JP4438031B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は複写機やプリンタ等の画像形成装置に関する。より詳しくは、接触帯電方式の画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば、電子写真方式や静電記録方式等の画像形成装置において、電子写真感光体・静電記録誘電体等の像担持体を所要の極性・電位に一様に帯電処理（除電処理も含む）する帯電装置としてはコロナ帯電器（コロナ放電器）が使用されていた。
【０００３】
コロナ帯電器は非接触型の帯電装置であり、例えば、ワイヤ電極等の放電電極と該放電電極を囲むシールド電極を備え、放電開口部を被帯電体である像担持体に対向させて非接触に配設し、放電電極とシールド電極に高圧を印加することにより生じる放電電流（コロナシャワー）に像担持体面をさらすことで像担持体面を所定に帯電させるものである。
【０００４】
近時は、像担持体等の被帯電体の帯電装置として、コロナ帯電器に比べて低オゾン・低電力等の利点があることから接触帯電装置が多く提案され、また実用化されている。
【０００５】
接触帯電装置は、像担持体等の被帯電体に、ローラ型（帯電ローラ）、ファーブラシ型、磁気ブラシ型、ブレード型等の導電性の帯電部材を接触させ、この帯電部材（接触帯電部材・接触帯電器、以下、接触帯電部材と記す）に所定の帯電バイアスを印加して被帯電体面を所定の極性・電位に帯電させるものである。
【０００６】
接触帯電の帯電機構（帯電のメカニズム、帯電原理）には、（１）放電帯電機構と（２）注入帯電機構の２種類の帯電機構が混在しており、どちらが支配的であるかにより各々の特性が現れる。
【０００７】
（１）放電帯電機構
接触帯電部材と被帯電体との微小間隙に生じる放電現象により被帯電体表面が帯電する機構である。
【０００８】
放電帯電機構は接触帯電部材と被帯電体に一定の放電しきい値を有するため、帯電電位より大きな電圧を接触帯電部材に印加する必要がある。また、コロナ帯電器に比べれば発生量は格段に少ないけれども放電生成物を生じることが原理的に避けられないため、オゾンなど活性イオンによる弊害は避けられない。
【０００９】
（２）注入帯電機構
接触帯電部材から被帯電体に直接に電荷が注入されることで被帯電体表面が帯電する機構である。直接帯電あるいは電荷注入帯電とも称される。
【００１０】
より詳しくは、中抵抗の接触帯電部材が被帯電体表面に接触して、放電現象を介さずに、つまり放電を基本的に用いないで被帯電体表面に直接電荷注入を行うものである。よって、接触帯電部材への印加電圧が放電閾値以下の印加電圧であっても、被帯電体を印加電圧相当の電位に帯電することができる。この注入帯電機構はイオンの発生を伴わないため放電生成物による弊害は生じない。
【００１１】
しかし、注入帯電であるため、接触帯電部材の被帯電体への接触性が帯電性に大きく効いてくる。そこで接触帯電部材はより密に構成し、また被帯電体との速度差を多く持ち、より高い頻度で被帯電体に接触する構成をとる必要がある。
【００１２】
Ａ）ローラ帯電
接触帯電装置は、接触帯電部材として導電ローラ（帯電ローラ）を用いたローラ帯電方式が帯電の安定性という点で好ましく、広く用いられている。
【００１３】
このローラ帯電はその帯電機構は前記（１）の放電帯電機構が支配的である。
【００１４】
帯電ローラは、導電あるいは中抵抗のゴム材あるいは発泡体を用いて作成される。さらにこれらを積層して所望の特性を得たものもある。
【００１５】
帯電ローラは被帯電体（以下、感光体と記す）との一定の接触状態を得るために弾性を持たせているが、そのため摩擦抵抗が大きく、多くの場合、感光体に従動あるいは若干の速度差をもって駆動される。従って、注入帯電しようとしても、絶対的帯電能力の低下や接触性の不足やローラ上のムラや感光体の付着物による帯電ムラは避けられないため、従来のローラ帯電ではその帯電機構は放電帯電機構が支配的である。
【００１６】
図１１は接触帯電における帯電効率例を表わしたグラフである。横軸に接触帯電部材に印加したバイアス、縦軸にはその時得られた感光体帯電電位を表わすものである。
【００１７】
従来のローラ帯電の場合の帯電特性はＡで表わされる。即ち凡そ−５００Ｖの放電しきい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直流の帯電電圧に加えて、放電しきい値以上の電位差を常に持つようにピーク間電圧１２００Ｖの交流電圧を印加して感光体電位を帯電電位に収束させる方法が一般的である。
【００１８】
より具体的に説明すると、厚さ２５μｍのＯＰＣ感光体に対して帯電ローラを加圧当接させた場合には、約６４０Ｖ以上の電圧を印加すれば感光体の表面電位が上昇し始め、それ以降は印加電圧に対して傾き１で線形に感光体表面電位が増加する。このしきい値電圧を帯電開始電圧Ｖｔｈと定義する。
【００１９】
つまり、電子写真に必要とされる感光体表面電位Ｖｄを得るためには帯電ローラにはＶｄ＋Ｖｔｈという必要とされる以上のＤＣ電圧が必要となる。このようにしてＤＣ電圧のみを接触帯電部材に印加して帯電を行なう方法を「ＤＣ帯電方式」と称する。
【００２０】
しかし、ＤＣ帯電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値が変動するため、また、感光体が削れることによって膜厚が変化するとＶｔｈが変動するため、感光体の電位を所望の値にすることが難しかった。
【００２１】
このため、更なる帯電の均一化を図るために特開昭６３−１４９６６９号公報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感光体の帯電を行なう「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、感光体の電位は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。
【００２２】
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、放電帯電機構によるものが主であり、接触帯電部材から感光体への放電現象を用いているため、先に述べたように接触帯電部材に印加する電圧は感光体表面電位以上の値が必要とされ、微量のオゾンは発生する。
【００２３】
また、帯電均一化のためにＡＣ帯電を行なった場合にはさらなるオゾンの発生、ＡＣ電圧の電界による接触帯電部材と感光体の振動騒音（ＡＣ帯電音）の発生、また、放電による感光体表面の劣化等が顕著になり、新たな問題点となっていた。
【００２４】
Ｂ）ファーブラシ帯電
ファーブラシ帯電は、接触帯電部材として導電性繊維のブラシ部を有する部材（ファーブラシ帯電器）を用い、その導電性繊維ブラシ部を被帯電体としての感光体に接触させ、所定の帯電バイアスを印加して感光体面を所定の極性・電位に帯電させるものである。
【００２５】
このファーブラシ帯電もその帯電機構は前記（１）の放電帯電機構が支配的である。
【００２６】
ファーブラシ帯電器は固定タイプとロールタイプが実用化されている。中抵抗の繊維を基布に折り込みパイル状に形成したものを電極に接着したものが固定タイプで、ロールタイプはパイルを芯金に巻き付けて形成する。繊維密度としては１００本／ｍｍ² 程度のものが比較的容易に得られるが、注入帯電機構により十分均一な帯電を行うにはそれでも接触性は不十分であり、注入帯電機構により十分均一な帯電を行うには感光体に対し機械構成としては困難なほどに速度差を持たせる必要があり、現実的ではない。
【００２７】
このファーブラシ帯電の直流電圧印加時の帯電特性は図１１のＢに示される特性をとる。従って、ファーブラシ帯電の場合も、固定タイプ、ロールタイプどちらも多くは、高い帯電バイアスを印加し放電帯電機構を用いて帯電を行っている。
【００２８】
Ｃ）磁気ブラシ帯電
磁気ブラシ帯電は、接触帯電部材として導電性磁性粒子をマグネットロール等で磁気拘束してブラシ状に形成した磁気ブラシ部を有する部材（磁気ブラシ帯電器）を用い、その磁気ブラシ部を被帯電体としての感光体に接触させ、所定の帯電バイアスを印加して感光体面を所定の極性・電位に帯電させるものである。
【００２９】
この磁気ブラシ帯電の場合はその帯電機構は前記（２）の注入帯電機構が支配的である。
【００３０】
