JPH09325575A

JPH09325575A - 画像形成装置

Info

Publication number: JPH09325575A
Application number: JP8163890A
Authority: JP
Inventors: Norio Hashimoto; 典夫橋本; Masaru Shimura; 大紫村
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1996-06-04
Filing date: 1996-06-04
Publication date: 1997-12-16

Abstract

(57)【要約】【課題】第１の像担持体１の帯電手段として接触帯電
部材２を、転写手段として第２の像担持体（中間転写
体）５を使用した画像形成装置において、第１の像担持
体１の削れの低減、削れ粉による中間転写体の汚れの低
減、第１の像担持体の振動による画像転写不良の低減
等。【解決手段】第１の像担持体１に接触させ、電圧を印
加して帯電処理する帯電部材２として、導電性支持体２
１、該導電性支持体上の弾性層２２、該弾性層上の少な
くとも一つの被覆層２３を有し、該帯電部材の表面粗度
が８μｍ以下であり、かつ、該帯電部材のマイクロ硬度
ＡがＡ≦６５°である部材を用いたこと。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は画像形成装置に関す
る。より詳しくは、帯電手段として接触帯電部材を、転
写手段として中間転写体を用いた画像形成装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】便宜上、電子写真方式の画像形成装置を
例にして説明する。

【０００３】従来、電子写真方式の画像形成装置におい
て、被帯電体としての感光体（像担持体）を一様に帯電
処理する工程手段としてはコロナ放電装置が広く利用さ
れていた。これはコロナ放電装置を感光体に非接触に対
向させて配設し、コロナ放電装置から放出されるコロナ
シャワーに感光体面をさらして感光体面を所定の極性・
電位に一様に帯電させるものである。

【０００４】近年は、コロナ放電装置に代えて、オゾン
レス・低電力・エコロジー・コストダウンなどの利点が
ある接触帯電装置を用いた画像形成装置が実用化されて
いる。

【０００５】接触帯電装置は、ローラ、ブレード、ファ
ーブラシ、磁気ブラシなどの形態の導電性の接触帯電部
材を被帯電体としての感光体に接触させて配設し、この
接触帯電部材に所定の帯電バイアスを印加することで、
感光体面を所定の極性・電位に一様に帯電させるもので
ある。

【０００６】接触帯電部材に印加する帯電バイアスに関
して、直流電圧のみとする系（ＤＣ帯電方式）と、直流
電圧成分と交流（交番）電圧成分を含む振動電圧（時間
とともに電圧値が周期的に変化する電圧）とする系（Ａ
Ｃ帯電方式）がある。特には、本出願人の先の提案に係
る特公平３−５２０５８号公報に開示のように、接触帯
電部材に所定の直流電圧成分と所定の交流電圧成分（接
触帯電部材に直流電圧を印加したときの被帯電体の帯電
開始電圧値の２倍以上のピーク間電圧を有する交番電
圧）を有する振動電圧を印加する方式は均一帯電性等に
優れる。

【０００７】一方、画像形成装置としてはフルカラー
化、高寿命化等のニーズが高まっている。

【０００８】フルカラー画像形成装置の一例として、ロ
ーラ形状体（ドラム形状体）・ベルト形状体等の第２の
像担持体としての中間転写体を用いたものがある。この
中間転写体を使用した画像形成装置は、回転可能な第１
の像担持体としての感光体に帯電工程を含む作像プロセ
スにより顕画像を形成し、該顕画像を回転可能な第２の
像担持体としての中間転写体の表面に第１の転写部位に
おいて転写（１次転写）する、該顕画像形成・転写の工
程を複数回繰り返すことにより中間転写体の表面に複数
色の現像剤によるカラー画像もしくは多重画像を合成形
成させ、該合成画像を第２の転写部位において第３の像
担持体としての転写材の表面に転写手段により一括転写
（２次転写）させるものである。画像転写を受けた転写
材は定着手段に導入されて画像の定着処理を受ける。

【０００９】このような中間転写体を用いた画像形成装
置は、カラー画像情報を合成再現した画像形成物を出力
する装置、若しくはカラー画像形成機能を具備させた画
像形成装置として有効であり、各成分色画像の重ね合わ
せズレ（色ズレ）のない画像を得ることができる。

【００１０】現像剤であるトナーとしては重合法による
球形形状のトナーが実用化されている。これは、トナー
の内部に定着を容易にするためワックス（Ｗａｘ）を折
り込むなどの機能分離型トナーとすることができ、カラ
ー用として適している。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前述例の中
間転写体を用いた画像形成装置において、第１の像担持
体としての感光体の帯電処理手段として、接触帯電部材
例えば帯電ローラを接触させてＡＣ帯電する接触帯電装
置を採択した場合にあっては、感光体の繰り返しの帯電
処理で感光体表面が放電により削られてしまいその削り
粉が第２の像担持体としての中間転写体に遷移し中間転
写体を汚染し、中間転写体の１次転写及び２次転写作用
を損なってしまうことがある。

【００１２】また、現像剤に球形形状トナーを使用した
場合、感光体表面はクリーニングに最適な表面性を保つ
必要があるが、上述の削れにより表面性が変わってしま
うとクリーニング不良を起こすことがある。

【００１３】また、第１の像担持体たる感光体が振動し
第２の像担持体たる中間転写体との接触部すなわち画像
転写部で振動による画像乱れが生じることもある。

【００１４】そこで本発明は、第１の像担持体の帯電手
段として接触帯電部材を、転写手段として第２の像担持
体（中間転写体）を使用した画像形成装置において、第
１の像担持体の削れを低減することができ、削れ粉によ
る中間転写体表面の汚れを防止し、１次転写及び２次転
写作用を発揮できるようにすること、第１の像担持体の
振動をも低減することができ、中間転写体との転写ニッ
プでの画像乱れを防止することもできるようにするこ
と、さらに、球形形状トナーを用いた画像形成装置を構
成することを可能とすること等を目的とする。

