JPH08240966A

JPH08240966A - 画像形成装置およびプロセスカートリッジ

Info

Publication number: JPH08240966A
Application number: JP7044560A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Yoshida; 雅弘吉田; Norihisa Hoshika; 令久星加; Akira Domon; 彰土門; Yusuke Nakazono; 祐輔中園
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1995-03-03
Filing date: 1995-03-03
Publication date: 1996-09-17

Abstract

(57)【要約】【目的】感光体に対するトナーのフィルミング、融着を
防止する。【構成】感光体１表面に、スポンジ層を有する帯電ロー
ラ２を接触配置し、ニップ幅を広く取る。トナー８中
に、シリコーンオイル、シリコンワニス等の潤滑剤を含
有した無機微粉を混入させる。クリーニング装置１４の
クリーニングブレードをすり抜ける無機微粉中の潤滑剤
は、クリーニングブレードによって感光体１表面に少し
延ばされ、次に帯電ローラ２のニップによってさらに延
ばされ、感光体１表面を一様にコートする。これにより
感光体１表面にシリカ等が付着して、フィルミング、ト
ナー融着等を起こすのをよく防止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子写真方式の複写
機、レーザビームプリンタ等の画像形成装置およびプロ
セスカートリッジに関する。

【０００２】

【従来の技術】電子写真方式の画像形成装置、例えば複
写機において、像担持体として感光体を帯電するための
装置として接触帯電装置が知られている。この接触帯電
装置においては、非接触帯電装置の代表であるコロナ帯
電装置が有する欠点、つまり印加電圧が高いこと、オゾ
ンの発生量が多いことなどが改善されている。接触帯電
装置における接触帯電部材として、帯電ローラが使用さ
れる場合が多い。

【０００３】帯電ローラは、通常、芯金とその周囲を囲
繞するローラ本体とによって構成されており、さらに、
ローラ本体は、少なくとも基層と表層との２層以上の層
構成をとる。帯電ローラは、上述の基層がソリッドゴム
かスポンジかの別によって、大きく２種に分類される。
ローラ本体と感光体表面との接触幅（以下「ニップ幅」
という）は、前者のソリッドゴムを使用したものでは、
ローラ本体の硬度が高いため小さく、一方、後者のスポ
ンジでは硬度が低いため大きい。

【０００４】帯電ローラによる感光体の帯電処理方法
は、帯電ローラに対して、直流電圧成分のみの電圧を印
加するＤＣ帯電と、直流電圧成分に交流電圧成分を重畳
させた電圧を印加するＡＣ帯電とがある。前者のＤＣ帯
電では、帯電ローラ内の抵抗ムラや帯電ローラ表面上に
付着したトナーなどによる抵抗の変化が直接的に感光体
表面上での電位ムラとなって現れるため、帯電ローラ内
の抵抗制御およびその均一性、またローラ形状に対する
精度要求が非常に厳しい。この点、後者のＡＣ帯電で
は、交流成分に電位ムラを均す効果があることから、帯
電ローラの帯電性能の許容範囲を広くもつことができ
る。反面、交流成分によって、帯電ローラと感光体とが
振動し、いわゆる帯電音が発生する。

【０００５】交流成分による振動および帯電音は、基層
にソリッドゴムを使用した帯電ローラで大きく、それを
スポンジに変えることにより軽減されることができる。

【０００６】一方、現像装置に収納されて感光体表面上
の潜像に付着されるトナーとして、キャリヤを用いない
一成分トナーが広く使用されている。

【０００７】一成分トナーは、通常、現像装置内での流
動性を確保したり、帯電性を適正な状態に制御したりす
るために、シリカ等の無機微粉体が含有されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、帯電装
置として帯電ローラを使用し、帯電処理方法としてＡＣ
帯電を行う画像形成装置では、クリーニング装置によっ
て除去し切れなかったトナー中のシリカが、感光体表面
に付着し、帯電ローラと感光体との間のニップ部におい
て、感光体上に埋め込まれてしまうことがある。この結
果、シリカが埋め込まれた部分において、感光体上の抵
抗が高くなるため、この部分には帯電時に電位が乗ら
ず、やがてトナーが付着してトナーのフィルミング、融
着が発生する。

【０００９】特に、基層がスポンジの帯電ローラでは、
ソリッドゴムのものよりも、感光体とのニップ幅が広い
ため、感光体の回転に伴う摩擦抵抗が大きくなり、した
がって、シリカが感光体上により強く埋め込まれ、感光
体上のトナーフィルミング、融着が助長される。このた
め、感光体の寿命が短くなるおそれがあった。