磁気ブラシ部を構成させる導電性磁性粒子として粒径５〜５０μｍのものを用い、感光体と十分速度差を設けることで、均一に注入帯電を可能にする。
【００３１】
図１１の帯電特性グラフのＣにあるように、印加バイアスとほぼ比例した帯電電位を得ることが可能になる。
【００３２】
しかしながら、機器構成が複雑であること、磁気ブラシ部を構成している導電性磁性粒子が脱落して感光体に付着する等他の弊害もある。
【００３３】
特開平６−３９２１号公報等には感光体表面にあるトラップ準位または電荷注入層の導電粒子等の電荷保持部材に電荷を注入して接触注入帯電を行なう方法が提案されている。放電現象を用いないため、帯電に必要とされる電圧は所望する感光体表面電位分のみであり、オゾンの発生もない。さらに、ＡＣ電圧を印加しないので、帯電音の発生もなく、ローラ帯電方式と比べると、オゾンレス、低電力の優れた帯電方式である。
【００３４】
Ｄ）クリーナレス（トナーリサイクルシステム）
転写方式の画像形成装置においては、転写後の感光体（像担持体）に残存する転写残現像剤（トナー）はクリーナ（クリーニング装置）によって感光体面から除去されて廃トナーとなるが、この廃トナーは環境保護の面からも出ないことが望ましい。そこでクリーナをなくし、転写後の感光体上の転写残現像剤は現像装置によって「現像同時クリーニング」で感光体上から除去し現像装置に回収・再用する装置構成にしたクリーナレスの画像形成装置も出現している。
【００３５】
現像同時クリーニングとは、転写後に感光体上に残留した現像剤を次工程以降の現像時、即ち引き続き感光体を帯電し、露光して潜像を形成し、該潜像の現像時にかぶり取りバイアス（現像装置に印加する直流電圧と感光体の表面電位間の電位差であるかぶり取り電位差Ｖback）によって回収する方法である。この方法によれば、転写残現像剤は現像装置に回収されて次工程以後に再用されるため、廃トナーをなくし、メンテナンスに手を煩わせることも少なくすることができる。またクリーナレスであることでスペース面での利点も大きく、画像形成装置を大幅に小型化できるようになる。
【００３６】
クリーナレスは上記のように転写残トナーを専用のクリーナによって感光体面から除去するのではなく、帯電手段部を経由させて現像装置に至らせて再度現像プロセスにて利用するものであるため、感光体の帯電手段として接触帯電を用いた場合においては感光体と接触帯電部材との接触部に絶縁性である現像剤が介在した状態でいかにして感光体を帯電するかが課題になっている。上記したローラ帯電やファーブラシ帯電においては、感光体上の転写残トナーを拡散し非パターン化するとともに、大きなバイアスを印加し放電による帯電を用いることが多い。磁気ブラシ帯電においては接触帯電部材として粉体を用いるため、その粉体である導電性磁性粒子の磁気ブラシ部が感光体に柔軟に接触し感光体を帯電できる利点があるが、機器構成が複雑であること、磁気ブラシ部を構成している導電性磁性粒子の脱落による弊害が大きい。
【００３７】
Ｅ）接触帯電部材に対する粉末塗布
接触帯電装置について、帯電ムラを防止し安定した均一帯電を行なうために、接触帯電部材に被帯電体面との接触面に粉末を塗布する構成が特公平７−９９４４２号公報に開示されているが、接触帯電部材（帯電ローラ）が被帯電体（感光体）に従動回転（速度差駆動なし）であり、スコロトロン等のコロナ帯電器と比べるとオゾン生成物の発生は格段に少なくなっているものの、帯電原理は前述のローラ帯電の場合と同様に依然として放電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。
【００３８】
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。
【００３９】
【発明が解決しようとする課題】
注入帯電機構を用いた場合に、像担持体と接触帯電部材に周速差を持たせた上で、接触性の向上により帯電を促進させるために、導電性の粒子（以下、帯電促進粒子と称する）を接触帯電部材に塗布あるいは混入させたものを用いる系では密な接触を行うことが可能であり、接触不足による帯電不良は生じにくく、良好な帯電性を得ることができ、図１１の磁気ブラシＣと同等以上の帯電特性を得ることが可能となる。
【００４０】
また、帯電促進粒子が像担持体と接触帯電部材の接触ニップ部に介在することにより、接触トルクを低めつつ、接触帯電部材と像担持体間の当接圧を高めることができ、接触帯電部材と像担持体間の接触ニップ部を転写残の現像剤が通過することはない。
【００４１】
しかし、転写材に転写されなかった現像剤が存在する場合には、像担持体の帯電のみならず、転写残の現像剤に適切な電荷を持たせてやらなければならない。転写残の現像剤が適正な電荷を持たない場合には、現像装置にて転写残の現像剤を回収することができず、良好な画質を得ることができなくなってしまう。
【００４２】
また、帯電促進粒子が過剰に像担持体に供給されると、印字画像上に転写されてしまったり、あるいは画像露光を遮るなどの弊害が現れてしまうことがある。
【００４３】
本発明の目的は、このような課題を解決するものであり、帯電促進粒子を接触帯電部材と像担持体の間に介在させ帯電を行う画像形成装置において、良好な帯電性を得るとともに、転写残の現像剤に対しても適切な電荷を与え、帯電促進粒子が過剰に像担持体表面に供給されるのを防ぐことが可能な画像形成装置を提供することである。
【００４４】
【課題を解決するための手段】
本発明は下記の構成を特徴とする画像形成装置である。
【００５１】
像担持体に、像担持体を帯電する帯電工程、像担持体の帯電面に静電潜像を形成する情報書き込み工程、その静電潜像を帯電した現像剤により現像する現像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において、
１）像担持体を帯電する帯電手段は、帯電部材を像担持体に接触させて像担持体面を帯電する接触帯電装置であり、少なくとも帯電部材と像担持体との接触部には帯電を促進させるための帯電促進粒子が介在しており、
２）前記接触帯電部材は前記像担持体と対向部において逆方向に回転する回転体であり、
３）前記接触帯電部材に導電部材を非接触で近接させて、交流電圧を印加し、前記帯電促進粒子は前記導電部材との摺擦により前記現像剤の極性と同極性に帯電され、印字時は、前記接触帯電部材と前記導電部材との近傍で前記帯電促進粒子が滞留をするように、前記導電部材に印加される直流バイアス電位と前記接触帯電部材に印加する電位との電位差を設定し、非印字時は、前記滞留させた帯電促進粒子が前記像担持体に移動するように、前記導電部材に印加される直流バイアス電位と前記接触帯電部材に印加する電位との電位差を設定することを特徴とする画像形成装置。
【００５７】
〈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、接触帯電において少なくとも帯電部材と像担持体とのニップ部にこの帯電促進粒子を介在させることで均一で安定な直接帯電を実現している。帯電促進粒子は、抵抗値を１×１０¹²（Ω・ｃｍ）以下に、さらに好ましくは、１×１０¹⁰（Ω・ｃｍ）以下のものにすることで帯電性を損なわない。また粒径を現像剤の粒径の１／２以下のものにすることで像担持体に対する画像露光の妨げとならない。
【００５８】
即ち、像担持体と接触帯電部材とのニップ部である帯電部に帯電促進粒子を介在させることで、該粒子の滑剤効果により、摩擦抵抗が大きくてそのままでは像担持体に対して速度差を持たせて接触させることが困難であった帯電ローラであっても、それを像担持体面に対して無理なく容易に効果的に速度差を持たせて接触させた状態にすることが可能となると共に、該接触帯電部材が該粒子を介して像担持体面に密に接触してより高い頻度で像担持体面に接触する構成となる。
【００５９】
接触帯電部材と像担持体との間に十分な速度差を設けることにより、接触帯電部材と像担持体のニップ部において帯電促進粒子が像担持体に接触する機会を格段に増加させ、高い接触性を得ることができ、接触帯電部材と像担持体のニップ部に存在する帯電促進粒子が像担持体表面を隙間なく摺擦することで像担持体に電荷を直接注入できるようになり、接触帯電部材による像担持体の接触帯電は帯電促進粒子の介存により注入帯電が支配的となる。
【００６０】
