JPH11109719A - 画像形成装置 - Google Patents

画像形成装置

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JPH11109719A
JPH11109719A JP10150608A JP15060898A JPH11109719A JP H11109719 A JPH11109719 A JP H11109719A JP 10150608 A JP10150608 A JP 10150608A JP 15060898 A JP15060898 A JP 15060898A JP H11109719 A JPH11109719 A JP H11109719A
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純 平林
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    • G03G15/02Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for laying down a uniform charge, e.g. for sensitising; Corona discharge devices
    • G03G15/0208Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for laying down a uniform charge, e.g. for sensitising; Corona discharge devices by contact, friction or induction, e.g. liquid charging apparatus
    • G03G15/0216Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for laying down a uniform charge, e.g. for sensitising; Corona discharge devices by contact, friction or induction, e.g. liquid charging apparatus by bringing a charging member into contact with the member to be charged, e.g. roller, brush chargers

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 接触帯電方式の画像形成装置について、接触
帯電部材2として帯電ローラ等の簡易な部材を用いて低
印加電圧でオゾンレスの注入帯電を実現すること、帯電
部aや接触帯電部材2に存在させて注入帯電を可能にす
る帯電促進粒子mが減少しても良好な帯電性を維持させ
ること。 【解決手段】 可撓性の接触帯電部材2と像担持体1と
のニップ部aには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が介在していること、帯電部材は像担
持体に対して速度差をもって移動すること、接触帯電部
材2と像担持体1とを帯電促進粒子mの介在なしで接触
させた際に、像担持体1が帯電電圧の極性と同極性に摩
擦帯電すること、さらには現像手段3の現像剤31に帯
電促進粒子mが添加されており、該帯電促進粒子mを現
像手段3内で像担持体1の帯電電圧の極性と反対の極性
に帯電させること。

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。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、放電帯電系と注入帯電系の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】.放電帯電系(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系である。
【0008】放電帯電系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】.注入帯電系(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と称される。
【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。
【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の
放電帯電系が支配的である。
【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系が支配的である。
【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。
【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
−1000Vの直流電圧を印加するか、あるいは、−5
00V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。
【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。この閾値電圧を帯
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。
【0022】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。
【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
記の放電帯電系が支配的である。
【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。
【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
は前記の注入帯電系が支配的である。
【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、均一に直接帯電を可能にする。
【0031】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。
【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
た状態で如何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、大きなバアイ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によ