【００１５】

【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。

【００１６】（１）回転可能な第１の像担持体の表面に
帯電部材を接触させ電圧を印加して帯電する工程を含む
作像プロセスにより顕画像を形成し、該顕画像を回転可
能な第２の像担持体の表面に第１の転写部位において転
写する、該顕画像形成・転写の工程を複数回繰り返すこ
とにより第２の像担持体表面に複数色の現像剤によるカ
ラー画像もしくは多重画像を合成形成させ、該合成画像
を第２の転写部位において第３の像担持体に一括転写さ
せる画像形成装置において、前記帯電部材は導電性支持
体、該導電性支持体上の弾性層、該弾性層上の少なくと
も一つの被覆層を有し、該帯電部材の表面粗度が８μｍ
以下であり、かつ、該帯電部材のマイクロゴム硬度Ａが
Ａ≦６５°であることを特徴とする画像形成装置。

【００１７】（２）帯電部材がローラ体であることを特
徴とする（１）に記載の画像形成装置。

【００１８】（３）帯電部材に印加される電圧が振動電
圧であることを特徴とする（１）または（２）に記載の
画像形成装置。

【００１９】（４）第１の像担持体は有機光導電体であ
ることを特徴とする（１）ないし（３）の何れか１つに
記載の画像形成装置。

【００２０】（５）第１の像担持体は最外層にフッ素系
樹脂を分散させた樹脂層を含有する有機光導電体である
ことを特徴とする（１）ないし（３）の何れか１つに記
載の画像形成装置。

【００２１】（６）現像剤に球形形状現像剤を用いたこ
とを特徴とする（１）ないし（５）の何れか１つに記載
の画像形成装置。

【００２２】（７）第１の像担持体の帯電処理面に対し
て画像変調された露光により静電潜像が形成され、その
静電潜像が現像剤により顕画されることを特徴とする
（１）ないし（６）の何れか１つに記載の画像形成装
置。

【００２３】〈作用〉１）被帯電体としての第１の像担持体に接触させ、電圧
を印加して第１の像担持体を帯電処理する帯電部材とし
て、導電性支持体、該導電性支持体上の弾性層、該弾性
層上の少なくとも一つの被覆層を有し、表面粗度が８μ
ｍ以下であり、かつマイクロゴム硬度ＡがＡ≦６５°で
ある帯電部材を用いることで、第１の像担持体の接触帯
電に伴う削れ、ＡＣ帯電における振動現象・ＡＣ帯電音
を低減することができる。

【００２４】２）これにより、第２の像担持体としての
中間転写体を用いた画像形成装置にあっては、第１の像
担持体の帯電処理手段として、帯電部材を接触させてＡ
Ｃ帯電する接触帯電装置を採択した場合にも、第１の像
担持体の繰り返しの帯電処理で該像担持体表面が放電に
より削られてしまうことが緩和されて、該像担持体表面
の削れ粉による第２の像担持体としての中間転写体表面
の汚れを防止し、１次転写及び２次転写作用を良好に発
揮できる。また、第１の像担持体の振動をも低減するこ
とができ、中間転写体との転写ニップでの画像乱れを防
止することもできる。ＡＣ帯電音も低減される。

【００２５】３）さらに、保護層を施した像担持体と組
み合わせて上記帯電部材を用いることにより、像担持体
表面の粗度変化を小さくできるので、クリーニング不良
を防止でき、耐久性を確保できる。また、現像剤として
球形形状トナーを用いた画像形成装置を構成することが
可能となる。

【００２６】４）上記構成の帯電部材は、図１１に示す
ように、被帯電体たる第１の像担持体上の放電領域３０
２の形状を被帯電体の長手方向に対して略直線とするこ
とになる。３０１は第１の像担持体と帯電部材の帯電ニ
ップ部である。

【００２７】帯電部材の表面粗度が８μｍを越えると、
帯電部材表面の凹凸により図１２に示すように放電領域
３０２が波打ったような状態を示し、放電の集中する部
分３０３が生じることとなる。

【００２８】放電の集中を起こしている状態で被帯電体
を繰り返し使用した場合、第１の像担持体の表面は疲労
し表面削れを生じる。前述例の中間転写体を用いた画像
形成装置にあっては、第１の像担持体の表面削れ粉が第
２の像担持体としての中間転写体上に遷移しやすくなる
とともに、クリーニングブレードなどにより削り取られ
やすくなり、相乗的に第１の像担持体の疲労が進むこと
となる。

【００２９】また、帯電部材の表面粗度が８μｍ以下と
いう条件を満たしていても、帯電部材のマイクロゴム硬
度ＡがＡ≦６５°を満たしていない場合は、十分につぶ
れず、帯電部材と第１の像担持体との接触面に隙間が生
じやすい。

【００３０】これは、後述の実施形態例及び比較例の結
果に基づいて得られた図１３に示される被帯電体たる感
光体表面の削れ量と帯電部材（帯電ローラ）のマイクロ
ゴム硬度Ａとの関係よりわかる。つまり、図１３による
と、帯電部材のマイクロゴム硬度Ａの値が大きくなると
削れ量は大きくなる傾向にあり、Ａ≒６５°付近で傾き
が変化し、Ａ＞６５°では特に感光体表面の削れ量が大
きくなっていることがわかる。

【００３１】このように帯電部材と感光体との接触面に
隙間が生じた場合には、図１４で示されているように帯
電ニップ部３０１にも島状の放電領域３０４が生じてし
まう。これは、放電領域の増加及び放電の集中を引き起
こし、帯電部材の表面粗度が８μｍを越えると場合と同
様に被帯電体としての感光体のダメージを部分的に促進
してしまうことになる。

【００３２】本発明における帯電部材の表面粗度は８μ
ｍ以下であるが、製造の容易性の点で０．１μｍ以上で
あることが好ましく、特に０．１〜３μｍであることが
好ましい。

【００３３】また、帯電部材のマイクロゴム硬度は４５
°〜５５°であることが特に好ましい。

【００３４】本発明における帯電部材の表面粗度はＪＩ
Ｓ−Ｂ０６０１で規定される１０点平均粗さに基づくも
のであるが、KosakaLaboratory製 Surfcoder（ＳＥ３３
００）を用いて、帯電部材としての帯電ローラの周方向
４カ所とそれぞれの長手方向３カ所（中央部及び両端
部）の計１２カ所について測定長２．５ｍｍで測定した
１０点平均粗さの平均値とする。

