason, as disclosed in JP-A-63-149669, etc., in order to further uniform charge, an AC component having a peak-to-peak voltage of 2 × Vth or more is added to a DC voltage corresponding to a desired Vd. An “AC charging method” is used in which the superimposed vibration voltage is applied to the contact charging member to charge the image carrier. This is for the purpose of smoothing the potential due to AC, and the potential of the image carrier converges to Vd, which is the center of the peak of the AC voltage, and is not affected by disturbances such as the environment.
[0014]
However, even in such a contact charging device, the essential charging mechanism uses a discharge phenomenon from the charging member to the image carrier, and as described above, the voltage required for charging is the image carrier. A value equal to or higher than the body surface potential + discharge threshold is required, and a trace amount of ozone is generated.
[0015]
In addition, when AC charging is performed for uniform charging, further generation of ozone, generation of vibration noise (AC charging sound) between the contact charging member and the photosensitive member due to the electric field of AC voltage, and charging target due to discharge The deterioration of the surface became remarkable, which was a new problem.
[0016]
(2) Direct injection charging mechanism
This is a mechanism for charging the surface of the object to be charged by directly injecting the charge from the contact charging member to the object to be charged. It is proposed in Japanese Patent Laid-Open No. 6-3921, etc.
[0017]
The medium-resistance contact charging member comes into contact with the surface of the member to be charged and directly injects charges into the surface of the member to be charged without going through a discharge phenomenon, that is, basically without using a discharge mechanism. Therefore, even if the voltage applied to the contact charging member is equal to or lower than the discharge threshold, the object to be charged can be charged to a potential corresponding to the applied voltage. Since this direct injection charging mechanism does not involve the generation of ions, no adverse effect due to the generation of discharge occurs.
[0018]
More specifically, a voltage is applied to a contact charging member such as a charging roller, a charging brush, a charging magnetic brush, etc., and charges are retained such as trapping order on the surface of the charged body (image carrier) or conductive particles of the charge injection layer. This mechanism directly injects and charges by injecting charges into the member. Since the discharge phenomenon is not dominant, the voltage required for charging is only the desired image carrier surface, and no ozone is generated.
[0019]
FIG. 5 shows an example of the charging characteristics of the discharge charging mechanism (1) and the direct injection charging mechanism (2) described above.
[0020]
That is, as shown by the graph A in FIG. 5, the discharge charging mechanism starts charging after the discharge threshold value of about −500V is passed. Therefore, when charging to -500 V, apply a DC voltage of -1000 V, or in addition to a DC charging voltage of -500 V, an AC voltage with a peak-to-peak voltage of 1200 V is always added so as to always have a potential difference greater than the discharge threshold. A method of applying and converging the charged object potential to the charged potential is common.
[0021]
On the other hand, the direct injection charging mechanism does not have a discharge threshold as shown by graph B in FIG. 5, and can obtain a charging potential substantially proportional to the applied bias.
[0022]
Toner recycling process (cleanerless system)
In the transfer type image forming apparatus, the transfer residual toner remaining on the photoconductor (image carrier) after transfer is removed from the photoconductor surface by a cleaner (cleaning device) to become waste toner. It is desirable not to come out from the aspect. Therefore, an image forming apparatus of a toner recycling process in which the cleaner is removed and the transfer residual toner on the photosensitive member after transfer is removed from the photosensitive member by “development simultaneous cleaning” by the developing device and collected and reused in the developing device. Has also appeared.
[0023]
Simultaneous development cleaning refers to the toner remaining on the photoconductor after the transfer, during the subsequent development, that is, the photoconductor is subsequently charged and exposed to form a latent image, and a fog removal bias ( This is a method of recovery by a fog removal potential difference Vback, which is a potential difference between the DC voltage applied to the developing device and the surface potential of the photoreceptor. According to this method, since the transfer residual toner is collected by the developing device and reused after the next step, waste toner can be eliminated, and troublesome maintenance can be reduced. Further, the cleanerless has a great advantage in terms of space, and the image forming apparatus can be greatly downsized.
[0024]
  Powder application to contact charging member
  Japanese Patent Publication No. 7-99442 discloses a contact charging device in which powder is applied to a contact surface between a contact charging member and a surface to be charged in order to prevent uneven charging and perform stable uniform charging. Although the contact charging member is driven and rotated by the object to be charged and the generation of ozone products is significantly less than that of a corona charger such as Scorotron, the charging principle remains the same as in the case of the roller charging described above. Mainly a discharge charging mechanism. In particular, in order to obtain more stable charging uniformity, a voltage obtained by superimposing an AC voltage on a DC voltage is applied, and therefore, more ozone products are generated due to discharge. Therefore, when using the device for a long time,CleanerlessWhen this image forming apparatus is used for a long time, adverse effects such as image flow due to ozone products are likely to appear.
[0025]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-150539 discloses that in an image forming method using contact charging, charging inhibition due to toner particles and silica fine particles adhering to the surface of the charging means during repeated image formation for a long time is prevented. For this reason, it is disclosed that the developer contains at least visible particles and conductive particles having an average particle size smaller than the visible particles. However, this contact charging is based on the discharge charging mechanism, not the direct injection charging mechanism, and has the above-described problems due to discharge charging.
[0026]
[Problems to be solved by the invention]
As described in the prior art section above, in contact charging, it is difficult to perform direct injection charging with a simple configuration as a contact charging member, and in an image forming apparatus, image fogging due to an absolute charging failure ( In the case of reversal development, the white background is developed) and charging unevenness occurs.
[0027]
  In a conventional roller charging configuration in which a charging roller is driven by a charged body and discharge charging is mainly used, and in a configuration in which a voltage is applied to the extent of discharging in the case of a fur brush, when a device is used for a long time,CleanerlessWhen the image forming apparatus is used for a long period of time, an image flow tends to occur due to accumulation of ozone products.
[0028]
  AlsoCleanerlessIn this image forming apparatus, the untransferred toner causes a charging failure at the charging nip (charging portion) between the charging member and the image carrier.
[0029]
Therefore, in the present invention, even when a simple member such as a charging roller or a fur brush is used as the charging member in the contact charging, a direct injection charging that is more excellent in charging uniformity and stable over a long period of time is realized. The object is to realize ozone-less direct injection charging with a simple configuration at a low applied voltage.
[0030]
Another object of the present invention is to obtain an image forming apparatus and a process cartridge with a simple configuration and no cost, which are free from troubles caused by ozone products, troubles caused by poor charging, and the like.
[0031]
[Means for Solving the Problems]
  The present invention is characterized by the following configuration.,bandAn electric method, a charging device, an image forming apparatus, and a process cartridge.
[0035]
  (1) CoverFlexible forming the nip with the charged bodycontactFor charging memberApply voltageThe surface of the object to be chargedInjectionA charging method to charge,
SmallAt leastcontactCleaving at the nip between the charging member and the object to be chargedHaveCharge accelerating particlesTheExistenceLet
  The contact charging member moves with a speed difference with respect to the charged body so that the surface of the charged body is rubbed with the charge accelerating particles,
  Charge-promoting particles can be cleaved at the nip to expose new surfacesA charging method characterized by the above.