【００１０】そこで、本発明は、感光体上のトナーフィ
ルミングや融着を防止し、感光体の寿命が短縮されるの
を防止するようにした画像形成装置およびプロセスカー
トリッジを提供することを目的とするものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、上述事情に鑑
みてなされたものであって、像担持体と、該像担持体に
接触配置されるとともに電圧が印加されて前記像担持体
を帯電処理する接触帯電装置と、帯電後の前記像担持体
上に静電潜像を形成する潜像形成手段と、前記静電潜像
を現像する現像剤と、該現像剤を前記静電潜像に付着さ
せる現像装置とを備えた画像形成装置において、前記接
触帯電装置は、２層以上の層構成を有するとともに、こ
れらの層のうちの少なくとも１層がスポンジ層によって
構成された帯電部材を有し、前記現像剤は、無機微粉体
を含有するとともに、該無機微粉体が潤滑剤を２０〜９
０重量％含有することを特徴とする。

【００１２】また、前記帯電部材を、回転可能に支持さ
れるとともに前記像担持体に接触配置された帯電ローラ
とすることができる。

【００１３】さらに、前記帯電部材には、直流電圧成分
と交流電圧成分とを重畳した電圧が印加されるようにし
てもよい。

【００１４】次に、前記潤滑剤をシリコーンオイルまた
はシリコンワニスとすることができる。

【００１５】画像形成装置本体に着脱自在に装着される
プロセスカートリッジにおいて、少なくとも、像担持体
と、２層以上の層構成を有するとともに、これらの層の
うちの少なくとも１層がスポンジ層によって構成された
帯電部材と、無機微粉体を含有するとともに、該無機微
粉体が潤滑剤を２０〜９０重量％含有する現像剤と、該
現像剤を前記像担持体上に形成された静電潜像に付着さ
せて現像する現像装置とをカートリッジ容器に一体的に
組み込んだことを特徴とする。

【００１６】

【作用】以上構成に基づき、現像剤に含有された無機微
粉体には、潤滑剤として例えば、シリコーンオイルまた
はシリコーンワニスが２０〜９０重量％含有されている
ので、これらが像担持体と接触帯電部材とのニップ部を
介して像担持体表面に引き延ばされてコートされたとき
は、像担持体に対するシリカの付着力を低減させること
ができる。

【００１７】

【実施例】以下、図面に沿って、本発明の実施例につい
て説明する。〈実施例１〉図１は、本発明に係る画像形成装置の概略
構成を示す縦断面図である。

【００１８】この画像形成装置は、画像形成装置本体
（不図示）に対して、プロセスカートリッジ４３を着脱
自在に装着するものである。

【００１９】プロセスカートリッジ４３側には、像担持
体としてのドラム状の感光体１、帯電ローラ（帯電部
材）２、現像装置７、そしてクリーニング装置１４等
が、カートリッジ容器に一体的に組み込まれている。

【００２０】一方、画像形成装置本体側には、レーザス
キャナ（潜像形成部材）４、電源１２、１７、転写ロー
ラ（転写装置）１３、そして定着装置１５等が配設され
ている。

【００２１】上述の感光ドラム１は、アルミニウム製の
導電性基体１ｂの表面に光導電性の感光層１ａを積層し
て直径２４ｍｍの円筒状に構成したものであり、同図の
矢印Ａ方向（時計回り方向）に２４ｍｍ／sec のプロセ
ススピードをもって回転駆動される。

【００２２】帯電ローラ２は、その芯金が、ＤＣバイア
スとＡＣバイアスとを重畳できる帯電バイアス印加電源
１７と電気的に接続されている。帯電ローラ２は、この
芯金を介してバイアスが印加されることで感光体１表面
を所定の電位に帯電処理する。本実施例では、直流電圧
成分Ｖ_dc＝−７００（Ｖ）、交流電圧成分Ｖ_pp＝１６０
０（Ｖ）、周波数ｆ＝４００（Ｈｚ）の正弦波バイアス
が印加できるように設定した。この設定において、感光
体１の表面電位を約−６８０（Ｖ）に帯電処理する。な
お、帯電ローラ２の構成については後に詳述する。

【００２３】レーザスキャナ４は、ビデオコントローラ
（不図示）から送られる画像情報の時系列電気デジタル
画像信号に対応したレーザ光５を照射し、ミラー６を介
して３００ｄｐｉの解像度をもって感光体１表面を走査
露光する。感光体１表面は、これにより静電潜像が形成
される。