【００３５】マイクロゴム硬度は KOBUNSI-KEIKI製 MIC
RO-DUROMETER（ＭＤ−１）を用いて帯電ローラを直接測
定した。このマイクロゴム硬度の測定原理はＪＩＳ−Ａ
と実質的に同じであり、ただバネ・針を小さくして薄物
でもはがれるようにしたもので、ＪＩＳ−Ａ相当であ
る。

【００３６】

【発明の実施の形態】

〈第１の実施形態例〉（図１〜図６）（１）画像形成装置例図１は本発明に従う画像形成装置の一例の概略構成図で
ある。本例の画像形成装置は、接触帯電装置、中間転写
体を用いた、電子写真方式、レーザービーム走査露光方
式のフルカラー画像形成装置（カラーレーザープリン
タ）である。

【００３７】１は第１の像担持体としての回転ドラム型
の電子写真感光体（以下、感光ドラムと記す）である。
本例の感光ドラム１はアルミニウム等のシリンダ状の基
体の外周面にＯＰＣ（有機光導電体）等の感光材料層を
形成した外径略６０ｍｍのＯＰＣ感光体である。この感
光ドラム１の詳しい構成については後記（２）項で述べ
る。この感光ドラム１は矢示の反時計方向に１２０ｍｍ
／ｓｅｃの周速度（プロセススピード）をもって回転駆
動される。

【００３８】２はこの感光ドラム１の表面に所定の押圧
力で接触させて配設した接触帯電部材としての帯電ロー
ラである。この帯電ローラ２の詳しい構成については後
記（４）項で述べる。この帯電ローラ２は感光ドラム１
の回転に伴い従動回転し、帯電バイアス印加用高圧電源
Ｓ１から所定の帯電バイアスが印加されることで、回転
感光ドラム１の表面が所定の極性・電位に一様に接触帯
電処理される。本例では感光ドラム１の表面が暗部電位
Ｖ_D として−７００ｖに一様帯電される。

【００３９】３は画像露光装置としてのレーザースキャ
ナである。このレーザースキャナ３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ＯＮ／ＯＦＦ制
御（強度変調）されたレーザビームＬを出力して回転感
光ドラム１の帯電処理面を走査露光する。３１はレーザ
ースキャナ３からのレーザービームＬを回転感光ドラム
１の露光部位に偏向するミラーである。このレーザビー
ム走査露光により回転感光ドラム１の帯電処理面の露光
部の電位が明部電位Ｖ_L として−１００ｖとなり、暗部
電位Ｖ_D −７００ｖとの電位コントラストで露光パター
ンに対応した静電潜像が回転感光ドラム面に形成されて
いく。

【００４０】このように形成された回転感光ドラム１面
の静電潜像は現像装置４によりトナー画像として顕像化
（現像、可視化）される。この現像装置４は自動切り換
え式のカラー現像装置であり、イエロートナーＹが内包
された第１の現像器４１、マゼンタトナーＭが内包され
た第２の現像器４２、シアントナーＣが内包された第３
の現像器４３、ブラックトナーＢＫが内包された第４の
現像器４４を有していて、切り換え信号に基づいて所要
の現像器が感光ドラム１の現像部位に所定に位置するよ
うに作動制御される。

【００４１】現像方法としては、ジャンピング現像法、
２成分現像法、ＦＥＥＤ現像法などが用いられ、イメー
ジ露光と反転現像とを組み合わせて用いられることが多
い。

【００４２】トナーは本例では通常の粉砕法で製造され
た平均粒径７μｍのトナーを用いている。

【００４３】トナー粒度の測定は、例えば、次のように
する。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ース（日科機製）及びＣ
Ｘ−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。

【００４４】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を、０．１〜５ｍｌ加
え、更に測定試料を０．５〜５０ｍｇ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
を求める。

【００４５】５は第２の像担持体としての総外径１８０
ｍｍの中間転写ドラムであり、感光ドラム１に対して所
定の押圧力をもって圧接され、感光ドラム１の回転に順
方向の矢示の時計方向に感光ドラム１の回転周速度と略
等速で回転駆動される。中間転写ドラム５は第３の像担
持体としての転写材Ｐの長さよりも若干長い周長を有し
ている。この中間転写ドラム５の詳しい構成については
後記（３）項で述べる。感光ドラム１と中間転写ドラム
５との接触部Ｔ１が第１の転写部位（１次転写部）であ
る。Ｓ２はこの中間転写ドラム５に対する１次転写バイ
アス印加用高圧電源である。

【００４６】而して、回転感光ドラム１面に形成された
トナー画像は、中間転写ドラム５に転写バイアス印加電
源Ｓ２によりトナーの帯電極性とは逆極性の電圧（１次
転写バイアス）が印加されることにより、第１の転写部
位Ｔ１を通過していく過程において回転中間転写ドラム
５の表面に静電転写（１次転写）される。

【００４７】１次転写が終了した感光ドラム１はその表
面に若干量残存するトナー（転写残トナー）がクリーニ
ング装置６により除去されて表面が清掃され、繰り返し
て作像に供される。