[0036]
  (2)The resistance value of the charge promoting particles is 1 × 1012(Ω · cm) or less(1)The charging method described in 1.
[0037]
  (3)The volume resistance of the outermost surface layer of the member to be charged is 1 × 1014(Ω · cm) or less(1)Or(2)The charging method described in 1.
[0038]
  (4)The member to be charged is an electrophotographic photosensitive member, and the volume resistance of the outermost surface layer of the electrophotographic photosensitive member is 1 × 10.9 (Ω · cm) or more 1 × 1014(Ω · cm) or less(1) to (3)EitherOneThe charging method described in 1.
[0039]
  (5) To be chargedcontactThe charging members are moved in opposite directions at the nip portion.(1) to (4)EitherOneThe charging method described in 1.
[0040]
  (6) CoverFlexible forming the nip with the charged bodycontactFor charging memberApply voltageThe surface of the object to be chargedInjectionA charging device for charging,
SmallAt leastcontactCleavage at the nip between the charging member and the body to be chargedHaveCharge accelerating particlesTheExistenceLet,
  The contact charging member moves with a speed difference with respect to the charged body so that the surface of the charged body is rubbed with the charge accelerating particles,
  Charge-promoting particles can be cleaved at the nip to expose new surfacesA charging device.
[0041]
  (7)The resistance value of the charge promoting particles is 1 × 1012(Ω · cm) or less(6)The charging device according to 1.
[0042]
  (8)The volume resistance of the outermost surface layer of the member to be charged is 1 × 1014(Ω · cm) or less(6) or (7)The charging device according to 1.
[0043]
  (9)The member to be charged is an electrophotographic photosensitive member, and the volume resistance of the outermost surface layer of the electrophotographic photosensitive member is 1 × 10.9 (Ω · cm) or more 1 × 1014(Ω · cm) or less(6) to (8)EitherOneThe charging device according to 1.
[0044]
  (10)The object to be charged and the contact charging member move in opposite directions at the nip portion.(6) to (9)EitherOneThe charging device according to 1.
[0045]
  (11)An image forming apparatus that executes image formation by applying an image forming process including a step of charging the image carrier to the image carrier, and the step of charging the image carrier(6) to (10)EitherOneIn the charging device described inDone moreAn image forming apparatus.
[0046]
  (12)An image carrier, charging means for charging the image carrier, image information writing means for forming an electrostatic latent image on the charging surface of the image carrier, and developing means for visualizing the electrostatic latent image with toner, A transfer unit that transfers the toner image to a recording medium, and the developing unit also serves as a cleaning unit that collects toner remaining on the image carrier after the toner image is transferred to the recording medium. An image forming apparatus for image formation, and charging means for charging the image carrier(6) to (10)EitherOneAn image forming apparatus comprising the charging device according to claim 1.
[0047]
  (13)The image information writing means for forming an electrostatic latent image on the charging surface of the image carrier is an image exposure means.(12)The image forming apparatus described in 1.
[0048]
  (14)Charge-promoting particles are added to the developer of the developing means(12) or (13)The image forming apparatus described in 1.
[0049]
  (15)The resistance value of the charge accelerating particles added to the developing means is 1 × 1012(Ω · cm) or less(14)The image forming apparatus described in 1.
[0050]
  (16)The charge promoting particles have a particle size of 10 nm or more and 1 pixel or less.(12) to (15)EitherOneThe image forming apparatus described in 1.
[0051]
  (17)The image bearing member is an electrophotographic photosensitive member, and the volume resistance of the outermost surface layer of the electrophotographic photosensitive member is 1 × 10.9 (Ω · cm) or more 1 × 1014(Ω · cm) or less(12) to (16)EitherOneThe image forming apparatus described in 1.
[0052]
  (18)A process cartridge that is detachable from an image forming apparatus main body that performs image formation by applying an image forming process including a step of charging the image carrier to the image carrier, and at least the image carrier and the image carrier Means for chargingDoMeans(6) to (10)EitherOneA process cartridge according to claim 1, wherein the process cartridge is a charging device.
[0053]
<Operation>
a) The charge accelerating particles are conductive particles for the purpose of assisting charging, and uniform and stable direct injection charging is realized by using these particles. The volume resistance of the charge promoting particles is 1 × 1012Ω · cm or less, more preferably 1 × 10TenIt is desirable that it is below Ω · cm.
[0054]
In other words, at least a charging member (hereinafter referred to as a contact charging member) and a charged body carry the above-mentioned charge promoting particles on the charged portion which is a nip portion between the charged body and the contact charging member. Contact charging of the member to be charged is performed in the state where the charge accelerating particles are present.
[0055]
b) Since the charge promoting particles are present in the charging portion, which is the nip portion between the charged body and the contact charging member, the frictional effect of the particles increases the frictional resistance, so that the speed difference with respect to the charged body remains as it is. Even a charging roller that was difficult to hold and contact can be brought into contact with the surface of the object to be charged easily and effectively with a speed difference. At the same time, the charge accelerating particles fill the unevenness of the contact charging member to improve the contact property with respect to the object to be charged, and the contact charging member comes into close contact with the surface of the object to be charged through the particles and more frequently contacts the surface of the object to be charged. It becomes the structure which contacts.
[0056]
By providing a speed difference between the contact charging member and the member to be charged, the chance of the charge accelerating particles coming into contact with the member to be charged at the nip portion between the contact charging member and the member to be charged is greatly increased and high contact is achieved. The charge accelerating particles present in the nip portion between the contact charging member and the object to be charged can rub the surface of the object to be charged without any gap so that the charge can be directly injected into the object to be charged. Direct injection charging is dominant in the contact charging of the member to be charged by the charging member due to the presence of the charge accelerating particles.
[0057]
c) As a configuration for providing a speed difference, the contact charging member is rotationally driven to provide a speed difference with the charged body. It is possible to move the contact charging member in the same direction as the movement direction of the surface of the body to be charged, so that a speed difference is provided. Since the rotation speed of the contact charging member is larger in the forward direction than in the reverse direction to obtain the same peripheral speed ratio as in the reverse direction because the ratio depends on the ratio, it is better to move the contact charging member in the reverse direction. This is advantageous.
[0058]
The peripheral speed ratio described here is
Peripheral speed ratio (%) = (charging member peripheral speed−charged object peripheral speed) / charged object peripheral speed × 100
(The charging member peripheral speed is a positive value when the surface of the charging member moves in the same direction as the surface of the member to be charged in the nip portion).
[0059]
d) When an insulating material that is a charge-inhibiting factor is present in the charging portion, which is the nip portion between the object to be charged and the contact charging member, or the contact charging member is contaminated with such an insulating material. However, since the charge accelerating particles are present in the charging nip portion, which is the nip portion between the member to be charged and the contact charging member, it is possible to maintain a close contact property and contact resistance of the contact charging member to the member to be charged. Ozone-less direct injection charging can be stably maintained over a long period of time with an applied voltage, and uniform chargeability can be provided.
[0060]
e) In the present invention, as the above charge accelerating particles, those having a cleavage property are used. Here, “cleavage” means that a crystalline mineral is easily broken in a certain direction to form a smooth surface, that is, a cleavage surface. In the direction perpendicular to the cleavage plane, the bonding force of atoms or molecules constituting the crystal is particularly small.
