JPH10307456A

JPH10307456A - 画像形成装置

Info

Publication number: JPH10307456A
Application number: JP7352998A
Authority: JP
Inventors: Jun Hirabayashi; 純平林; Harumi Ishiyama; 晴美石山; Yasunori Kono; 康則児野
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1997-03-05
Filing date: 1998-03-05
Publication date: 1998-11-17
Anticipated expiration: 2018-03-05
Also published as: JP3715780B2

Abstract

(57)【要約】【課題】接触帯電方式、転写方式、トナーリサイクル
プロセスの画像形成装置において、接触帯電部材２とし
て帯電ローラやファーブラシ等の簡易な部材を用いて、
しかも該接触帯電部材の転写残トナーによる汚染にかか
わらず、低印加電圧でオゾンレスの直接注入帯電を長期
に渡り安定に維持させて、直接注入帯電とトナーリサイ
クルプロセスを実現する。【解決手段】現像手段２は像担持体１に対して現像剤
を非接触で適用して静電潜像をトナー画像として可視化
する非接触型現像手段であり、該現像手段の現像剤ｔに
は、帯電部材２による像担持体１の帯電を促進させるた
めの導電性を有する帯電促進粒子ｍを混入させてあり、
少なくとも帯電部材２と像担持体１とのニップ部ｎに、
現像部ａで像担持体１に付着し転写後の像担持体上に残
留した現像剤中に含有の帯電促進粒子ｍが持ち運ばれて
介在していること。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は複写機やプリンタ等
の画像形成装置に関する。

【０００２】より詳しくは、接触帯電方式、転写方式、
トナーリサイクルプロセス（クリーナーレスシステム）
の画像形成装置に関する。

【０００３】

【従来の技術】従来、例えば、電子写真装置や静電記録
装置等の画像形成装置において、電子写真感光体・静電
記録誘電体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）がよく使用されていた。

【０００４】コロナ帯電器は非接触型の帯電装置であ
り、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。

【０００５】近時は、中低速機種の画像形成装置にあっ
ては、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。

【０００６】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（接触帯電部
材・接触帯電器）を接触させ、この接触帯電部材に所定
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。

【０００７】接触帯電の帯電機構（帯電のメカニズム、
帯電原理）には、放電帯電機構と直接注入帯電機構
の２種類の帯電機構が混在しており、どちらが支配的で
あるかにより各々の特性が現れる。

【０００８】．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。

【０００９】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。

【００１０】．直接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系である。直接帯電、ある
いは注入帯電、あるいは電荷注入帯電とも称される。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。

【００１１】この帯電系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。しかし、直接注入帯
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、直接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状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４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。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の放電閾値を過ぎてから帯電
が始まる。従って、−５００Ｖに帯電する場合は−１０
００Ｖ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、放電閾値以上の電位差を常に
持つようにピーク間電圧１２００Ｖの交流電圧を印加し
て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。

【００１７】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。この閾値電圧を帯
電開始電圧Ｖｔｈと定義する。

【００１８】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。

【００１９】しかし、ＤＣ帯電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。

【００２０】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成分を重畳した電圧を接触帯電
部材に印加する「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、被帯電体の電位はＡＣ電圧のピークの中央であるＶ
ｄに収束し、環境等の外乱には影響されることはない。

【００２１】ところが、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、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。

【００２２】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。

【００２３】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。

【００２４】このファーブラシ帯電もその帯電機構は前
記の放電帯電機構が支配的である。

【００２５】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、直接注入帯電により十分
均一な帯電を行うにはそれでも接触性は不十分であり、
直接注入帯電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。

【００２６】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４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現象を用
いて帯電を行っている。

【００２７】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。

【００２８】この磁気ブラシ帯電の場合はその帯電機構
は前記の直接注入帯電機構が支配的である。

【００２９】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、均一に直接注入帯電を可能にす
る。

【００３０】図４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。

【００３１】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。

【００３２】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。

【００３３】Ｄ）トナーリサイクルプロセス（クリーナ
ーレスシステム）転写方式の画像形成装置においては、転写後の感光体
（像担持体）に残存する転写残トナーはクリーナー（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。そこでクリーナーをなくし、転写後
の感光体上の転写残トナーは現像装置によって「現像同
時クリーニング」で感光体上から除去し現像装置に回収
・再用する装置構成にしたトナーリサイクルプロセスの
画像形成装置も出現している。

【００３４】現像同時クリーニングとは、転写後に感光
体上に残留したトナーを次工程以降の現像時、即ち引き
続き感光体を帯電し、露光して潜像を形成し、該潜像の
現像時にかぶり取りバイアス（現像装置に印加する直流
電圧と感光体の表面電位間の電位差であるかぶり取り電
位差Ｖback）によって回収する方法である。この方法に
よれば、転写残トナーは現像装置に回収されて次工程以
後に再用されるため、廃トナーをなくし、メンテナンス
に手を煩わせることも少なくすることができる。またク
リーナー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。

【００３５】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以前として放電帯電
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、
クリーナー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。

【００３６】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。

【００３７】

【発明が解決しようとする課題】

１）上記の従来の技術の項に記載したように、接触帯電
において、接触帯電部材として帯電ローラあるいはファ
ーブラシを用いた簡易な構成では直接注入帯電を行なう
には該接触帯電部材の表面が粗くて被帯電体としての像
担持体との密な接触が確保されず、直接注入帯電は不可
能であった。

【００３８】そのため接触帯電においては、接触帯電部
材として帯電ローラやファーブラシ等の簡易な部材を用
いた場合でも、より帯電均一性に優れ且つ長期に渡り安
定した直接注入帯電を実現する、即ち、低印加電圧でオ
ゾンレスの直接注入帯電を簡易な構成で実現することが
期待されている。

【００３９】２）またトナーリサイクルプロセスの画像
形成装置において、像担持体の帯電手段として接触帯電
装置を採用した場合においては、転写後の像担持体面に
残存の転写残トナーを除去するクリーナーを用いないた
め、転写後の像担持体面に残存の転写残トナーが像担持
体と接触帯電部材のニップ部である帯電部に像担持体面
の移動でそのまま持ち運ばれて接触帯電部材がトナーで
汚染されるために接触帯電部材から像担持体への電荷の
直接注入が阻害されることも直接注入帯電を不可能にし
ている。また帯電不良が生じると更に接触帯電器へのト
ナー混入が増加し帯電不良を激化させる。

【００４０】そこで本発明は、接触帯電方式、転写方
式、トナーリサイクルプロセス（クリーナーレスシステ
ム）の画像形成装置において、接触帯電部材として帯電
ローラやファーブラシ等の簡易な部材を用いて、しかも
該接触帯電部材の転写残トナーによる汚染にかかわら
ず、低印加電圧でオゾンレスの直接注入帯電を長期に渡
り安定に維持させて実現する、即ち帯電ローラやファー
ブラシ等の接触帯電部材を用いた簡易な構成で、直接注
入帯電と、トナーリサイクルプロセスを実現することを
目的とする。