【００２４】感光体１上の静電潜像は、現像装置７によ
って現像される。現像装置７は、現像スリーブ１０を備
えており、トナー収容室３内のトナーは、現像スリーブ
１０表面に塗布され、規制部材９でその層厚が規制され
る。現像スリーブ１０表面に担持されたトナー８は、現
像スリーブ１０の矢印Ｈ方向の回転に伴って、感光体１
に対向する現像位置に搬送され、電源１２により現像ス
リーブ１０に印加された電圧に基づき、感光体１表面の
静電潜像に付着される。これにより感光体１表面にはト
ナー像が反転現像される。なお、現像装置７およびトナ
ー８については、後に詳述する。

【００２５】感光体１上のトナー像は転写ローラ１３の
作用によって紙等の転写材Ｐ上に転写される。トナー像
の転写を受けた転写材Ｐは、感光体１表面から分離され
て定着装置１５へ導入され、そこでトナー像の定着を受
けた後、画像形成装置本体外部に排出される。

【００２６】一方、トナー像転写後の感光体１上に残っ
た転写残トナーは、クリーニング装置１４のクリーニン
グブレードによって除去され、帯電から始まる次の画像
形成プロセスに供される。

【００２７】前述の現像装置７は、非接触現像方式を採
用したものでトナー８を担持してこれを感光体１へと搬
送するトナー担持体である現像スリーブ１０とトナー収
容室３とを有している。現像スリーブ１０は、素管上に
カーボンを分散させた塗料をコートしたものである。

【００２８】現像スリーブ１０は非磁性であって、その
素管はアルミニウム、ステンレス鋼等で構成されてい
る。また塗料コートによって現像スリーブ１０の表面上
は粗さをもっており、その粗さは、通常、平均でＲａ
０．４μｍ〜３．５μｍ、Ｒｚ３μｍ〜３０μｍに設定
される。本実施例では平均Ｒａ１．８μｍ、Ｒｚ１５μ
ｍのものを使用した。

【００２９】さらに、現像スリーブ１０は不図示の軸受
によって回転自在に支持されており、本実施例では直径
φ１２、周速３６ｍｍ／sec で矢印Ｈ方向に回転してい
る。また、現像スリーブ１０はＤＣバイアスにＡＣバイ
アスが重畳できる電源１２に接続されており、本実施例
では、直流電圧成分Ｖ_dc＝−４００Ｖ、交流電圧成分Ｖ
_pp＝１４００Ｖ、周波数ｆ＝１８００Ｈｚの矩形波バイ
アスを印加した。

【００３０】現像スリーブ１０は、感光体１に対して所
定の現像間隔を持って対向支持されており、現像間隔と
しては３２０μｍに設定されている。

【００３１】現像スリーブ１０上のトナー８の層厚規制
を行うトナー層厚規制部材９は、厚さ１．０ｍｍ、硬度
６７°のウレタンゴムを使用しており、摩擦帯電により
トナー８に適正なトリボを与えている。

【００３２】トナー８は、現像スリーブ１０上に上述の
現像バイアスが供給されると、感光体１との最近接位置
（以下「現像領域」という）において飛翔し、感光体１
上に現像される。

【００３３】また、トナー８は、磁性一成分ネガトナー
であり、平均粒径６．４μｍである。トナーに含有され
ている無機微粉体については後で詳述する。

【００３４】また、現像スリーブ１０の内部にはマグネ
ットローラ１１が固定設定されている。現像スリーブ１
０内のマグネットローラ１１は４つの磁極を持ってい
る。４つの磁極のうち、感光体１に対向して配設してあ
るのがＳ₁ 極であり、トナー８が感光体１上に飛翔し現
像されるときに、カブリの要因となるトナーを現像スリ
ーブ１０上に付着させておくために必要である。Ｓ₁ 極
の反対側に配設されているのがＳ₂ 極であり、トナー収
容室３のトナー８を現像スリーブ１０に吸着させ、現像
スリーブ１０の回転に伴いその近傍でトナー８を循環さ
せる（図中矢印Ｅ方向）機能がある。この循環はトナー
８のトリボ付与に寄与する。Ｎ₁ 、Ｎ₂ 極はともに現像
スリーブ１０上にコートされているトナー８の搬送およ
びトリボ付与に寄与する。本実施例では、Ｓ₁ 極は７８
０ガウス、Ｓ₂ 極は７００ガウス、Ｎ₁ 、Ｎ₂ 極はとも
に７２０ガウスのピーク値を有するものを用いた。