る帯電を主としている。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。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。
【0038】
【発明が解決しようとする課題】上記の従来の技術の項
に記載したように、従来、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、注入帯電は困難であった。
【0039】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
定した注入帯電を実現する、即ち、低印加電圧でオゾン
レスの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。
【0040】また、像担持体の帯電手段として接触帯電
装置を採用した接触帯電方式で転写方式の画像形成装置
においては、接触帯電部材が現像剤で汚染されることも
注入帯電の阻害因子である。
【0041】即ち、転写後の像担持体面に残存の転写残
現像剤を除去する専用のクリーナを具備させた画像形成
装置の場合でも、転写後の像担持体面に残存の転写残現
像剤がクリーナで100%除去されるものではなく、転
写残現像剤の一部はクリーナをすり抜けて接触帯電部材
と像担持体の接触部である帯電部に持ち運ばれて接触帯
電部材に付着・混入することで接触帯電部材の現像剤汚
染が生じる。従来現像剤は一般に絶縁体であるため接触
帯電部材の現像剤汚染は帯電不良を生じさせる因子であ
る。
【0042】特に、クリーナレスの画像形成装置にあっ
ては、転写後の像担持体面に残存の転写残現像剤を除去
する専用のクリーナを用いないため、転写後の像担持体
面に残存の転写残現像剤が像担持体と接触帯電部材の接
触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クリーナのある画像形成装置の場
合よりも多量の現像剤で汚染されるために、転写残現像
剤による帯電阻害の影響が大きい。
【0043】帯電ローラ等の接触帯電部材と現像剤との
付着力が大きく接触帯電部材に現像剤吐き出しバイアス
などを印加しても現像剤が接触帯電部材に強固に付着し
ており十分な帯電性を得ることはできなかった。
【0044】帯電不良が生じると更に接触帯電部材への
現像剤混入が増加し帯電不良を激化させる。
【0045】つまり、ここでは、帯電ローラ等の簡易な
接触帯電部材で注入帯電するには接触帯電部材の表面が
粗いこと、更に接触帯電部材と現像剤との付着力が大き
く接触帯電部材の現像剤汚染を改善できないこと、が問
題となっている。
【0046】そこで本発明は、像担持体の帯電手段とし
て接触帯電装置を採用した画像形成装置について、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
材を用いて低印加電圧でオゾンレスの注入帯電を実現す
ること、高品位な画像形成を行なわせることを目的とす
る。
【0047】また本発明は、像担持体の帯電手段として
接触帯電装置を採用した接触帯電方式、転写方式の画像
形成装置、あるいは接触帯電方式、転写方式、クリーナ
レスの画像形成装置について、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、また接
触帯電部材の現像剤汚染にかかわらず、低印加電圧でオ
ゾンレスの注入帯電とクリーナレスシステムを問題なく
実行可能にし、高品位な画像形成を長期に渡り維持させ
ること、画像比率の高い画像を出力した後でも高品位な
画像形成を長期に渡り維持させること等を目的とする。
【0048】
【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。
【0049】(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、 a.像担持体を帯電する帯電手段は、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により
像担持体面を帯電する接触帯電装置であり、帯電部材は
像担持体に対して速度差をもって移動し、少なくとも帯
電部材と像担持体とのニップ部には帯電を促進させるた
めの導電性を有する帯電促進粒子が介在していること、 b.帯電部材と像担持体とを帯電促進粒子の介在なしで
接触させた際に、像担持体が帯電電圧の極性と同極性に
摩擦帯電することを特徴とする画像形成装置。
【0050】(2)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、像担持体上の現像剤像を記録媒体に転写
する転写工程を含む作像プロセスを適用して画像形成を
実行し、像担持体は繰り返して作像に供する画像形成装
置において、 a.像担持体を帯電する帯電手段は、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により
像担持体面を帯電する接触帯電装置であり、帯電部材は
像担持体に対して速度差をもって移動し、少なくとも帯
電部材と像担持体とのニップ部には帯電を促進させるた
めの導電性を有する帯電促進粒子が介在していること、 b.帯電部材と像担持体とを帯電促進粒子の介在なしで
接触させた際に、像担持体が帯電電圧の極性と同極性に
摩擦帯電することを特徴とする画像形成装置。
【0051】(3)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、像担持体上の現像剤像を記録媒体に転写
する転写工程を含む作像プロセスを適用して画像形成を
実行し、像担持体は繰り返して作像に供する画像形成装
置において、 a.像担持体を帯電する帯電手段は、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により
像担持体面を帯電する接触帯電装置であり、帯電部材は
像担持体に対して速度差をもって移動し、少なくとも帯
電部材と像担持体とのニップ部には帯電を促進させるた
めの導電性を有する帯電促進粒子が介在していること、 b.帯電部材と像担持体とを帯電促進粒子の介在なしで
接触させた際に、像担持体が帯電電圧の極性と同極性に
摩擦帯電すること、 c.帯電粒子を現像手段内で像担持体の帯電電圧の極性
と反対の極性に帯電させることを特徴とする画像形成装
置。
【0052】(4)現像手段が現像剤像を記録媒体に転
写した後に像担持体上に残留した現像剤を回収するクリ
ーニング手段を兼ねていることを特徴とする(2)また
は(3)に記載の画像形成装置。
【0053】(5)帯電促進粒子は、その粒径が現像剤
の1/2以下であり、抵抗値が1×1012(Ω・cm)
以下であることを特徴とする(1)ないし(4)の何れ
か1つに記載の画像形成装置。
【0054】(6)帯電促進粒子は、その粒径が現像剤
の1/2以下であり、抵抗値が1×1010(Ω・cm)
以下であることを特徴とする(1)ないし(4)の何れ
か1つに記載の画像形成装置。
【0055】(7)帯電部材はニップ部において像担持