【００４８】フルカラー画像形成においては、．感光ドラム１に対する、目的のカラー画像の第１色
目としてのイエロー成分像に対応する静電潜像の形成→
その静電潜像の第１の現像器４１によるイエロートナー
Ｙでの現像→そのイエロートナー画像の回転中間転写ド
ラム５に対する１次転写．感光ドラム１に対する、目的のカラー画像の第２色
目としてのマゼンタ成分像に対応する静電潜像の形成→
その静電潜像の第２の現像器４２によるマゼンタトナー
Ｍでの現像→そのマゼンタトナー画像の回転中間転写ド
ラム５に対する１次転写．感光ドラム１に対する、目的のカラー画像の第３色
目としてのシアン成分像に対応する静電潜像の形成→そ
の静電潜像の第３の現像器４３によるシアントナーＣで
の現像→そのシアントナー画像の回転中間転写ドラム５
に対する１次転写．感光ドラム１に対する、目的のカラー画像の第４色
目としてのブラック成分像に対応する静電潜像の形成→
その静電潜像の第４の現像器４４によるブラックトナー
ＢＫでの現像→そのブラックトナー画像の回転中間転写
ドラム５に対する１次転写上記の〜の作像動作・１次転写が順次に行なわれ
て、回転中間転写ドラム５の外周面にイエロートナー画
像・マゼンタトナー画像・シアントナー画像・ブラック
トナー画像の都合４つのトナー画像が互いに位置合わせ
（レジストレーション）されて積層（重畳）されて目的
のカラー画像に対応したフルカラートナー画像が合成形
成される。

【００４９】９は転写材搬送手段兼用の２次転写ベルト
であり、バイアスローラ９１とテンションローラ９２間
に懸回張設されており、中間転写ドラム５の回転に順方
向の矢示の反時計方向に中間転写ドラム５の回転周速度
と略等速で回転駆動される。バイアスローラ９１は不図
示の揺動機構により、２次転写ベルト９を中間転写ドラ
ム５に圧接させた実線示の第１位置と、中間転写ドラム
５から非接触に離間させた第２位置とに位置切り換え制
御される。バイアスローラ９１が第１位置に保持された
時の中間転写ドラム５と２次転写ベルト９との接触部Ｔ
２が第２の転写部位（２次転写部）である。Ｓ３はバイ
アスローラ９１に対する転写バイアス印加用高圧電源で
ある。

【００５０】バイアスローラ９１は常時は２次転写ベル
ト９を中間転写ドラム５から非接触に離間させた第２位
置に保持されており、回転中間転写ドラム５に対する繰
り返しの１次転写の最後であるブラックトナー画像の１
次転写が開始されて合成フルカラートナー画像部の先端
部が第２の転写部位Ｔ２に到達する少し前時点において
第１位置に切り換えられて保持される。また電源Ｓ３か
らバイアスローラ９１に対してトナーの帯電極性とは逆
極性の電圧（２次転写バイアス）が印加される。さらに
不図示の給紙機構部から第２の転写部位Ｔ２に対して第
３の像担持体としての転写材Ｐが所定のタイミング、す
なわち中間転写ドラム５上の合成フルカラートナー画像
部の先端部が第２の転写部位Ｔ２に到達したときに、転
写材Ｐの先端部も第２の転写部位Ｔ２に丁度到達して、
フルカラートナー画像部の先端部と、転写材Ｐの先端部
とが一致するタイミングをもって給送される。

【００５１】そして第２の転写部位Ｔ２において回転中
間転写ドラム５側の合成フルカラートナー画像が転写材
Ｐの面に一括転写（２次転写）されていく。

【００５２】第２の転写部位Ｔ２を通過した転写材Ｐは
中間転写ドラム５の面から分離され、２次転写ベルト９
で定着装置１０に搬送導入されて転写トナー画像の定着
処理（転写トナー画像の永久固着画像化）を受けて、機
外へと排出される。

【００５３】（２）感光ドラム１図２は本例で用いた感光ドラム１の層構成模型図であ
る。

【００５４】本例の感光ドラム１は、外径が略６０ｍｍ
のアルミニウム製の導電性ドラム基体（芯金）１１と、
その外周面に形成した厚さ０．２μｍのフタロシアニン
化合物からなる電荷発生層１２と、さらにその外周面に
形成した厚さ２５μｍの、バインダーとしてのポリカー
ボネート中にヒドラゾン化合物を分散した電荷輸送層１
３とからなるＯＰＣ感光ドラムである。

【００５５】この感光ドラム表面の水に対する接触角及
び滑り性を測定したところ、接触角が８５°、滑り性は
全く滑らずに測定不能であった。

【００５６】なおここでの滑り性とはヘイドン社製の滑
り性試験機により測定されるもので、ポリエチレンテレ
フタレート（ＰＥＴ）の滑り性を１とした際の、被測定
物の滑り性を対ＰＥＴ比で示したもので、その値が小さ
いほど、滑り性に優れていることを示している。

【００５７】（３）中間転写ドラム５図３は本例で用いた第２の像担持体としての中間転写ド
ラム５の層構成模型図である。

【００５８】本例の中間転写ドラム５は、導電性ドラム
基体（芯金）５１と、その外周面に形成した、少なくと
もゴム、エラストマー、樹脂よりなる弾性層５２と、更
にその外周面に形成した、一層以上の被覆層（表層）５
３を有するのものである。

【００５９】ａ）導電性ドラム基体５１としては、アル
ミニウム、鉄、銅及びステンレス等の金属や合金、カー
ボンや金属粒子等を分散した導電性樹脂等を用いること
が可能であり、その形状としては、円筒状や、円筒の中
心に軸を貫通したもの、円筒の内部に補強を施したもの
等が挙げられるが、本例においては厚さ３ｍｍのアルミ
ニウムの円筒体の内部に補強を施したものである。

【００６０】ｂ）弾性層５２の厚みは、転写ニップの形
成、回転による色ズレ、材料コスト等の観点から１〜７
ｍｍが望ましく、また被覆層５３の膜厚は、その下層の
弾性層５２の柔軟性を、更にその上層あるいは感光ドラ
ム１表面に反映させるために、薄層にすることが好まし
く、具体的には５０〜２００μｍが望ましく、中間転写
ドラム５の総外径は１８０ｍｍであり、本例において
は、弾性層５２の厚みを５ｍｍ、被覆層５３の膜厚を５
０μｍとした。

【００６１】上記弾性層５２を構成可能な材料として
は、具体的なゴム材質としては、アクリロニトリル−ブ
タジエンゴム、スチレンブタジエンゴム、ブタジエンゴ
ム、エチレンプロピレンゴム、クロロプレンゴム、クロ
ロスルホン化ポリエチレン、塩素化ポリエチレン、アク
リルゴム、フッ素ゴム、ウレタンゴム等が挙げられる。