【００４１】

【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。

【００４２】（１）像担持体と、該像担持体を帯電する
帯電手段と、像担持体の帯電面に静電潜像を形成する画
像情報書き込み手段と、その静電潜像をトナーによりト
ナー画像として可視化する現像手段と、そのトナー画像
を記録媒体に転写する転写手段を有し、前記現像手段が
トナー画像を記録媒体に転写した後に像担持体上に残留
したトナーを回収するクリーニング手段を兼ねており、
像担持体は繰り返して作像に供される画像形成装置であ
り、前記像担持体を帯電する帯電手段が、電圧が印加さ
れ、像担持体とニップ部を形成する可撓性の帯電部材で
あり、前記現像手段は像担持体に対して現像剤を非接触
で適用して静電潜像をトナーによりトナー画像として可
視化する非接触型現像手段であり、該現像手段の現像剤
には、前記帯電部材による像担持体の帯電を促進させる
ための導電性を有する帯電促進粒子を混入させてあり、
少なくとも帯電部材と像担持体とのニップ部に、現像部
で像担持体に付着し転写後の像担持体上に残留した前記
現像剤中に含有の帯電促進粒子が持ち運ばれて介在して
いることを特徴とする画像形成装置。

【００４３】（２）前記帯電促進粒子は抵抗値が１×１
０^１２（Ω・ｃｍ）以下であることを特徴とする（１）
に記載の画像形成装置。

【００４４】（３）前記帯電促進粒子は抵抗値が１×１
０^１０（Ω・ｃｍ）以下であることを特徴とする（１）
に記載の画像形成装置。

【００４５】（４）前記帯電促進粒子は粒径がトナーの
１／２以下であることを特徴とする（１）から（３）の
何れか１つに記載の画像形成装置。

【００４６】（５）前記現像手段において現像剤を担持
して像担持体に対する現像部に搬送する現像剤担持搬送
部材が像担持体に対して速度差をもつことを特徴とする
（１）から（４）の何れか１つに記載の画像形成装置。

【００４７】（６）表面層の抵抗制御を行なった像担持
体を用いることを特徴とする（１）から（５）の何れか
１つに記載の画像形成装置。

【００４８】（７）前記像担持体の最表面層の体積抵抗
が１×１０^９（Ω・ｃｍ）以上１×１０^１４（Ω・ｃ
ｍ）以下であることを特徴とする（１）から（６）の何
れか１つに記載の画像形成装置。

【００４９】（８）ニップ部を形成する前記帯電部材の
表面と前記像担持体の表面には速度差を設けることを特
徴とする（１）から（７）の何れか１つに記載の画像形
成装置。

【００５０】（９）前記帯電部材と前記像担持体は互い
に逆方向に移動することを特徴とする（１）から（８）
の何れか１つに記載の画像形成装置。

【００５１】（１０）前記帯電部材は弾性導電ローラで
あることを特徴とする（１）から（９）の何れか１つに
記載の画像形成装置。

【００５２】（１１）前記帯電部材は導電性繊維から構
成されるブラシであることを特徴とする（１）から（１
０）の何れか１つに記載の画像形成装置。

【００５３】（１２）像担持体の帯電面に静電潜像を形
成する画像情報書き込み手段が像露光手段であることを
特徴とする（１）から（１１）の何れか１つに記載の画
像形成装置。

【００５４】〈作用〉ａ）現像手段の現像剤に含有させた導電性を有する帯電
促進粒子は、現像手段による像担持体側の静電潜像のト
ナー現像時にトナーとともに適当量が像担持体側に移行
する。

【００５５】像担持体上のトナー画像は転写手段部にお
いて転写バイアスの影響で記録媒体側に引かれて積極的
に転移するが、像担持体上の帯電促進粒子は導電性であ
ることで記録媒体側には積極的には転移せず、像担持体
上に実質的に付着保持されて残留する。

【００５６】そしてトナーリサイクルプロセスの画像形
成装置はクリーナーを用いないため、転写後の像担持体
面に残存の転写残トナーおよび上記の残存帯電促進粒子
は像担持体と接触帯電部材のニップ部である帯電部に像
担持体面の移動でそのまま持ち運ばれて接触帯電部材に
付着・混入する。

【００５７】したがって、像担持体と接触帯電部材との
ニップ部にこの帯電促進粒子が存在した状態で像担持体
の接触帯電が行なわれる。

【００５８】この帯電促進粒子の存在により、接触帯電
部材にトナーが付着・混入した場合でも、接触帯電部材
の像担持体への緻密な接触性と接触抵抗を維持できるた
め、接触帯電部材が帯電ローラやファーブラシ等の簡易
な部材であり、しかも接触帯電部材の転写残トナーによ
る汚染にかかわらず、該接触帯電部材による像担持体の
直接注入帯電を行なわせることができる。

【００５９】つまり、接触帯電部材が帯電促進粒子を介
して密に像担持体に接触して、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、接触帯電部材による像担持体の
帯電は帯電促進粒子の存在により放電現象を用いない安
定かつ安全な直接注入帯電が支配的となり、従来のロー
ラ帯電等では得られなかった高い帯電効率が得られ、接
触帯電部材に印加した電圧とほぼ同等の電位を像担持体
に与えることができる。

【００６０】また接触帯電部材に付着・混入した転写残
トナーは接触帯電部材から徐々に像担持体上に吐き出さ
れて像担持体面の移動とともに現像部に至り、現像手段
において現像同時クリーニング（回収）される（トナー
リサイクルプロセス）。

【００６１】また、画像形成装置が稼働されることで、
現像手段の現像剤に含有させてある帯電促進粒子が現像
部で像担持体面に移行し該像担持面の移動により転写部
を経て帯電部に持ち運ばれて帯電部に新しい粒子が逐次
に供給され続けるため、帯電部におて帯電促進粒子が脱
落等で減少したり、該粒子が劣化するなどしても、帯電
性の低下が生じることが防止されて良好な帯電性が安定
して維持される。

【００６２】かくして、接触帯電方式、転写方式、トナ
ーリサイクルプロセスの画像形成装置において、接触帯
電部材として帯電ローラやファーブラシ等の簡易な部材
を用いて、しかも該接触帯電部材の転写残トナーによる
汚染にかかわらず、低印加電圧でオゾンレスの直接注入
帯電を長期に渡り安定に維持させることができ、均一な
帯電性を与えることが出来、オゾン生成物による障害、
帯電不良による障害等のない、簡易な構成、低コストな
画像形成装置を得ることができる。

【００６３】ｂ）現像手段は像担持体に対して現像剤を
非接触で適用して静電潜像をトナーによりトナー画像と
して可視化する非接触型現像手段とすることで、電気抵
抗値が低い帯電促進粒子を現像剤中に混入させても、現
像バイアスが像担持体へ注入することによる現像かぶり
が発生しない。そのため、良好な画像を得ることができ
る。