[0061]
Cleavage and resistance 1 × 1012Specifically, zinc oxide, graphite, molybdenum disulfide, boron nitride, talc, or the like can be used as a material for conductive charge promoting particles of (Ω · cm) or less.
[0062]
The chargeability of direct injection charging using the charge accelerating particles decreases with the following reasons as the durability is increased. (1). The charge promoting particles are detached from the surface of the contact charging member. (2). In a cleanerless image forming apparatus, transfer residual toner, high-resistance external additives, and the like adhere around the charge promoting particles. (3). Even in an image forming apparatus having a cleaner, fine toner powder or a high-resistance external additive that has passed through the cleaner adheres around the charge promoting particles. Further, since the charge accelerating particles are particles having a certain degree of hardness, when the surface of the charged object is rubbed, the surface is scraped or damaged, and the life of the apparatus is shortened.
[0063]
In the present invention, since the charge-promoting particles having a cleavage property are used, the charge-promoting particles themselves are cleaved to always expose a new surface. Stable contact with the body can be ensured, ozone-free and uniform direct injection charging property can be obtained, and in an image forming apparatus, a good image without charging failure can be obtained even in long-term use.
[0064]
The resistance value of the charge promoting particles is 1 × 1012(Ω · cm) or less, more preferably 1 × 10TenWhen it is (Ω · cm) or less, uniform and stable charging is possible in direct injection charging.
[0065]
In addition, when the particle size of the charge accelerating particles is 10 nm or more and 1 pixel or less, it is possible to provide an apparatus capable of obtaining a good image that does not inhibit exposure in the image forming apparatus.
[0066]
In addition, the volume resistance of the outermost surface layer of the member to be charged is 1 × 1014(Ω · cm) or less, and further, the member to be charged is an electrophotographic photosensitive member, and the volume resistance of the outermost surface layer of the electrophotographic photosensitive member is 1 × 10.9 (Ω · cm) or more 1 × 1014By being equal to or less than (Ω · cm), more sufficient chargeability can be given even in the long-term use of the apparatus.
[0067]
f) Thus, a high charging efficiency that cannot be obtained by conventional roller charging or the like can be obtained, and a charged potential almost equal to the voltage applied to the contact charging member can be given to the object to be charged. Even when an elastic foam member is used, regardless of contamination of the contact charging member, a voltage equivalent to the charging potential required for the object to be charged is sufficient as the bias applied to the contact charging member, and the discharge is sufficient. A stable and safe contact charging device that does not use a phenomenon, that is, a direct injection charging device that has a low applied voltage and ozoneless, excellent charging uniformity, and stable performance over a long period of time can be realized with a simple configuration.
[0068]
g) By using the above charging device as a charging means for the image carrier, contact charging type image recording devices, contact charging type / transfer type image recording devices, and further contact charging type / transfer type / toner recycling systems can be used. For image recording devices, a simple elastic foam member is used as the contact charging member, and ozone-less direct injection charging and toner recycling system can be executed without problems at low applied voltage regardless of toner contamination of the contact charging member. In addition, since there is no ozone product due to discharge, good image quality without image flow and high-quality image formation can be maintained for a long time, and high-quality image formation can be performed for a long time even after outputting an image with a high image ratio. Can be maintained.
[0069]
In the image recording apparatus of the toner recycling system (cleanerless), since the contact charging member is in contact with the image carrier with a speed difference, the contact charging member and the image carrier are separated from the transfer unit. The pattern of untransferred toner that has reached the charging nip, which is the nip, is disturbed and destroyed, so that the previous image pattern portion does not appear as a ghost in the halftone image. That is, it is possible to obtain a uniform output image free from ghosts due to transfer residual toner.
[0070]
Since the charge-promoting particles are present in the charging portion that is the nip portion between the contact charging member and the image carrier, the contact charging member can be maintained in close contact with the image carrier and the contact resistance can be maintained. Regardless of contamination by residual toner, ozone-less direct injection charging can be stably maintained over a long period of time with a low applied voltage, and uniform charging properties can be provided.
[0071]
The transfer residual toner adhering to and mixed in the contact charging member is gradually discharged from the contact charging member onto the image carrier, reaches the development site along with the movement of the image carrier surface, and is simultaneously cleaned (collected) by the development means (toner recycling).
[0072]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
<Example 1> (FIG. 1)
In this example, the charge accelerating particles have cleaving properties and 1 × 1012Contact charging device in which conductive particles of (Ω · cm) or less are supported on the surface of the charging member to enable direct injection charging, and thereby there is no charging unevenness from the initial use of the device to after long-term durability This is an example of an image forming apparatus capable of obtaining stable chargeability and an image.
[0073]
The image forming apparatus of this example is a laser printer (recording apparatus) using a transfer type electrophotographic process, a contact charging method using direct injection charging, and a process cartridge attaching / detaching method.
[0074]
(1) Overall schematic configuration of the printer
In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a rotating drum type OPC photosensitive member (negative photosensitive member, hereinafter referred to as a photosensitive drum) having a diameter of 30 mm as an image carrier (charged member), and a peripheral speed of 50 mm in the clockwise direction indicated by an arrow A. It is rotationally driven at a constant speed of / sec.
[0075]
Reference numeral 2 denotes a contact charging member for the photosensitive member 1, and this example is a roller-shaped charging roller having a diameter of 12 mm, which includes a metal core 2a and a medium resistance layer 2b of a foamed body. Charge promoting particles (conductive particles) 22 are coated on the surface of the charging roller 2 in advance. Reference numeral 8 denotes a charging accelerating particle supply means for the charging roller 2.
[0076]
The charging roller 2, the charge accelerating particles 22 and the charge accelerating particle supply means 8 will be described in detail in another section.
[0077]
The charging roller 2 is brought into contact with the photosensitive drum 1 by forming a predetermined nip width with a predetermined pressing force against elasticity. n is a charging nip portion (charging portion) between the charging roller 2 and the photosensitive drum 1.
[0078]
In this embodiment, the charging roller 2 is rotationally driven at approximately 80 rpm so as to move at a constant speed in the clockwise direction of the arrow B, that is, in the charging nip portion n in the direction opposite to the rotation direction of the photosensitive drum 1 (counter). Contact one surface with a speed difference.
[0079]
A predetermined charging voltage is applied to the charging roller 2 from the charging bias application power source S1, so that the surface of the rotary photosensitive drum 1 is uniformly contact-charged to a predetermined polarity and potential. In this embodiment, a DC voltage of −700 V was applied to the roller cored bar 2a of the charging roller 2 from the charging bias application power source S1 as the charging voltage.
[0080]
In this embodiment, the contact charging of the photosensitive drum 1 by the charging roller 2 is performed by direct injection charging due to the presence of the charge accelerating particles, and the surface of the rotating photoconductor has a potential substantially equal to the charging voltage applied to the charging roller 2. Is charged. This will be described in detail in another section.
