JP3879862B2 - 画像形成方法 - Google Patents
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Description
本発明は、帯電装置と被帯電体とが接触して帯電を行なう接触帯電方式を採用した画像形成方法に関する。
（接触帯電と注入帯電）
従来、電子写真方式の画像形成装置においては、像担持体などの被帯電体を所定電位に帯電させる帯電装置としてコロナ帯電方式の帯電装置が使用されていた。コロナ帯電方式とは、ワイヤ電極等の放電電極とそれを囲むシールド電極を備え、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コロナシャワーによって被帯電体表面を所定電位に帯電させるものである。
これに対して近年、コロナ帯電方式に比べて低オゾン・低電力の利点より、接触帯電方式が実用化されている。接触帯電方式とは、被帯電体に帯電部材を接触させ、この帯電部材に所定の帯電バイアスを印加することで被帯電体面を所定の電位に帯電させる帯電方式であり、ローラ型、ファーブラシ型、磁気ブラシ型、ブレード型等多くの方式が提案されている。
従来、電子写真方式の画像形成装置においては、像担持体などの被帯電体を所定電位に帯電させる帯電装置としてコロナ帯電方式の帯電装置が使用されていた。コロナ帯電方式とは、ワイヤ電極等の放電電極とそれを囲むシールド電極を備え、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コロナシャワーによって被帯電体表面を所定電位に帯電させるものである。
これに対して近年、コロナ帯電方式に比べて低オゾン・低電力の利点より、接触帯電方式が実用化されている。接触帯電方式とは、被帯電体に帯電部材を接触させ、この帯電部材に所定の帯電バイアスを印加することで被帯電体面を所定の電位に帯電させる帯電方式であり、ローラ型、ファーブラシ型、磁気ブラシ型、ブレード型等多くの方式が提案されている。
接触帯電方式の帯電機構には、放電帯電機構と注入帯電機構の２種類の機構が混在している事が知られている。
放電帯電機構とは、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を帯電させる機構である。このような放電帯電機構では接触帯電部材と被帯電体との間で放電が開始される為に必要な放電開始電圧が存在し、被帯電体の帯電電位は帯電バイアスの値ではなく、「帯電バイアス−放電開始電圧」の値に比例する。すなわち、得られる帯電電位よりも高い帯電バイアスを印加する必要がある。また、コロナ帯電方式に比べれば発生量は少ないものの放電生成物を生じるため、放電生成物が被帯電体に付着して潜像を拡散させる「画像流れ」現象をはじめとする弊害が発生する。
注入帯電機構とは、接触帯電部材から被帯電体へ電荷が注入されることで被帯電体表面が帯電される機構である。より具体的には、被帯電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対して接触帯電部材から電荷が注入されることで帯電が行われる。このような注入帯電機構においては放電が不要であり、被帯電体の帯電電位が帯電バイアスの値に比例する。すなわち、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。また、注入帯電機構では放電を伴わないため放電生成物による「画像流れ」等の弊害も生じない。
放電帯電機構とは、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を帯電させる機構である。このような放電帯電機構では接触帯電部材と被帯電体との間で放電が開始される為に必要な放電開始電圧が存在し、被帯電体の帯電電位は帯電バイアスの値ではなく、「帯電バイアス−放電開始電圧」の値に比例する。すなわち、得られる帯電電位よりも高い帯電バイアスを印加する必要がある。また、コロナ帯電方式に比べれば発生量は少ないものの放電生成物を生じるため、放電生成物が被帯電体に付着して潜像を拡散させる「画像流れ」現象をはじめとする弊害が発生する。
注入帯電機構とは、接触帯電部材から被帯電体へ電荷が注入されることで被帯電体表面が帯電される機構である。より具体的には、被帯電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対して接触帯電部材から電荷が注入されることで帯電が行われる。このような注入帯電機構においては放電が不要であり、被帯電体の帯電電位が帯電バイアスの値に比例する。すなわち、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。また、注入帯電機構では放電を伴わないため放電生成物による「画像流れ」等の弊害も生じない。
（注入帯電用像担持体）
注入帯電機構に用いられる被帯電体についてさらに詳説する。
注入帯電機構に使用される被帯電体は、表面層の体積抵抗値が１０１０〜１０１４Ω・ｃｍの範囲であることが望ましい。像担持体としては体積抵抗値が１０１３Ω・ｃｍ程度であるアモルファスシリコン感光体を使用する事も考えられるが、像担持体の表面抵抗を調整する目的で像担持体表面に電荷注入層を設けることも好ましい態様の一つである。具体的には、樹脂中に導電性微粒子を分散させた電荷注入層を無機感光体あるいは機能分離型有機感光体の表面層として設ける方法や、電荷輸送層に導電性粒子を分散させて電荷注入層としての機能を兼ねさせる方法が提案されている。
電荷注入層としては、絶縁性のバインダーに光透過性の高いイオン導電性を持つ樹脂を混合もしくは共重合させて構成するものや、中抵抗で光導電性のある樹脂単体で構成するもの等も考えられるが、像担持体の最表面層に少なくとも金属酸化物からなる導電性粒子が分散された樹脂層を設けることが一般的である。このように像担持体を構成することによって、像担持体の表面に存在する導電性粒子に電荷が注入される事で注入帯電が可能となるとともに、絶縁性のバインダーによって導電性粒子間の電荷の移動が抑制されるので潜像の流れが抑制できる。
以下においては、像担持体表面層に含有され、かつ像担持体表面に露出した導電性粒子を「被注入導電粒子」と表現する事とする。
注入帯電機構に用いられる被帯電体についてさらに詳説する。
注入帯電機構に使用される被帯電体は、表面層の体積抵抗値が１０１０〜１０１４Ω・ｃｍの範囲であることが望ましい。像担持体としては体積抵抗値が１０１３Ω・ｃｍ程度であるアモルファスシリコン感光体を使用する事も考えられるが、像担持体の表面抵抗を調整する目的で像担持体表面に電荷注入層を設けることも好ましい態様の一つである。具体的には、樹脂中に導電性微粒子を分散させた電荷注入層を無機感光体あるいは機能分離型有機感光体の表面層として設ける方法や、電荷輸送層に導電性粒子を分散させて電荷注入層としての機能を兼ねさせる方法が提案されている。
電荷注入層としては、絶縁性のバインダーに光透過性の高いイオン導電性を持つ樹脂を混合もしくは共重合させて構成するものや、中抵抗で光導電性のある樹脂単体で構成するもの等も考えられるが、像担持体の最表面層に少なくとも金属酸化物からなる導電性粒子が分散された樹脂層を設けることが一般的である。このように像担持体を構成することによって、像担持体の表面に存在する導電性粒子に電荷が注入される事で注入帯電が可能となるとともに、絶縁性のバインダーによって導電性粒子間の電荷の移動が抑制されるので潜像の流れが抑制できる。
以下においては、像担持体表面層に含有され、かつ像担持体表面に露出した導電性粒子を「被注入導電粒子」と表現する事とする。
（注入帯電機構）
注入帯電機構では注入効率向上のために、帯電部材と像担持体との接触性が良好であること、換言すれば像担持体上の一点に対して帯電部材がある程度確実に接触することが必要である。特に、像担持体の表面層が樹脂中に被注入導電粒子が含有されることで構成されている場合には帯電部材と被注入導電粒子とが接触する事で注入帯電が行なわれるために、帯電部材は像担持体表面に露出した被注入導電粒子に高い確率で接触する必要がある。
ここで、帯電部材と像担持体との接触領域において像担持体上の一点が帯電部材上の一点としか接触しない場合には、均一帯電のためには像担持体と帯電部材とが確実に接触する必要がある。しかしローラ型（帯電ローラ）、ファーブラシ型、磁気ブラシ型、ブレード型などの一般的に用いられている帯電部材では、加工精度や像担持体の経時削れなどの問題により、像担持体と確実に接触させる事は困難である。
注入帯電機構では注入効率向上のために、帯電部材と像担持体との接触性が良好であること、換言すれば像担持体上の一点に対して帯電部材がある程度確実に接触することが必要である。特に、像担持体の表面層が樹脂中に被注入導電粒子が含有されることで構成されている場合には帯電部材と被注入導電粒子とが接触する事で注入帯電が行なわれるために、帯電部材は像担持体表面に露出した被注入導電粒子に高い確率で接触する必要がある。
ここで、帯電部材と像担持体との接触領域において像担持体上の一点が帯電部材上の一点としか接触しない場合には、均一帯電のためには像担持体と帯電部材とが確実に接触する必要がある。しかしローラ型（帯電ローラ）、ファーブラシ型、磁気ブラシ型、ブレード型などの一般的に用いられている帯電部材では、加工精度や像担持体の経時削れなどの問題により、像担持体と確実に接触させる事は困難である。
また、像担持体の一点に対して帯電部材の複数の点を接触させることにより接触確率を向上させる事ができる。このための代表的な方法は、接触点において像担持体と帯電部材の移動速度に速度差を設けることである。しかし帯電ローラではローラと像担持体の摩擦の影響によって像担持体に対して大きな速度差を持って接触させることが困難である。ファーブラシ型、磁気ブラシ型の接触帯電部材では像担持体に対して速度差を持って接触させることが比較的容易であるが、ファーブラシ型の接触帯電部材では像担持体との接触性が充分ではなく、磁気ブラシ型の接触帯電部材では磁気ブラシが柔軟に変形可能であるために接触性が良いが、接触帯電部材から像担持体へ放出されたキャリアが現像装置に混入するなどの不具合が発生する。
（帯電促進導電性粒子の作用）
そこで、接触帯電部材と像担持体との電気的接触を向上させる目的で、また特に帯電ローラを用いた場合には像担持体との速度差を設けることを容易とする目的で、接触帯電部材と像担持体との間に導電性粒子を介在させることが特開平１０−３０７４５４号公報などで提案されている。以下、接触帯電部材と像担持体との間に介在させられる導電性粒子を「帯電促進導電性粒子」と呼び、その機能について詳説する。