【００６４】また、ＡＣのバイアスなど現像剤担持搬送
部材と像担持体間に高電位差がある場合でも、現像部に
よる像担持体への電荷注入が生じないため、現像材担持
搬送部材側の現像剤中に混入の帯電促進粒子が均等に像
担持体側に移行されやすく、均一に帯電促進粒子を像担
持体に塗布し、帯電部で均一な接触を行ない、良好な帯
電性を得ることが出来る。

【００６５】ｃ）帯電促進粒子は電気抵抗値を１×１０
¹²（Ω・ｃｍ）以下のものにすることで帯電性を損なわ
ない。好ましくは１０¹⁰（Ω・ｃｍ）以下が望ましい。

【００６６】ｄ）帯電促進粒子は粒径がトナーの１／２
以下であることで像担持体に対する画像露光時に妨げと
ならない。

【００６７】ｅ）現像手段において現像剤を担持して像
担持体に対する現像部に搬送する現像剤担持搬送部材が
像担持体に対して速度差をもつことにより、現像剤担持
搬送部材側から像担持体側への現像剤（トナー）および
帯電促進粒子の供給を十分に行いつつ、現像バイアスが
像担持体へ注入することによる現像かぶりが発生しな
い。そのため、良好な画像を得ることができる。

【００６８】ｆ）表面層の抵抗制御を行なった像担持体
を用いること、具体的には像担持体の最表面層の体積抵
抗が１×１０⁹ （Ω・ｃｍ）以上１×１０¹⁴（Ω・ｃ
ｍ）以下であることにより、静電潜像を維持するととも
に、プロセススピードの速い装置においても、十分な帯
電性を与え、直接注入帯電を優位に実現することができ
る。現像手段における接触注入帯電が生じやすい画像形
成装置でも現像剤および帯電促進粒子の供給を十分に行
ないつつ、現像バイアスが像担持体へ注入することによ
る現像かぶりが発生しない。そのため、良好な画像を得
ることができる。

【００６９】ｇ）接触帯電部材と像担持体とのニップ部
に帯電促進粒子を介在させることにより、該帯電促進粒
子の潤滑効果（摩擦低減効果）により接触帯電部材と像
担持体との間に容易に効果的に速度差を設けることが可
能となる。

【００７０】接触帯電部材と像担持体との間に速度差を
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、容易に直接
注入帯電を可能にする。

【００７１】速度差を設ける構成としては、接触帯電部
材を回転駆動して像担持体と該接触帯電部材に速度差を
設けることになる。好ましくは帯電部に持ち運ばれる像
担持体上の転写残トナーを接触帯電部材に一時的に回収
し均すために、接触帯電部材を回転駆動し、さらに、そ
の回転方向は像担持体表面の移動方向とは逆方向に回転
するように構成することが望ましい。即ち、逆方向回転
で像担持体上の転写残トナーを一旦引離し帯電を行なう
ことにより優位に直接注入帯電を行なうことが可能であ
る。

【００７２】帯電部材を像担持体表面の移動方向と同じ
方向に移動させて速度差を持たせることも可能である
が、注入帯電の帯電性は像担持体の周速と帯電部材の周
速の比に依存するため、逆方向と同じ周速比を得るには
順方向では帯電部材の回転数が逆方向の時に比べて大き
くなるので、帯電部材を逆方向に移動させる方が回転数
の点で有利である。ここで記述した周速は周速比（％）
＝（帯電部材周速−像担持体周速）／像担持体周速×１
００である（帯電部材周速はニップ部において帯電部材
表面が像担持体表面と同じ方向に移動するとき正の値で
ある）。

【００７３】

【発明の実施の形態】〈実施形態例１〉（図１）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。

【００７４】本例の画像形成装置は、転写式電子写真プ
ロセス利用、直接注入帯電方式、トナーリサイクルプロ
セス（クリーナーレスシステム）のレーザープリンタ
（記録装置）である。

【００７５】（１）本例プリンタの全体的な概略構成１は像担持体としての、φ３０ｍｍの回転ドラム型のＯ
ＰＣ感光体（ネガ感光体）であり、矢印の時計方向に９
４ｍｍ／ｓｅｃの周速度（プロセススピード）をもって
回転駆動される。

【００７６】２は接触帯電部材としての導電性弾性ロー
ラ（以下、帯電ローラと記す）である。

【００７７】この帯電ローラ２は芯金２ａ上に可撓性部
材としてのゴムあるいは発泡体の中抵抗層２ｂを形成す
ることにより作成される。中抵抗層２ｂは樹脂（例えば
ウレタン）、導電性粒子（例えばカーボンブラック）、
硫化剤、発泡剤等により処方され、芯金２ａの上にロー
ラ状に形成した。その後、表面を研磨した。

【００７８】ここで、導電性弾性ローラである帯電ロー
ラ２は電極として機能することが重要である。つまり、
弾性を持たせて像担持体（被帯電体）である感光体１と
の十分な接触状態を得ると同時に、移動する感光体を充
電するに十分低い抵抗を有する必要がある。一方では感
光体にピンホールなどの欠陥部位が存在した場合に電圧
のリークを防止する必要がある。被帯電体として電子写
真用感光体を用いた場合、十分な帯電性と耐リークを得
るには１０⁴ 〜１０⁷ Ωの抵抗が望ましい。

【００７９】帯電ローラ２の硬度は、硬度が低すぎると
形状が安定しないために感光体との接触性が悪くなり、
高すぎると感光体との間に帯電ニップ部を確保できない
だけでなく、感光体表面へのミクロな接触性が悪くなる
ので、アスカーＣ硬度で２５度から５０度が好ましい範
囲である。

【００８０】帯電ローラ２の材質としては、弾性発泡体
に限定するものでは無く、弾性体の材料として、ＥＰＤ
Ｍ、ウレタン、ＮＢＲ、シリコーンゴムや、ＩＲ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
のがあげられる。また、特に導電性物質を分散せずに、
イオン導電性の材料を用いて抵抗調整をすることも可能
である。

【００８１】帯電ローラ２は感光体１に対して弾性に抗
して所定の押圧力で圧接させて配設してある。ｎは感光
体１と帯電ローラ２のニップ部である帯電ニップ部であ
る。本例では、帯電ローラ２は感光体１との接触面であ
る帯電ニップ部ｎにおいて対向方向（感光体表面の移動
方向と逆方向）に１００％の周速で回転駆動されてい
る。即ち接触帯電部材としての帯電ローラ２の表面は被
帯電体としての感光体１の面に対して速度差を持たせ
た。

【００８２】また帯電ローラ２の芯金２ａには帯電バイ
アス印加電源Ｓ１から−７００Ｖの直流電圧を帯電バイ
アスとして印加するようにした。本例では感光体１の表
面は帯電ローラ２に対する印加電圧とほぼ等しい電位
（−６８０Ｖ）に直接注入帯電方式にて一様に帯電処理
される。これについては後述する。