【００３５】次に、本実施例で用いたトナー８に含有さ
せてある無機微粉体および帯電ローラ２について詳述す
る。

【００３６】トナー８は流動性付与のためのシリカの他
に無機微粉体を含有しており、本実施例では、この無機
微粉体として、無機化合物にシリコーンオイルを高配合
したものを含有させた。

【００３７】無機化合物としては、ＳｉＯ₂ 、ＧｅＯ
₂ 、ＴｉＯ₂ 、ＳｎＯ₂ 、Ａｌ₂ Ｏ₃、Ｂ₂ Ｏ₃ 、Ｐ₂
Ｏ₅ 、Ａｓ₂ Ｏ₃ などの酸化物：ケイ酸塩、ホウ酸塩、
リン酸塩、ゲルマン酸塩、ホウケイ酸塩、アルミノケイ
酸塩、アルミノホウ酸塩、アルミノホウケイ酸塩、タン
グステン酸塩、モリブデン酸塩、テルル酸塩などの金属
酸化物塩：およびこれらの複合化合物：炭化ケイ素、窒
化ケイ素、アモルファスカーボン：等が単独あるいは混
合して用いられる。これらの中で金属酸化物が広く用い
られており、Ｓｉ、Ａｌ、Ｔｉの酸化物、複合化合物が
より好ましい。本実施例では、ＳｉＯ₂ の表面をカップ
リング剤により疎水化したものを使用した。

【００３８】本実施例の無機微粉体は、平均粒径８μｍ
であり、シリコーンオイルを含有している。シリコーン
ポリマーの種類は、ジメチルオイルで粘度が１２５００
ｃｓである。また、トナー母体に対して、０．１０重量
％含有させた。

【００３９】無機微粉体内のシリコーンオイルの含量
は、２０重量％未満であると感光体１上のトナーによる
フィルミングが発生し、また、９０重量％を超えると画
像上にカブリが発生した。

【００４０】また、無機微粉体に含有させたシリコーン
オイルの粘度については、１００ｃｓ程度の低粘度のも
のを使用すると画像上カブリが多くなる。よって、粘度
は５００ｃｓ以上であるのが望ましい。

【００４１】また、無機微粉体のトナー母体に対する添
加量は０．８重量％以上添加すると感光体１上にコート
されるシリコーンオイルの量が多くなり、画像上カブリ
が多くなる。また、０．０２重量％以下では感光体１上
にコートされるシリコーンオイル量が少なくほとんどフ
ィルミングに対して効果がない。したがって、添加量
は、０．０２重量％以上０．８重量％以下であるのが望
ましい。

【００４２】本実施例では磁性一成分トナーに上述の無
機微粉体を含有させたが、非磁性一成分トナーに含有さ
せてももちろんよい。

【００４３】前述の帯電ローラ２は、芯金の上に基層と
してのスポンジに表層を設けた２層構成である。スポン
ジはウレタンを型内で発泡させたものであり、平均発泡
径は１２０μｍである。表層はウレタンをベースにカー
ボンを分散させた溶液を基層上にディッピングし乾燥さ
せたもので、表層の膜厚は約１１０μｍである。表層材
料についてはウレタンに限定されるものではなくアクリ
ル、ナイロン系の樹脂でもよい。硬度は芯金に基層が設
けられた状態で約４１度、表層が設けられた状態で約４
８度である。

【００４４】帯電ローラ２の表層においては、表層硬度
（マクロハードネス）を８０度以下にするのが望ましい
（表層硬度は高分子計器（株）製マイクロゴム硬度計Ｍ
Ｄ−１にて測定した）。表層硬度は、表層に使われてい
る材料および表層膜厚により決定される。また、表層膜
厚と表層硬度は一次直線的に相関がある。したがって、
表層に硬い材料を使用するためには膜厚を薄くする必要
がある。表層膜厚は、５０〜３００μｍ程度が適当であ
る。この表層硬度と画像との関係では、８０度より大き
くするとシリカが感光体１上に強く埋め込まれるため、
感光体１上にフィルミング、融着が発生した。本実施例
の表層硬度は約６２度である。

【００４５】帯電ローラ２の芯金の両端は軸受けで回転
可能に、かつ帯電ローラ２が常時、感光体１に当接する
ように支持されている。また、帯電ローラ２は感光体１
に対して従動回転している。