帯電促進導電性粒子が接触帯電部材に付着・混入して帯電部に介在することにより、接触帯電部材および像担持体の表面が均一ではない場合においても隙間を帯電促進導電性粒子が埋めることとなり、電気的接触を向上する事が可能となる。また、帯電促進導電性粒子がスペーサとして働く事によって、接触帯電部材と像担持体とを速度差をもって接触させる事が容易となる。このように帯電促進導電性粒子を積極的に帯電部に介在させる事により、接触帯電部材の像担持体への緻密な接触性を維持できるため、接触帯電部材による像担持体の注入帯電を良好に行なわせることができる。
そこで、接触帯電部材と像担持体との電気的接触を向上させる目的で、また特に帯電ローラを用いた場合には像担持体との速度差を設けることを容易とする目的で、接触帯電部材と像担持体との間に導電性粒子を介在させることが特開平１０−３０７４５４号公報などで提案されている。以下、接触帯電部材と像担持体との間に介在させられる導電性粒子を「帯電促進導電性粒子」と呼び、その機能について詳説する。
帯電促進導電性粒子が接触帯電部材に付着・混入して帯電部に介在することにより、接触帯電部材および像担持体の表面が均一ではない場合においても隙間を帯電促進導電性粒子が埋めることとなり、電気的接触を向上する事が可能となる。また、帯電促進導電性粒子がスペーサとして働く事によって、接触帯電部材と像担持体とを速度差をもって接触させる事が容易となる。このように帯電促進導電性粒子を積極的に帯電部に介在させる事により、接触帯電部材の像担持体への緻密な接触性を維持できるため、接触帯電部材による像担持体の注入帯電を良好に行なわせることができる。
像担持体の帯電特性が負の場合には、帯電促進導電性粒子としてｎ型半導体を用いる事あるいは像担持体の表面にｐ型半導体を含有させる事により、また像担持体の帯電特性が正の場合には、帯電促進導電性粒子としてｐ型半導体を用いる事あるいは像担持体の表面にｎ型半導体を含有させる事により、帯電促進導電性粒子を静電的に像担持体に付着させる事が可能である。これは接触帯電部材と像担持体との間に設けられた速度差によって両者の間に摩擦がおこり、この時発生する熱により半導体中の電子が移動し、これによって帯電促進導電性粒子が像担持体と逆極性に帯電するためと考えられる。
（帯電促進導電性粒子の粒径）
かかる帯電促進導電性粒子に関しては粒径についても幾つかの検討が行なわれており、特開平１０−３０７４５４号公報、特開２０００−８１７６６号公報などでは平均粒径数μｍのｎ型半導体である酸化亜鉛粒子を用いることが開示されているが、同時に、帯電促進導電性粒子は一次粒子の状態で存在するばかりでなく二次粒子の凝集した状態で存在することもなんら問題はなく、どのような凝集状態であれ、凝集体として帯電促進導電性粒子としての機能が実現できればその形態は重要ではないことが説明されている。
かかる帯電促進導電性粒子に関しては粒径についても幾つかの検討が行なわれており、特開平１０−３０７４５４号公報、特開２０００−８１７６６号公報などでは平均粒径数μｍのｎ型半導体である酸化亜鉛粒子を用いることが開示されているが、同時に、帯電促進導電性粒子は一次粒子の状態で存在するばかりでなく二次粒子の凝集した状態で存在することもなんら問題はなく、どのような凝集状態であれ、凝集体として帯電促進導電性粒子としての機能が実現できればその形態は重要ではないことが説明されている。
また、特開２００１−２３５８９１号公報などにおいては帯電促進導電性粒子の粒径について更に詳細な検討が行なわれており、帯電促進導電性粒子として個数平均径が５０〜５００ｎｍである１次粒子の凝集体であり、１．００μｍ以上２．００μｍ未満の粒径範囲の１次粒子の凝集体粒子を少なくとも有し、かつ１．００μｍ以上２．００μｍ未満の粒径範囲の粒子の含有量を所定の範囲とすることで、トナー粒子表面に強固に付着しにくく、現像工程において像担持体上に帯電促進導電性粒子を十分に供給することができ、転写工程においてもトナー粒子表面から帯電促進導電性粒子が容易に遊離し、転写後の像担持体上を経て効率良く帯電部に供給され、帯電部において均一に分散して介在し、かつ帯電部に安定して保持される帯電促進導電性粒子が得られる事が提案されている。
また、特開２００１−２３５８９６号公報においては、帯電促進導電性粒子のうち非常に粒径が細かいものは転写残トナーの表面に強固に付着する傾向が強く、現像工程で回収された転写残トナーの帯電能を低下させるという課題を解決するために、粒径が０．５μｍ以下の帯電促進導電性粒子の絶対量を所定量以下にすることが提案されている。
なお、本明細書において単に「粒径」と記載する場合は個数平均径を示すものとする。
また、特開２００１−２３５８９６号公報においては、帯電促進導電性粒子のうち非常に粒径が細かいものは転写残トナーの表面に強固に付着する傾向が強く、現像工程で回収された転写残トナーの帯電能を低下させるという課題を解決するために、粒径が０．５μｍ以下の帯電促進導電性粒子の絶対量を所定量以下にすることが提案されている。
なお、本明細書において単に「粒径」と記載する場合は個数平均径を示すものとする。
しかし、像担持体と接触帯電部材とによって形成されるニップ部分に担持された帯電促進導電性粒子をそのまま使いつづけると、「画像流れ」が発生する。このときの像担持体表面を分析したところ、帯電促進導電性粒子が集合体となり、像担持体表面に固着しているのが分かった。さらに、この帯電促進導電性粒子を詳しく分析すると、硝酸イオンが検出された。
以下、このメカニズムを考える。
注入帯電機構においても、帯電部分で微小ながらも放電が発生する。これは、像担持体表面の抵抗が低いため、さらに帯電促進導電性粒子の抵抗が低いため、電荷が像担持体表面に誘起され、接触帯電部材と像担持体とが接触する直前に、空気層の絶縁破壊が起こる。これは、像担持体面の抵抗値が低下しやすい、高温高湿環境下で起きやすい。
以下、このメカニズムを考える。
注入帯電機構においても、帯電部分で微小ながらも放電が発生する。これは、像担持体表面の抵抗が低いため、さらに帯電促進導電性粒子の抵抗が低いため、電荷が像担持体表面に誘起され、接触帯電部材と像担持体とが接触する直前に、空気層の絶縁破壊が起こる。これは、像担持体面の抵抗値が低下しやすい、高温高湿環境下で起きやすい。
また、注入帯電機構でＤＣ電圧にＡＣ電圧を重畳させる場合、瞬間的に放電開始電圧以上になってしまう場合がある。放電が発生すると、硝酸塩などの放電生成物が生成される。この放電生成物は周囲の部材に堆積していき、空気中の水分量が多いと、その水分と反応し、粘着性を示すことが知られている。
つまり、わずかでも放電が発生すると、経時で放電生成物が帯電促進導電性粒子に付着堆積していき、その堆積量は無視できないものとなる。この長い時間をかけて堆積した放電生成物が空気中の水分と反応することで、帯電促進導電性粒子に粘着性が発生するのである。
さらに、帯電促進導電性粒子は、接触帯電部材によって、像担持体表面に押しつけられている。このため、粘着性を示す帯電促進導電性粒子は、像担持体表面の微小な凹部に強く固着してしまう。そして、その食い込んだ帯電促進導電性粒子を核として、放電生成物が堆積した帯電促進導電性粒子の集合体が像担持体表面に成長する。いわいる、帯電促進導電性粒子フィルミングである。
帯電促進導電性粒子は低抵抗であるので、帯電促進導電性粒子フィルミングを生じると、帯電促進導電性粒子フィルミングを起こした部分に形成された画像は「画象流れ」をおこし、画像品質の低下を招いて画像形成を行なえなくしてしまうと考えられる。
つまり、わずかでも放電が発生すると、経時で放電生成物が帯電促進導電性粒子に付着堆積していき、その堆積量は無視できないものとなる。この長い時間をかけて堆積した放電生成物が空気中の水分と反応することで、帯電促進導電性粒子に粘着性が発生するのである。
さらに、帯電促進導電性粒子は、接触帯電部材によって、像担持体表面に押しつけられている。このため、粘着性を示す帯電促進導電性粒子は、像担持体表面の微小な凹部に強く固着してしまう。そして、その食い込んだ帯電促進導電性粒子を核として、放電生成物が堆積した帯電促進導電性粒子の集合体が像担持体表面に成長する。いわいる、帯電促進導電性粒子フィルミングである。
帯電促進導電性粒子は低抵抗であるので、帯電促進導電性粒子フィルミングを生じると、帯電促進導電性粒子フィルミングを起こした部分に形成された画像は「画象流れ」をおこし、画像品質の低下を招いて画像形成を行なえなくしてしまうと考えられる。
上記問題点に鑑み、本発明は、余分な部材を追加することなく、放電生成物の堆積した帯電促進導電性粒子がフィルミングを起こす前に、ニップ部分の放電生成物の堆積した帯電促進導電性粒子を取り除く画像形成方法を提供することを課題とする。
この場合、像担持体の凹凸を低減して平滑性を高くし、硬度を上げることで、フィルミングの元となる放電生成物の堆積した帯電促進導電性粒子の核ができないようにした像担持体を用いる。
また、部品の寿命を向上したプロセスカートリッジ及び画像形成装置を用いる。
この場合、像担持体の凹凸を低減して平滑性を高くし、硬度を上げることで、フィルミングの元となる放電生成物の堆積した帯電促進導電性粒子の核ができないようにした像担持体を用いる。
また、部品の寿命を向上したプロセスカートリッジ及び画像形成装置を用いる。
上記課題を解決するために、請求項１に記載の本発明は、像担持体と、この像担持体を帯電する帯電手段と、帯電された像担持体に静電潜像を形成する画像情報書き込み手段と、前記像担持体に形成された静電潜像を現像剤によって可視像化する現像手段と、前記可視像を転写材に転写させる転写手段と、前記帯電手段と前記像担持体とのニップ部に帯電促進導電性粒子を供給して前記像担持体に担持させる帯電促進導電性粒子の供給手段と、を備えた画像形成装置による画像形成方法であって、前記供給手段によって前記帯電促進導電性粒子を供給して前記像担持体に担持させた後、前記帯電手段によって、前記帯電促進導電性粒子を介して前記像担持体を帯電させ、その後、前記像担持体表面に前記画像情報書き込み手段によって静電潜像を形成し、この静電潜像を前記現像手段によって可視像化し、得られた可視像を前記転写手段によって転写材に転写する画像形成工程と、前記画像形成工程を中断し、前記現像手段から前記像担持体へ現像剤を供給し、供給した現像剤に前記像担持体に担持された帯電促進導電性粒子を付着させ、この帯電促進導電性粒子を前記現像剤と共に前記像担持体上から回収するクリーニング工程と、を有することを特徴とする画像形成方法とする。