【００６２】抵抗値としては体積抵抗率で１０⁷ 〜１０
¹¹Ωｃｍ（１ｋｖ印加時）が望ましい。本例において
は、アクリロニトリル−ブタジエンゴムに、導電材（導
電剤）としてケッチェンブラックを分散してその体積抵
抗率を制御したものを用いた。

【００６３】なお、導電材としては、例えば、カーボン
ブラック、アルミニウム粉末、ニッケル粉末等を用いる
ことも可能であるとともに、樹脂に導電材を分散させる
構成ではなく、導電性樹脂を用いることも可能であり、
具体的には、４級アンモニウム塩含有ポリメタクリル酸
メチル、ポリビニルアニリン、ポリビニルピロール、ポ
リジアセチレン及びポリエチレンイミン等が挙げられ
る。抵抗値としては体積抵抗率で１０⁷ 〜１０¹¹Ωｃｍ
（１ｋｖ印加時）が望ましい。

【００６４】体積抵抗率の測定は、上記弾性層５２を１
００ｍｍ四方、厚さを適宜のシート状に切り出し Advan
test社製Ｒ８３４０Ａ及びＲ１２７０４を用い、印加電
圧１ｋｖ、discharge ５ｓｅｃ、charge３０ｓｅｃ、及
びmeasure ３０ｓｅｃの条件で測定した。

【００６５】ｃ）被覆層５３に用いられる材質として
は、ナイロン樹脂、ウレタン樹脂、フッ素樹脂等に、導
電材として酸化チタン、酸化スズ等の金属酸化物を分散
し、抵抗値制御したものが望ましい。また被覆層５３と
してシート状の樹脂を巻き付ける構成でも構わない。

【００６６】本例においては、被覆層５３には、ウレタ
ン樹脂をバインダーに、抵抗値制御の導電材としてほう
酸アルミニウムウィスカー、離型性向上を目的としてＰ
ＴＦＥパウダーを分散したものを用いた。抵抗値として
は被覆層抵抗が体積抵抗率１０⁸ 〜１０¹²Ωの範囲内が
望ましい。

【００６７】弾性層５２、被覆層５３を含む実使用抵抗
値は５×１０⁵ 〜１×１０⁹ Ωの範囲が望ましい。本例
では１０⁷ Ω（１ｋｖが印加時）の物を使用した。

【００６８】なお、実使用抵抗値の測定方法は、図４に
示すように、回転駆動するアルミシリンダ９０１に中間
転写ドラム５を実機使用状態と同等な総圧１ｋｇｆの当
接圧で当接させることにより従動回転させつつ、中間転
写体５の導電性ドラム基体５１に対し、高圧電源９０３
により一定の直流電圧Ｖ_DCを印加する。これにより中間
転写ドラム５の弾性層５２、被覆層５３を通過して流れ
る電流は、アルミシリンダ９０１に流入し、標準抵抗９
０２を介して接地され、標準抵抗９０２の両端の電圧を
Ｖｒ〔ｖ〕とすると、中間転写ドラム５の抵抗値Ｒｃは
次式によって与えられるものである。

【００６９】Ｒｃ〔Ω〕＝１０⁶ ／Ｖｒ〔ｖ〕（４）帯電ローラ２図５は本例で用いた接触帯電部材としての帯電ローラ２
の層構成模型図である。

【００７０】本例の帯電ローラ２は、外径８ｍｍの給電
電極を兼ねた導電性軸２１（導電性支持体）上に同心一
体に外径１４ｍｍになるように弾性層２２及び少なくと
も１層の被覆層２３を形成したものである。

【００７１】この帯電ローラ２は感光ドラム１に並行に
配列して導電性軸２１の両端部を軸受部材で回転自由に
保持させ、かつ付勢部材で感光ドラム１面に所定の押圧
力をもって弾性に抗して押圧接触させてある。Ｎは帯電
ローラ２と感光ドラム１との接触ニップ部（帯電ニップ
部）である。本例の場合は、帯電ローラ２は感光ドラム
１の回転に従動して回転する。帯電ローラ２は回転駆動
させてもよいし、非回転のものにすることもできる。導
電性軸２１に対して電源Ｓ１より所定の帯電バイアスが
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。

【００７２】ａ）弾性層２２は、すでに説明した本発明
の帯電部材に特定の物性（表面粗度、マイクロゴム硬度
Ａ）を満足するものであればいずれでもよく、材料とし
てはＥＰＤＭ、シリコーンゴム、ウレタンゴム、エピク
ロルヒドリンゴム等が挙げられるが、Ａ≦６５°満たす
ためにはこれらの素材を発泡加硫させたスポンジである
ことが好ましい。硬度の調整は発泡剤と基材ゴムとの比
率、発泡加硫条件（温度、時間等）等で調整される。

【００７３】また、弾性層の厚みは２．０ｍｍ〜１０ｍ
ｍであることが好ましく、厚すぎると抵抗値が高くなり
やすく、薄いと硬度が十分低くなりにくい。なお、弾性
層の導電性を調整する方法としては、弾性層にカーボン
ブラック、金属及び金属酸化物等の導電性物質を含有さ
せること等が挙げられる。

【００７４】ｂ）被覆層２３は弾性層２２上に設けられ
る層であり、弾性層２２からのオイルの浸みだしの防止
をはかると共に弾性層２２の抵抗ムラをキャンセルし、
抵抗の均一化をはかる、帯電ローラ２の表面を保護す
る、硬度を調整する、感光ドラムに対する耐圧を高め
る、等の機能を果たしている。被覆層２３はすでに説明
した本発明の帯電部材に特定の物性を満足するものであ
ればいずれでもよく、図５のものは１層の例を示してい
るが、複数層でもよい。

【００７５】材料としてはヒドリンゴム、ウレタンゴ
ム、ナイロン樹脂等が挙げられる。この被覆層２３の厚
みは１０〜１０００μｍが好ましく、抵抗値は１０⁵ か
ら１０⁹ Ω・ｃｍであることが望ましい。また、表層に
近づくにつれ抵抗値は大きくなっていることが好まし
い。被覆層２３の導電性を調整する方法としては、被覆
層２３にカーボンブラック、金属及び金属酸化物等の導
電性物質を含有させること等が挙げられる。また、硬度
調整は無機材・樹脂材等の充填、加硫条件、架橋度等で
調整される。