【００８３】３はレーザーダイオード・ポリゴンミラー
等を含むレーザービームスキャナ（露光器）である。こ
のレーザービームスキャナは目的の画像情報の時系列電
気ディジタル画素信号に対応して強度変調されたレーザ
ー光を出力し、該レーザー光で上記回転感光体１の一様
帯電面を走査露光Ｌする。この走査露光Ｌにより回転感
光体１の面に目的の画像情報に対応した静電潜像が形成
される。

【００８４】４は現像装置である。回転感光体１面の静
電潜像はこの現像装置によりトナー画像として現像され
る。

【００８５】本例の現像装置４は、現像剤として負帯電
性の平均粒径７μｍの磁性１成分絶縁現像剤（ネガトナ
ー）ｔを用いた、非接触型の反転現像装置である。

【００８６】４ａはマグネットロール４ｂを内包させ
た、現像剤担持搬送部材として直径１６ｍｍの非磁性現
像スリーブである。この現像スリーブ４ａは感光体１に
対して５００μｍの離間距離をあけて対向配設し、感光
体１との対向部である現像部（現像領域部）ａにて感光
体１の回転方向と順方向に感光体１と等速で回転させ
た。この回転現像スリーブ４ａに弾性ブレード４ｃで現
像剤が薄層にコートされる。現像剤は弾性ブレード４ｃ
で回転現像スリーブ４ａに対する層厚が規制され、また
電荷が付与される。回転現像スリーブ４ａにコートされ
た現像剤はスリーブ４ａの回転により、感光体１とスリ
ーブ４ａの対向部である現像部ａに搬送される。またス
リーブ４ａには現像バイアス印加電源Ｓ２より現像バイ
アス電圧が印加される。現像バイアス電圧は、−４２０
ＶのＤＣ電圧と、周波数１６００Ｈｚ、ピーク間電圧１
６００Ｖの矩形のＡＣ電圧を重畳したものを用い、現像
スリーブ４ａと感光体１の間で１成分ジャンピング現像
を行なわせた。

【００８７】現像剤即ちトナーｔには帯電促進粒子（帯
電補助粒子）ｍを外添してあり、本例では帯電促進粒子
ｍは比抵抗が１×１０⁷ Ω・ｃｍ、平均粒径２．５μｍ
の導電性酸化亜鉛粒子を用いた。帯電促進粒子ｍの外添
量は現像剤（トナー）１００重量部に対して２〜３重量
部とした。

【００８８】導電性を有する帯電促進粒子ｍは本例では
比抵抗が１×１０⁷ Ω・ｃｍ、二次凝集体を含めた平均
粒径２．５μｍの導電性酸化亜鉛粒子を用いたけれど
も、帯電促進粒子ｍ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。

【００８９】粒子抵抗は粒子を介した電荷の授受を行う
ため比抵抗としては１０¹²Ω・ｃｍ以下が望ましい。帯
電促進粒子の抵抗値が１×１０¹²Ω・ｃｍよりも大きい
と帯電性が損なわれた。そのため抵抗値が１×１０¹²Ω
・ｃｍ以下である必要があり、好ましくは１０¹⁰Ω・ｃ
ｍ以下が望ましく、本例では１×１０⁷ Ω・ｃｍのもの
を用いた。

【００９０】抵抗測定は、錠剤法により測定し正規化し
て求めた。即ち、底面積２．２６ｃｍ² の円筒内に凡そ
０．５ｇの粉体試料を入れ上下電極に１５ｋｇの加圧を
行うと同時に１００Ｖの電圧を印加し抵抗値を計測、そ
の後正規化して比抵抗を算出した。

【００９１】帯電促進粒子ｍは画像露光時に妨げになら
ないよう、無色あるいは白色の粒子が適切である。さら
に、カラー記録を行なう場合、帯電促進粒子ｍが感光体
１上から転写材Ｐに転写した場合を考えると無色、ある
いは白色に近いものが望ましい。

【００９２】帯電促進粒子は露光の妨げにならないよう
に非磁性であることが好ましい。

【００９３】粒径は現像剤であるトナーｔ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、トナーｔの粒径の１／２以下の粒径にす
る。

【００９４】本発明において、粒子が凝集体として構成
されている場合の粒径は、その凝集体としての平均粒径
として定義した。粒径の測定には、光学あるいは電子顕
微鏡による観察から、１００個以上抽出し、水平方向最
大弦長をもって体積粒度分布を算出し、その５０％平均
粒径をもって決定した。

【００９５】以上述べたように帯電促進粒子ｍ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い。どのような凝
集状態であれ、凝集体として帯電促進粒子としての機能
が実現できればその形態は重要ではない。

【００９６】５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
ｂを形成させてある。この転写ニップ部ｂに不図示の給
紙部から所定のタイミングで記録媒体としての転写材Ｐ
が給紙され、かつ転写ローラ５に転写バイアス印加電源
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側のトナー像が転写ニップ部ｂに給紙された転
写材Ｐの面に順次に転写されていく。本例ではローラ抵
抗値は５×１０⁸ Ωのものを用い、＋３０００ＶのＤＣ
電圧を印加して転写を行なった。即ち、転写ニップ部ｂ
に導入された転写材Ｐはこの転写ニップ部ｂ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
れているトナー画像が順次に静電気力と押圧力にて転写
されていく。

【００９７】６は熱定着方式等の定着装置である。転写
ニップ部ｂに給紙されて感光体１側のトナー像の転写を
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６に導入され、トナー像の定着を受けて画像形
成物（プリント、コピー）ととして装置外へ排出され
る。

【００９８】本例のプリンタはクリーナーレスであり、
転写材Ｐに対するトナー像転写後の回転感光体１面に残
留の転写残トナーはクリーナーで除去されることなく、
感光体１の回転にともない帯電部ｎを経由して現像部ａ
に至り、現像装置４において現像同時クリーニング（回
収）される（トナーリサイクルプロセス）。

【００９９】現像同時クリーニングは前述したように、
転写後に感光体１上に残留したトナーを引き続く画像形
成工程の現像時、即ち引き続き感光体を帯電し、露光し
て潜像を形成し、その潜像の現像時において、現像装置
のかぶり取りバイアス、即ち現像装置に印加する直流電
圧と感光体の表面電位間の電位差であるかぶり取り電位
差Ｖｂａｃｋによって回収するものである。本実施例に
おけるプリンタのように反転現像の場合では、この現像
同時クリーニングは、感光体の暗部電位から現像スリー
ブにトナーを回収する電界と、現像スリーブから感光体
の明部電位へトナーを付着させる電界の作用でなされ
る。

【０１００】７はプリンタ本体に対して着脱自在のプロ
セスカートリッジである。本例のプリンタは、感光体
１、帯電ローラ２、現像装置６の３つのプロセス機器を
一括してプリンタ本体に対して着脱自在のプロセスカー
トリッジとして構成してある。プロセスカートリッジ化
するプロセス機器の組み合わせ等は上記に限られるもの
ではなく任意である。８・８はプロセスカートリジの着
脱案内・保持部材である。