請求項２に記載の本発明は、請求項１に記載の画像形成方法において、前記クリーニング工程では、前記帯電手段をアースすると共に前記現像手段に所定の現像バイアスを印加することを特徴とする画像形成方法とする。
請求項３に記載の本発明は、請求項１又は２に記載の画像形成方法において、前記画像形成工程から前記クリーニング工程への移行は、前記画像形成工程における積算プリント枚数、ドラムの回転数もしくは前記画像形成装置のメイン電源がオンされてからの経過期間又はこれらの組み合わせに基づいて行うことを特徴とする画像形成方法とする。
請求項４に記載の本発明は、請求項１乃至３のいずれかに記載の画像形成方法において、前記画像形成装置は、前記帯電促進導電性粒子が付着した現像剤を回収する回収手段を有するものであることを特徴とする画像形成方法とする。
請求項２に記載の本発明は、請求項１に記載の画像形成方法において、前記クリーニング工程では、前記帯電手段をアースすると共に前記現像手段に所定の現像バイアスを印加することを特徴とする画像形成方法とする。
請求項３に記載の本発明は、請求項１又は２に記載の画像形成方法において、前記画像形成工程から前記クリーニング工程への移行は、前記画像形成工程における積算プリント枚数、ドラムの回転数もしくは前記画像形成装置のメイン電源がオンされてからの経過期間又はこれらの組み合わせに基づいて行うことを特徴とする画像形成方法とする。
請求項４に記載の本発明は、請求項１乃至３のいずれかに記載の画像形成方法において、前記画像形成装置は、前記帯電促進導電性粒子が付着した現像剤を回収する回収手段を有するものであることを特徴とする画像形成方法とする。
請求項５に記載の本発明は、請求項１乃至４のいずれかに記載の画像形成方法において、前記像担持体は、アモルファスシリコンを感光体として適用したものである
ことを特徴とする画像形成方法とする。
請求項６に記載の発明は、請求項１乃至４のいずれかに記載の画像形成方法において、前記像担持体は、フィラーを分散した表層を有する感光体であることを特徴とする画像形成方法とする。
請求項７に記載の本発明は、請求項１乃至６のいずれかに記載の画像形成方法において、
前記画像形成装置における前記像担持体と、前記帯電手段と現像手段の両方又はいずれか一方とが一体的に支持され、画像形成装置本体に着脱可能のプロセスカートリッジを形成していることを特徴とする画像形成方法とする。
ことを特徴とする画像形成方法とする。
請求項６に記載の発明は、請求項１乃至４のいずれかに記載の画像形成方法において、前記像担持体は、フィラーを分散した表層を有する感光体であることを特徴とする画像形成方法とする。
請求項７に記載の本発明は、請求項１乃至６のいずれかに記載の画像形成方法において、
前記画像形成装置における前記像担持体と、前記帯電手段と現像手段の両方又はいずれか一方とが一体的に支持され、画像形成装置本体に着脱可能のプロセスカートリッジを形成していることを特徴とする画像形成方法とする。
本発明によれば、被帯電体面一面に供給されたトナーによって、放電生成物の堆積した帯電促進導電性粒子を定期的にクリーニングし、帯電促進導電性粒子フィルミングを防止することができる。
さらに、本発明によれば、被帯電体として、平滑性に優れるアモルファスシリコン感光体、または表層にフィラーを分散して硬度を強化した感光体を用いることで、帯電促進導電性粒子フィルミングの核が発生しにくなり、帯電促進導電性粒子フィルミングの防止効果が向上する。
さらに、本発明によれば、長期にわたり画像流れなどの品質劣化を防止することができる。
さらに、画像流れなどの異常画像発生が防止でき、プロセスカートリッジ全体の寿命を長く設定することができる。
さらに、本発明によれば、被帯電体として、平滑性に優れるアモルファスシリコン感光体、または表層にフィラーを分散して硬度を強化した感光体を用いることで、帯電促進導電性粒子フィルミングの核が発生しにくなり、帯電促進導電性粒子フィルミングの防止効果が向上する。
さらに、本発明によれば、長期にわたり画像流れなどの品質劣化を防止することができる。
さらに、画像流れなどの異常画像発生が防止でき、プロセスカートリッジ全体の寿命を長く設定することができる。
以下、本発明の実施形態を図面にしたがって説明していくが、本発明はこれらの実施形態によって限定されるものではない。
図１は本発明に係る画像形成装置の構成例である。図１の画像形成装置は、帯電部材１２ｃによって、被帯電体としての像担持体１１への注入帯電をおこない、また、像担持体１１上の転写残トナーを現像装置１３で回収する現像同時クリーニングプロセス（クリーナレスシステム）を採用した画像形成装置である。
１は、像担持体１１、帯電装置１２、現像装置１３を含み、これらを一体に構成したプロセスカートリッジである。かかるプロセスカートリッジは画像形成装置本体から着脱可能に構成されているため、ユーザーによる部品交換などのメンテナンスが容易であるというメリットを有する。現像装置１３内には現像剤が含まれており、この現像剤が消耗された時に交換時期が訪れる。
２は転写装置であり、この転写部に転写バイアスを印加する事によって記録紙やＯＨＰなどの転写材５を介して像担持体１１との間に転写電界を形成し、像担持体１１上のトナー像を転写材５に転写するために設けられている。３は転写材に転写されたトナー像を熱や圧力によって定着させる定着装置である。
図１は本発明に係る画像形成装置の構成例である。図１の画像形成装置は、帯電部材１２ｃによって、被帯電体としての像担持体１１への注入帯電をおこない、また、像担持体１１上の転写残トナーを現像装置１３で回収する現像同時クリーニングプロセス（クリーナレスシステム）を採用した画像形成装置である。
１は、像担持体１１、帯電装置１２、現像装置１３を含み、これらを一体に構成したプロセスカートリッジである。かかるプロセスカートリッジは画像形成装置本体から着脱可能に構成されているため、ユーザーによる部品交換などのメンテナンスが容易であるというメリットを有する。現像装置１３内には現像剤が含まれており、この現像剤が消耗された時に交換時期が訪れる。
２は転写装置であり、この転写部に転写バイアスを印加する事によって記録紙やＯＨＰなどの転写材５を介して像担持体１１との間に転写電界を形成し、像担持体１１上のトナー像を転写材５に転写するために設けられている。３は転写材に転写されたトナー像を熱や圧力によって定着させる定着装置である。
以下、各要素についてその構成の詳細を説明する。
現像剤
（トナー粒子）
本発明に使用されるトナー粒子が含有する結着樹脂の種類としては、例えば、スチレン系樹脂、スチレン系共重合樹脂、ポリエステル樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、フェノール樹脂、天然変性フェノール樹脂、天然樹脂変性マレイン酸樹脂、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、ポリ酢酸ビニール、シリコーン樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリアミド樹脂、フラン樹脂、エポキシ樹脂、キシレン樹脂、ポリビニルブチラール、テルペン樹脂、クマロンインデン樹脂、石油系樹脂等が使用できる。またトナー粒子にワックス成分を含有させるのは好ましい形態のひとつである。本発明に用いられるトナー粒子に含有されるワックスとしては、低分子量ポリエチレン、低分子量ポリプロピレン、ポリオレフィン、ポリオレフィン共重合体などの脂肪族炭化水素系ワックスや、カルナバワックス、モンタン酸エステルワックスなどの脂肪酸エステルを主成分とするワックス、脱酸カルナバワックスなどの脂肪酸エステル類を一部または全部を脱酸化したものなどが挙げられる。該ワックスは結着樹脂１００質量部に対して０．５〜２０質量部とするのが好ましい。
現像剤
（トナー粒子）
本発明に使用されるトナー粒子が含有する結着樹脂の種類としては、例えば、スチレン系樹脂、スチレン系共重合樹脂、ポリエステル樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、フェノール樹脂、天然変性フェノール樹脂、天然樹脂変性マレイン酸樹脂、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、ポリ酢酸ビニール、シリコーン樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリアミド樹脂、フラン樹脂、エポキシ樹脂、キシレン樹脂、ポリビニルブチラール、テルペン樹脂、クマロンインデン樹脂、石油系樹脂等が使用できる。またトナー粒子にワックス成分を含有させるのは好ましい形態のひとつである。本発明に用いられるトナー粒子に含有されるワックスとしては、低分子量ポリエチレン、低分子量ポリプロピレン、ポリオレフィン、ポリオレフィン共重合体などの脂肪族炭化水素系ワックスや、カルナバワックス、モンタン酸エステルワックスなどの脂肪酸エステルを主成分とするワックス、脱酸カルナバワックスなどの脂肪酸エステル類を一部または全部を脱酸化したものなどが挙げられる。該ワックスは結着樹脂１００質量部に対して０．５〜２０質量部とするのが好ましい。
トナー粒子が含有する着色剤としては、カーボンブラック、ランプブラック、鉄黒、群青、ニグロシン染料、アニリンブルー、フタロシアニンブルー、フタロシアニングリーン、ハンザイエローＧ、ローダミン６Ｇ、カルコオイルブルー、クロムイエロー、キナクリドン、ベンジジンイエロー、ローズベンガル、トリアリールメタン系染料、モノアゾ系、ジスアゾ系染顔料等、従来公知の染顔料を単独或いは混合して使用し得る。
トナー粒子としては種々のものを使用する事ができるが、クリーナレスシステムにおいては転写率を高めるために球形に近いトナー粒子を使用することが望ましい。特に本発明においては、帯電促進導電性粒子によるスペーサ効果を確実に得られるように、形状係数ＳＦ１が１４０以下であるトナー粒子を用いることが望ましい。ここで形状係数ＳＦ１は以下で定義される、球形度を表す特性値である。
ＳＦ１＝（１００π／４）×（Ｌ２／Ｓ）
ここで、トナー粒子を２次元平面に投影した投影図形において、Ｌは投影図形の外周上の２点を結ぶ直線の長さの最大値であり、Ｓは投影図形の面積である。