ｂ）そして、像担持体に対して、転写プロセスと帯電プロセスの間において、導電部材を非接触に対向させ、導電部材に交流を含む電圧を印加する、あるいは回転する接触帯電部材に導電部材を非接触で近接させて、交流電圧を印加することにより、転写残の現像剤に適正な電荷を持たせつつ、過剰に帯電促進粒子が像担持体表面に付着し、印字画像に影響を与えることを防ぐことができ、良好な帯電性と、印字画像を得ることができる。
【００６１】
【発明の実施の形態】
〈実施例１〉（図１・図２）
図１は本発明に従う画像形成装置の一例の概略構成模型図である。
【００６２】
本実施例の画像形成装置は、転写式電子写真プロセス利用、接触帯電方式、反転非接触現像方式、クリーナレス、プロセスカートリッジ式のレーザープリンタである。
【００６３】
接触帯電は、像担持体としての感光体１と接触帯電部材としての帯電ローラ２の接触部である帯電ニップ部Ｎに帯電促進粒子ｍを介在させるとともに、感光体１と帯電ローラ２とに周速差をもたせて感光体１と帯電ローラ２とを緻密に接触させることで注入帯電機構を支配的にさせている。
【００６４】
また本実施例は、帯電促進粒子ｍを現像装置（現像器）３の現像剤３１に混入させて、現像装置３内から帯電促進粒子ｍを感光体表面を介して帯電ニップ部Ｎに供給するようにし、転写部Ｔと帯電ニップ部Ｎとの間において感光体表面に非接触に近接させて、導電部材６としての、カーボンコートしたアルミ棒を配設してある。
【００６５】
そして、その導電部材６としてのアルミ棒に交流と直流を重畳した電圧を印加する。これにより、適正な電荷を持たない転写残現像剤をアルミ棒表面に非接触で回収し、適正な電荷にした後に感光体１表面へ戻し、そののち帯電ローラ２を介した後に現像装置３内に再回収することが可能になる。
【００６６】
かくして、感光体１表面の帯電を良好に行うことが可能になるとともに、不適な電荷を帯びた転写残の現像剤に対しても適切な電荷を与えることができ、現像装置３への転写残現像剤の回収性を高める事で、良好な画像を得ることができるものである。
【００６７】
（１）本例プリンタの全体的な概略構成
［像担持体］
１は像担持体（被帯電体）としての回転ドラム型の電子写真感光体である。本実施例のプリンタは反転現像を用いており、感光体１はネガ感光体を用いている。本実施例の感光体１は直径３０ｍｍのＯＰＣ感光体であり、矢印の時計方向に９４ｍｍ／ｓｅｃの周速度をもって回転駆動される。
【００６８】
［帯 電］
２は感光体１に所定の押圧力をもって接触させて配設した可撓性の接触帯電部材としての直径１２ｍｍの導電性弾性ローラ（帯電ローラ）である。Ｎは感光体１と帯電ローラ２との帯電ニップ部である。この帯電ローラ２には予めその外周面に帯電促進粒子ｍをコートして担持させてあり、帯電ニップ部Ｎには帯電促進粒子ｍが存在している。
【００６９】
帯電ローラ２は本実施例においては帯電ニップ部Ｎにおいて感光体１の回転方向と逆方向（カウンター）に１００％の周速で回転駆動され、感光体１面に対して速度差を持って接触する。そしてこの帯電ローラ２に帯電バイアス電源Ｓ１から所定の帯電バイアスが印加される。これにより回転感光体１の周面が注入帯電方式で所定の極性・電位に一様に接触帯電処理される。
【００７０】
本実施例では帯電ローラ２には感光体１の外周面がほぼ−６８０Ｖに一様に帯電されるように、帯電バイアス電源Ｓ１から帯電バイアスを印加する。本実施例では帯電ローラ２に印加している電位は−７００Ｖである。
【００７１】
帯電ローラ２は、芯金２１上にゴムあるいは発泡体の中抵抗層２２を形成することにより作成される。中抵抗層２２は樹脂（例えばウレタン）、導電性粒子（例えばカーボンブラック）、硫化剤、発泡剤等により処方され、芯金２１の上にローラ状に形成した。その後、表面を研磨した。
【００７２】
帯電ローラ２の抵抗値は以下のように測定した。すなわちプリンタの感光体１をアルミ製のドラムと入れ替える。その後に、アルミドラムと帯電ローラ２の間に１００Ｖの電圧をかけ、その時に流れる電流値を測定することにより帯電ローラ２の抵抗値を求めた。
【００７３】
本実施例で用いた帯電ローラ２の抵抗値は５×１０⁶ Ωであった。本測定は２５℃、湿度６０％の環境下で行った。この測定環境については、本実施例及び他の実施例中の他の測定も同様である。
【００７４】
帯電ローラ２の表面における平均セル径は抵抗値それぞれにつき、２０μｍのものを用いた。平均セル径は光学顕微鏡による観察をもって測定した。
【００７５】
［露 光］
そして回転感光体１の帯電処理面に対して、レーザーダイオードやポリゴンミラー等を含む不図示のレーザービームスキャナから出力されるレーザービームによる走査露光Ｌがなされる。レーザービームスキャナから出力されるレーザービームは目的の画像情報の時系列電気デジタル画素信号に対応して強度変調されたものであり、このレーザービームによる走査露光Ｌにて回転感光体１の外周面に目的の画像情報に対応した静電潜像が形成される。
【００７６】
［現 像］
３は現像装置（現像器）であり、この現像装置３は現像剤３１として負帯電性の平均粒径６μｍの磁性１成分絶縁現像剤を用いた反転非接触現像装置である。回転感光体１の外周面に形成された上記の静電潜像はこの現像装置３により現像剤像（トナー像）として反転現像される。
【００７７】
現像剤３１には帯電促進粒子ｍを混合（外添、混入）してある。
【００７８】
３２はマグネット３３を内包する直径１６ｍｍの非磁性現像スリーブであり、この現像スリーブ３２に上記現像剤３１（＋ｍ）をコートし、感光体１表面との距離を５００μｍに固定した状態で、感光体１と等速で回転させ、現像スリーブ３２に現像バイアス電源Ｓ２より現像バイアス電圧を印加する。
【００７９】
現像装置内の現像剤３１（＋ｍ）は回転現像スリーブ３２上を搬送される過程において、弾性ブレード（規制ブレード）３４で層厚規制を受け、また弾性ブレード３４との摺擦により摩擦帯電し、電荷を持つ。
【００８０】
現像バイアスは、周波数１．６ｋＨｚ、ピーク間電圧が１．７ｋＶ、現像バイアスＤＣ成分は−３５０Ｖであり、現像スリーブ３２と感光体１の間の現像部位Ｄで１成分ジャンピング現像を行なわせる。現像バイアスは上記に限るものではない。
【００８１】
ａ）現像剤３１
本実施例で用いた現像剤３１はスチレン−アクリル共重合体を主成分とする結着樹脂に、マグネタイトを６０重量％、負性電荷制御材としてモノアゾ染料の金属錯塩を１重量％含有した、体積抵抗率が約１０¹³Ω・ｃｍの絶縁性現像剤に、流動性を付与するために疎水化したシリカ微粒子を現像剤重量部に対して０．８％外添したものを用いた。
【００８２】
前記したように現像剤３１には帯電促進粒子ｍを混合してあり、混合量は現像剤１００重量部に対して２重量部である。ただし、混合量はこの量に限るものではない。
【００８３】
ｂ）帯電促進粒子ｍ
本実施例では帯電促進粒子ｍは、比抵抗が１０⁷ Ω・ｃｍ、平均粒径１μｍの導電性酸化亜鉛粒子を用いた。
【００８４】
粒径は粒子が凝集体として構成される場合には、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。
【００８５】
抵抗測定は錠剤法により測定し正規化して求めた。すなわち、底面積２．２６ｃｍ² の円筒内に、約０．５ｇの粉体試料を入れ、上下電極に１５ｋｇの加圧を行うと同時に１００Ｖの電圧を印加し抵抗値を計測し、その後正規化して比抵抗を算出した。
【００８６】
帯電促進粒子ｍは、潜像露光時に妨げにならないよう、無色あるいは白色の非磁性粒子が適切である。また、粒径も現像剤３１の粒径に対して１／２以下程度でないと画像露光を遮ることがあった。そのため、これより小さい必要がある。
【００８７】
帯電促進粒子ｍの材料として、本実施例では導電性酸化亜鉛粒子を用いたが、これに限るものでなく、粒子の材料としては、他の金属酸化物などの導電性無機粒子や有機物との混合物など各種導電粒子が使用可能である。
【００８８】
［転 写］
４は接触転写手段としての中抵抗の転写ローラであり、感光体１に所定に圧接させて転写ニップ部Ｔを形成させてある。この転写ニップ部Ｔに不図示の給紙部から所定のタイミングで被記録体としての転写材Ｐが給紙され、かつ転写ローラ４に転写バイアス電源Ｓ３から所定の転写バイアス電圧が印加されることで、感光体１側の現像剤像が転写ニップ部Ｔに給紙された転写材Ｐの面に順次に転写されていく。
【００８９】