[0081]
  Reference numeral 7 denotes a laser beam scanner (exposure device) including a laser diode and a polygon mirror. This laser beam scanner uses time-series electrical information for target image information.DigitalA laser beam L whose intensity is modulated corresponding to the pixel signal is output, and the uniformly charged surface of the rotating photosensitive drum 1 is scanned and exposed with the laser beam. A mirror member 7 a deflects the output laser light L of the laser beam scanner 7 to the exposure portion of the photosensitive drum 1. By this scanning exposure, an electrostatic latent image corresponding to target image information is formed on the surface of the rotary photosensitive drum 1.
[0082]
Reference numeral 3 denotes a developing device, and the electrostatic latent image on the surface of the rotary photosensitive drum 1 is developed as a toner image by the developing device. The developing device 3 in this example is a reversal developing device using magnetic one-component insulating toner (negative toner) 3d. Reference numeral 3a denotes a non-magnetic rotating developing sleeve which includes a fixed (non-rotating) magnet roll 3b and is driven to rotate at a predetermined peripheral speed in the counterclockwise direction indicated by an arrow.
[0083]
The magnetic one-component insulating toner 3d in the developing device 3 is magnetically restrained and held as a toner layer on the outer surface of the developing sleeve 3a by the magnetic force of the internal magnet roll 3b, and is conveyed along with the rotation of the developing sleeve 3a. Thus, the layer thickness is regulated by the regulating blade 3c, and an electric charge is applied, which is conveyed to the development site d, which is the opposite portion between the photosensitive drum 1 and the developing sleeve 3a, and the electrostatic latent image on the surface of the rotating photosensitive drum 1 is used as a toner image. Reverse development.
[0084]
A predetermined developing voltage is applied to the developing sleeve 3a from a developing bias applying power source S2. In this example, the developing voltage is obtained by superimposing a DC voltage of −500 V and a rectangular AC voltage having a frequency of 1800 Hz and a peak-to-peak voltage of 1600 V.
[0085]
In this example, the magnetic one-component insulating toner 3d as a developer is prepared by mixing binder resin, coloring material, magnetic particles, charge control agent, etc., and kneading, pulverizing, and classifying, and further fluidizing. It was created by externally adding an agent. The weight average particle diameter (D7) of the toner was 7 μm.
[0086]
Reference numeral 4 denotes a medium resistance, elastic rotary transfer roller as a contact transfer means, which is brought into pressure contact with the photosensitive drum 1 to form a transfer nip portion (transfer portion) e.
[0087]
A recording material (transfer material) P as a recording medium is fed to the transfer nip part e from a paper feeding unit (not shown) at a predetermined timing, and a predetermined transfer voltage is applied to the transfer roller 4 from a transfer bias application power source S3. As a result, the toner image on the photosensitive drum 1 side is sequentially transferred onto the surface of the transfer material P fed to the transfer nip portion e.
[0088]
In this example, the roller resistance value is 5 × 10.8 The transfer was carried out by applying a DC voltage of +2000 V using an Ω. That is, the recording material P introduced into the transfer nip portion e is nipped and conveyed by the transfer nip portion e, and the toner images formed and supported on the surface of the rotary photosensitive drum 1 on the surface side are sequentially pressed by electrostatic force and pressure. Transferred by pressure.
[0089]
Reference numeral 5 denotes a fixing device such as a heat fixing method. The recording material P that has been fed to the transfer nip portion e and has received the transfer of the toner image on the photosensitive drum 1 side is separated from the surface of the rotating photosensitive drum 1 and introduced into the fixing device 5 to receive the fixing of the toner image. It is discharged out of the apparatus as an image formed product (print, copy).
[0090]
Reference numeral 6 denotes a cleaning device (cleaner). The surface of the photosensitive drum after the transfer of the toner image onto the recording material P is cleaned by the cleaning device 6 after removal of adhering contaminants such as residual toner and is repeatedly used for image formation. .
[0091]
In the printer of this example, the photosensitive drum 1, the charging roller 2 as a contact charging member, the charge accelerating particle supply means 8, the developing device 3, and the cleaning device 6 are included in the cartridge 20 in a batch with respect to the printer main body. It is a cartridge-type device that is detachable and replaceable. The combination of process devices to be processed into a process cartridge is not limited to the above, and is arbitrary. Reference numerals 21 and 21 denote attachment / detachment guide / holding members for the process cartridge 20. In the present invention, the image forming apparatus is not limited to a cartridge type apparatus.
[0092]
(2) Charging roller 2
The charging roller 2 is formed by forming a foam medium resistance layer 2b on a core metal 2a.
[0093]
The middle resistance layer 2b was formulated with a synthetic rubber (for example, EPDM), conductive particles (for example, carbon black), a sulfiding agent, a foaming agent, and the like, and formed in a roller shape on the core metal 2b. Thereafter, the surface was polished as necessary to produce an elastic conductive roller 2 as a charging roller having a diameter of 12 mm and a longitudinal length of 200 mm.
[0094]
The roller resistance of the charging roller 2 of this example was measured and found to be 100 kΩ. The roller resistance is measured by applying 100 V between the core metal 2a and the aluminum drum in a state where the charging roller 2 is pressure-bonded to a 30 mm diameter aluminum drum so that the total pressure of 1 kg is applied to the core metal 2a of the charging roller 2. did.
[0095]
It is important that the charging roller 2 which is a contact charging member functions as an electrode, and has sufficient elasticity to obtain a sufficient contact state with the charged body, and at the same time a sufficiently low resistance to charge the moving charged object It is necessary to have. However, on the other hand, it is necessary to prevent voltage leakage when a to-be-charged body has a low breakdown voltage defect portion such as a pinhole. When an electrophotographic photosensitive member is used as the member to be charged, 10 is necessary to obtain sufficient chargeability and leakage resistance.Four -107 A resistance of Ω is desirable.
[0096]
(3) Charge promoting particles 22
In this embodiment, the charge promoting particles 22 have a specific resistance of 3 × 10.Three Conductive zinc oxide particles having a cleavage property of Ω · cm and an average particle size of 4.5 μm were used.
[0097]
The particle resistance is 10 to 10 because the specific resistance is exchanged through particles.12Ω · cm or less is desirable, more preferably 10TenΩ · cm or less is good.
[0098]
The resistance of the particles was determined by measuring and normalizing by the tablet method. That is, the bottom area 2.26cm2 Approximately 0.5 g of a powder sample was placed in the cylinder, and 15 kg of pressure was applied to the upper and lower electrodes. At the same time, a voltage of 100 V was applied to measure the resistance value, and then normalized to calculate the specific resistance.
[0099]
The particle size is desirably 50 μm or less in order to obtain good charging uniformity. In the present invention, the particles are cleaved particles, and most of the particles have a structure like an aggregate of particles, and the average particle diameter of the particles is defined as the average particle diameter as the aggregate. For the measurement of the particle size, 100 or more samples were extracted from observation with an optical or electron microscope, the volume particle size distribution was calculated with the maximum horizontal chord length, and the 50% average particle size was determined.
[0100]
In particular, when the charge promoting particles 22 are used for charging a photosensitive drum, colorless or nearly white particles are suitable so as not to disturb the latent image exposure. Further, considering that the charge accelerating particles are partially transferred from the photosensitive member to the recording material, the color recording is preferably colorless or white, and preferably non-magnetic. In order to prevent light scattering by particles during image exposure, the particle size is desirably equal to or smaller than the constituent pixel size. As the lower limit of the particle size, 10 nm is considered to be the limit as a particle that can be stably obtained.