ＳＦ１のばらつきが少ないトナー粒子を得るためには、重合トナーを用いることが好適である。本例では縣濁重合、乳化重合など、公知の重合法を用いて作成した平均粒径（重量平均粒径）５．０μｍのトナーを使用する。
トナー粒子としては種々のものを使用する事ができるが、クリーナレスシステムにおいては転写率を高めるために球形に近いトナー粒子を使用することが望ましい。特に本発明においては、帯電促進導電性粒子によるスペーサ効果を確実に得られるように、形状係数ＳＦ１が１４０以下であるトナー粒子を用いることが望ましい。ここで形状係数ＳＦ１は以下で定義される、球形度を表す特性値である。
ＳＦ１＝（１００π／４）×（Ｌ２／Ｓ）
ここで、トナー粒子を２次元平面に投影した投影図形において、Ｌは投影図形の外周上の２点を結ぶ直線の長さの最大値であり、Ｓは投影図形の面積である。
ＳＦ１のばらつきが少ないトナー粒子を得るためには、重合トナーを用いることが好適である。本例では縣濁重合、乳化重合など、公知の重合法を用いて作成した平均粒径（重量平均粒径）５．０μｍのトナーを使用する。
トナー粒子の平均粒径の測定は、コールターカウンター法により求めることができる。より詳細には、コールターカウンターＴＡ−ＩＩやコールターマルチサイザーＩＩ（いずれもコールター社製）を用いて、以下に述べる測定方法により求める。
まず、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フォン酸塩）を０．１〜５ｍｌ加える。ここで、電解液とは１級塩化ナトリウムを用いて約１％ＮａＣｌ水溶液を調製したもので、例えばＩＳＯＴＯＮ−ＩＩ（コールター社製）が使用できる。
次に、更に測定試料を２〜２０ｍｇ加える。試料を懸濁した電解液は、超音波分散器で約１〜３分間分散処理を行ない、前記測定装置により、アパーチャーとして１００μｍアパーチャーを用いて、トナー粒子又はトナーの体積、個数を測定して、体積分布と個数分布を算出する。得られた分布から、トナーの重量平均粒径（Ｄ４）を求めることができる。
なお、チャンネルとしては、２．００〜２．５２μｍ未満；２．５２〜３．１７μｍ未満；３．１７〜４．００μｍ未満；４．００〜５．０４μｍ未満；５．０４〜６．３５μｍ未満；６．３５〜８．００μｍ未満；８．００〜１０．０８μｍ未満；１０．０８〜１２．７０μｍ未満；１２．７０〜１６．００μｍ未満；１６．００〜２０．２０μｍ未満；２０．２０〜２５．４０μｍ未満；２５．４０〜３２．００μｍ未満；３２．００〜４０．３０μｍ未満の１３チャンネルを使用する。
まず、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フォン酸塩）を０．１〜５ｍｌ加える。ここで、電解液とは１級塩化ナトリウムを用いて約１％ＮａＣｌ水溶液を調製したもので、例えばＩＳＯＴＯＮ−ＩＩ（コールター社製）が使用できる。
次に、更に測定試料を２〜２０ｍｇ加える。試料を懸濁した電解液は、超音波分散器で約１〜３分間分散処理を行ない、前記測定装置により、アパーチャーとして１００μｍアパーチャーを用いて、トナー粒子又はトナーの体積、個数を測定して、体積分布と個数分布を算出する。得られた分布から、トナーの重量平均粒径（Ｄ４）を求めることができる。
なお、チャンネルとしては、２．００〜２．５２μｍ未満；２．５２〜３．１７μｍ未満；３．１７〜４．００μｍ未満；４．００〜５．０４μｍ未満；５．０４〜６．３５μｍ未満；６．３５〜８．００μｍ未満；８．００〜１０．０８μｍ未満；１０．０８〜１２．７０μｍ未満；１２．７０〜１６．００μｍ未満；１６．００〜２０．２０μｍ未満；２０．２０〜２５．４０μｍ未満；２５．４０〜３２．００μｍ未満；３２．００〜４０．３０μｍ未満の１３チャンネルを使用する。
２成分現像方式を採用する場合には、磁性キャリアとしては体積抵抗値１０１０〜１０１４Ω・ｃｍのものを使用するのが好ましい。注入帯電を本例のような方式で実施する場合、磁性キャリアとしては高抵抗のものを使用する必要がある。その理由は、低抵抗の磁気ブラシを用いて現像を行なうと現像部においても像担持体に電荷注入がされてしまい、静電潜像が消滅してしまうためである。その一方で体積抵抗値が高すぎるキャリアを用いるとキャリア先端での現像電界が弱まり現像能力が低下してしまう。このような観点より、磁性キャリアの抵抗値としては上記範囲が望ましい。
（像担持体）
本例における像担持体１１は負帯電用のアモルファスシリコン感光体またはフィラーを分散して強度を向上した感光体であり、図示を省略した回転駆動機構によって矢印方向すなわち時計回り方向に回転されるようにして備えられている。本例では、直径２４ｍｍ、回転時における像担持体表面の移動速度８０ｍｍ／ｓｅｃとした。
フィラーを分散する像担持体１１は、図２に示すように、直径２４ｍｍのアルミニウム基体１１ａ上に、下引層１１ｂ、電荷発生層１１ｃ、電荷輸送層１１ｄを順次重ねて形成された一般的な有機感光体に対し、さらに表面層として厚さ３μｍの電荷注入層１１ｅを重ねた構成となっている。
本例における像担持体１１は負帯電用のアモルファスシリコン感光体またはフィラーを分散して強度を向上した感光体であり、図示を省略した回転駆動機構によって矢印方向すなわち時計回り方向に回転されるようにして備えられている。本例では、直径２４ｍｍ、回転時における像担持体表面の移動速度８０ｍｍ／ｓｅｃとした。
フィラーを分散する像担持体１１は、図２に示すように、直径２４ｍｍのアルミニウム基体１１ａ上に、下引層１１ｂ、電荷発生層１１ｃ、電荷輸送層１１ｄを順次重ねて形成された一般的な有機感光体に対し、さらに表面層として厚さ３μｍの電荷注入層１１ｅを重ねた構成となっている。
電荷注入層１１ｅは、光硬化性のアクリル樹脂に、導電性の酸化スズ粒子及び粒径約０．２５μｍの四フッ化エチレン樹脂粒子を分散したものである。具体的には、アンチモンをドーピングし低抵抗化した粒径約０．０３μｍの酸化スズ粒子を樹脂に対して１００質量％、更に、樹脂に対して四フッ化エチレン樹脂粒子２０質量％および分散剤１．２質量％をそれぞれ分散したものである。樹脂中に導電性粒子を分散させて電荷注入層を構成する場合の例としては、上記以外にも、樹脂としては熱可塑性樹脂や硬化性樹脂が使用可能であり、具体的にはアクリル樹脂、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリアミド、ポリウレタン、ポリスチレン、エポキシ樹脂等が使用可能である。一方、導電性粒子としては金属酸化物、導電カーボン等を用いる事が可能である。
良好な注入帯電を行なうためには、電荷注入層１１ｅの体積抵抗値（＝体積抵抗率）は１０１０〜１０１４Ω・ｃｍであることが望ましい。電荷注入層１１ｅの体積抵抗値が１０１０Ω・ｃｍよりも小さい場合には静電潜像を一定時間保持する事が困難となり、電荷の拡散による潜像ボケが発生してしまう。一方、電荷注入層の体積抵抗値が１０１４Ω・ｃｍよりも大きい場合には良好な電荷注入が困難となり帯電性能が低下してしまう。本例では体積抵抗値が１×１０１２Ω・ｃｍである電荷注入層を用いる。なお、像担持体１１の最表面層の体積抵抗の値は、温度２３℃、湿度６５％の環境で１００Ｖの電圧を印加して測定した場合の値である。
（帯電装置）
本例の帯電装置１２は、直径６ｍｍの芯金１２ａ上に、ウレタン樹脂、導電性粒子としてのカーボンブラック、硫化剤、発泡剤等を処方した発泡ウレタンからなる中抵抗層１２ｂをローラ状に形成した、直径１２ｍｍの可撓性の帯電ローラを帯電部材１２ｃとして備える。
芯金１２ａ上に形成される中抵抗層の材質としては、上記に限定するものではなく、ウレタン、エチレン−プロピレン−ジエンポリエチレン（ＥＰＤＭ）、ブタジエンアクリロニトリルゴム（ＮＢＲ）、シリコーンゴムや、イソプレンゴム等に抵抗調整のためにカーボンブラックや金属酸化物等の導電性物質を分散したゴム材や、またこれらを発泡させたものを用いることができる。
本例の帯電装置１２は、直径６ｍｍの芯金１２ａ上に、ウレタン樹脂、導電性粒子としてのカーボンブラック、硫化剤、発泡剤等を処方した発泡ウレタンからなる中抵抗層１２ｂをローラ状に形成した、直径１２ｍｍの可撓性の帯電ローラを帯電部材１２ｃとして備える。
芯金１２ａ上に形成される中抵抗層の材質としては、上記に限定するものではなく、ウレタン、エチレン−プロピレン−ジエンポリエチレン（ＥＰＤＭ）、ブタジエンアクリロニトリルゴム（ＮＢＲ）、シリコーンゴムや、イソプレンゴム等に抵抗調整のためにカーボンブラックや金属酸化物等の導電性物質を分散したゴム材や、またこれらを発泡させたものを用いることができる。
帯電装置１２として機能するための、帯電部材１２ｃの主要な特性を以下説明する。
まず、帯電部材１２ｃは像担持体１１を充電するために充分な程度まで電気抵抗が低い必要がある。注入帯電機構は、帯電部材１２ｃおよび帯電促進導電性粒子を抵抗とし、被注入導電粒子をコンデンサーとしたときに、抵抗とコンデンサーとが直列接続された電気回路モデルと等価であると考えられる。したがって像担持体上の一点が帯電部を通過する間にコンデンサーを充電（＝像担持体を帯電）させるためには、電気回路の抵抗（＝帯電部材および帯電促進導電性粒子の抵抗）は低くなければならない。その一方で、像担持体１１にピンホールなどが存在した場合のリークを防止するためにはある程度以上の電気抵抗が必要であるため、十分な帯電能力と耐リーク性とを両立させるためには体積抵抗値が１０４〜１０７Ω・ｃｍであることが好ましい。ここで帯電部材１２ｃの体積抵抗値は、ローラの芯金１２ａに総圧１ｋｇの加重がかかるようφ２４ｍｍの円筒状アルミドラムにローラを圧着した状態で、芯金とアルミドラムとの間に７００Ｖを印加して計測する場合の値である。
まず、帯電部材１２ｃは像担持体１１を充電するために充分な程度まで電気抵抗が低い必要がある。注入帯電機構は、帯電部材１２ｃおよび帯電促進導電性粒子を抵抗とし、被注入導電粒子をコンデンサーとしたときに、抵抗とコンデンサーとが直列接続された電気回路モデルと等価であると考えられる。したがって像担持体上の一点が帯電部を通過する間にコンデンサーを充電（＝像担持体を帯電）させるためには、電気回路の抵抗（＝帯電部材および帯電促進導電性粒子の抵抗）は低くなければならない。その一方で、像担持体１１にピンホールなどが存在した場合のリークを防止するためにはある程度以上の電気抵抗が必要であるため、十分な帯電能力と耐リーク性とを両立させるためには体積抵抗値が１０４〜１０７Ω・ｃｍであることが好ましい。ここで帯電部材１２ｃの体積抵抗値は、ローラの芯金１２ａに総圧１ｋｇの加重がかかるようφ２４ｍｍの円筒状アルミドラムにローラを圧着した状態で、芯金とアルミドラムとの間に７００Ｖを印加して計測する場合の値である。