【０１０１】（２）感光体１の直接注入帯電についてａ）現像装置４の現像剤ｔに混入させた導電性を有する
帯電促進粒子ｍは、現像装置４による感光体１側の静電
潜像のトナー現像時にトナーとともに適当量が感光体１
側に移行する。

【０１０２】感光体１上のトナー画像は転写部ｂにおい
て転写バイアスの影響で記録媒体である転写材Ｐ側に引
かれて積極的に転移するが、感光体１上の帯電促進粒子
ｍは導電性であることで転写材Ｐ側には積極的には転移
せず、感光体１上に実質的に付着保持されて残留する。

【０１０３】そしてトナーリサイクルプロセスの画像形
成装置はクリーナーを用いないため、転写後の感光体１
面に残存の転写残トナーおよび上記の残存帯電促進粒子
ｍは感光体１と接触帯電部材である帯電ローラ２のニッ
プ部である帯電部ｎに感光体１面の移動でそのまま持ち
運ばれて帯電ローラ２に付着・混入する。

【０１０４】したがって、感光体１と帯電ローラ２との
ニップ部ｎにこの帯電促進粒子ｍが存在した状態で感光
体１の直接注入帯電が行なわれる。

【０１０５】この帯電促進粒子ｍの存在により、帯電ロ
ーラ２にトナーが付着・混入した場合でも、帯電ローラ
２の感光体１への緻密な接触性と接触抵抗を維持できる
ため、該帯電ローラ２による感光体１の直接注入帯電を
行なわせることができる。

【０１０６】つまり、帯電ローラ２が帯電促進粒子ｍを
介して密に感光体１に接触して、帯電ローラ２と感光体
１の相互接触面に存在する帯電促進粒子ｍが感光体１表
面を隙間なく摺擦することで、帯電ローラ２による感光
体１の帯電は帯電促進粒子ｍの存在により放電現象を用
いない安定かつ安全な直接注入帯電が支配的となり、従
来のローラ帯電等では得られなかった高い帯電効率が得
られ、帯電ローラ２に印加した電圧とほぼ同等の電位を
感光体１に与えることができる。

【０１０７】また帯電ローラ２に付着・混入した転写残
トナーは帯電ローラ２から徐々に感光体１上に吐き出さ
れて感光体１面の移動とともに現像部に至り、現像手段
において現像同時クリーニング（回収）される（トナー
リサイクルプロセス）。

【０１０８】また、画像形成装置が稼働されることで、
現像装置４の現像剤ｔに混入させてある帯電促進粒子ｍ
が現像部ａで感光体１面に移行し該像担持面の移動によ
り転写部ｂを経て帯電部ｎに持ち運ばれて帯電部ｎに新
しい粒子ｍが逐次に供給され続けるため、帯電部ｎにお
て帯電促進粒子ｍが脱落等で減少したり、該粒子ｍが劣
化するなどしても、帯電性の低下が生じることが防止さ
れて良好な帯電性が安定して維持される。

【０１０９】かくして、接触帯電方式、転写方式、トナ
ーリサイクルプロセスの画像形成装置において、接触帯
電部材として簡易な帯電ローラ２を用いて、しかも該帯
電ローラ２の転写残トナーによる汚染にかかわらず、低
印加電圧でオゾンレスの直接注入帯電を長期に渡り安定
に維持させることができ、均一な帯電性を与えることが
出来、オゾン生成物による障害、帯電不良による障害等
のない、簡易な構成、低コストな画像形成装置を得るこ
とができる。

【０１１０】ｂ）また前述のように、帯電促進粒子ｍは
帯電性を損なわないために、電気抵抗値が抵抗値が１×
１０¹²Ω・ｃｍ以下である必要がある。そのため、現像
部ｍにおいて現像剤が直接感光体１に接触する接触現像
装置を用いた場合には、現像像剤中の帯電促進粒子ｍを
通じて、現像バイアスにより感光体１に電荷注入され、
画像かぶりが発生してしまう。

【０１１１】しかし、本例では現像装置は非接触型現像
装置であるので、現像バイアスが感光体１に注入される
ことがなく、良好な画像を得ることが出来る。また、現
像部ａにおいて感光体１への電荷注入が生じないため、
ＡＣのバイアスなど現像スリーブ４ａと感光体１間に高
電位差を持たせることが可能であり、帯電促進粒子ｍが
均等に現像されやすく、均一に帯電促進粒子ｍを感光体
１表面に塗布し、帯電部で均一な接触を行い、良好な帯
電性を得ることが出来き、良好な画像を得ることが可能
となる。

【０１１２】ｃ）帯電ローラ２と感光体１との接触面ｎ
に帯電促進粒子ｍを介在させることにより、該帯電促進
粒子ｍの潤滑効果（摩擦低減効果）により帯電ローラ２
と感光体１との間に容易に効果的に速度差を設けること
が可能となる。

【０１１３】帯電ローラ２と感光体１との間に速度差を
設けることにより、帯電ローラ２と感光体１の相互接触
面部ｎにおいて帯電促進粒子ｍが感光体１に接触する機
会を格段に増加させ、高い接触性を得ることができ、容
易に直接注入帯電を可能にする。

【０１１４】速度差を設ける構成としては、帯電ローラ
２を回転駆動して感光体１と該帯電ローラ２に速度差を
設けることになる。好ましくは帯電部ｎに持ち運ばれる
感光体１上の転写残トナーを帯電ローラ２に一時的に回
収し均すために、帯電ローラ２を回転駆動し、さらに、
その回転方向は感光体１表面の移動方向とは逆方向に回
転するように構成することが望ましい。即ち、逆方向回
転で感光体１上の転写残トナーを一旦引離し帯電を行な
うことにより優位に直接注入帯電を行なうことが可能で
ある。

【０１１５】像担持体としての感光ドラム１と接触帯電
部材としての帯電ローラ２との帯電ニップ部ｎにおける
帯電促進粒子ｍの介在量は、少なすぎると、該粒子によ
る潤滑効果が十分に得られず、帯電ローラ２と感光ドラ
ム１との摩擦が大きくて帯電ローラ２を感光ドラム１に
速度差を持って回転駆動させることが困難である。つま
り、駆動トルクが過大となるし、無理に回転させると帯
電ローラ２や感光ドラム１の表面が削れてしまう。更に
該粒子による接触機会増加の効果が得られないこともあ
り十分な帯電性能が得られない。一方、該介在量が多過
ぎると、帯電促進粒子の帯電ローラ２からの脱落が著し
く増加し作像上に悪影響が出る。

【０１１６】実験によると該介在量は１０³個／ｍｍ²
以上が望ましい。１０³個／ｍｍ²より低いと十分な潤
滑効果と接触機会増加の効果が得られず帯電性能の低下
が生じる。