[0101]
On the outer peripheral surface of the charging roller 2, the above-described charging promoting particles 22 were uniformly applied with a brush. In addition to this method, there is also a method of applying the charge accelerating particles to the surface of the charging roller by putting a charging roller in the charge accelerating particles and press-contacting another roller or brush.
[0102]
(4) Charge accelerating particle supply means 8
In this embodiment, the charge accelerating particle supply means 8 includes a charge accelerating particle supply roller 81, a charge accelerating particle 22, a charge promoting particle supply roller, a housing 82 in which the charge accelerating particle is accommodated, and the like. The charge accelerating particle supply means 8 is controlled to switch its position in a direction away from the direction in which the charge accelerating particle supply roller 81 is in contact with the charging roller 2 and away from the charging roller 2 by a moving means (not shown).
[0103]
When supplying the charge accelerating particles, the position of the supply roller 81 is moved so as to contact the charging roller 2, and the charging roller 22 contacts the charging roller 2 and rotates following the charging roller 2. It is configured to be applied to the surface. When not supplied, the supply roller 81 is moved away from the charging roller 2. The position movement switching control of the charge accelerating particle supply means 8 can be performed by a cam type, an electromagnetic coil type or the like. In this embodiment, the charging roller 2 at the time of non-image formation is provided for every 300 sheets of image formation. The charging promotion particle supply member 81 is brought into contact with the charging roller 2 by a cam during a certain period of rotation of one revolution or more, and the charging promotion particles 22 are supplied to the charging roller 2.
[0104]
The charge accelerating particles 22 are supplied to the charging roller 2 at the time of non-image formation when the charge accelerating particles 22 are excessively supplied at the time of image formation. This is because there are adverse effects such as light shielding in the exposure unit and development leakage in the development unit.
[0105]
(5) Direct injection charging (direct charging)
Contact charging of the photosensitive drum 1 is performed in a state where the charge accelerating particles 22 are present in the charging nip portion n between the photosensitive drum 1 and the charging roller 2.
[0106]
That is, the presence of the charge accelerating particles 22 in the charging nip n between the photosensitive drum 1 and the charging roller 2 results in a large frictional resistance due to the lubricant effect of the particles 22, so that the speed difference with respect to the photosensitive drum 1 is left as it is. Even a charging roller that is difficult to hold and contact can be brought into contact with the surface of the photosensitive drum 1 without difficulty and with an effective speed difference. At the same time, the charging roller 2 is in close contact with the surface of the photosensitive drum 1 through the particles 22, that is, the charge accelerating particles fill the unevenness of the charging roller as a contact charging member with respect to the photosensitive drum 1 as a member to be charged. The contact property is improved and the photosensitive drum 1 surface is contacted more frequently.
[0107]
Since a speed difference can be provided between the charging roller 2 and the photosensitive drum 1, the chance of the charge accelerating particles 22 contacting the photosensitive drum 1 at the nip portion between the charging roller 2 and the photosensitive drum 1 is remarkably increased. The contact property can be obtained, and the charge accelerating particles 22 existing in the nip portion between the charging roller 2 and the photosensitive drum 1 can rub the surface of the photosensitive drum 1 without gap so that the charge can be directly injected into the photosensitive drum 1. In the contact charging of the photosensitive drum 1 by the charging roller 2, direct injection charging is dominant due to the presence of the charge accelerating particles.
[0108]
In this embodiment, a DC voltage of −700 V is applied to the cored bar 2 a of the charging roller 2. As a result, the surface of the photosensitive drum 1 is directly injected and charged to a potential substantially equal to the applied voltage.
[0109]
In particular, since the charging roller 2 has a peripheral speed difference with respect to the photosensitive drum 1, the charge accelerating particles having a cleavage property on the surface of the charging roller are stressed by the peripheral speed difference between the surface of the charging roller and the photosensitive drum, Cleaving itself to expose a new flat surface, and always providing stable electrical contact between the surface of the charging roller and the photosensitive drum.
[0110]
This also eliminates the need to supply the charge accelerating particles 22 to the charging roller 2 at every image formation, and the charge accelerating particles have a cleaving property. Therefore, since the amount of the charge accelerating particles 22 supplied to the charging roller 2 may be small, the number of times of supply can be reduced.
[0111]
Therefore, in this embodiment, as described above, when non-image formation is performed every 300 images, the charge accelerating particle supply unit 8 is controlled so that the charge accelerating particle supply roller 81 is in contact with the charging roller 2 and is insufficient. Supply charged particles.
[0112]
Accordingly, a high charging performance that cannot be obtained by roller charging mainly using conventional discharge can be obtained, and a potential substantially equal to the potential applied to the contact charging member can be applied to the member to be charged. Accordingly, a voltage corresponding to the potential required for the object to be charged is sufficient as the bias necessary for charging, and stable and safe direct injection charging without using a discharge phenomenon can be realized.
[0113]
In the image forming apparatus described above, when printing is performed, there is no image defect such as light shielding in the exposure unit and development leakage, and uniform charging performance can be obtained over long-term use of the apparatus, and a good image can be maintained. Can do.
[0114]
The means for supplying the charge accelerating particles 22 to the charging roller 2 is not limited to the means configuration as in this embodiment, and is arbitrary.
[0115]
<Example 2> (FIG. 2)
In this embodiment, in the image forming apparatus according to the first embodiment, the charging roller 2 is made of an open-cell foam, and the charge promoting particles 22 are impregnated and held in advance. Has been stabilized even during long-term use of the device.
[0116]
(1) Charging roller 2
The charging roller 2 is formed by forming a medium resistance layer 2b of an open cell foam on a core metal 2a.
[0117]
The middle resistance layer 2b is formulated with a resin (for example, urethane), conductive particles (for example, carbon black), a sulfurizing agent, a foaming agent, and the like, and is formed in a roller shape on the core metal 2b. Thereafter, the surface was polished as necessary to produce an elastic conductive roller 2 as a charging roller having a diameter of 12 mm and a longitudinal length of 200 mm. Representative open-cell materials include Toyo Polymer's Rubicel (trade name), Loren (trade name), and the like.
[0118]
Here, as shown in the enlarged model diagram of FIG. 2, the open cell is a cell in which the cell of the foam 2 b is not completely surrounded by the cell film and communicates with an adjacent cell. In addition to open cells, they are also called open cells and open cells.
[0119]
The roller resistance of the charging roller 2 of this example was measured and found to be 100 kΩ.
[0120]
(2) Charge promoting particles 22
In this embodiment, the charge-promoting particles 22 having cleavage properties are average particle diameter of 3.0 μm and resistance value of 1 × 10.Four Ω · cm molybdenum disulfide was used.
[0121]
The charge promoting particles 22 are coated on the outer peripheral surface of the charging roller 2 in advance. As a coating method, the charge accelerating particles are struck with a brush so that the charge accelerating particles 22 penetrate into the elastic sponge layer (open cell flesh) 2b of the charging roller as shown in the model diagram of FIG. The coating was uniformly applied to the outer peripheral surface.