本実施例で使用の転写ローラ４は、芯金４１に中抵抗発泡層４２を形成した、ローラ抵抗値５×１０⁸ Ωのものであり、＋３０００ＶのＤＣ電圧を芯金４１に印加して転写を行なった。転写ニップ部Ｔに導入された転写材Ｐはこの転写ニップ部Ｔを挟持搬送されて、その表面側に回転感光体１の表面に形成担持されている現像剤像が順次に静電気力と押圧力にて転写されていく。
【００９０】
［定 着］
５は熱定着方式等の定着装置である。転写ニップ部Ｔに給紙されて感光体１側の現像剤像の転写を受けた転写材Ｐは回転感光体１の面から分離されてこの定着装置５に導入され、現像剤像の定着を受けて画像形成物（プリント、コピー）として装置外へ排出される。
【００９１】
［非接触の導電部材］
６は転写部Ｔと帯電ニップ部Ｎとの間において感光体表面に非接触に近接させて感光体にほぼ並行に配設した導電部材である。
【００９２】
本実施例におけるこの導電部材６は、直径８ｍｍのアルミ棒（アルミニウム）であり、該アルミ棒の表面に、シリコン樹脂にカーボンブラックを分散させて表面コートした。また、端部においてスペーサコロを感光体面につき当てて導電部材６と感光体１との離間距離ｃを５００μｍに設定した。
【００９３】
また導電部材６は回転自在に軸受け保持させてあり、感光体１の回転に従動的に回転するようにしてある。
【００９４】
そしてこの導電部材６にはバイアス印加電源Ｓ４より、ピーク間電圧１６００Ｖ、周波数５００Ｈｚ、ＤＣ成分が−９００の矩形波を印加した。
【００９５】
この導電部材６の役目については（３）項で詳述する。
【００９６】
［カートリッジ］
本実施例のプリンタは、感光体１、接触帯電部材２、現像装置３、非接触の導電部材６の４つのプロセス機器を共通のカートリッジケースに包含させてプリンタ本体に対して一括して着脱自在のカートリッジＰＣとしてある。カートリッジ化するプロセス機器の組み合わせ等は上記に限られるものではない。
【００９７】
（３）帯電促進粒子ｍおよび非接触の導電部材６の働き
前述したように本実施例では、帯電ローラ２には予め帯電促進粒子ｍをコートしてある。また現像装置４にはその現像剤３１に帯電促進粒子ｍを混合してある。
【００９８】
現像装置内部の現像剤３１に混合の帯電促進粒子ｍは現像剤３１と摺擦される。本実施例では、現像剤３１には負性電荷制御材が外添されているため、帯電促進粒子ｍはそれに対して摩擦帯電し、逆極性のプラス側に電荷を持つ。そのため、現像スリーブ３２上の現像剤３１中の帯電促進粒子ｍは、現像スリーブ３２と感光体１表面間の電位差により、現像スリーブ３２上から感光体１表面に供給される。
【００９９】
帯電促進粒子ｍは現像剤３１とは逆極性の電荷を持っているために、転写部Ｔにおいて転写材Ｐへは実質的に転写されず、感光体１と導電部材６との近接離間部ｃを通って帯電ローラ２と感光体１間の接触部である帯電ニップ部Ｎヘ供給され、結果として、帯電ローラ２表面にコートされる。
【０１００】
このようにして、帯電促進粒子ｍが帯電ローラ２の表面に付着することにより、帯電ローラ２と感光体１表面間で帯電促進粒子ｍが介在し接触密度を高くする。そのため、良好な注入帯電性を得ることができる。
【０１０１】
転写部Ｔにおいて転写材Ｐに転写されないで感光体１面に残った現像剤（転写残現像材）は、感光体１表面に付着したまま、帯電ローラ２と感光体１の接触部である帯電ニップ部Ｎに搬送される。本実施例で用いたクリーナレスの画像形成装置と異なり、転写部Ｔの後に感光体１表面を清掃する部材（クリーナ）があるような画像形成装置においても、その清掃部材を通過する現像剤が若干なりとも存在するので、やはり本実施例と同様である。
【０１０２】
本実施例のような帯電方法では感光体１と帯電ローラ２の周速差を持たせるために、帯電ローラ２は感光体１に対して対向方向に回転させている。
【０１０３】
ここで、比較例（従来例）の画像形成装置として、非接触の導電部材６を配設していないクリーナレスの画像形成装置においては、転写部Ｔで転写されなかった現像剤は感光体１と帯電ローラ２の接触部である帯電ニップ部Ｎの位置に運ばれた後、帯電ローラ２の表面に付着する。転写残現像剤は帯電ローラ２の表面に付着したまま、１周弱帯電ローラ２上で回転し、感光体１と帯電ローラ２の接触部である帯電ニップ部Ｎに入るところで、感光体１表面上に戻される。
【０１０４】
転写残の現像剤が感光体１表面から帯電ローラ２表面に移動する地点は、帯電ニップ部Ｎの直前であり、帯電ニップ部Ｎ中を通過する転写残の現像剤はほとんど存在しない。
【０１０５】
現像装置３において転写残の現像剤を回収するためには、転写残の現像剤に対して、適切な電荷を与えてやることが必要とされる。帯電促進粒子ｍを用いた帯電方法では、帯電ローラ２表面上で帯電促進粒子ｍと現像剤３１の接触が行われることで、電荷を与えることができる。従って、この比較例の画像形成装置でも転写残の現像剤に対して適正な電荷付与を行うことができる。しかし、必ずしも十分とは言えない。
【０１０６】
それに対して本実施例では、転写部Ｔと帯電ニップ部Ｎとの間において感光体表面に非接触に近接させて感光体にほぼ並行に導電部材６を配設し、この導電部材６には交流バイアス成分が印加されているために、感光体１表面に付着した転写残現像剤３１は感光体１とこの導電部材６間で飛翔する。
【０１０７】
不適切な電荷極性である、プラスの極性に帯電している現像剤は感光体１表面の白地部に付着している。感光体１の転写後の白地部の電位は帯電設定電位の−６８０Ｖ弱程度になっている。それに対して、導電部材６は平均電位として−９００Ｖの電位を持つために、プラスの電荷極性を持つ転写残の現像剤３１は感光体１表面から導電部材６の表面に移動する。
【０１０８】
その後に、カーボンコートされた導電部材６表面との摺擦をヘて、適正な電荷極性に戻された現像剤３１は感光体１表面ヘ戻される。
【０１０９】
感光体１表面ヘ戻された現像剤３１は帯電ローラ２表面を経て、現像装置３内に再回収（現像同時回収）される。この時、現像剤３１の電荷極性が適正に戻されているために、現像装置３での再回収は問題なく行うことが可能である。
【０１１０】
このような工程を経ることにより、本実施例は転写残の現像剤の電荷極性を適正にし、適正にしたもののみを帯電ローラ２を経て現像装置３内に再回収することが可能である。
【０１１１】
帯電促進粒子ｍに関しては、プラスの電荷を持っているため、導電部材６に付着するものもあるが、その後電荷注入により導電部材６表面から感光体１面に飛翔し帯電ローラ２の表面に供給される。
【０１１２】
以上の転写残現像剤３１と帯電促進粒子ｍの挙動はレーザーシート法と呼ばれる可視化手法で確認することができる。具体的には、平面状のレーザー光をプロセスの断面方向に帯電部に照射し、高感度高速カメラで粒子の動きを計測することで確認が可能である。
【０１１３】
（４）試 験
次に、実際の印字画像において、非接触の導電部材６を配設した本実施例の画像形成装置と、非接触の導電部材６を配設していない比較例の画像形成装置と間でどのような差があるか確かめた結果を以下に示す。
【０１１４】
▲１▼．比較試験１
帯電ニップ部Ｎを通過後に帯電ローラ２表面から排出され、感光体１の表面上に戻された転写残現像剤の電荷が、本実施例の画像形成装置と、比較例の画像形成装置との間でどのように異なっているかを測定した。
【０１１５】
この比較試験は下記３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃの３種類のトナー種（現像剤）についてそれぞれ行った。この比較試験結果を表１に示す。
【０１１６】
トナー種３１Ａ：
スチレン−アクリル共重合体を主成分とする結着樹脂に、マグネタイトを６０重量％、負性電荷制御材としてモノアゾ染料の金属錯塩を１重量％含有した、体積抵抗率が約１０¹³Ω・ｃｍの絶縁性現像剤に、流動性を付与するために疎水化したシリカ微粒子を現像剤重量部に対して０．８％外添したもの
トナー種３１Ｂ：
上記のトナー種３１Ａにおいて、負性電荷制御材であるモノアゾ染料の金属錯塩を１．１重量％に変化させたもの
トナー種３１Ｃ：
上記のトナー種３１Ａにおいて、負性電荷制御材であるモノアゾ染料の金属錯塩を０．９重量％に変化させたもの
【０１１７】
【表１】

【０１１８】
この表１でわかるように、本実施例は、比較例に比べて、転写残の現像剤に対して適正な極性かつ高い電荷量を与えることができ、適切な電荷量にすることができている。
【０１１９】
それに対して比較例では、トナー種３１Ｃのように適正でない電荷極性を持つものもある。また、トナー種３１Ａ、３１Ｂのいずれを見ても適正な電荷量には及ばず、電荷量が小さい。