【０１１７】より望ましくは１０³〜５×１０⁵個／ｍ
ｍ²の該介在量が好ましい。５×１０⁵個／ｍｍ²を超
えると、該粒子の感光ドラム１へ脱落が著しく増加し、
粒子自体の光透過性を問わず、感光ドラム１への露光量
不足が生じる。５×１０⁵個／ｍｍ²以下では脱落する
粒子量も低く抑えられ該悪影響を改善できる。該介在量
範囲において感光ドラム１上に脱落した粒子の存在量を
測ると１０²〜１０⁵個／ｍｍ²であったことから、作
像上弊害がない該存在量としては１０⁵個／ｍｍ²以下
が望まれる。

【０１１８】該介在量及び感光ドラム１上の該存在量の
測定方法について述べる。該介在量は帯電ローラ２と感
光ドラム１の帯電ニップ部ｎを直接測ることが望ましい
が、帯電ローラ２に接触する前に感光ドラム１上に存在
した粒子の多くは逆方向に移動しながら接触する帯電ロ
ーラ２に剥ぎ取られることから、本発明では帯電ニップ
部ｎに到達する直前の帯電ローラ２表面の粒子量をもっ
て該介在量とした。具体的には、帯電バイアスを印加し
ない状態で感光ドラム１及び帯電ローラ２の回転を停止
し、感光ドラム１及び帯電ローラ２の表面をビデオマイ
クロスコープ（ＯＬＹＭＰＵＳ製ＯＶＭ１０００Ｎ）及
びデジタルスチルレコーダ（ＤＥＬＴＩＳ製ＳＲ−３１
００）で撮影した。帯電ローラ２については、帯電ロー
ラ２を感光ドラム１に当接するのと同じ条件でスライド
ガラスに当接し、スライドガラスの背面からビデオマイ
クロスコープにて該接触面を１０００倍の対物レンズで
１０箇所以上撮影した。得られたデジタル画像から個々
の粒子を領域分離するため、ある閾値を持って２値化処
理し、粒子の存在する領域の数を所望の画像処理ソフト
を用いて計測した。また、感光ドラム１上の該存在量に
ついても感光ドラム１上を同様のビデオマイクロスコー
プにて撮影し同様の処理を行い計測した。

【０１１９】該介在量の調整は、現像器４の現像剤４ｔ
における帯電促進粒子ｍの配合量を設定することにより
行った。一般には現像剤（トナー）ｔ１００重量部に対
して帯電促進粒子ｍは０．０１〜２０重量部である。

【０１２０】（３）本実施形態例の評価本実施形態例１の優位性を比較例とともに下表にまとめ
た。

【０１２１】項目１項目２実施形態例１ ○ ○ 比較例１（ＤＣバイアス印加時） △ ○ 比較例２（ＡＣバイアス重畳時） ○ × 〔比較例１・２〕比較例の画像形成装置は本実施形態例
１のプリンタにおいて、現像装置４として、現像スリー
ブ４ａと感光体１間の距離が１００ｕｍである接触型現
像装置を用いた。

【０１２２】また比較例では、現像バイアスとして−４
２０ＶのＤＣ電圧を印加した場合（比較例１）と、−４
２０ＶのＤＣ電圧と、周波数１６００Ｈｚ、ピーク間電
圧１６００Ｖの矩形のＡＣ電圧を重畳したものを印加し
た場合（比較例２）の２例とした。その他のプリンタ構
成は本実施形態例１のプリンタと同じである。

【０１２３】本実施形態例１と比較例１及び同２の比較
は画像比較により行った。画像比較は以下の基準で行っ
た。

【０１２４】項目１；ベタ黒後の白地部あるいは中間調
部のゴーストの有無項目２；白地の画像かぶり項目１は帯電性の観点からの基準であり、項目２は現像
性からの基準である。

【０１２５】また、画像評価はＡ４縦方向に５００枚の
印字を行った後に行った。また、項目１での評価は ○：ベタ黒後の中間調部のゴースタが無い △：ベタ黒後の白地部のゴーストが無いが、中間調部で
はある ×：ベタ黒後の白地部・中間調部でゴーストがある。である。

【０１２６】項目２での評価では、帯電装置を入れ替え
て、帯電ローラを用いた放電による帯電を行い、その時
の白地部に ○：画像かぶりが生じない △：画像かぶりがわずかに生じる ×：画像かぶりが生じるである。

【０１２７】比較例において比較例１のように現像バイ
アスとしてＤＣバイアスのみを印加した際には、現像剤
に混入した帯電促進粒子ｍが感光体１表面に十分に供給
されず、印字を続けると帯電不良がわずかに生じた。そ
のため、項目１の結果で示されるように画像が劣化して
しまった。

【０１２８】また、比較例２のように現像バイアスにＡ
Ｃ電圧を重畳したものを用いた場合には、帯電促進粒子
ｍの補給は十分に行われたが、感光体１表面への電荷注
入が生じてしまい、画像かぶりが生じた。

【０１２９】それに対して、本実施形態例１ではそのよ
うなことが無く、帯電促進粒子ｍが十分に補給され、画
像かぶりが生じることもなかった。

【０１３０】また、現像剤（トナー）１００重量部に対
する帯電促進粒子ｍの混入部数を振ったものを合わせて
示す。

【０１３１】．帯電促進粒子ｍの部数１部項目１項目２本実施形態例１ ○ ○ 比較例１（ＤＣバイアス印加時） △ ○ 比較例２（ＡＣバイアス重畳時） △ △ ．帯電促進粒子ｍの部数４部項目１項目２本実施形態例１ ○ ○ 比較例１（ＤＣバイアス印加時） △ △ 比較例２（ＡＣバイアス重畳時） ○ × 以上のように、本実施形態例１では、帯電促進粒子ｍを
現像剤ｔに混入させ、非接触型現像装置４を用いて現像
を行うことにより、帯電促進粒子ｍの十分な供給を行う
ことができる。また、現像装置４による感光体１表面へ
の電荷注入も生じず、画像かぶりも生じない。そのた
め、良好な画像を得ることが可能となった。

【０１３２】〈実施形態例２〉（図２）本実施形態例は、前述の実施形態例１のプリンタにおい
て、現像装置４の現像スリーブ４ａに感光体１に対して
周速差をもたせたものである。

【０１３３】具体的には、図２のように現像装置の現像
スリーブ４ａを現像部ａにおいて感光体１面の移動方向
とは逆方向となる時計方向に１２０％の周速差で回転さ
せた。その他のプリンタ構成は実施形態例１のプリンタ
と同じである。

【０１３４】現像装置４において現像剤を担持して感光
体１に対する現像部ａに搬送する現像剤担持搬送部材と
しての現像スリーブ４ａが感光体１に対して周速差をも
つことにより、現像剤の現像部ａへの供給を十分に行う
ことが可能であり、また帯電促進粒子ｍの補給も十分に
行うことが可能である。即ち現像スリーブ４ａ側から感
光体１側への現像剤（トナー）および帯電促進粒子の供
給を十分に行いつつ、現像バイアスが感光体１へ注入す
ることによる現像かぶりが発生しない。そのため、良好
な画像を得ることができる。

【０１３５】つまり、低抵抗の帯電促進粒子ｍを含む現
像剤の穂が感光体１に周速差を持って接触することもな
く、感光体１表面への電荷注入も生じないため、良好な
画像を得ることが可能となる。