【００７６】ｃ）帯電ローラ２の実使用抵抗値は１０³
〜１×１０⁶ Ωの範囲が好ましい。特に好ましくは１０
⁴ 〜１×１０⁵ Ωである。なお、この測定は前述図４の
中間転写ドラム５の実使用抵抗値の測定方法と同様に測
定したものである。加圧量は実使用と同じ条件とし１３
５０ｇｆとした。

【００７７】ｄ）ここで、本発明の効果を確認するた
め、本発明の帯電部材に特定の物性を満足する下記３種
の帯電ローラ２００、２１０、２２０と、その物性を満
足しない下記３種の比較例の帯電ローラ２３０、２４
０、２５０を作製した。

【００７８】．帯電ローラ２００帯電ローラ２００は、図６の（ａ）の層構成のように、
芯金２１上に、弾性層２２と第１被覆層２３₁ を同時に
押し出した後、金型内で発泡加硫させ、その後第２被覆
層２３₂ をロールコーティング法によって形成した。

【００７９】弾性層２２は厚さ２．５ｍｍのＥＰＤＭス
ポンジ、第１被覆層２３₁ は厚さ２５０μｍのヒドリン
ゴム、第２被覆層２３₂ は厚さ１０μｍのナイロン樹脂
である。

【００８０】また、実使用抵抗値は５×１０⁴ Ωとなる
よう調整した。硬度Ａは５４°、表面粗さは６μｍとし
た。

【００８１】．帯電ローラ２３０帯電ローラ２３０は比較例の帯電ローラであり、上記
の帯電ローラ２００の第１被覆層２３₁ の厚みを１００
μｍにして硬度４６°、表面粗さ１０μｍを得たもので
ある。ただし実使用抵抗値は５×１０⁴ Ωとなるよう調
整した。

【００８２】．帯電ローラ２５０帯電ローラ２５０は、上記の帯電ローラ２００の弾性
層２２の発泡率をかえて、硬度６６°、表面粗さ６μｍ
を得たものである。ただし実使用抵抗値は５×１０⁴ Ω
となるよう調整した。

【００８３】．帯電ローラ２１０帯電ローラ２１０は、図６の（ａ）の層構成のように、
芯金２１上に、弾性層２２を押し出した後、金型内で発
泡加硫させ、その後第１被覆層２３₁ 、第２被覆層２３
₂ をディップコーティング法によって形成した。

【００８４】弾性層２２は厚さ２．５ｍｍのウレタンス
ポンジ、第１被覆層２３₁ は厚さ２５０μｍのウレタン
アクリル、第２被覆層２３₂ は厚さ１０μｍのナイロン
樹脂である。

【００８５】また、実使用抵抗値は５×１０⁴ Ωとなる
よう調整した。硬度は５５°、表面粗さは１．５μｍと
した。

【００８６】．帯電ローラ２４０帯電ローラ２４０は比較例の帯電ローラであり、上記
の帯電ローラ２１０から第２被覆層２３₂ をなくして、
硬度７０°、表面粗さ４．５μｍを得たものである。た
だし実使用抵抗値は５×１０⁴ Ωとなるよう調整した。

【００８７】．帯電ローラ２２０帯電ローラ２２０は、図６の（ｂ）の層構成のように、
芯金２１上に、弾性層２２を押し出した後、金型内で発
泡加硫させた後研磨し、その後被覆層２３をディップコ
ーティング法によって形成した。

【００８８】弾性層２２は厚さ２．５ｍｍのウレタンス
ポンジ、被覆層２３は厚さ２５０μｍのウレタンアクリ
ルである。また、実使用抵抗値は５×１０⁴ Ωとなるよ
う調整した。硬度は６２°、表面粗さは７．０μｍとし
た。

【００８９】以上の〜の各種帯電ローラについて、
夫々前述図１のカラープリンタに感光ドラム１の接触帯
電部材として装着し、繰り返しプリントを行い、感光ド
ラム１の削れ量及び中間転写ドラム５が汚れることによ
る画像不良を確認した。

【００９０】実験条件は、帯電周波数１０００Ｈｚ、ピ
ーク間電圧２５００Ｖの交流電圧を印加するＡＣ帯電、
Ａ４横送り画像１０００枚カラープリントである。

【００９１】結果を表１に示す。

【００９２】

【表１】以上より、本発明によれば、中間転写体を用いた画像形
成装置の画像品質をより安定して構成できるという効果
がある。

【００９３】また、本発明のような構成であれば、感光
体の振動要因を低減することも可能であり、感光体の振
動による、中間転写体との接触部での画像乱れを防止す
ることも可能である。実際の振動量は、感光体の形状、
大きさ、重さにより変化するものであるが、本発明によ
れば、帯電ローラ自身の振動が低減することになるので
感光体の形状、大きさ、重さは他の要因で選択できるも
のである。

【００９４】〈第２の実施形態例〉（図７）本例は、上述第１の実施形態例のプリンタにおいて、感
光ドラム１として下記の構成のものを用いている。本例
で用いた感光ドラムは、図７の層構成模型図のように、
外径が略６０ｍｍのアルミニウムからなるドラム基体１
１の外周面に、厚さ０．２μｍのフタロシアニン化合物
からなる電荷発生層１２を形成し、更にその外周面に、
厚さ２５μｍの、バインダーとしてのポリカーボネート
中にヒドラゾン化合物を分散した電荷輸送層１３を形成
した。

【００９５】電荷輸送層１３中には、フッ素系樹脂粒子
としての商品名テフロン（４フッ化エチレン樹脂、粒径
およそ０．２μｍ）を１０重量％分散させた。これは、
感光ドラム表面の離型性を向上させることが目的である
が、電荷輸送層本来の特性を損なわないためにも、添加
するテフロン量としては２０重量％程度を上限とするこ
とが好ましい。この、感光ドラム表面の水に対する接触
角、及び滑り性を測定したところ、接触角が９５°、滑
り性は０．８であった。