【０１２０】
▲２▼．比較試験２
上記のような違いを持つ本実施例と比較例との間で、現像装置３における転写残の現像剤の回収性の違いを調べるために、次のような比較を行った。
【０１２１】
すなわち、ベタ黒画像を感光体ドラム１周分印字し、その後ベタ白画像に切り替える。その直後に現像装置３（現像部Ｄ）を通過した後の感光体１表面上の現像剤の量を比較した。
【０１２２】
この現像装置３を通過した後の感光体１表面に付着している現像剤の量というものは、
(1)転写残の現像剤であり、現像装置３で回収できなかったもの、
(2)現像装置３として元々持つバックグラウンド成分である、かぶり成分
とした時に、(1)+(2)と表すことができる。
【０１２３】
(2)のかぶり成分に関しては、本実施例と比較例とはともに等しいため、実質「(1)+(2)の本実施例と比較例の差＝(2)の本実施例と比較例の差」とすることができる。すなわち、この現像装置通過後に感光体１表面に付着している現像剤の量の差は転写残の現像剤の回収性の差を示している。
【０１２４】
測定は以下のように行った。上述の現像装置通過後に感光体１表面に付着している現像剤をマイラーテープを付着させる事により、感光体１表面上から剥がし、その後、白紙の上にそのマイラーテープを貼り付ける。そのマイラーテープの反射かぶり量を東京電色製のかぶり量測定器TC-6DSを用いて測定する。
【０１２５】
また、白紙にマイラーテープのみ貼り付けた際の反射かぶり量も測定し、基準の反射かぶり量としておく。
【０１２６】
基準の反射かぶり量より、測定値を減算することにより、実質の反射かぶり量を計算する。この場合、白いほど、すなわち、転写残の現像剤の量が少ないはど値が小さくなる。
【０１２７】
そのように測定した結果、比較例のかぶり量が１．４であったのに対して、本実施例は０．９という結果になり、本実施例では転写残の現像剤の回収性が高くなることが確認できた。
【０１２８】
また、通常の画像印字を比較しても、本実施例は比較例に比ベて、印字画像の白地部に転写残のトナーの影響によるかぶりなどは見られず、帯電性と画像性の改善が見られた。
【０１２９】
▲３▼．導電部材６に印加する電位条件測定
次に、帯電性と画像性の改善の効果を得るための導電部材６に印加する電位条件を測定したものを図２に示す。
【０１３０】
ここで、
・導電部材６に印加する交番電圧のピーク間電圧をａ[V]、
・導電部材６に印加する直流バイアス電位をｂ[-V]、
・導電部材６と感光体１の間の距離をｃ[μm]、
・感光体帯電電位をｄ[-V]
【０１３１】
そして、図２において横軸は（ｂ−ｄ）／ｃ[-V/μm]を、縦軸はａ／ｃ[V/μm]を示している。
【０１３２】
なお、この計測中で導電部材６に印加するＤＣバイアス電位の効果は、先の本実施例と比較例間の比較と同じように、比較例すなわち導電部材６がない場合に比べてかぶり値において改善が見られたかを基準としている。
【０１３３】
また、導電部材６に印加する交番電圧のピーク間電圧の効果は、転写残の現像剤３１の飛翔が確認できるかどうかを基準とした。
【０１３４】
図２に示されているように、ａ／ｃは１[V/μm]以上である時に、転写残の現像剤が飛翔していることが確認された。この理由は、転写残の現像剤３１が飛翔するために必要な電界が１[V/μm]であると考えられる。
【０１３５】
また、（ｂ−ｄ）／ｃは０．２[-V/μm]以上であれば改善が見られることが確認できた。これは、０．２[-V/μm]程度のＤＣ成分の電界が働いていれば、適正な電荷の転写残現像剤３１のみを感光体１表面に戻すことができるためと考えられる。
【０１３６】
従って、図２で示す斜線領域Ｘが転写残の現像剤３１を感光体１から導電部材１６に飛翔させて回収した後に適正な電荷のものを導電部材１６から再び感光体１表面へ戻すことが可能となる領域である。
【０１３７】
本実施例では、ａ／ｃは３．２[V/μm]であり、（ｂ−ｄ）／ｃは０．４４[-V/μm]であり、効果の見られる領域に収まる条件である。
【０１３８】
このように本実施例は、帯電ローラ２と感光体１の間に帯電促進粒子ｍを介在させる帯電を用いた画像形成装置において、感光体１に導電部材１６を非接触で近接させ、また上記のａ／ｃが１[V/μm]以上であり、また上記の（ｂ−ｄ）／ｃが０．２[-V/μm]以上であるような電圧を印加することを特徴とする。
【０１３９】
なお、ａ／ｃが１[V/μm]以上であれば本発明の効果は得られるが、あまり高すぎると、絶縁破壊などが生じることがあるために８[V/μm]以下であることが好ましい。
【０１４０】
これにより、良好な帯電特性を持続させるとともに、感光体１表面に付着した帯電促進粒子ｍが画像露光を遮るなどして、印字画像に悪影響を及ぼすことを防ぐことが可能となる。
【０１４１】
〈実施例２〉（図３・図４）
本実施例は実施例１とほぼ同様であるが、前記の（ｂ−ｄ）／ｃは０．３[-V/μm]以下であることを特徴とする。
【０１４２】
これにより、帯電促進粒子ｍを導電部材６と感光体１との間で保持することが可能になる。そのため、帯電促進粒子ｍが帯電ローラ２表面に過剰に付着し、帯電促進粒子ｍが感光体１表面に排出されてしまうのを防ぐことを特徴とする。
【０１４３】
これにより、良好な帯電特性を持続させるとともに、感光体１表面に付着した帯電促進粒子ｍが画像露光を遮るなどして、印字画像に悪影響を及ぼすことを防ぐことを特徴とする。
【０１４４】
具体的には、本実施例においては導電部材６に印加するバイアスの直流成分電位と帯電ローラ２に印加する電位差が２００Ｖよりも小さく、電位にして−８００Ｖであることを特徴とする。
【０１４５】
本実施例では、実施例１のプリンタと同様に、感光体１に対して非接触で導電部材６を対向させ、この導電部材６に対して交流を含むバイアスを印加することにより、不適正な転写残の現像剤を該導電部材６に回収した上で、電荷を適正にした後に感光体１表面ヘ戻すことができる。
【０１４６】
それに加えて、前記の（ｂ−ｄ）／ｃは０．３[-V/μm]以下であるような場合には、帯電促進粒子ｍの挙動が実施例１とは異なる。
【０１４７】
即ち、実施例１では帯電促進粒子ｍは現像剤３１と同様に感光体１表面から帯電ローラ２表面ヘ移動し、その後感光体１表面に飛翔し戻されていた。ところが本実施例のような（ｂ−ｄ）／ｃは０．３[-V/μm]以下の条件ではそれと異なり、図３の模式図で破線曲線Ｍで描いたような軌跡を示すものが現れる。すなわち感光体１と導電部材６の近接離間部ｃを通過することができなくなる帯電促進粒子ｍが現れ、帯電促進粒子ｍが感光体１と導電部材６の近接離間部ｃ前で滞留Ｍを始める。したがって、過剰な帯電促進粒子ｍが感光体１と導電部材６の近接離間部ｃを通過し、帯電ローラ２表面に過剰に帯電促進粒子ｍが付着し、その後に感光体１表面ヘ付着するというようなことが生じない。
【０１４８】
なお、この測定も実施例１と同様にレーザーシート法を用いることにより測定が可能である。
【０１４９】
このような現象が生じる電位条件を測定したものを図４に示す。図４は図２と同様に、横軸は（ｂ−ｄ）／ｃ[-V/μm]を、縦軸はａ／ｃ[V/μm]を示している。
【０１５０】
（ｂ−ｄ）／ｃが−０．３[-V/μm]以上０．３[-V/μm]以下であるような場合には、帯電促進粒子ｍは図３で示すような滞留Ｍを始めた。それにより、感光体１表面に帯電促進粒子ｍが過剰に供給されるのを防ぐことができた。
【０１５１】
本実施例では（ｂ−ｄ）／ｃが０．２４[-V/μm]であり、実施例１と同様に０．２[-V/μm]以上であるため、転写残の現像剤の電荷を適正にしつつ、０．３[-V/μm]以下(すなわち、図４における格子斜線領域Ｙ)であることで帯電促進粒子ｍの過剰な供給を抑えることができた。
【０１５２】
以上のような作用により、感光体１表面に付着した帯電促進粒子ｍが画像露光に悪影響を及ぼすこともなく、良好な印字画像を得る事が可能となる。
【０１５３】
〈実施例３〉（図５）
導電部材６に対するバイアスに関して、印加する交流電圧の周波数、振幅、直流成分の少なくとも１つを変動させるシーケンスを持たせることができる。
【０１５４】
本実施例は実施例１・２とほぼ同様であるが、プリンタの印字時と非印字時に導電部材６に印加するバイアスを可変にすることを特徴とし、画像印字時は（ｂ−ｄ）／ｃは０．２[-V/μm]以上０．３[-V/μm]以下であることにより、転写残現像剤の電荷を適正にしつつ帯電促進粒子の過剰な供給を抑え、非画像印字時には帯電促進粒子を感光体ヘ供給するために、（ｂ−ｄ）／ｃは０．３[-V/μm]以上であることを特微とする画像形成装置である。