【０１３６】本実施形態例２の優位性を比較例とともに
以下にのべる。

【０１３７】比較例１と２は前述実施形態例１における
比較例１と２のプリンタにおいて、さらに現像装置の現
像スリーブ４ａを現像部ａにおいて感光体１面の移動方
向とは逆方向となる時計方向に１２０％の周速差で回転
させたものである。

【０１３８】実施形態例１での比較例と同じように、現
像剤（トナー）１００重量部に対する帯電促進粒子ｍの
混入部数を１部、３部、４部と振った場合で画像比較を
行った。

【０１３９】評価項目は実施形態例１と同じく、項目１；ベタ黒後の白地部あるいは中間調部のゴースト
の有無項目２；白地の画像かぶりであり、評価方法も実施形態例１と同じである。

【０１４０】．帯電促進粒子ｍの部数１部項目１項目２本実施形態例２ ○ ○ 比較例１（ＤＣバイアス印加時） △ ○ 比較例２（ＡＣバイアス重畳時） △ △ ．帯電促進粒子ｍの部数３部項目１項目２本実施形態例２ ○ ○ 比較例１（ＤＣバイアス印加時） △ △ 比較例２（ＡＣバイアス重畳時） ○ × ．帯電促進粒子ｍの部数４部項目１項目２本実施形態例２ ○ ○ 比較例１（ＤＣバイアス印加時） ○ × 比較例２（ＡＣバイアス重畳時） ○ × 以上のように、本実施形態例では、帯電促進粒子ｍを現
像剤に混入させ、非接触型現像装置４を用いて現像を行
い、現像スリーブ４ａが感光体１表面に対して周速差を
持っているため、帯電促進粒子ｍの十分な供給を行うこ
とができる。また、現像装置４による感光体１表面への
電荷注入も生じず、画像かぶりも生じない。そのため、
良好な画像を得ることが可能となった。

【０１４１】〈実施形態例３〉（図３）本実施形態例は、前述の実施形態例１のプリンタにおい
て、像担持体である感光体１として表面層の抵抗制御を
行なったものを用いたものである。その他のプリンタ構
成は実施形態例１のプリンタと同じである。

【０１４２】本例では感光体１の表面に電荷注入層を設
けて感光体表面の抵抗を調節している。図３は、本例で
使用した、表面に電荷注入層を設けた感光体１の層構成
模型図である。即ち該感光体１は、アルミドラム基体
（Ａｌドラム基体）１１上に下引き層１２、正電荷注入
防止層１３、電荷発生層１４、電荷輸送層１５の順に重
ねて塗工された一般的な有機感光体ドラムに電荷注入層
１６を塗布することにより、帯電性能を向上したもので
ある。

【０１４３】感光体１の表面層である電荷注入層１６
は、バインダーとしての光硬化型のアクリル樹脂などの
硬化性樹脂に、導電性粒子（導電フィラー）として超微
粒導電電粒子であるＳｎＯ₂ 等を分散することにより抵
抗値を下げてある。

【０１４４】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０．０３ｕｍのＳｎＯ₂ 粒子を樹脂
に対して７０重量％分散した材料の塗工層である。

【０１４５】このようにして調合した塗工液をディッピ
ング塗工により、厚さ１μｍ塗工してある。そのため、
１×１０¹³Ω・ｃｍ程度の抵抗値となる。導電粒子を分
散しない場合には１×１０¹⁵Ω・ｃｍ程度であった。な
おこの測定は温度２５℃、湿度４０％の環境で測定し
た。

【０１４６】このような表面抵抗値の感光体を用いるこ
とにより、より良好な帯電性を得ることが出来る。

【０１４７】電荷注入層１６として重要な点は、表層の
抵抗にある。電荷の直接注入による帯電方式において
は、被帯電体側の抵抗を下げることでより効率良く電荷
の授受が行えるようになる。一方、感光体として用いる
場合には静電潜像を一定時間保持する必要があるため、
電荷注入層１６の体積抵抗値としては１×１０⁹ 〜１×
１０¹⁴（Ω・ｃｍ）の範囲が適当である。

【０１４８】また本構成のように電荷注入層１６を用い
ていない場合でも、例えば電荷輸送層１５が上記抵抗範
囲に或る場合は同等の効果が得られる。

【０１４９】さらに、表層の体積抵抗が約１０¹³Ωｃｍ
であるアモルファスシリコン感光体等を用いても同様な
効果が得られる。

【０１５０】表面層の抵抗制御を行なった感光体１を用
いることにより、静電潜像を維持するとともに、プロセ
ススピードの速い装置においても、十分な帯電性を与
え、直接帯電を優位に実現することができる。現像手段
における接触注入帯電が生じやすい画像形成装置でも現
像剤および帯電促進粒子の供給を十分に行ないつつ、現
像バイアスが像担持体へ注入することによる現像かぶり
が発生しない。そのため、良好な画像を得ることができ
る。

【０１５１】本実施形態例で用いたような表面層の抵抗
値を制御した感光体を用いることにより、接触注入帯電
性を向上させることができる。しかし、その場合現像装
置による電荷注入も生じやすくなる。本実施形態例では
そのような感光体を用いつつも、現像装置に非接触型現
像装置を用いることにより、良好な帯電性と現像性を両
立させることができる。

【０１５２】本実施形態例３の優位性を比較例とともに
以下にのべる。

【０１５３】比較例１と２は前述実施形態例１における
比較例１と２のプリンタにおいて、感光体１として上記
のように低抵抗表面層を持つ感光体を用いたものであ
る。

【０１５４】実施形態例１での比較例と同じように、現
像剤（トナー）１００重量部に対する帯電促進粒子ｍの
混入部数を１部、３部、４部と振った場合で画像比較を
行った。

【０１５５】評価項目は実施形態例１と同じく、項目１；ベタ黒後の白地部あるいは中間調部のゴースト
の有無項目２；白地の画像かぶりであり、評価方法も実施形態例１と同じである。

【０１５６】．帯電促進粒子ｍの部数１部項目１項目２本実施形態例３ ○ ○ 比較例１（ＤＣバイアス印加時） ○ △△ 比較例２（ＡＣバイアス重畳時） ○ △ ．帯電促進粒子ｍの部数３部項目１項目２本実施形態例３ ○ ○ 比較例１（ＤＣバイアス印加時） ○ △ 比較例２（ＡＣバイアス重畳時） ○ × ．帯電促進粒子ｍの部数４部項目１項目２本実施形態例３ ○ ○ 比較例１（ＤＣバイアス印加時） ○ × 比較例２（ＡＣバイアス重畳時） ○ × 帯電性を見ると、低抵抗の表面層を持ち接触注入帯電性
を高くした感光体１を用いているために、比較例１や２
でも良好である。しかし、感光体１の接触注入帯電性が
高いために、接触型現像装置による電荷注入が生じやす
く、比較例１や２では現像での電荷注入による画像かぶ
りが発生している。