【００９６】本例においては、感光ドラムの表面の滑り
性がアップするためクリーニングブレードが表面を削り
にくくなる。

【００９７】実際、第１の実施形態例で用いた帯電ロー
ラ２００、２１０、２２０を用いた場合、６０％程度の
削れ量であった。ただし、比較例の帯電ローラ２３０、
２４０、２５０の場合はさほどの効果はみれなかった。
これは、放電量が減少しないためと考えられる。

【００９８】本例の場合、感光ドラム１からのトナーの
離型性が向上するので、１次転写に必要な最低電流を下
げることができる。従って、１次転写電流による感光ド
ラムの１次転写メモリを打ち消すために必要な帯電電流
をすくなくできるため、感光ドラム表面にダメージを与
える放電電流を減少させることができるという効果もあ
る。

【００９９】さらに、電源容量を維持しながら装置のス
ピードアップがはかれるという効果もある。

【０１００】〈第３の実施形態例〉（図８）本例は、感光ドラム１として下記の構成のものを用いて
いる。本例で用いた感光ドラムは、図８の層構成模型図
のように、外径が略６０ｍｍのアルミニウムからなるド
ラム基体１１の外周面に、厚さ０．２μｍの電荷発生層
１２を形成し、更にその外周面に厚さ１５μｍの電荷輸
送層１３を形成し、更にまたその外周面に、ディッピン
グにより厚さ３μｍの表面離型層１４を形成したもので
ある。

【０１０１】表面保護層１４は、紫外線硬化性を有する
アクリルをバインダーとし、これにフッ素系樹脂粒子と
しての、その粒径がおよそ０．３μｍのテフロンを３５
重量％分散させてある。

【０１０２】このように、電荷輸送層１３と、離型性向
上を目的とした表面離型層１４とを２層に機能分離する
ことにより、表面離型層１４には多量のフッ素系樹脂粒
子を添加することが可能となり、前記第２の実施形態例
に示した電荷輸送層１３にフッ素系樹脂粒子を添加した
場合よりも、その表面の滑り性を向上させることが可能
となる。

【０１０３】具体的には、本例で用いた感光ドラム表面
の水に対する接触角、及び滑り性を測定したところ、接
触角は、１００°、滑り性は０．４であった。

【０１０４】なお、上記表面離型層１４に添加するフッ
素系樹脂粒子量としては、過剰に添加した場合には、バ
インダーによる結着力が相対的に弱まってしまうことに
起因して、膜強度が低下して脆くなってしまうために、
４５重量％程度を上限とすることが好ましい。

【０１０５】〈第４の実施形態例〉（図９・図１０）次に、トナーについて説明する。

【０１０６】今回検討に用いたトナーは、例えば懸濁重
合法で製造され、低軟化物質を５〜３０重量％含み、そ
の形状係数ＳＦ１が１００〜１２０、形状係数ＳＦ２が
１００〜１２０、粒径が５〜７μｍの実質的球形である
非磁性一成分微粒径重合トナーである。

【０１０７】トナーの形状が球形に限りなく近づくと、
転写効率が高くなる傾向にあり、これは、個々のトナー
の表面エネルギーが小さくなって、流動性が高まり、感
光ドラムなどに対する吸着力（鏡映力）が弱まることに
より、転写電界の影響が受けやすくなるためと考えられ
る。

【０１０８】なお、上記形状係数ＳＦ１とは、図９に示
すように、球状物質の形状の丸さの割合を示す数値であ
り、球状物質を２次元平面上に投影してできる楕円状図
形の最大長ＭＸＬＮＧの二乗を図形面積ＡＲＥＡで割っ
て、１００π／４を乗じた値で表される。

【０１０９】つまり次式、ＳＦ１＝｛（ＭＸＬＮＧ）² ／ＡＲＥＡ｝×（１００π
／４）で定義されるものである。

【０１１０】形状係数ＳＦ２は、図１０に示すように、
物質の形状の凹凸の割合を示す数値であり、物質を２次
元平面上に投影してできる図形の周長ＰＥＲＩを図形面
積ＡＲＥＡで割って、１００π／４を乗じた値で表され
る。

【０１１１】つまり次式、ＳＦ２＝｛（ＰＥＲＩ）² ／ＡＲＥＡ｝×（１００π／
４）で定義されるものである。

【０１１２】本例では、日立製作所製ＦＥ−ＳＥＭ（Ｓ
−８００）を用い、トナー像を１００回無作為にサンプ
リングし、その画像情報は、インターフェースを介し
て、ニコレ社製画像解析装置（ＬＵＳＥＸ３）に導入し
て解析を行い、上式より算出したものである。

【０１１３】上記重合トナーはその製造法上、略球形と
なり、本例においては、コアにエステル系ワックスを内
包し、樹脂層にスチレン−ブチルアクリレート、表層に
スチレン−ポリエステルという構成からなる重合トナー
を用いた。その比重は約１．０５である。

【０１１４】上記のように、コアにワックスを内包する
ことで、定着工程でオフセット防止効果が得られるとと
もに、表層に樹脂層を設けることにより帯電効率のアッ
プを図ることが可能となり、更にトリボ（Ｑ／Ｍ）安定
化のためにオイル処理シリカを外添しており、上記トナ
ーのトリボはおよそ−２０〔μＣ／ｇ〕であった。

【０１１５】ここで、上記球形形状トナーは、クリーニ
ングブレードもしくは感光ドラムに欠損が生じた場合、
ブレードをすり抜けやすくなり、いわゆるクリーニング
不良を引き起こすことがある。

【０１１６】前述の第３の実施形態例のプリンタにおい
て、トナーとして上述のような球形形状のトナーを用
い、また前述の帯電ローラ２００、２１０、２２０を用
いた場合、感光ドラム１の削れ量は、第１の実施形態例
の１０％程度であった。結果、クリーニング不良は発生
しなかった。転写起因の画像不良も生じなかったことは
当然である。