【０１５５】
すなわち、印字時は実施例２と同じバイアスを導電部材６に印加し、非印字時には実施例１と同じバイアスを印加する。
【０１５６】
その導電部材６に対するＤＣバイアス電位のシーケンスを図５に示す。画像印字時は実施例２と同じく、ピーク間電圧１６００Ｖ、周波数５００Ｈｚ、ＤＣ成分が−８００Ｖの矩形波であり、非画像印字時にピーク間電圧１６００Ｖ、周波数５００Ｈｚ、ＤＣ成分が−９００Ｖの短形波を印加する。
【０１５７】
図５に示されているように、画像印字時はＤＣ成分が−８００Ｖ、すなわち（ｂ−ｄ）／ｃが０．２４[-V/μm]であり、非画像印字時はＤＣ成分が−９００Ｖ、すなわち（ｂ−ｄ）／ｃが０．４４[-V/μm]である。
【０１５８】
本実施例では、画像印字中には実施例２と同様に、過剰に供給された帯電促進粒子ｍを図３のように導電部材６と感光体１の近接離間部ｃで滞留Ｍさせて、感光体１表面へ帯電促進粒子ｍが過剰に供給されるのを防ぐ。
【０１５９】
そして、非画像印字時には（ｂ−ｄ）／ｃは０．３[-V/μm]よりも大きくなるため、図３のような帯電促進粒子ｍの滞留Ｍが生じず、蓄積した帯電促進粒子ｍを放出し、過剰な帯電促進粒子ｍを感光体１表面を介して現像装置３内へ回収することができる。
【０１６０】
本実施例では、帯電促進粒子ｍは画像印字中に導電部材６と感光体１の近接離間部ｃ前で滞留Ｍし高い電荷量を持つため、現像装置３への再回収が高効率で可能である。
【０１６１】
そのため、感光体１表面に帯電促進粒子ｍが過剰に付着し続けることを防ぎ、印字画像に悪影響を与えることなく、良好な印字画像を得ることが可能となる。
【０１６２】
〈実施例４〉（図６・図７）
（１）画像形成装置の構成
図６は本実施例におけるプリンタの概略構成模型図である。
【０１６３】
本実施例のプリンタは、実施例１（図１）のプリンタとの対比において、導電部材６を帯電ローラ２に非接触で近接させて設けたものである。その他の装置構成は実施例１のプリンタと同様であるので再度の説明は省略する。
【０１６４】
即ち本実施例のプリンタも、接触帯電は、像担持体としての感光体１と接触帯電部材としての帯電ローラ２の接触部である帯電ニップ部Ｎに帯電促進粒子ｍを介在させるとともに、感光体１と帯電ローラ２とに周速差をもたせて感光体１と帯電ローラ２とを緻密に接触させることで注入帯電機構を支配的にさせている。また、帯電促進粒子ｍを現像装置３の現像剤３１に混入させて、現像装置３内から帯電促進粒子ｍを感光体表面を介して帯電ニップ部Ｎに供給する。
【０１６５】
本実施例の場合は、導電部材であるアルミ棒６を帯電ローラ２に略並行させて該帯電ローラ２に非接触で近接させて配設し、交流と直流を重畳した電圧を印加する。これにより、適正な電荷を持たない転写残現像剤をアルミ棒表面に非接触で回収し、適正な電荷にした後に帯電ローラ２を介して現像装置３内に再回収することが可能になる。
【０１６６】
かくして、感光体１表面の帯電を良好に行うことが可能になるとともに、不適な電荷を帯びた転写残の現像剤に対しても適切な電荷を与えることができ、現像装置３への転写残現像剤の回収性を高める事で、良好な画像を得ることができるものである。
【０１６７】
本実施例における導電部材６は、直径８ｍｍのアルミ棒であり、該アルミ棒の表面に、シリコン樹脂にカーボンブラックを分散させることにより抵抗調整し、体積抵抗値を１０² Ωｃｍに調整した表面層を設けてある。この導電部材６を帯電ローラ２と５００μｍの離間距離ｅを保つように位置させて配設した。
【０１６８】
また導電部材６は回転自在に軸受け保持させてあり、帯電ローラ２の回転に従動的に回転するようにしてある。
【０１６９】
そしてこの導電部材６にはバイアス印加電源Ｓ４より、ピーク間電圧１６００Ｖ、周波数５００Ｈｚ、ＤＣ成分が−９００Ｖの矩形波を印加した。
【０１７０】
本実施例のプリンタの場合も実施例１のプリンタの場合と同様に帯電ローラ２には予め帯電促進粒子ｍをコートしてある。また現像装置３にはその現像剤３１に帯電促進粒子ｍを混合してある。現像装置内部の現像剤３１に混合の帯電促進粒子ｍは現像剤３１と摺擦される。現像剤３１には負性電荷制御材が外添されているため、帯電促進粒子ｍはそれに対して摩擦帯電し、逆極性のプラス側に電荷を持つ。そのため、現像スリーブ３２上の現像剤３１中の帯電促進粒子ｍは、現像スリーブ３２と感光体１表面間の電位差により、現像スリーブ３２上から感光体１表面に供給される。
【０１７１】
帯電促進粒子ｍは現像剤３１とは逆極性の電荷を持っているために、転写部Ｔにおいて転写材Ｐへは実質的に転写されず、帯電ローラ２と感光体１間の接触部である帯電ニップ部Ｎヘ供給され、結果として、帯電ローラ２表面にコートされる。
【０１７２】
このようにして、帯電促進粒子ｍが帯電ローラ２の表面に付着することにより、帯電ローラ２と感光体１表面間で帯電促進粒子ｍが介在し接触密度を高くする。そのため、良好な注入帯電性を得ることができる。
【０１７３】
転写部Ｔにおいて転写材Ｐに転写されないで感光体１面に残った現像剤（転写残現像材）は、感光体１表面に付着したまま、帯電ローラ２と感光体１の接触部である帯電ニップ部Ｎに搬送される。本実施例で用いたクリーナレスの画像形成装置と異なり、転写部Ｔの後に感光体１表面を清掃する部材（クリーナ）があるような画像形成装置においても、その清掃部材を通過する現像剤が若干なりとも存在するので、やはり本実施例と同様である。
【０１７４】
本実施例のような帯電方法では感光体１と帯電ローラ２の周速差を持たせるために、帯電ローラ２は感光体１に対して対向方向に回転させている。
【０１７５】
転写部Ｔで転写されなかった現像剤は感光体１と帯電ローラ２の接触部である帯電ニップ部Ｎの位置に運ばれた後、帯電ローラ２の表面に付着する。転写残現像剤は帯電ローラ２の表面に付着したまま、１周弱帯電ローラ２上で回転し、感光体１と帯電ローラ２の接触部である帯電ニップ部Ｎに入るところで、感光体１表面上に戻される。
【０１７６】
転写残の現像剤が感光体１表面から帯電ローラ２表面に移動する地点は、帯電ニップ部Ｎの直前であり、帯電ニップ部Ｎ中を通過する転写残の現像剤はほとんど存在しない。
【０１７７】
現像装置３において転写残の現像剤を回収するためには、転写残の現像剤に対して、適切な電荷を与えてやることが必要とされる。帯電促進粒子ｍを用いた帯電方法では、帯電ローラ２表面上で帯電促進粒子ｍと現像剤３１の接触が行われることで、電荷を与えることができる。従って、この比較例の画像形成装置でも転写残の現像剤に対して適正な電荷付与を行うことができる。しかし、必ずしも十分とは言えない。
【０１７８】
それに対して本実施例では、導電部材６が非接触で帯電ローラ２に対向している。この導電部材６には交流バイアス成分が印加されているために、帯電ローラ２表面に付着した転写残現像剤３１は帯電ローラ２とこの導電部材６間で飛翔する。
【０１７９】
帯電ローラ２には−７００Ｖの電圧が印加され、導電部材の直流電圧成分は−９００Ｖであるため、転写残現像剤の中でプラスの電荷極性を持つもの、すなわち、適正でない電荷極性を持つ転写残現像剤は導電部材６の表面に付着する。逆に適正なマイナスの電荷極性をもつ転写残の現像剤は帯電ローラ２と導電部材６との間で飛翔した後に、帯電ローラ２の表面に付着する。その後、感光体１表面に付着し現像装置３内に再回収される。現像剤３１の電荷極性が適正であるために、現像装置３での再回収は問題なく行うことが可能である。
【０１８０】
導電部材６の表面に付着した不適正電荷極性を持つ転写残現像剤は、導電部材表面の表面層との摩擦及び電荷注入によりマイナスの電荷極性を持ち、帯電ローラ２と導電部材６間で飛翔した後に、帯電ローラ２の表面に排出される。
【０１８１】
このような工程を経ることにより、転写残の現像剤の電荷極性を適正にし、適正にしたもののみを帯電ローラ２を経て現像装置３内に再回収することが可能である。
【０１８２】
なお、帯電促進粒子ｍに関してはプラスの電荷を持っているため、導電部材６に多くは付着するものも多いが、その後電荷注入により導電部材６表面から飛翔し帯電ローラ２の表面に供給される。
【０１８３】
以上の転写残現像剤３１と帯電促進粒子ｍの挙動は前述したレーザーシート法で確認することができる。