帯電部材１２ｃと像担持体１１とのニップ部には帯電促進導電性粒子が介在している。帯電促進導電性粒子の介在量は、少なすぎると接触性向上あるいは潤滑の効果が十分に得られず、多すぎても露光を阻害する等の不具合が発生する。適正な条件は帯電促進導電性粒子の粒度分布や作像条件によって大きく変動するため、装置に合わせて最適な値を設定する必要がある。
また帯電部材１２ｃは、像担持体１１に対して所定の押圧力で圧接されることにより像担持体１１の移動方向に所定の幅をもって接触する事が望ましい。この所定の幅は帯電部材１２ｃの体積抵抗値や帯電促進導電性粒子の介在量などにより適宜調整すればよいが、この幅を大きく取ることによって帯電促進導電性粒子が密に像担持体１１に接触する。この結果、帯電促進導電性粒子が像担持体１１の表面をほぼ隙間なく摺擦することができるようになり、注入帯電を実現する事が可能となる。
更に、帯電部材１２ｃの表面における移動速度と像担持体１１の表面における移動速度との間に相対的速度差を設けることで、帯電促進導電性粒子が像担持体１１に接触する機会を増加させ、接触性を向上させることができる。特にローラ形状の帯電部材１２ｃを用いる場合には、帯電促進導電性粒子を介在させることにより摩擦低減効果が生じ、帯電部材１２ｃと像担持体１１との間のトルクの低減が可能となる。このため速度差を設けた場合において発生する帯電部材１２ｃや像担持体１１表面の削れ量を抑制することが可能となる。本例では、ニップ部において帯電部材１２ｃを像担持体１１に対してカウンター方向（像担持体１１表面の移動方向の逆方向）に８０ｍｍ／ｓｅｃの周速で回転させる（相対速度差１６０ｍｍ／ｓｅｃ）。
また帯電部材１２ｃは、像担持体１１に対して所定の押圧力で圧接されることにより像担持体１１の移動方向に所定の幅をもって接触する事が望ましい。この所定の幅は帯電部材１２ｃの体積抵抗値や帯電促進導電性粒子の介在量などにより適宜調整すればよいが、この幅を大きく取ることによって帯電促進導電性粒子が密に像担持体１１に接触する。この結果、帯電促進導電性粒子が像担持体１１の表面をほぼ隙間なく摺擦することができるようになり、注入帯電を実現する事が可能となる。
更に、帯電部材１２ｃの表面における移動速度と像担持体１１の表面における移動速度との間に相対的速度差を設けることで、帯電促進導電性粒子が像担持体１１に接触する機会を増加させ、接触性を向上させることができる。特にローラ形状の帯電部材１２ｃを用いる場合には、帯電促進導電性粒子を介在させることにより摩擦低減効果が生じ、帯電部材１２ｃと像担持体１１との間のトルクの低減が可能となる。このため速度差を設けた場合において発生する帯電部材１２ｃや像担持体１１表面の削れ量を抑制することが可能となる。本例では、ニップ部において帯電部材１２ｃを像担持体１１に対してカウンター方向（像担持体１１表面の移動方向の逆方向）に８０ｍｍ／ｓｅｃの周速で回転させる（相対速度差１６０ｍｍ／ｓｅｃ）。
なお、帯電部材１２ｃが導電性繊維からなるブラシに電圧を印加するものであっても本発明は適用可能である。このような帯電部材１２ｃとしてのブラシは、ナイロン、アクリル、レーヨン、ポリカーボネート、ポリエステル等の繊維中に、ニッケル、鉄、アルミニウム等の導電性金属或いは酸化鉄、酸化亜鉛、酸化すず、酸化アンチモン、酸化チタン等の導電性の金属酸化物、更にはカーボンブラック等の導電粉導電材を分散させて抵抗調整されたものが用いられる。帯電ブラシは、固定型のものでも良いし、回動可能なロール状のものでも良い。
また、帯電部材１２ｃが磁気ブラシに電圧を印加するものであっても本発明は適用可能である。このような帯電部材としての磁気ブラシは、例えば、固定支持されたマグネットロールの外側に回転自在に非磁性スリーブを設け、マグネットロールの磁力によって磁性粒子を非磁性スリーブ上に吸着させて得る事ができる。
ただし本発明は帯電ローラを用いた場合に特に効果が顕著である。その理由は、帯電部材１２ｃがブラシのごとく表面積が大きなものである場合には、帯電促進導電性粒子の微紛はその大部分がブラシ表面に付着するため、像担持体１１への付着による潜像ボケをかなり低減できるためである。
また、帯電部材１２ｃが磁気ブラシに電圧を印加するものであっても本発明は適用可能である。このような帯電部材としての磁気ブラシは、例えば、固定支持されたマグネットロールの外側に回転自在に非磁性スリーブを設け、マグネットロールの磁力によって磁性粒子を非磁性スリーブ上に吸着させて得る事ができる。
ただし本発明は帯電ローラを用いた場合に特に効果が顕著である。その理由は、帯電部材１２ｃがブラシのごとく表面積が大きなものである場合には、帯電促進導電性粒子の微紛はその大部分がブラシ表面に付着するため、像担持体１１への付着による潜像ボケをかなり低減できるためである。
（帯電促進導電性粒子の供給塗布手段）
１２ｄは帯電部材１２ｃに対する帯電促進導電性粒子の供給塗布手段としての規制ブレードであり、該規制ブレード１２ｄの先端側エッジ部を帯電部材１２ｃに当接させて配設し、帯電部材１２ｃと規制ブレード１２ｄとの間に帯電促進導電性粒子を保持する構成としている。帯電部材１２ｃの回転にともない一定量の帯電促進導電性粒子が帯電部材１２ｃの面に塗布され、その帯電促進導電性粒子が帯電部材１２ｃと被帯電体である像担持体１１とのニップ部である帯電界面に担持される。
帯電部材１２ｃに対する帯電促進導電性粒子の供給塗布手段は上記の規制ブレード１２ｄに限られるものではなく、任意に構成できる。例えば、より簡易な構成としては、帯電促進導電性粒子を含ませた発泡体あるいはファーブラシを帯電部材１２ｃに当接する方法などがある。
１２ｄは帯電部材１２ｃに対する帯電促進導電性粒子の供給塗布手段としての規制ブレードであり、該規制ブレード１２ｄの先端側エッジ部を帯電部材１２ｃに当接させて配設し、帯電部材１２ｃと規制ブレード１２ｄとの間に帯電促進導電性粒子を保持する構成としている。帯電部材１２ｃの回転にともない一定量の帯電促進導電性粒子が帯電部材１２ｃの面に塗布され、その帯電促進導電性粒子が帯電部材１２ｃと被帯電体である像担持体１１とのニップ部である帯電界面に担持される。
帯電部材１２ｃに対する帯電促進導電性粒子の供給塗布手段は上記の規制ブレード１２ｄに限られるものではなく、任意に構成できる。例えば、より簡易な構成としては、帯電促進導電性粒子を含ませた発泡体あるいはファーブラシを帯電部材１２ｃに当接する方法などがある。
（帯電促進導電性粒子）
帯電促進導電性粒子の体積抵抗値は、転写残トナーへの付着・混入によっても帯電性能が低下する事がないように、１０６Ω・ｃｍ以下であることが好ましい。なお帯電促進導電性粒子の体積抵抗値は、セルに帯電促進導電性粒子を充填し、この帯電促進導電性粒子を２つの電極によって上下から１０ｋｇの荷重をかけて挟み込み、１００Ｖの電圧を印加し、このときに流れる電流値を電流計で検出して求める。
また、帯電促進導電性粒子は、透明、白色或いは淡色であることが、露光の妨げになることを防ぐ意味で好ましい。さらに帯電促進導電性粒子は、この静電潜像を形成する像露光光に対する透過率が３０％以上であることが好ましい。
帯電促進導電性粒子の体積抵抗値は、転写残トナーへの付着・混入によっても帯電性能が低下する事がないように、１０６Ω・ｃｍ以下であることが好ましい。なお帯電促進導電性粒子の体積抵抗値は、セルに帯電促進導電性粒子を充填し、この帯電促進導電性粒子を２つの電極によって上下から１０ｋｇの荷重をかけて挟み込み、１００Ｖの電圧を印加し、このときに流れる電流値を電流計で検出して求める。
また、帯電促進導電性粒子は、透明、白色或いは淡色であることが、露光の妨げになることを防ぐ意味で好ましい。さらに帯電促進導電性粒子は、この静電潜像を形成する像露光光に対する透過率が３０％以上であることが好ましい。
本発明における帯電促進導電性粒子としては、カーボンブラック、グラファイトなどの炭素微粉末や、銅、金、銀、アルミニウム、ニッケルなどの金属微粉末や、酸化亜鉛、酸化チタン、酸化スズ、酸化アルミニウム、酸化インジウム、酸化珪素、酸化マグネシウム、酸化バリウム、酸化モリブデン、酸化鉄、酸化タングステンなどの金属酸化物や、硫化モリブデン、硫化カドミウム、チタン酸カリウムなどの金属化合物、あるいはこれらの複合酸化物などを、必要に応じて粒度及び粒度分布を調整することで使用することができる。上述した露光阻害防止の観点からは、酸化亜鉛、酸化スズ、酸化チタンが特に好ましい。
また抵抗値を制御する目的でアンチモン、アルミニウムなどをドーピングした金属酸化物、導電性材料を表面に有する微粒子なども使用できる。例えば、酸化スズ・アンチモンで表面処理された酸化チタン微粒子、アンチモンがドーピングされた酸化第２スズ微粒子、あるいは酸化第２スズ微粒子などである。
また抵抗値を制御する目的でアンチモン、アルミニウムなどをドーピングした金属酸化物、導電性材料を表面に有する微粒子なども使用できる。例えば、酸化スズ・アンチモンで表面処理された酸化チタン微粒子、アンチモンがドーピングされた酸化第２スズ微粒子、あるいは酸化第２スズ微粒子などである。
帯電促進導電性粒子の個数平均径は１．０μｍからトナー平均粒径程度である事が好ましい。帯電促進導電性粒子が小さすぎる場合には帯電界面における接触性向上の効果が発揮できず、したがって像担持体１１の帯電性を向上させる効果が得られず画像不良を生ずる。また像担持体１１上に供給されたとしても、粒子径が小さすぎる場合にはトナー像の転写性および転写残トナー粒子の回収性を向上させる効果が得られない。
一方、帯電促進導電性粒子が大きすぎる場合には、帯電界面に供給されても均一な像担持体１１の帯電性を促進することができない。また露光を遮ることによる画像欠陥を生じる場合がある。
本例で用いる帯電促進導電性粒子は、粒径１０ｎｍ〜５００ｎｍの一次粒子が凝集した、平均粒径３μｍの帯電促進導電性粒子である。
一方、帯電促進導電性粒子が大きすぎる場合には、帯電界面に供給されても均一な像担持体１１の帯電性を促進することができない。また露光を遮ることによる画像欠陥を生じる場合がある。
本例で用いる帯電促進導電性粒子は、粒径１０ｎｍ〜５００ｎｍの一次粒子が凝集した、平均粒径３μｍの帯電促進導電性粒子である。
（現像装置）