【０１１７】本例によれば、第１、第２の実施形態例の
効果をさらに向上させることができるとともに、重合球
形トナーを使用できるので、トナーの内部に定着を容易
にするためのＷａｘを織り込む等の機能分離型トナーと
することができる、カラー画像を再現させる色剤の選択
の幅が広がる等の効果がある。

【０１１８】〈その他〉１）本発明における帯電部材は、実施形態例のローラ型
（帯電ローラ）に限らず、ブレード型（帯電ブレー
ド）、パッド型、ロッド型など任意の形状・形態のもの
にすることができる。

【０１１９】２）ＡＣ帯電の場合に接触帯電部材に印加
する帯電バイアスの交流電圧成分は正弦波、矩形波、三
角波等適宜である。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よい。こ
の時交流バイアスを制御するとは、そのピーク間電圧を
制御すればよい。このように交流電圧成分としては周期
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。

【０１２０】３）被帯電体は放電現象による帯電が支配
的のものでも、電荷注入現象による帯電が支配的なもの
でもよい。被帯電体は注入帯電方式の場合には表面抵抗
が１０⁹ 〜１０¹⁴Ω・ｃｍの層をもつものが望ましい。

【０１２１】４）第１の像担持体の帯電面に対する情報
書き込み手段としての画像露光装置は、実施形態例で示
したようなデジタル的な潜像を形成するレーザー走査露
光手段に限られるものではなく、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、蛍光灯等
の発光素子と液晶シャッタ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
るなら何でもよい。

【０１２２】また像担持体は静電記録誘電体などであっ
てもよい。この場合は、該誘電体面を所定の極性・電位
に一様に帯電した後、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。

【０１２３】５）静電潜像のトナー現像方式・手段は任
意であり、反転現像方式でも正規現像方式でもよい。

【０１２４】６）転写方法としては、実施形態例の転写
ベルトに限らず、ローラ転写、ブレード転写やその他の
接触転写方式、コロナ放電器等を用いた非接触転写方式
であってもよい。

【０１２５】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、第
１の像担持体の帯電手段として接触帯電部材を、転写手
段として第２の像担持体（中間転写体）を使用した画像
形成装置について、第１の像担持体の削れを低減するこ
とができ、削れ粉による中間転写体表面の汚れを防止
し、１次転写及び２次転写作用を発揮できる。また、第
１の像担持体の振動をも低減することができ、中間転写
体との転写ニップでの画像乱れを防止することもでき
る。帯電音も低減できる。さらに、球形形状トナーを用
いた画像形成装置を構成することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施形態例における画像形成装置例の概
略構成図

【図２】感光ドラムの層構成模型図

【図３】中間転写ドラムの層構成模型図

【図４】中間転写ドラムあるいは帯電ローラの実使用抵
抗値の測定法の説明図

【図５】帯電ローラの層構成模型図

【図６】各種帯電ローラの構成図

【図７】第２の実施形態例における感光ドラムの層構成
模型図

【図８】第３の実施形態例における感光ドラムの層構成
模型図

【図９】球形形状トナーの形状係数ＳＦ１の定義を説明
する図

【図１０】球形形状トナーの形状係数ＳＦ２の定義を説
明する図

【図１１】本発明に係る接触帯電部材（帯電ローラ）を
用いた場合の被帯電体（感光体）上の放電跡形状を示す
図

【図１２】大きい表面粗度を有する接触帯電部材を用い
た場合の被帯電体上の放電跡形状を示す図

【図１３】画像形成装置において１０００枚プリント後
の感光体削れ量と帯電ローラのマイクロ硬度との関係を
示す図

【図１４】硬度条件を満たしていない帯電ローラを用
いた場合の被帯電体上の放電跡形状を示す図

【符号の説明】

１第１の像担持体（被帯電体、感光ドラム）２接触帯電部材（帯電ローラ）２１導電性芯金（導電性支持体）２２弾性層２３被覆層２３₁ ・２３₂ 第１及び第２の被覆層３画像露光装置（レーザースキャナ）４カラー現像装置５第２の像担持体（中間転写ドラム）６クリーニング装置９転写ベルト１０定着装置Ｔ１１次転写部位Ｔ２２次転写部位Ｓ１〜Ｓ３バイアス印加用高圧電源Ｐ第３の像担持体としての転写材

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】回転可能な第１の像担持体の表面に帯電
部材を接触させ電圧を印加して帯電する工程を含む作像
プロセスにより顕画像を形成し、該顕画像を回転可能な
第２の像担持体の表面に第１の転写部位において転写す
る、該顕画像形成・転写の工程を複数回繰り返すことに
より第２の像担持体表面に複数色の現像剤によるカラー
画像もしくは多重画像を合成形成させ、該合成画像を第
２の転写部位において第３の像担持体に一括転写させる
画像形成装置において、前記帯電部材は導電性支持体、該導電性支持体上の弾性
層、該弾性層上の少なくとも一つの被覆層を有し、該帯電部材の表面粗度が８μｍ以下であり、かつ、該帯
電部材のマイクロゴム硬度ＡがＡ≦６５°であることを
特徴とする画像形成装置。
【請求項２】帯電部材がローラ体であることを特徴と
する請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】帯電部材に印加される電圧が振動電圧で
あることを特徴とする請求項１または２に記載の画像形
成装置。
【請求項４】第１の像担持体は有機光導電体であるこ
とを特徴とする請求項１ないし３の何れか１つに記載の
画像形成装置。
【請求項５】第１の像担持体は最外層にフッ素系樹脂
を分散させた樹脂層を含有する有機光導電体であること
を特徴とする請求項１ないし３の何れか１つに記載の画
像形成装置。
【請求項６】現像剤に球形形状現像剤を用いたことを
特徴とする請求項１ないし５の何れか１つに記載の画像
形成装置。
【請求項７】第１の像担持体の帯電処理面に対して画
像変調された露光により静電潜像が形成され、その静電
潜像が現像剤により顕画されることを特徴とする請求項
１ないし６の何れか１つに記載の画像形成装置。