【０１８４】
（２）試 験
実際の印字画像において、非接触の導電部材６を配設した本実施例の画像形成装置と、非接触の導電部材６を配設していない比較例の画像形成装置と間でどのような差があるか確かめた結果を以下に示す。
【０１８５】
▲１▼．比較試験１
帯電ニップ部Ｎを通過後に帯電ローラ２表面から排出され、感光体１の表面上に戻された転写残現像剤の電荷が、本実施例の画像形成装置と、比較例の画像形成装置との間でどのように異なっているかを、前記実施例１における比較試験１と同要領にて、前記３種類のトナー種（現像剤）３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃについてそれぞれ行った。この比較試験結果を表２に示す。
【０１８６】
【表２】

【０１８７】
この表２でわかるように、本実施例は、比較例に比べて、転写残の現像剤に対して適正な極性かつ高い電荷量を与えることができ、適切な電荷量にすることができている。
【０１８８】
それに対して比較例では、トナー種３１Ｃのように適正でない電荷極性を持つものもある。また、トナー種３１Ａ、３１Ｂのいずれを見ても適正な電荷量には及ばず、電荷量が小さい。
【０１８９】
▲２▼．比較試験２
上記のような違いを持つ本実施例と比較例との間で、現像装置３における転写残の現像剤の回収性の違いを調べるために、前記実施例１における比較試験２と同要領にて比較を行った。
【０１９０】
そのように測定した結果、比較例のかぶり量が１．５であったのに対して、本実施例は０．９という結果になり、本実施例では転写残の現像剤の回収性が高くなることが確認できた。
【０１９１】
また、通常の画像印字を比較しても、本実施例は比較例に比ベて、印字画像の白地部に転写残のトナーの影響によるかぶりなどは見られず、帯電性と画像性の改善が見られた。
【０１９２】
▲３▼．導電部材６に印加する電位条件測定
次に、帯電性と画像性の改善の効果を得るための導電部材６に印加する電位条件を測定したものを図７に示す。
【０１９３】
ここで、
・導電部材６に印加する交番電圧のピーク間電圧をａ[V]、
・導電部材６に印加する直流バイアス電位をｂ[-V]、
・導電部材６と帯電ローラ２の間の距離をｅ[μm]、
・帯電ローラ印加電位をｆ[-V]、
とする。
【０１９４】
そして、図７において横軸は（ｂ−ｆ）／ｅ[-V/μm]を、縦軸はａ／ｅ[V/μm]を示している。
【０１９５】
なお、この計測中で導電部材６に印加するＤＣバイアス電位の効果は、先の本実施例と比較例間の比較と同じように、比較例すなわち導電部材６がない場合に比べてかぶり値において改善が見られたかを基準としている。
【０１９６】
また、導電部材６に印加する交番電圧のピーク間電圧の効果は、転写残の現像剤３１の飛翔が確認できるかどうかを基準とした。
【０１９７】
図７に示されているように、ａ／ｅは１[V/μm]以上である時に、転写残の現像剤が飛翔していることが確認された。この理由は、転写残の現像剤３１が飛翔するために必要な電界が１[V/μm]であると考えられる。
【０１９８】
また、（ｂ−ｆ）／ｅは０．２[-V/μm]以上であれば改善が見られることが確認できた。これは、０．２[-V/μm]程度のＤＣ成分の電界が働いていれば、適正な電荷の転写残現像剤３１のみを感光体１表面に戻すことができるためと考えられる。
【０１９９】
従って、図７で示す斜線領域Ｘが転写残の現像剤３１を帯電ローラ２からから導電部材６に飛翔させて回収した後に適正な電荷のものを導電部材６から再び帯電ローラ２へ戻すことが可能となる領域である。
【０２００】
本実施例では、ａ／ｅは３．２[V/μm]であり、（ｂ−ｆ）／ｅは０．４４[-V/μm]であり、効果の見られる領域に収まる条件である。
【０２０１】
このように本実施例は、帯電ローラ２と感光体１の間に帯電促進粒子ｍを介在させる帯電を用いた画像形成装置において、帯電ローラ２に導電部材６を非接触で近接させ、また上記のａ／ｅが１[V/μm]以上であり、また上記の（ｂ−ｆ）／ｅが０．２[-V/μm]以上であるような電圧を印加することを特徴とする。
【０２０２】
なお、ａ／ｅが１[V/μm]以上であれば本発明の効果は得られるが、あまり高すぎると、絶縁破壊などが生じることがあるために８[V/μm]以下であることが好ましい。
【０２０３】
これにより、適正な電荷を持たない転写残現像剤を導電部材表面に付着させ、適正な電荷にした後に帯電ローラ２を介して現像装置内に回収する、転写残の現像剤に対して適切な電荷を持たせることができ、転写残の現像剤の現像装置での回収性を高め、良好な画像性を得ることができた。
【０２０４】
〈実施例５〉（図８・図９）
本実施例は実施例４とほぼ同様であるが、前記の（ｂ−ｄ）／ｃは０．３[-V/μm]以下であることを特徴とする。
【０２０５】
これにより、帯電促進粒子ｍを導電部材６と帯電ローラ２との間で保持することが可能になる。そのため、帯電促進粒子ｍが帯電ローラ２表面に過剰に付着し、帯電促進粒子ｍが感光体１表面に排出されてしまうのを防ぐことを特徴とする。
【０２０６】
これにより、良好な帯電特性を持続させるとともに、感光体１表面に付着した帯電促進粒子ｍが画像露光を遮るなどして、印字画像に悪影響を及ぼすことを防ぐことを特徴とする。
【０２０７】
具体的には、本実施例においては導電性部材６に印加するバイアスの直流成分電位と帯電ローラ２に印加する電位差が２００Ｖよりも小さく、電位にして−８００Ｖであることを特徴とする。
【０２０８】
本実施例では、実施例１のプリンタと同様に、帯電ローラ２に対して非接触で導電部材６を対向させ、この導電部材６に対して交流を含むバイアスを印加することにより、不適正な転写残の現像剤を該導電部材６に回収した上で、電荷を適正にした後に帯電ローラ２表面ヘ戻すことができる。
【０２０９】
それに加えて、前記の（ｂ−ｆ）／ｅは０．３[-V/μm]以下であるような場合には、帯電促進粒子ｍの挙動が実施例４とは異なる。
【０２１０】
即ち、実施例４では帯電促進粒子ｍは現像剤３１と同様に感光体１表面から帯電ローラ２表面ヘ移動し、その後感光体１表面に飛翔していた。ところが本実施例のような（ｂ−ｄ）／ｃは０．３[-V/μm]以下の条件ではそれと異なり、図８の模式図で破線曲線Ｍで描いたような軌跡を示すものが現れる。すなわち帯電ローラ２と導電部材６の近接離間部ｅを通過することができなくなる帯電促進粒子ｍが現れ、帯電促進粒子ｍが帯電ローラ２と導電部材６の近接離間部ｅ前で滞留Ｍを始める。したがって、過剰な帯電促進粒子ｍが帯電ローラ２と導電部材６の近接離間部ｅを通過し、帯電ローラ２表面に過剰に帯電促進粒子ｍが付着し、その後に感光体１表面ヘ付着するというようなことが生じない。
【０２１１】
なお、この測定も前述したレーザーシート法を用いることにより測定が可能である。
【０２１２】
このような現象が生じる電位条件を測定したものを図９に示す。図９は図７と同様に、横軸は（ｂ−ｆ）／ｅ[-V/μm]を、縦軸はａ／ｅ[V/μm]を示している。
【０２１３】
（ｂ−ｆ）／ｅが−０．３[-V/μm]以上０．３[-V/μm]以下であるような場合には、帯電促進粒子ｍは図８で示すような滞留Ｍを始めた。それにより、感光体１表面に帯電促進粒子ｍが過剰に供給されるのを防ぐことができた。
【０２１４】
本実施例では（ｂ−ｆ）／ｅが０．２４[-V/μm]であり、実施例４と同様に０．２[-V/μm]以上であるため、転写残の現像剤の電荷を適正にしつつ、０．３[-V/μm]以下(すなわち、図９における格子斜線領域Ｙ)であることで帯電促進粒子ｍの過剰な供給を抑えることができた。
【０２１５】
以上のような作用により、感光体１表面に付着した帯電促進粒子ｍが画像露光に悪影響を及ぼすこともなく、良好な印字画像を得る事が可能となる。
【０２１６】
〈実施例６〉（図１０）
導電部材６に対するバイアスに関して、印加する交流電圧の周波数、振幅、直流成分の少なくとも１つを変動させるシーケンスを持たせることができる。
【０２１７】
本実施例は実施例３・４とほぼ同様であるが、プリンタの印字時と非印字時に導電部材６に印加するバイアスを可変にすることを特徴とし、画像印字時は（ｂ−ｆ）／ｅは０．２[-V/μm]以上０．３[-V/μm]以下であることにより、転写残現像剤の電荷を適正にしつつ帯電促進粒子の過剰な供給を抑え、非画像印字時には帯電促進粒子を感光体ヘ供給するために、（ｂ−ｆ）／ｅは０．３[-V/μm]以上であることを特微とする画像形成装置である。