【０１５７】それに対して、本実施形態例では非接触型
現像装置４を用いて現像を行っているために、現像装置
３による感光体１表面への電荷注入も生じず、画像かぶ
りも生じない。そのため、低抵抗表面層を持つ感光体１
を用い、良好な帯電性を得るとともに、良好な画像を得
ることが可能となった。

【０１５８】〈その他〉１）可撓性の接触帯電部材としての帯電ローラ２は実施
形態例の帯電ローラに限られるものではない。

【０１５９】また接触帯電部材２は帯電ローラの他に、
ファーブラシ、フェルト、布などの材質・形状のものも
使用可能である。また、これらを積層し、より適切な弾
性と導電性を得ることも可能である。ブレード等の部材
でも構わない。

【０１６０】２）実施形態例では現像装置４は、磁性の
現像剤を用いた１成分非接触型現像装置であるが、２成
分現像剤や、非磁性の現像剤を用いる非接触型現像装置
でも構わない。

【０１６１】３）帯電ローラ２や現像スリーブ４ａに対
する印加帯電バイアスあるいは印加現像バイアスは直流
電圧に交番電圧（交流電圧）を重畳してもよい。

【０１６２】交番電圧の波形としては、正弦波、矩形
波、三角波等適宜使用可能である。また、直流電源を周
期的にオン／オフすることによって形成された矩形波で
あっても良い。このように交番電圧の波形としては周期
的にその電圧値が変化するようなバイアスが使用でき
る。

【０１６３】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。

【０１６４】感光体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。

【０１６５】５）感光体１からトナー画像の転写を受け
る記録媒体は転写ドラム等の中間転写体であってもよ
い。

【０１６６】６）トナー粒度の測定方法の１例を述べ
る。測定装置としては、コールターカウンターＴＡ−２
型（コールター社製）を用い、個数平均分布、体積平均
分布を出力するインターフェイス（日科機製）及びＣＸ
−１パーソナルコンピュータ（キヤノン製）を接続し、
電解液は一級塩化ナトリウムを用いて１％ＮａＣｌ水溶
液を調製する。

【０１６７】測定法としては、前記電解水溶液１００〜
１５０ｍｌ中に分散剤として界面活性剤、好ましくは、
アルキルベンゼンスルホン酸塩０．１〜５ｍｌ加え、更
に測定試料を０．５〜５０ｍｇ加える。

【０１６８】試料を懸濁した電解液は、超音波分散器で
約１〜３分間分散処理を行い、前記コールターカウンタ
ーＴＡ−２型により、アパーチャーとして１００μアパ
ーチャーを用いて２〜４０μｍの粒子の粒度分布を測定
して、体積平均分布を求める。これらの求めた体積平均
分布より体積平均粒径を得る。

【０１６９】

【発明の効果】以上述べたように本発明は、接触帯電方
式、転写方式、トナーリサイクルプロセス（クリーナー
レスシステム）の画像形成装置において、接触帯電部材
として帯電ローラやファーブラシ等の簡易な部材を用い
て、しかも該接触帯電部材の転写残トナーによる汚染に
かかわらず、低印加電圧でオゾンレスの直接注入帯電を
長期に渡り安定に維持させて実現する、即ち帯電ローラ
やファーブラシ等の接触帯電部材を用いた簡易な構成
で、直接注入帯電と、トナーリサイクルプロセスを実現
することができ、オゾン生成物による障害、帯電不良に
よる障害等のない、簡易な構成、低コストな画像形成装
置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態例１における画像形成装置の概略構成
図

【図２】実施形態例２における画像形成装置の概略構成
図

【図３】実施形態例３における、表面に電荷注入層を設
けた感光体の層構成模型図

【図４】帯電特性グラフ

【符号の説明】

１感光体（像担持体、被帯電体）２帯電ローラ（帯電ローラ２）３レーザービームスキャナ（露光器）４現像装置４ａ現像スリーブｔ現像剤（トナー）ｍ帯電促進粒子５転写ローラ６定着装置７プロセスカートリッジＰ転写材

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】像担持体と、該像担持体を帯電する帯電
手段と、像担持体の帯電面に静電潜像を形成する画像情
報書き込み手段と、その静電潜像をトナーによりトナー
画像として可視化する現像手段と、そのトナー画像を記
録媒体に転写する転写手段を有し、前記現像手段がトナ
ー画像を記録媒体に転写した後に像担持体上に残留した
トナーを回収するクリーニング手段を兼ねており、像担
持体は繰り返して作像に供される画像形成装置であり、前記像担持体を帯電する帯電手段が、電圧が印加され、
像担持体とニップ部を形成する可撓性の帯電部材であ
り、前記現像手段は像担持体に対して現像剤を非接触で適用
して静電潜像をトナーによりトナー画像として可視化す
る非接触型現像手段であり、該現像手段の現像剤には、前記帯電部材による像担持体
の帯電を促進させるための導電性を有する帯電促進粒子
を混入させてあり、少なくとも帯電部材と像担持体とのニップ部に、現像部
で像担持体に付着し転写後の像担持体上に残留した前記
現像剤中に含有の帯電促進粒子が持ち運ばれて介在して
いることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】前記帯電促進粒子は抵抗値が１×１０¹²
（Ω・ｃｍ）以下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】前記帯電促進粒子は抵抗値が１×１０¹⁰
（Ω・ｃｍ）以下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４】前記帯電促進粒子は粒径がトナーの１／
２以下であることを特徴とする請求項１から３の何れか
１つに記載の画像形成装置。
【請求項５】前記現像手段において現像剤を担持して
像担持体に対する現像部に搬送する現像剤担持搬送部材
が像担持体に対して速度差をもつことを特徴とする請求
項１から４の何れか１つに記載の画像形成装置。
【請求項６】表面層の抵抗制御を行なった像担持体を
用いることを特徴とする請求項１から５の何れか１つに
記載の画像形成装置。
【請求項７】前記像担持体の最表面層の体積抵抗が１
×１０⁹ （Ω・ｃｍ）以上１×１０¹⁴（Ω・ｃｍ）以下
であることを特徴とする請求項１から６の何れか１つに
記載の画像形成装置。
【請求項８】ニップ部を形成する前記帯電部材の表面
と前記像担持体の表面には速度差を設けることを特徴と
する請求項１から７の何れか１つに記載の画像形成装
置。
【請求項９】前記帯電部材と前記像担持体は互いに逆
方向に移動することを特徴とする請求項１から８の何れ
か１つに記載の画像形成装置。
【請求項１０】前記帯電部材は弾性導電ローラである
ことを特徴とする請求項１から９の何れか１つに記載の
画像形成装置。
【請求項１１】前記帯電部材は導電性繊維から構成さ
れるブラシであることを特徴とする請求項１から１０の
何れか１つに記載の画像形成装置。
【請求項１２】像担持体の帯電面に静電潜像を形成す
る画像情報書き込み手段が像露光手段であることを特徴
とする請求項１から１１の何れか１つに記載の帯電装
置。