【００４６】次に、本実施例の特徴である感光体上のト
ナーによるフィルミング、融着を防止するメカニズムに
ついて述べる。

【００４７】感光体１上に現像されたトナー８に含有さ
れている無機微粉体は、クリーニング装置１４のクリー
ニングブレードによって、クリーニング装置１４内に清
掃され回収されるものと、回収されないでクリーニング
ブレードによって感光体１表面にシリコーンオイルがや
や引き延ばされるものとがある。この回収されなかった
無機微粉体は、やがて帯電ローラ２と感光体１とのニッ
プ部でさらに引き延ばされる。ところが、基層がソリッ
ドゴムである帯電ローラではニップ幅が狭く、また、交
流電圧成分により帯電ローラと感光体１とが振動するた
め感光体１との接触時間が短くなり無機微粉体を充分引
き延ばすことはできない。それに比較して、基層がスポ
ンジである帯電ローラ２ではニップ幅を広く取ることが
でき、また振動も小さいので無機微粉体を充分引き延ば
すことができる。このため、シリコーンオイルを感光体
１上に一様にコートすることができる。このコートによ
って、感光体１上へのシリカの付着力を軽減することが
でき、フィルミングや融着は発生しない。

【００４８】本実施例の画像形成装置でプロセスカート
リッジ４３の寿命である６０００枚の耐久を行ったとこ
ろ、感光体１上のトナー８によるフィルミング、融着は
発生しなかった。また、スポンジを使って構成されてい
る帯電ローラ２と本実施例の構成を持ったトナーに含有
されている無機微粉体の組み合わせによる弊害は特に発
生していない。

【００４９】したがって、構成の一部がスポンジである
帯電ローラ２は、シリコーンオイルを２０〜９０重量％
含有している無機微粉体をトナー中に混合されること
で、ソリッドゴムの帯電ローラに比べてシリコーンオイ
ルを一様、かつ充分に感光体１上にコートさせることが
でき、フィルミング、融着を防止することができる。

【００５０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によると、
現像剤に、潤滑剤を含んだ無微粉体を含有させているの
で、像担持体（感光体）に対するトナーのフィルミン
グ、融着を有効に防止することができる。これにより、
画像の劣化を防止し、さらに像担持体の寿命の延長を図
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る画像形成装置の概略構成を示す縦
断面図。

【符号の説明】

１像担持体（感光ドラム）２帯電部材（帯電ローラ）３トナー収容室４潜像形成手段（レーザスキャナ）５レーザ光６ミラー７現像装置８トナー９トナー層厚規制部材１０現像スリーブ１１マグネットローラ１２電源１３転写装置（転写ローラ）１４クリーニング装置１５定着装置１７帯電バイアス電源４３プロセスカートリッジ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者中園祐輔東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】像担持体と、該像担持体に接触配置され
るとともに電圧が印加されて前記像担持体を帯電処理す
る接触帯電装置と、帯電後の前記像担持体上に静電潜像
を形成する潜像形成手段と、前記静電潜像を現像する現
像剤と、該現像剤を前記静電潜像に付着させる現像装置
とを備えた画像形成装置において、前記接触帯電装置は、２層以上の層構成を有するとともに、これらの層のうち
の少なくとも１層がスポンジ層によって構成された帯電
部材を有し、前記現像剤は、無機微粉体を含有するとともに、該無機微粉体が潤滑剤
を２０〜９０重量％含有する、ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】前記帯電部材が、回転可能に支持される
とともに前記像担持体に接触配置された帯電ローラであ
る、ことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】前記帯電部材には、直流電圧成分と交流
電圧成分とを重畳した電圧が印加される、ことを特徴とする請求項１または請求項２記載の画像形
成装置。
【請求項４】前記潤滑剤がシリコーンオイルまたはシ
リコンワニスである、ことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか記
載の画像形成装置。
【請求項５】画像形成装置本体に着脱自在に装着され
るプロセスカートリッジにおいて、少なくとも、像担持体と、２層以上の層構成を有するとともに、これらの層のうち
の少なくとも１層がスポンジ層によって構成された帯電
部材と、無機微粉体を含有するとともに、該無機微粉体が潤滑剤
を２０〜９０重量％含有する現像剤と、該現像剤を前記像担持体上に形成された静電潜像に付着
させて現像する現像装置とをカートリッジ容器に一体的
に組み込んだ、ことを特徴とするプロセスカートリッジ。