【０２１８】
すなわち、印字時は実施例５と同じバイアスを導電部材６に印加し、非印字時には実施例４と同じバイアスを印加する。
【０２１９】
その導電部材６に対するＤＣバイアス電位のシーケンスを図１０に示す。
【０２２０】
画像印字時は実施例５と同じく、ピーク間電圧１６００Ｖ、周波数５００Ｈｚ、ＤＣ成分が−８００Ｖの矩形波であり、非画像印字時にピーク間電圧１６００Ｖ、周波数５００Ｈｚ、ＤＣ成分が−９００Ｖの短形波を印加する。
【０２２１】
図１０に示されているように、画像印字時はＤＣ成分が−８００Ｖ、すなわち（ｂ−ｆ）／ｅが０．２４[-V/μm]であり、非画像印字時はＤＣ成分が−９００Ｖ、すなわち（ｂ−ｆ）／ｅが０．４４[-V/μm]である。
【０２２２】
本実施例では、画像印字中には実施例５と同様に、過剰に供給された帯電促進粒子ｍを図８のように導電部材６と帯電ローラ２の近接離間部ｅで滞留Ｍさせて、感光体１表面へ帯電促進粒子ｍが過剰に供給されるのを防ぐ。
【０２２３】
そして、非画像印字時には（ｂ−ｆ）／ｅは０．３[-V/μm]よりも大きくなるため、図８のような帯電促進粒子ｍの滞留Ｍが生じず、蓄積した帯電促進粒子ｍを放出し、過剰な帯電促進粒子ｍを感光体１表面を介して現像装置３内へ回収することができる。
【０２２４】
本実施例では、帯電促進粒子ｍは画像印字中に導電部材６と帯電ローラ２の近接離間部ｅ前で滞留Ｍし高い電荷量を持つため、現像装置３への再回収が高効率で可能である。
【０２２５】
そのため、感光体１表面に帯電促進粒子ｍが過剰に付着し続けることを防ぎ、印字画像に悪影響を与えることなく、良好な印字画像を得ることが可能となる。
【０２２６】
〈その他〉
１）接触帯電部材としての帯電ローラ２は実施例の帯電ローラの構成に限られるものではない。回転するベルト体にすることもできる。フェルト・布などの材質・形状のものも使用可能である。また、これらを積層し、より適切な弾性と導電性を得ることも可能である。
【０２２７】
２）接触帯電における注入帯電機構は、接触帯電部材の被帯電体への接触性が帯電性に大きく効いてくる。そこで接触帯電部材はより密に構成し、また被帯電体との速度差を多く持ち、より高い頻度で被帯電体に接触する構成にする。
【０２２８】
また、被帯電体の表面に電荷注入層を設けて被帯電体表面の抵抗を調節することで接触帯電における注入帯電機構を支配的にすることができる。
【０２２９】
電荷注入層は、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（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。
【０２３０】
電荷注入層として重要な点は、表層の抵抗にある。電荷の直接注入による帯電方式においては、被帯電体側の抵抗を下げることでより効率良く電荷の授受が行えるようになる。一方、感光体として用いる場合には静電潜像を一定時間保持する必要があるため、電荷注入層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。
【０２３１】
また本構成のように電荷注入層を用いていない場合でも、例えば電荷輸送層が上記抵抗範囲に或る場合は同等の効果が得られる。
【０２３２】
さらに、表層の体積抵抗が約１０¹³Ω・ｃｍ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。
【０２３３】
３）接触帯電部材や現像装置等に対してＡＣ電圧（交番電圧）成分を印加する場合の、そのＡＣ電圧波形としては、正弦波、矩形波、三角波等適宜使用可能である。また、直流電源を周期的にオン／オフすることによって形成された矩形波であっても良い。このように交番電圧の波形としては周期的にその電圧値が変化するようなバイアスが使用できる。
【０２３４】
４）静電潜像形成のための画像露光手段としては、実施形態例の様にデジタル的な潜像を形成するレーザー走査露光手段に限定されるものではなく、通常のアナログ的な画像露光やＬＥＤなどの他の発光素子でも構わないし、蛍光燈等の発光素子と液晶シャッター等の組み合わせによるものなど、画像情報に対応した静電潜像を形成できるものであるなら構わない。
【０２３５】
像担持体１は静電記録誘電体等であっても良い。この場合は、該誘電体面を所定の極性・電位に一様に一次帯電した後、除電針ヘッド、電子銃等の除電手段で選択的に除電して目的の静電潜像を書き込み形成する。
【０２３６】
５）現像手段３は実施形態例では非磁性１成分絶縁現像剤による反転現像を例にして説明したが、現像方式・構成は実施例のものに限定されるものではないことは勿論である。正規現像手段であってもよい。
【０２３７】
６）本発明の画像形成装置は転写後の像担持体面から転写残現像剤や紙粉を除去するクリーナを具備させたものであってもよい。
【０２３８】
７）像担持体１から現像剤像の転写を受ける被記録体は転写ドラム等の中間転写体であってもよい。
【０２３９】
８）導電部材６は非回転の固定部材とすることもできる。
【０２４０】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、帯電促進粒子を用いた接触帯電方式において、像担持体に対して、転写プロセスと帯電プロセスの間において、導電部材を非接触に対向させ、導電部材に交流を含む電圧を印加する、あるいは回転する接触帯電部材に導電部材を非接触で近接させて、交流電圧を印加することにより、転写残の現像剤に適正な電荷を持たせつつ、過剰に帯電促進粒子が像担持体表面に付着し、印字画像に影響を与えることを防ぐことができ、良好な帯電性と、印字画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 実施例１の画像形成装置の概略構成図
【図２】 実施例１における電位条件の説明図
【図３】 実施例２の画像形成装置における帯電促進粒子滞留現象発生の説明図
【図４】 実施例２における電位条件の説明図
【図５】 実施例３の画像形成装置における電位シーケンンスの説明図
【図６】 実施例４の画像形成装置の概略構成図
【図７】 実施例４における電位条件の説明図
【図８】 実施例５の画像形成装置における帯電促進粒子滞留現象発生の説明図
【図９】 実施例５における電位条件の説明図
【図１０】 実施例６の画像形成装置における電位シーケンンスの説明図
【図１１】 帯電効率の概念図
【符号の説明】
１・・感光体（像担持体、被帯電体）、２・・帯電ローラ（接触帯電部材）、２１・・帯電ローラ芯金、２２・・帯電ローラスポンジ部、３・・現像装置、３１・・現像剤、３２・・現像スリーブ、３３・・マグネット、３４・・弾性ブレード、４・・転写ローラ、４１・・転写ローラ芯金、４２・・転写ローラスポンジ部、５・・定着装置、６・・導電部材、ＰＣ・・プロセスカートリッジ、Ｓ１〜Ｓ４・・バイアス印加電源、ｍ・・帯電促進粒子、Ｌ・・画像露光

Claims (1)

1. 像担持体に、像担持体を帯電する帯電工程、像担持体の帯電面に静電潜像を形成する情報書き込み工程、その静電潜像を帯電した現像剤により現像する現像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において、
   １）像担持体を帯電する帯電手段は、帯電部材を像担持体に接触させて像担持体面を帯電する接触帯電装置であり、少なくとも帯電部材と像担持体との接触部には帯電を促進させるための帯電促進粒子が介在しており、
   ２）前記接触帯電部材は前記像担持体と対向部において逆方向に回転する回転体であり、
   ３）前記接触帯電部材に導電部材を非接触で近接させて、交流電圧を印加し、前記帯電促進粒子は前記導電部材との摺擦により前記現像剤の極性と同極性に帯電され、印字時は、前記接触帯電部材と前記導電部材との近傍で前記帯電促進粒子が滞留をするように、前記導電部材に印加される直流バイアス電位と前記接触帯電部材に印加する電位との電位差を設定し、非印字時は、前記滞留させた帯電促進粒子が前記像担持体に移動するように、前記導電部材に印加される直流バイアス電位と前記接触帯電部材に印加する電位との電位差を設定することを特徴とする画像形成装置。

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