本発明において現像方法に特に制限はなく、非接触型／接触型の現像方法、１成分／２成分現像方法、磁性／非磁性１成分現像方法などが採用可能である。ただし２成分現像においては帯電促進導電性粒子の微紛が磁気ブラシに付着することで像担持体１１表面への付着量が低減されるために、本発明は１成分現像において特に顕著な効果を発揮する。
本例の現像装置１３は、１つの例として、現像剤担持体１３ｂと像担持体１１との離間距離よりも現像剤担持体１３ｂ上の現像剤層が薄く形成させられた非接触型の磁性１成分現像方法を使用する。具体的には、マグネットロール１３ａを内包させた直径１６ｍｍ非磁性の現像スリーブ１３ｂを、その表面速度が１００ｍｍ／ｓｅｃとなるように反時計回りに回転させる。この現像スリーブ１３ｂ上に、弾性ブレード１３ｃによって厚みを規制されながら現像剤がコートされる。このとき現像剤は弾性ブレード１３ｃとの摩擦により負帯電させられる。本例においては好ましい例として、現像スリーブ１３ｂと像担持体１１との離間距離は１００〜５００μｍであり、現像スリーブ１３ｂ上に３〜３０ｇ／ｍ２の現像剤層が形成させられる。
本発明において現像方法に特に制限はなく、非接触型／接触型の現像方法、１成分／２成分現像方法、磁性／非磁性１成分現像方法などが採用可能である。ただし２成分現像においては帯電促進導電性粒子の微紛が磁気ブラシに付着することで像担持体１１表面への付着量が低減されるために、本発明は１成分現像において特に顕著な効果を発揮する。
本例の現像装置１３は、１つの例として、現像剤担持体１３ｂと像担持体１１との離間距離よりも現像剤担持体１３ｂ上の現像剤層が薄く形成させられた非接触型の磁性１成分現像方法を使用する。具体的には、マグネットロール１３ａを内包させた直径１６ｍｍ非磁性の現像スリーブ１３ｂを、その表面速度が１００ｍｍ／ｓｅｃとなるように反時計回りに回転させる。この現像スリーブ１３ｂ上に、弾性ブレード１３ｃによって厚みを規制されながら現像剤がコートされる。このとき現像剤は弾性ブレード１３ｃとの摩擦により負帯電させられる。本例においては好ましい例として、現像スリーブ１３ｂと像担持体１１との離間距離は１００〜５００μｍであり、現像スリーブ１３ｂ上に３〜３０ｇ／ｍ２の現像剤層が形成させられる。
このような非接触型現像方法を適用することで、電気抵抗値が低い帯電促進導電性粒子を現像剤中に添加しても、現像部において帯電促進導電性粒子を介しての像担持体１１への電荷注入が発生しない。そのため、かぶりのない良好な画像を得ることができる。その一方で転写残トナーの回収能力が接触現像方法に比べて劣るが、適切な粒径分布を有する一次粒子の凝集体として帯電促進導電性粒子を構成することによってトナー粒子から遊離しやすくされた帯電促進導電性粒子が像担持体１１上に存在することにより、非接触現像においても転写残トナーの現像装置１３への回収効率を向上させることが可能となる。
また、現像スリーブ１３ｂと像担持体１１との間には直流電界のみならず交流電界が形成される。交流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パルス波であっても良い。
現像剤を担持する現像スリーブ１３ｂと像担持体１１との間に、少なくともピークトゥーピークで５００〜３５００Ｖ、周波数３００〜５０００Ｈｚの交流電界を印加することが好ましい。上記範囲の交流電界を形成することで、現像剤中に添加された帯電促進導電性粒子が均等に像担持体１１側に移行されやすく、帯電界面において帯電促進導電性粒子を介しての帯電部材１２ｃと像担持体１１との接触性を向上させることが出来、これによって像担持体１１の一様な注入帯電を促進することができる。その一方、周波数またはピークトゥーピーク電圧が大きくなりすぎると像担持体１１上の注入サイトから帯電促進導電性粒子に電荷が移動しやすくなり、潜像ボケを生じる恐れがある。
現像剤を担持する現像スリーブ１３ｂと像担持体１１との間に、少なくともピークトゥーピークで５００〜３５００Ｖ、周波数３００〜５０００Ｈｚの交流電界を印加することが好ましい。上記範囲の交流電界を形成することで、現像剤中に添加された帯電促進導電性粒子が均等に像担持体１１側に移行されやすく、帯電界面において帯電促進導電性粒子を介しての帯電部材１２ｃと像担持体１１との接触性を向上させることが出来、これによって像担持体１１の一様な注入帯電を促進することができる。その一方、周波数またはピークトゥーピーク電圧が大きくなりすぎると像担持体１１上の注入サイトから帯電促進導電性粒子に電荷が移動しやすくなり、潜像ボケを生じる恐れがある。
（露光装置）
露光装置４は、画像情報に従って帯電後の像担持体１１に潜像を書き込むための装置である。ポリゴンを用いた光走査装置やＬＥＤアレイ等、種々のものを使用する事ができる。
露光装置４は、画像情報に従って帯電後の像担持体１１に潜像を書き込むための装置である。ポリゴンを用いた光走査装置やＬＥＤアレイ等、種々のものを使用する事ができる。
（転写装置）
本例における転写装置は、転写材４を搬送するための搬送ベルト２ａと、転写帯電ブレード２ｂからなる。
搬送ベルト２ａは、膜厚２５〜２０００μｍのポリイミド樹脂にカーボンブラック、酸化亜鉛、酸化スズ等の導電性付与剤を配合分散して電気抵抗値（体積抵抗率）を１×１０７〜１×１０１０Ω・ｃｍの中抵抗に調整したベルトを用いる。
転写帯電ブレード２ｂは、ポリウレタンゴム、エチレン−プロピレン−ジエンポリエチレン（ＥＰＤＭ）等の弾性材料に、カーボンブラック、酸化亜鉛、酸化スズ等の導電性付与剤を配合分散して電気抵抗値（体積抵抗率）を１×１０６〜１×１０１０Ω・ｃｍの中抵抗に調整した弾性体であるブレードを用いる。
本例における転写装置は、転写材４を搬送するための搬送ベルト２ａと、転写帯電ブレード２ｂからなる。
搬送ベルト２ａは、膜厚２５〜２０００μｍのポリイミド樹脂にカーボンブラック、酸化亜鉛、酸化スズ等の導電性付与剤を配合分散して電気抵抗値（体積抵抗率）を１×１０７〜１×１０１０Ω・ｃｍの中抵抗に調整したベルトを用いる。
転写帯電ブレード２ｂは、ポリウレタンゴム、エチレン−プロピレン−ジエンポリエチレン（ＥＰＤＭ）等の弾性材料に、カーボンブラック、酸化亜鉛、酸化スズ等の導電性付与剤を配合分散して電気抵抗値（体積抵抗率）を１×１０６〜１×１０１０Ω・ｃｍの中抵抗に調整した弾性体であるブレードを用いる。
搬送ベルト２ａによって搬送された転写材５を介して、像担持体１１に転写装置２を当接させながらトナー画像を転写材５に静電転写させる。このように転写材５と像担持体１１とが直接接触する転写方法では、さまざまな体積抵抗値を持つ転写材５に対して充分な転写電界を形成するために強めの転写電圧を印加する事が行われる。この結果、帯電促進導電性粒子が付着した島状導電領域が転写部の内外に存在する状態では、転写プレニップ部においても大きな転写電圧がかかりやすく、トナー粒子が転写材５に飛び散り易くなってしまう。
そして、ポリウレタンゴムのクリーニングブレード２ｃが、搬送ベルト２ａの表面をクリーニングするために配設されている。クリーニングブレード２ｃは、搬送ベルト２ａ表面に付着した紙紛やトナーをクリーニング除去し、搬送ベルト２ａを確実に密着搬送するとともに、転写部において転写材５と像担持体１１との密着性を確実なものとする。
そして、ポリウレタンゴムのクリーニングブレード２ｃが、搬送ベルト２ａの表面をクリーニングするために配設されている。クリーニングブレード２ｃは、搬送ベルト２ａ表面に付着した紙紛やトナーをクリーニング除去し、搬送ベルト２ａを確実に密着搬送するとともに、転写部において転写材５と像担持体１１との密着性を確実なものとする。
さらに、このクリーニングブレード２ｃは、本発明のクリーニングモード時に、像担持体１１から搬送ベルト２ａを経由して運ばれてきた帯電促進導電性粒子の付着したトナーをクリーニングする。
放電生成物の堆積した帯電促進導電性粒子は、トナーに比べて非常に低い電気抵抗を示すが、クリーニングモード時に、放電生成物の堆積した帯電促進導電性粒子が多量に付着したトナーは、帯電特性が通常とは異なってしまう。
このトナーが混入した現像剤は、帯電量が狙い値から外れてしまって正常な現像を行なえないため、放電生成物の堆積した帯電促進導電性粒子が多量に付着したトナーが現像装置に再び戻らないように、前記クリーニングブレードにより回収する。
放電生成物の堆積した帯電促進導電性粒子は、トナーに比べて非常に低い電気抵抗を示すが、クリーニングモード時に、放電生成物の堆積した帯電促進導電性粒子が多量に付着したトナーは、帯電特性が通常とは異なってしまう。
このトナーが混入した現像剤は、帯電量が狙い値から外れてしまって正常な現像を行なえないため、放電生成物の堆積した帯電促進導電性粒子が多量に付着したトナーが現像装置に再び戻らないように、前記クリーニングブレードにより回収する。
（定着装置）
定着装置３としては、ローラ定着、ベルト定着、サーフ定着等の各種定着装置を採用可能である。本例では、転写材上のトナー像を加熱ローラ３ａと加圧ローラ３ｂとの間で挟み込みつつ加熱・加圧させてトナー像を定着させる。
定着装置３としては、ローラ定着、ベルト定着、サーフ定着等の各種定着装置を採用可能である。本例では、転写材上のトナー像を加熱ローラ３ａと加圧ローラ３ｂとの間で挟み込みつつ加熱・加圧させてトナー像を定着させる。
（画像形成装置の動作）
以下、クリーナレスシステムにおける画像形成動作の詳細について図１をもとに説明する。
本例の画像形成装置は複写機およびプリンタとして機能する事ができる画像形成装置である。複写機として機能する際にはスキャナから読み込まれた画像情報がＡ／Ｄ変換、ＭＴＦ補正、階調処理等の種々の画像処理を施されて書込みデータに変換される。プリンタとして機能する際にはコンピュータ等から転送されるページ記述言語やビットマップ等の形式の画像情報に対して画像処理が施され書込みデータに変換される。
画像形成に先駆けて、像担持体１１は表面の移動速度が８０ｍｍ／ｓｅｃとなるように図１の矢印方向すなわち時計回り方向に回転を始める。また帯電部材１２ｃは像担持体１１に対してカウンター方向（像担持体１１表面の移動方向の逆方向）に８０ｍｍ／ｓｅｃの周速で回転させられる。このとき帯電部材１２ｃの芯金には帯電バイアス印加電源から−７００Ｖの直流電圧が印加され、これにより像担持体１１の表面が帯電させられる。このとき帯電促進導電性粒子が帯電部材１２ｃと像担持体１１との間に速度差を設けるためのスペーサとして機能し、ニップ部で像担持体１１の表面を隙間なく摺擦する。これにより注入帯電機構によって像担持体１１が帯電させられる。