[0122]
In this way, by hitting the charge accelerating particles 22 on the surface of the charging roller 2, not only the surface but also the inside of the elastic layer 2b, which is the open cell flesh of the charging roller, to some extent as shown in the model diagram of FIG. Charge-promoting particles can be supported.
[0123]
Other device configurations are the same as those of the first embodiment.
[0124]
Therefore, in the case of the apparatus of the present embodiment, the charge accelerating particles 22 have cleavage properties and are present even inside the sponge layer of the charging roller 2 composed of the open-cell foam, so that they are stable over a long period of time. Good chargeability can be obtained.
[0125]
In the present embodiment, the number of times of supplying the charge accelerating particles to the charging roller 2 by the charged particle supply means 8 is further reduced than in the first embodiment, and the supply of every 500 sheets is sufficient.
[0126]
Therefore, there is no image defect such as light shielding at the exposure part and development leakage, and the charge accelerating particles 22 are cleaved, and the charging roller 2 is composed of an open-cell foam, so that it can be used for a long time. As a result, more stable and uniform charging performance can be obtained, and a good image can be maintained.
[0127]
<Example 3> (FIGS. 3 and 5)
This embodiment is a cleanerless image forming apparatus. FIG. 3 is a schematic configuration diagram of the image forming apparatus. Constituent members / portions common to the image forming apparatus according to the first exemplary embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
[0128]
(1) Pre-coating treatment of the charging roller 2 and the charge accelerating particles 22
In this embodiment, the charging roller 2 is an open-cell sponge roller made of the same open-cell foam as in the second embodiment.
[0129]
The charge accelerating particles 22 were uniformly applied to the surface of the open-cell sponge roller as the charging roller 2 in advance by striking with a brush.
[0130]
In this embodiment, the charge promoting particles have a specific resistance of 10Three A conductive zinc oxide having a cleavage property of Ω · cm and an average particle diameter of 4.5 μm was used.
[0131]
(2) Addition of the charge accelerating particles 22 to the developer 3d of the developing device 3
As described above, the charge accelerating particles 22 are preliminarily applied to the surface of the charging roller 2 and are added to the magnetic one-component insulating toner 3d, which is a developer contained in the developing device 3, at a predetermined ratio. In this embodiment, the addition amount of the charge accelerating particles 22 to the developer 3d is 1 part by weight.
[0132]
(3) Photosensitive drum 1
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of the layer structure of the photosensitive drum 1 used in this embodiment.
[0133]
The photosensitive drum 1 has a charge injection layer 16 on its surface. That is, a general organic photoreceptor drum coated on an aluminum drum substrate (Al drum substrate) 11 in the order of an undercoat layer 12, a positive charge injection preventing layer 13, a charge generation layer 14, and a charge transport layer 15. By applying the charge injection layer 16, the charging performance is improved.
[0134]
The charge injection layer 16 is made of SnO as conductive particles (conductive filler) on a photo-curable acrylic resin as a binder.2 Ultrafine particles 16a (diameter of about 0.03 μm), a lubricant such as tetrafluoroethylene resin (trade name: Teflon), a polymerization initiator, and the like are mixed and dispersed, and after coating, a film is formed by a photocuring method.
[0135]
An important point as the charge injection layer 16 is the resistance of the surface layer. In the charging method by direct injection of charges, charges can be exchanged more efficiently by reducing the resistance on the charged object side. On the other hand, when used as an image carrier (photoreceptor), it is necessary to hold the electrostatic latent image for a certain time, so that the volume resistance value of the charge injection layer 16 is 1 × 10 6.9 ~ 1x1014A range of (Ω · cm) is appropriate.
[0136]
Even when the charge injection layer is not used as in this configuration, for example, when the charge transport layer is in the resistance range, the same effect can be obtained. Furthermore, the volume resistance of the surface layer is about 1013The same effect can be obtained by using an amorphous silicon photoconductor having an Ωcm.
[0137]
(3) Direct injection charging
The toner image obtained on the photosensitive drum 1 by the development is transferred to the recording material P, but a part of the toner remains on the photosensitive drum as a transfer residue. Since the printer of this embodiment is cleanerless, the transfer residual toner is carried as it is to the nip portion n between the photosensitive drum 1 and the charging roller 2. Since the conventional toner is an insulator, the transfer residual toner carried to the charging nip n causes a charging failure.
[0138]
However, in this embodiment, the surface of the charging roller 2 is preliminarily coated with the charge accelerating particles 22 that are cleaved, and the charge accelerating particles 22 mixed with the developer 3d of the developing device 3 are developed and transferred. The toner is carried to the nip n between the photosensitive drum 1 and the charging roller 2 through the process and supplied to the charging roller 2 so that the charging roller 2 contacts the photosensitive drum 1 even when toner is mixed in the charging roller 2. As described in Examples 1 and 2, charging by direct injection is stable from the very beginning of use of the apparatus until after long-term use because the property and contact resistance can be maintained by the charge accelerating particles 22 existing in the nip n. Can be maintained.
[0139]
Even if the charge accelerating particles 22 fall off from the charging roller 2 to some extent, the charge accelerating particles 22 have cleavage properties and the charge accelerating particles 22 are continuously supplied from the developing device 3 via the photosensitive drum surface. It becomes possible to maintain the property stably.
[0140]
In this embodiment, the zinc oxide particles, which are the charge accelerating particles 22 impregnated in the continuous foam of the charging roller 2, are exposed to the surface due to deformation near the surface of the charging roller, and the toner that is the developer of the developing device 3 is exposed to the toner. Since the externally added charge accelerating particles 22 are also present on the photosensitive drum 1 as a transfer residue and are collected and held on the surface of the charging roller, the charging roller 2 is kept in close contact with the photosensitive drum 1 and contact resistance. Can do. Therefore, direct injection charging with good charging uniformity is possible.
[0141]
In addition, by adjusting the resistance of the surface layer of the photosensitive member as a member to be charged, charging is performed more stably and uniformly. That is, even when the transfer residual toner is mixed with the charging roller 2 and the contact area is reduced, the charge transfer is more efficiently performed by setting the interposition of the charge accelerating particles and the surface resistance on the photosensitive member side in the area where the latent image can be formed. Is to do.
[0142]
(4) Cleanerless system
As described above, the transfer residual toner carried to the nip n between the photosensitive drum 1 and the charging roller 2 because the printer is cleanerless adheres to and mixes with the charging roller 2, and the surface of the photosensitive drum and the charge accelerating particles. In this embodiment, the toner is negative (plus → minus) due to the friction with the roller 22, and is gradually discharged from the charging roller 2 onto the photosensitive drum 1 electrically. In this case, the toner is mixed into the charging roller while being disturbed by the minute protrusions on the surface of the charging roller (temporary recovery of toner), but in this embodiment, the charge promoting particles are impregnated in the continuous foam of the charging roller 2. Since the zinc oxide particles are exposed to the surface due to deformation near the surface of the charging roller, and the charge accelerating particles are also collected and held by the charging roller simultaneously with the toner, the charging roller 2 is in close contact with the photosensitive drum 1 and contact resistance. Can keep. Therefore, direct injection charging is possible.