以下、クリーナレスシステムにおける画像形成動作の詳細について図１をもとに説明する。
本例の画像形成装置は複写機およびプリンタとして機能する事ができる画像形成装置である。複写機として機能する際にはスキャナから読み込まれた画像情報がＡ／Ｄ変換、ＭＴＦ補正、階調処理等の種々の画像処理を施されて書込みデータに変換される。プリンタとして機能する際にはコンピュータ等から転送されるページ記述言語やビットマップ等の形式の画像情報に対して画像処理が施され書込みデータに変換される。
画像形成に先駆けて、像担持体１１は表面の移動速度が８０ｍｍ／ｓｅｃとなるように図１の矢印方向すなわち時計回り方向に回転を始める。また帯電部材１２ｃは像担持体１１に対してカウンター方向（像担持体１１表面の移動方向の逆方向）に８０ｍｍ／ｓｅｃの周速で回転させられる。このとき帯電部材１２ｃの芯金には帯電バイアス印加電源から−７００Ｖの直流電圧が印加され、これにより像担持体１１の表面が帯電させられる。このとき帯電促進導電性粒子が帯電部材１２ｃと像担持体１１との間に速度差を設けるためのスペーサとして機能し、ニップ部で像担持体１１の表面を隙間なく摺擦する。これにより注入帯電機構によって像担持体１１が帯電させられる。
帯電された像担持体１１に対して露光装置４は書込みデータに応じた露光を行なう。すなわち、光照射によって画像部の電位を変化させる事で光照射されなかった非画像部の電位との差を発生させ、この電位コントラストによる静電潜像を形成する。
静電潜像は現像装置１３によって１成分現像され、画像部にトナー粒子が付着することによってトナー像として像担持体１１上に可視化される。
像担持体１１上のトナー像が転写装置２と像担持体１１との対向部である転写部に到達するのとタイミングを合わせて転写材５が搬送され、像担持体１１上のトナー像は転写帯電ブレード２ｂに印加された電圧により転写材５へと転写される。このとき像担持体１１上に帯電促進導電性粒子が存在することによって、もともと転写率がよい球形トナーの転写率をさらに向上させる。このとき帯電促進導電性粒子は導電性であるために積極的には転写されずに像担持体上に残留する。したがって帯電促進導電性粒子微紛によって形成された導電領域も転写されずに残留する。
転写されたトナー像は定着装置３によって転写材５に定着され画像が出力される。
静電潜像は現像装置１３によって１成分現像され、画像部にトナー粒子が付着することによってトナー像として像担持体１１上に可視化される。
像担持体１１上のトナー像が転写装置２と像担持体１１との対向部である転写部に到達するのとタイミングを合わせて転写材５が搬送され、像担持体１１上のトナー像は転写帯電ブレード２ｂに印加された電圧により転写材５へと転写される。このとき像担持体１１上に帯電促進導電性粒子が存在することによって、もともと転写率がよい球形トナーの転写率をさらに向上させる。このとき帯電促進導電性粒子は導電性であるために積極的には転写されずに像担持体上に残留する。したがって帯電促進導電性粒子微紛によって形成された導電領域も転写されずに残留する。
転写されたトナー像は定着装置３によって転写材５に定着され画像が出力される。
一方、転写されずに像担持体１１上に残留したトナー（転写残トナー）は帯電装置１２に至り、像担持体１１や帯電促進導電性粒子との摩擦によって再び負帯電させられる。逆帯電した正帯電トナーは負帯電されるまで帯電部材１２ｃに静電的に付着して存在するが、帯電促進導電性粒子を介して帯電部材１２ｃ表面と像担持体１１との接触性が保たれ、また帯電促進導電性粒子がスペーサとして働く事により帯電部材１２ｃが像担持体１１に対して速度差を持って移動できるので、帯電能力の低下は抑制される。
帯電装置１２によって帯電極性を整えられた転写残トナーは再び像担持体上を移動し、現像装置１３との対向部において、画像部に付着したトナー粒子はそのまま像担持体１１に付着し、非画像部に付着したトナー粒子は現像装置１３に回収される。この回収の原動力は、現像装置１３に印加された電圧と像担持体非画像部との電位差に起因する電気的な力である。接触現像の場合には現像部において転写残トナー粒子に作用する摺擦力も転写残トナー回収の原動力となるが、本例のように非接触現像を使用した場合には摺擦力が作用しないためにもっぱら電気的な力によってトナー粒子の回収を行なう必要がある。このため転写残トナーを回収しにくいという問題があるが、本例では帯電促進導電性粒子がスペーサとして機能することによって非接触であるにもかかわらず回収効率を向上させることが出来る。一方、帯電促進導電性粒子は導電性であるために積極的には現像装置１３に回収されずに像担持体１１上に残留する。したがって帯電促進導電性粒子微紛によって形成された導電領域も回収されずに残留する。
帯電装置１２によって帯電極性を整えられた転写残トナーは再び像担持体上を移動し、現像装置１３との対向部において、画像部に付着したトナー粒子はそのまま像担持体１１に付着し、非画像部に付着したトナー粒子は現像装置１３に回収される。この回収の原動力は、現像装置１３に印加された電圧と像担持体非画像部との電位差に起因する電気的な力である。接触現像の場合には現像部において転写残トナー粒子に作用する摺擦力も転写残トナー回収の原動力となるが、本例のように非接触現像を使用した場合には摺擦力が作用しないためにもっぱら電気的な力によってトナー粒子の回収を行なう必要がある。このため転写残トナーを回収しにくいという問題があるが、本例では帯電促進導電性粒子がスペーサとして機能することによって非接触であるにもかかわらず回収効率を向上させることが出来る。一方、帯電促進導電性粒子は導電性であるために積極的には現像装置１３に回収されずに像担持体１１上に残留する。したがって帯電促進導電性粒子微紛によって形成された導電領域も回収されずに残留する。
また像担持体１１は、画像形成を繰り返す事によってその表面が徐々に劣化し、微細な凸凹を生じる。このような凸凹が生じると、帯電促進導電性粒子は、帯電部や転写部において像担持体１１に押圧させられ、また帯電部において他の帯電促進導電性粒子との衝突によって像担持体１１方向への力を受ける事などにより、像担持体上の窪みへと埋め込まれていく。本例では転写残トナーの回収を現像装置１３で行っているが、クリーニングブレードを有する画像形成装置ではこのような現象がさらに顕著に発生する。
（クリーニングモード）
クリーニングモードへの移行は、予め画像形成装置の状態を検知することで行なう。そして、図３のフローチャートに示すシーケンスにて、装置を駆動し、放電生成物が付着した帯電促進導電性粒子を像担持体１１からクリーニングする。
ここで、検知する状態とは、
（１）積算されたプリント枚数
（２）ドラムの回転回数
（３）メイン電源がオンされてからの経過時間
上記の（１）〜（３）条件の組み合わせたもの
などである。
クリーニングモードへの移行は、予め画像形成装置の状態を検知することで行なう。そして、図３のフローチャートに示すシーケンスにて、装置を駆動し、放電生成物が付着した帯電促進導電性粒子を像担持体１１からクリーニングする。
ここで、検知する状態とは、
（１）積算されたプリント枚数
（２）ドラムの回転回数
（３）メイン電源がオンされてからの経過時間
上記の（１）〜（３）条件の組み合わせたもの
などである。
例えば（１）の状態によって、クリーニングモードへ移行する場合を考える。移行条件は、プリント枚数が２００枚に達したときとする。
画像形成装置は、クリーニングモード用に専用のメモリ空間を確保し、コントローラによってプリント枚数をメモリに記録する。そして、画像形成装置が動作して、プリント枚数が規定枚数（２００枚）に達したときに、コントローラはメモリの内容が条件を満たしたと判断し、クリーニングモードに移行するのである。
クリーニングモードから復帰したときには、コントローラがメモリをリセットする。
クリーニングモードがスタートすると、帯電部材１２ｃをアースし、現像装置１３のバイアスをＯＮしてトナーを像担持体１１に供給する。そのトナーを転写部で搬送ベルト２ａへ転写し、クリーニングブレード２ｃで回収する。クリーニングモード時間は部品の直径等によって適宜選択することができる。
上記のように、定期的にクリーニングモードを行うことで、帯電促進導電性粒子が像担持体１１にフィルミングする前に帯電促進導電性粒子をクリーニングできるので、画像流れなどにより画像品質を低下させることがない。
画像形成装置は、クリーニングモード用に専用のメモリ空間を確保し、コントローラによってプリント枚数をメモリに記録する。そして、画像形成装置が動作して、プリント枚数が規定枚数（２００枚）に達したときに、コントローラはメモリの内容が条件を満たしたと判断し、クリーニングモードに移行するのである。
クリーニングモードから復帰したときには、コントローラがメモリをリセットする。
クリーニングモードがスタートすると、帯電部材１２ｃをアースし、現像装置１３のバイアスをＯＮしてトナーを像担持体１１に供給する。そのトナーを転写部で搬送ベルト２ａへ転写し、クリーニングブレード２ｃで回収する。クリーニングモード時間は部品の直径等によって適宜選択することができる。
上記のように、定期的にクリーニングモードを行うことで、帯電促進導電性粒子が像担持体１１にフィルミングする前に帯電促進導電性粒子をクリーニングできるので、画像流れなどにより画像品質を低下させることがない。
実験例
（実験１）
図１に示す画像形成装置と図２の構成の像担持体とを用いて、帯電部材１２ｃと像担持体１１間のニップ部の帯電促進導電性粒子を交換しない場合の実験を行なった。
実験装置を３０℃、９０％の高温高湿環境に設置し、放電生成物が空気中の水分と反応しやすいようにした。そして、普通紙５０,０００枚のプリントアウトを行なった。このとき、帯電促進導電性粒子を帯電部材１２ｃから供給できるようにしている。
印加電圧条件は、
帯電バイアス：−７００Ｖ
現像バイアス：−４５０Ｖ
とした。このときの像担持体の帯電電位は、６６０〜６８０Ｖとなった。
（実験１）
図１に示す画像形成装置と図２の構成の像担持体とを用いて、帯電部材１２ｃと像担持体１１間のニップ部の帯電促進導電性粒子を交換しない場合の実験を行なった。
実験装置を３０℃、９０％の高温高湿環境に設置し、放電生成物が空気中の水分と反応しやすいようにした。そして、普通紙５０,０００枚のプリントアウトを行なった。このとき、帯電促進導電性粒子を帯電部材１２ｃから供給できるようにしている。
印加電圧条件は、
帯電バイアス：−７００Ｖ
現像バイアス：−４５０Ｖ