[0143]
In the present embodiment, the toner mixed in the charging roller 2 is continuously discharged on the surface of the charging roller as a temporary buffer, and is gradually discharged from the charging roller 2. Since the charge accelerating particles 22 are carried on the charging roller 2, the adhesion force between the charging roller 2 and the transfer residual toner adhering to and mixed with the charging roller 2 is reduced, and the toner from the charging roller 2 onto the photosensitive drum 1 is reduced. This improves the discharge efficiency.
[0144]
The toner discharged from the charging roller 2 onto the photosensitive drum 1 reaches the developing portion d along with the rotational movement of the surface of the photosensitive drum 1, and is again collected (development simultaneous cleaning) or developed (toner recycling) in the developing device 3.
[0145]
As described above, in the simultaneous development cleaning, the toner remaining on the photosensitive drum 1 after the transfer is continuously developed in the image forming process, that is, the photosensitive drum is continuously charged and exposed to form a latent image, and the latent image is developed. At this time, it is recovered by the fog removing bias Vback which is a potential difference between the DC voltage applied to the developing device and the surface potential of the photosensitive drum. In the case of reversal development as in the printer of this embodiment, this simultaneous cleaning is performed by attaching toner from the dark portion potential of the photosensitive drum to the developing sleeve and the toner from the developing sleeve to the bright portion potential of the photosensitive drum. This is done by the action of an electric field.
[0146]
By repeating the above steps, direct injection charging is performed while enabling toner recycling. In particular, in this embodiment, a continuous foaming sponge charging roller is used, so that the charge accelerating particles are stably placed near the surface of the charging roller. Therefore, uniform chargeability can be obtained over a long period of time, and a good image can be maintained. Since the transfer residual toner and the charge accelerating particles are taken into the charging roller 2 while being disturbed, a uniform output image free from ghosts due to the transfer residual toner can be obtained.
[0147]
<Others>
1) The charging roller 2 as a flexible contact charging member is not limited to the charging roller of the embodiment.
[0148]
In addition to the charging roller, the flexible contact charging member can be made of a material or shape such as a fur brush, felt, or cloth. Moreover, these can be laminated | stacked and it can also obtain more suitable elasticity and electroconductivity.
[0149]
2) When an AC voltage (alternating voltage) is included in the bias applied to the contact charging member 2 and the developing sleeve 4a, a sine wave, a rectangular wave, a triangular wave, or the like can be used as appropriate. Further, it may be a rectangular wave formed by periodically turning on / off a DC power source. In this way, a bias that changes the voltage value periodically can be used as the waveform of the alternating voltage.
[0150]
  3) As an image exposure means for forming an electrostatic latent image, a digital latent image is formed as in the embodiment.laserIt is not limited to scanning exposure means, but may be other analog light-emitting elements such as normal analog image exposure or LED, and it corresponds to image information such as a combination of a light-emitting element such as a fluorescent lamp and a liquid crystal shutter. Any electrostatic latent image can be formed.
[0151]
4) The image carrier may be an electrostatic recording dielectric or the like. In this case, the dielectric surface is uniformly primary-charged to a predetermined polarity and potential, and then selectively neutralized by a neutralizing means such as a static elimination needle head or an electron gun to write and form a target electrostatic latent image.
[0152]
5) In the embodiment, the developing unit 4 has been described by taking a reversal developing device using a single-component magnetic toner as an example. However, the configuration of the developing device is not particularly limited. A regular developing device may be used.
[0153]
6) The transfer means 4 is not limited to roller transfer, and is optional such as belt transfer or corona discharge transfer.
[0154]
7) The image forming apparatus may form not only a single-color image but also a multi-color or full-color image by multiple transfer using an intermediate transfer member such as a transfer drum or a transfer belt.
[0155]
8) The image forming apparatus is not limited to a transfer type image forming apparatus, and may be a direct type image forming apparatus or an image forming apparatus as an image display apparatus (display apparatus).
[0156]
9) An example of a toner particle size measuring method will be described. As a measuring device, a Coulter counter TA-2 type (manufactured by Coulter Co.) was used, and an interface (manufactured by Nikkiki) and CX-1 personal computer (manufactured by Canon) for outputting the number average distribution and volume average distribution were connected, and Prepare 1% NaCl aqueous solution using primary sodium chloride.
[0157]
As a measuring method, a surfactant, preferably 0.1 to 5 ml of alkylbenzene sulfonate is added as a dispersant to 100 to 150 ml of the aqueous electrolytic solution, and 0.5 to 50 mg of a measurement sample is further added.
[0158]
The electrolyte solution in which the sample is suspended is subjected to a dispersion treatment with an ultrasonic disperser for about 1 to 3 minutes, and the particle size distribution of particles of 2 to 40 μm is measured using the Coulter counter TA-2 type using a 100 μ aperture as the aperture. Then, the volume average distribution is obtained. The volume average particle diameter is obtained from the obtained volume average distribution.
[0159]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, even when a simple member such as a charging roller is used as the contact charging member, the applied bias necessary for charging the contact charging member can be obtained regardless of contamination of the contact charging member. A voltage equivalent to the charging potential required for the object to be charged is sufficient, and a stable and safe contact charging device that does not use the discharge phenomenon, that is, low applied voltage and ozoneless, excellent charging uniformity and stable performance for a long time. The direct injection charging device can be realized with a simple configuration.
[0160]
By using this charging device as a charging means for the image carrier, contact charging type image recording device, contact charging type / transfer type image recording device, and further contact charging type / transfer type / toner recycling system image recording. For devices, simple members such as charging rollers and fur brushes are used as contact charging members, and ozone-less direct injection charging and toner recycling systems can be carried out with no applied voltage regardless of toner contamination of the contact charging members. This makes it possible to maintain high-quality image formation over a long period of time, maintain high-quality image formation over a long period of time even after outputting an image with a high image ratio.
[0161]
In the present invention, the charge promoting particles are particularly cleaved and have a volume resistance of 1012By using particles of Ω · cm or less, the charge accelerating particles themselves are cleaved and there is always a new surface, the electrical contact between the contact charging member and the object to be charged is improved, and no discharge product is generated. It is possible to provide an image forming apparatus that performs injection charging stably and can maintain stable charging performance and image performance even during long-term use.
[0162]
Further, even in an image forming apparatus that does not have a cleaning device, direct injection charging without generating a discharge product can be stably performed, and a good image free from uneven charging can be obtained even in long-term printing.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an image forming apparatus according to a first embodiment.
FIG. 2 is a schematic diagram showing the quality of a contact charging member composed of an open cell elastic foam in Example 2 and a state in which it is impregnated with charge promoting particles.
FIG. 3 is a schematic configuration diagram of an image forming apparatus (cleanerless) according to a third embodiment.