とした。このときの像担持体の帯電電位は、６６０〜６８０Ｖとなった。
そして、上記の実験で出力した画像を観察すると、２０,０００枚目くらいから、わずかに画像流れ画像が発生した。そして、３０,０００枚目くらいから、画像流れ画像が一面に現われた。３５,０００枚画像を出力したときに、紙上に全く画像がなくなったため、実験を中断した。
実験後の像担持体１１表面は、実験前より表面の凹凸が大きくなり、帯電促進導電性粒子が強固に固着していた。さらに、像担持体１１の表面に固着した帯電促進導電性粒子の化学分析を行なうと、新品のときとは異なり硝酸アンモニウムが検出された。
つまり、帯電促進導電性粒子の固着により、像担持体表面に低抵抗領域が形成され、静電潜像が維持できないため、画像流れ画像が発生したと予想される。
実験後の像担持体１１表面は、実験前より表面の凹凸が大きくなり、帯電促進導電性粒子が強固に固着していた。さらに、像担持体１１の表面に固着した帯電促進導電性粒子の化学分析を行なうと、新品のときとは異なり硝酸アンモニウムが検出された。
つまり、帯電促進導電性粒子の固着により、像担持体表面に低抵抗領域が形成され、静電潜像が維持できないため、画像流れ画像が発生したと予想される。
（実験２）
実験１と同じ条件の実験を再び行なった。このとき、帯電促進導電性粒子のリフレッシュ効果を確認するために、５００枚プリントアウトする毎に、ニップ部の帯電促進導電性粒子をウエスにてふき取る作業を行なった。この場合、帯電促進導電性粒子の消費が実験１よりも多くなるので、新たに帯電促進導電性粒子を適宜供給した。
このときの画象を観察すると、５０,０００枚プリントアウトを行なっても画像流れは発生しなかった。もちろん、実験後の像担持体１１には、帯電促進導電性粒子の固着は発生していなかった。
つまり、帯電促進導電性粒子の固着が発生しないため、低抵抗領域の形成がなく、静電潜像が破壊されなかったのである。
実験１と同じ条件の実験を再び行なった。このとき、帯電促進導電性粒子のリフレッシュ効果を確認するために、５００枚プリントアウトする毎に、ニップ部の帯電促進導電性粒子をウエスにてふき取る作業を行なった。この場合、帯電促進導電性粒子の消費が実験１よりも多くなるので、新たに帯電促進導電性粒子を適宜供給した。
このときの画象を観察すると、５０,０００枚プリントアウトを行なっても画像流れは発生しなかった。もちろん、実験後の像担持体１１には、帯電促進導電性粒子の固着は発生していなかった。
つまり、帯電促進導電性粒子の固着が発生しないため、低抵抗領域の形成がなく、静電潜像が破壊されなかったのである。
（実験３）
ニップ部の帯電促進導電性粒子をニップ部分から除去するのに最適な条件を検討するために、帯電部材１２ｃの印加電圧を変化させて、ニップ部の帯電促進導電性粒子の挙動を観察した。
帯電部材の印加電圧：−１００Ｖ、０Ｖ、＋１００Ｖ
上記の３水準で実験装置を３０秒駆動し、ニップ部の帯電促進導電性粒子の変化を観察した。このとき、帯電促進導電性粒子を帯電部材１２ｃから供給していない。また、現像装置１３も外しトナーの影響を分離した。
その結果、−１００Ｖ、＋１００Ｖのときは、ニップ部の帯電促進導電性粒子の量に変化が見られなかったが、０Ｖのとき、つまりアースした場合は、ニップ部の帯電促進導電性粒子がニップ部からなくなっていた。
これは、ニップ部で電界が発生していないため、帯電促進導電性粒子を保持する力が働かなくなるためだと予想する。
ニップ部の帯電促進導電性粒子をニップ部分から除去するのに最適な条件を検討するために、帯電部材１２ｃの印加電圧を変化させて、ニップ部の帯電促進導電性粒子の挙動を観察した。
帯電部材の印加電圧：−１００Ｖ、０Ｖ、＋１００Ｖ
上記の３水準で実験装置を３０秒駆動し、ニップ部の帯電促進導電性粒子の変化を観察した。このとき、帯電促進導電性粒子を帯電部材１２ｃから供給していない。また、現像装置１３も外しトナーの影響を分離した。
その結果、−１００Ｖ、＋１００Ｖのときは、ニップ部の帯電促進導電性粒子の量に変化が見られなかったが、０Ｖのとき、つまりアースした場合は、ニップ部の帯電促進導電性粒子がニップ部からなくなっていた。
これは、ニップ部で電界が発生していないため、帯電促進導電性粒子を保持する力が働かなくなるためだと予想する。
（実験４）
次に、帯電促進導電性粒子のクリーニング方法について検討した。
実験３の状態では、ニップ部から流出した帯電促進導電性粒子は、像担持体１１上に付着した状態にある。帯電促進導電性粒子は粒径が小さいため、ファーブラシやブレードではクリーニングできない。
そこで、図１の実験装置において、実験３と同じ条件で、帯電部材１２ｃをアースし、帯電部材１２ｃから帯電促進導電性粒子が供給されない状態にした。現像装置１３の印加電圧を調整し（このときは、＋５０Ｖ印加した。）、像担持体１１上にわずかにトナーが供給されるようにして、像担持体１１を駆動した。さらに、転写材５を供給しないで、搬送ベルト２ａを像担持体１１に接触させ駆動し、像担持体１１上のトナーが搬送ベルト２ａ上に転写されるようにした。搬送ベルト２ａ上に転写されたトナーは、クリーニングブレード２ｃにてクリーニングされる。
上記条件の下で像担持体１１を駆動した後に観察したところ、像担持体１１上から帯電促進導電性粒子がなくなっていた。これは、帯電促進導電性粒子が現像装置１３から供給されたトナーに付着し、トナーと共に搬送ベルト２ａに転写されていったと予想される。
また、上記の実験において、現像装置１３からトナーを供給しなかった場合は、帯電促進導電性粒子は像担持体１１上に残ったままであった。
次に、帯電促進導電性粒子のクリーニング方法について検討した。
実験３の状態では、ニップ部から流出した帯電促進導電性粒子は、像担持体１１上に付着した状態にある。帯電促進導電性粒子は粒径が小さいため、ファーブラシやブレードではクリーニングできない。
そこで、図１の実験装置において、実験３と同じ条件で、帯電部材１２ｃをアースし、帯電部材１２ｃから帯電促進導電性粒子が供給されない状態にした。現像装置１３の印加電圧を調整し（このときは、＋５０Ｖ印加した。）、像担持体１１上にわずかにトナーが供給されるようにして、像担持体１１を駆動した。さらに、転写材５を供給しないで、搬送ベルト２ａを像担持体１１に接触させ駆動し、像担持体１１上のトナーが搬送ベルト２ａ上に転写されるようにした。搬送ベルト２ａ上に転写されたトナーは、クリーニングブレード２ｃにてクリーニングされる。
上記条件の下で像担持体１１を駆動した後に観察したところ、像担持体１１上から帯電促進導電性粒子がなくなっていた。これは、帯電促進導電性粒子が現像装置１３から供給されたトナーに付着し、トナーと共に搬送ベルト２ａに転写されていったと予想される。
また、上記の実験において、現像装置１３からトナーを供給しなかった場合は、帯電促進導電性粒子は像担持体１１上に残ったままであった。
１ プロセスカートリッジ
２ 転写装置
２ａ 搬送ベルト
２ｂ 転写帯電ブレード
２ｃ クリーニングブレード
３ 定着装置
４ 露光装置
５ 転写材
１１ 像担持体
１１ａ 基体
１１ｂ 下引層
１１ｃ 電荷発生層
１１ｄ 電荷輸送層
１１ｅ 電荷注入層
１２ 帯電装置
１２ａ 芯金
１２ｂ 中抵抗層
１２ｃ 帯電部材
１２ｄ 規制ブレード
１３ 現像装置
１３ａ マグネットロール
１３ｂ 現像スリーブ
１３ｃ 弾性ブレード
２ 転写装置
２ａ 搬送ベルト
２ｂ 転写帯電ブレード
２ｃ クリーニングブレード
３ 定着装置
４ 露光装置
５ 転写材
１１ 像担持体
１１ａ 基体
１１ｂ 下引層
１１ｃ 電荷発生層
１１ｄ 電荷輸送層
１１ｅ 電荷注入層
１２ 帯電装置
１２ａ 芯金
１２ｂ 中抵抗層
１２ｃ 帯電部材
１２ｄ 規制ブレード
１３ 現像装置
１３ａ マグネットロール
１３ｂ 現像スリーブ
１３ｃ 弾性ブレード
Claims (7)
- 像担持体と、この像担持体を帯電する帯電手段と、帯電された像担持体に静電潜像を形成する画像情報書き込み手段と、前記像担持体に形成された静電潜像を現像剤によって可視像化する現像手段と、前記可視像を転写材に転写させる転写手段と、前記帯電手段と前記像担持体とのニップ部に帯電促進導電性粒子を供給して前記像担持体に担持させる帯電促進導電性粒子の供給手段と、を備えた画像形成装置による画像形成方法であって、
前記供給手段によって前記帯電促進導電性粒子を供給して前記像担持体に担持させた後、前記帯電手段によって、前記帯電促進導電性粒子を介して前記像担持体を帯電させ、その後、前記像担持体表面に前記画像情報書き込み手段によって静電潜像を形成し、この静電潜像を前記現像手段によって可視像化し、得られた可視像を前記転写手段によって転写材に転写する画像形成工程と、
前記画像形成工程を中断し、前記現像手段から前記像担持体へ現像剤を供給し、供給した現像剤に前記像担持体に担持された帯電促進導電性粒子を付着させ、この帯電促進導電性粒子を前記現像剤と共に前記像担持体上から回収するクリーニング工程と、
を有することを特徴とする画像形成方法。 - 請求項１に記載の画像形成方法において、
前記クリーニング工程では、前記帯電手段をアースすると共に前記現像手段に所定の現像バイアスを印加する
ことを特徴とする画像形成方法。 - 請求項１又は２に記載の画像形成方法において、
前記画像形成工程から前記クリーニング工程への移行は、前記画像形成工程における積算プリント枚数、ドラムの回転数もしくは前記画像形成装置のメイン電源がオンされてからの経過期間又はこれらの組み合わせに基づいて行う
ことを特徴とする画像形成方法。 - 請求項１乃至３のいずれかに記載の画像形成方法において、
前記画像形成装置は、前記帯電促進導電性粒子が付着した現像剤を回収する回収手段を有するものである
ことを特徴とする画像形成方法。 - 請求項１乃至４のいずれかに記載の画像形成方法において、
前記像担持体は、アモルファスシリコンを感光体として適用したものである
ことを特徴とする画像形成方法。 - 請求項１乃至４のいずれかに記載の画像形成方法において、
前記像担持体は、フィラーを分散した表層を有する感光体である
ことを特徴とする画像形成方法。 - 請求項１乃至６のいずれかに記載の画像形成方法において、
前記画像形成装置における前記像担持体と、前記帯電手段と現像手段の両方又はいずれか一方とが一体的に支持され、画像形成装置本体に着脱可能のプロセスカートリッジを形成していることを特徴とする画像形成方法。
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