FIG. 4 is a layer configuration model diagram of the photosensitive drum used in Example 3;
FIG. 5: Charging characteristic graph
[Explanation of symbols]
    1 Photosensitive drum (image carrier, charged body)
    2 Charging roller (contact charging member)
    22 Charge-promoting particles
    3 Development device
    4 Transfer roller
    5 Fixing device
    7laserBeam scanner (exposure equipment)
    8 Charge promoting particle supply means
    S1 to S3 Bias applied power supply

Claims (18)

帯電体とニップ部を形成する可撓性の接触帯電部材に電圧を印加して被帯電体表面を注入帯電する帯電方法であり、
なくとも接触帯電部材と被帯電体とのニップ部には劈開性を有する帯電促進粒子存在させ、
帯電促進粒子で被帯電体面を摺擦するように接触帯電部材は被帯電体に対して速度差を持って移動し、
帯電促進粒子はニップ部において劈開して新しい面を露出させられることを特徴とする帯電方法。
A charging method for injecting and charging the surface of a member to be charged by applying a voltage to a flexible contact charging member that forms a nip portion with the member to be charged;
The nip between the contact charging member and the charged member even without least the presence of a charging accelerating particles having cleavage property,
The contact charging member moves with a speed difference with respect to the charged body so that the surface of the charged body is rubbed with the charge accelerating particles,
A charging method, wherein the charge promoting particles are cleaved at a nip portion to expose a new surface .
帯電促進粒子の抵抗値が1×1012(Ω・cm)以下であることを特徴とする請求項に記載の帯電方法。The charging method according to claim 1 , wherein the resistance value of the charge accelerating particles is 1 × 10 12 (Ω · cm) or less. 被帯電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またはに記載の帯電方法。The method of charging according to claim 1 or 2, wherein the volume resistivity of the outermost surface layer of the member to be charged is 1 × 10 14 (Ω · cm ) or less. 被帯電体は電子写真感光体であり、該電子写真感光体の最表面層の体積抵抗が1×109 (Ω・cm)以上1×1014(Ω・cm)以下であることを特徴とする請求項1から3の何れかひとつに記載の帯電方法。The object to be charged is an electrophotographic photosensitive member, and the volume resistance of the outermost surface layer of the electrophotographic photosensitive member is 1 × 10 9 (Ω · cm) or more and 1 × 10 14 (Ω · cm) or less. The charging method according to any one of claims 1 to 3 . 被帯電体と接触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4の何れかひとつに記載の帯電方法。The method of charging according to one claim 1, wherein the 4 to move in opposite directions in the contact charging member nip the member to be charged. 帯電体とニップ部を形成する可撓性の接触帯電部材に電圧を印加して被帯電体表面を注入帯電する帯電装置であり、
なくとも接触帯電部材と被帯電体とのニップ部に劈開性を有する帯電促進粒子存在させ
帯電促進粒子で被帯電体面を摺擦するように接触帯電部材は被帯電体に対して速度差を持って移動し、
帯電促進粒子はニップ部において劈開して新しい面を露出させられることを特徴とする帯電装置。
A charging device that applies a voltage to a flexible contact charging member that forms a nip portion with a charged body to inject and charge the surface of the charged body,
The presence of charged accelerated particles having cleavage property to a nip portion between the contact charging member and the charged member even without low,
The contact charging member moves with a speed difference with respect to the charged body so that the surface of the charged body is rubbed with the charge accelerating particles,
A charging device, wherein the charge accelerating particles are cleaved at a nip portion to expose a new surface .
帯電促進粒子の抵抗値が1×1012(Ω・cm)以下であることを特徴とする請求項に記載の帯電装置。The charging device according to claim 6 , wherein the resistance value of the charge accelerating particles is 1 × 10 12 (Ω · cm) or less. 被帯電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6または7に記載の帯電装置。8. The charging device according to claim 6, wherein the volume resistance of the outermost surface layer of the member to be charged is 1 × 10 14 (Ω · cm) or less. 被帯電体は電子写真感光体であり、該電子写真感光体の最表面層の体積抵抗が1×109 (Ω・cm)以上1×1014(Ω・cm)以下であることを特徴とする請求項6から8の何れかひとつに記載の帯電装置。The object to be charged is an electrophotographic photosensitive member, and the volume resistance of the outermost surface layer of the electrophotographic photosensitive member is 1 × 10 9 (Ω · cm) or more and 1 × 10 14 (Ω · cm) or less. The charging device according to any one of claims 6 to 8 . 被帯電体と接触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6から9の何れかひとつに記載の帯電装置。The charging device according to any one of the contact charging member and the member to be charged from claim 6, characterized in that move in opposite directions at the nip 9. 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請求項6ないし10の何れかひとつに記載の帯電装置により行われることを特徴とする画像形成装置。11. An image forming apparatus that executes image formation by applying an image forming process including a step of charging the image carrier to the image carrier, and the step of charging the image carrier is any one of claims 6 to 10. an image forming apparatus comprising more be made to the charging device according. 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画像情報書き込み手段と、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クリーニング手段を兼ね、像担持体は繰り返して作像に供する画像形成装置であり、前記像担持体を帯電する帯電手段が請求項6ないし10の何れかひとつ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。An image carrier, charging means for charging the image carrier, image information writing means for forming an electrostatic latent image on the charging surface of the image carrier, and developing means for visualizing the electrostatic latent image with toner, A transfer unit that transfers the toner image to a recording medium, and the developing unit also serves as a cleaning unit that collects toner remaining on the image carrier after the toner image is transferred to the recording medium. an image forming apparatus to be subjected to image formation, the image forming apparatus characterized by charging means for charging said image bearing member is a charging device according to any one of claims 6 to 10. 像担持体の帯電面に静電潜像を形成する画像情報書き込み手段が像露光手段であることを特徴とする請求項12に記載の画像形成装置。13. The image forming apparatus according to claim 12 , wherein the image information writing means for forming an electrostatic latent image on the charging surface of the image carrier is an image exposure means. 現像手段の現像剤に帯電促進粒子が添加されていることを特徴とする請求項12または13に記載の画像形成装置。14. The image forming apparatus according to claim 12 , wherein charge promoting particles are added to the developer of the developing unit. 現像手段に添加されている帯電促進粒子の抵抗値が1×1012(Ω・cm)以下であることを特徴とする請求項14に記載の画像形成装置。The image forming apparatus according to claim 14 , wherein the resistance value of the charge accelerating particles added to the developing unit is 1 × 10 12 (Ω · cm) or less. 帯電促進粒子の粒径が10nm以上1画素以下であることを特徴とする請求項12ないし15の何れかひとつに記載の画像形成装置。The particle size of the charging performance enhancement particles image forming apparatus according to any one of claims 12 to 15, characterized in that less than 1 pixel or more 10 nm. 像担持体は電子写真感光体であり、該電子写真感光体の最表面層の体積抵抗が1×109 (Ω・cm)以上1×1014(Ω・cm)以下であることを特徴とする請求項12ないし16の何れかひとつに記載の画像形成装置。The image bearing member is an electrophotographic photosensitive member, and the volume resistance of the outermost surface layer of the electrophotographic photosensitive member is 1 × 10 9 (Ω · cm) or more and 1 × 10 14 (Ω · cm) or less. The image forming apparatus according to any one of claims 12 to 16 . 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手段を包含しており、該帯電する手段が請求項6ないし10の何れかひとつ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。A process cartridge that is detachable from an image forming apparatus main body that performs image formation by applying an image forming process including a step of charging the image carrier to the image carrier, and at least the image carrier and the image carrier and includes means for charging a process cartridge, characterized in that means for the charging is charging device according to any one of claims 6 to 10.
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