体の移動方向とは逆方向に速度差を保ちつつ移動される
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。
【0056】(8)像担持体の帯電面に静電潜像を形成
する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)ないし(7)の何れか1つに記載の画像形成
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
均一で安定な注入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、更に好まし
くは1010(Ω・cm)以下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)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速度差を設けることに
なる。転写方式あるいは転写方式・クリーナレスの画像
形成装置にあっては、好ましくは、帯電部に持ち運ばれ
る、クリーナをすり抜けた現像剤或はクリーナレスの場
合の転写残現像剤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
持体上の残存現像剤を一旦引離し帯電を行なうことによ
り優位に注入帯電を行なうことが可能である。
【0061】接触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も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接触帯電部
材の周速の比に依存するため、逆方向と同じ周速比を得
るには順方向では接触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、接触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
比は 周速比(%)=(帯電部材周速−像担持体周速)/像担
持体周速×100 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)。
【0062】c)クリーナレスの画像形成装置にあって
は、転写後の像担持体面に残存の転写残現像剤は像担持
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る。
【0063】この場合、接触帯電部材を像担持体に対し
て速度差をもって接触させることで、転写残現像剤のパ
ターンが攪乱されて崩され、中間調画像において、前回
の画像パターン部分がゴーストとなって現れることがな
くなる。
【0064】d)帯電部に持ち運ばれた、クリーナをす
り抜けた現像剤或はクリーナレスの場合の転写残現像剤
は接触帯電部材に付着・混入する。従来現像剤は絶縁体
であるため接触帯電部材に対する転写残現像剤の付着・
混入は像担持体の帯電において帯電不良を生じさせる因
子である。
【0065】しかしこの場合でも、帯電促進粒子が像担
持体と接触帯電部材とのニップ部である帯電部に介在す
ることにより、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、接触帯電部材の転写残
現像剤による汚染にかかわらず、低印加電圧でオゾンレ
スの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る。
【0066】e)接触帯電部材に付着・混入した現像剤
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位に至り、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)。
【0067】この場合、接触帯電部材に帯電促進粒子が
担持されていることで、接触帯電部材とこれに付着・混
入する転写残現像剤の付着力が低減化されて接触帯電部
材から像担持体上にへの現像剤の吐き出し効率が向上す
る。
【0068】f)上記のように注入帯電を可能にする帯
電促進粒子を、予め、像担持体と接触帯電部材とのニッ
プ部である帯電部に十分量の帯電促進粒子を介在させて
も、あるいは接触帯電部材に十分量の帯電促進粒子を塗
布しておいても、また接触帯電部材に対する帯電促進粒
子塗布供給手段を具備させている場合でも、装置の使用
に伴い帯電部から帯電促進粒子が減少して、注入帯電性
の低下が生じることがある。
【0069】本発明においては、像担持体について、接
触帯電部材と像担持体とを帯電促進粒子の介在なしで接
触させた際に、該像担持体が帯電電圧の極性と同極性に
摩擦帯電するものにしたので、帯電部に介在の帯電促進
粒子や接触帯電部材表面に塗布されている帯電促進粒子
の一時的に減少による注入帯電性の低下が生じても、接
触帯電部材の像担持体に対する注入接触による像担持体
の帯電電圧の極性と同極性の摩擦帯電が生じることで、
像担持体の帯電性の低下は少ない。これにより、良好な
帯電性を維持することができる。
【0070】即ち、接触帯電部材が像担持体に直接接触
した場合には、その接触帯電部材と像担持体の間の摩擦
帯電により、像担持体表面の電位が帯電電圧と同じ極性
の方に上昇する。そのため接触帯電部材と像担持体とが
直接接触した点の近傍において両者の接触不足の点(直
接帯電性が低下した点)が存在しても、全体的には帯電
性の低下が生じにくい。
【0071】g)さらに本発明においては、転写方式の
画像形成装置について、現像手段の現像剤に帯電促進粒
子を添加しておき、該帯電促進粒子を現像手段内で像担
持体の帯電電圧の極性と反対の極性に帯電させることに
より、該現像手段部にて現像剤に添加の帯電促進粒子を
像担持体に付着させ、像担持体面の移動に伴い転写部を
経由して帯電部に持ち運ばせることで帯電部や接触帯電
部材に帯電促進粒子を自動的に供給して良好な帯電性を
維持させるものである。
【0072】像担持体上の現像剤像は転写部において転
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して像担持体面の移動に伴い
転写部を経由して帯電部に持ち運ばれる。
【0073】この場合、クリーナを具備させた画像形成
装置の場合でも、転写後の像担持体面に残留の転写残現
像剤(紙粉等も含む)と帯電促進粒子の内、転写残現像
剤はその大部分はクリーナで回収されるが、帯電促進粒
子は現像剤に比べて粒径が小さいためクリーナをすりり
抜けやすく、そのすり抜けで帯電部に持ち運ばれる。ま
た、クリーナレスの画像形成装置であれば、転写後の像
担持体面に残留の転写残現像剤と帯電促進粒子はそのま
ま帯電部に持ち運ばれる。
【0074】帯電部や接触帯電部材表面から帯電促進粒
子が減少し、接触帯電部材と像担持体の摩擦帯電によ
り、像担持体の電位が帯電印加電圧側に上昇した際には
現像手段からの帯電促進粒子の供給量が増え、帯電部や
接触帯電部材により多くの帯電促進粒子が供給されるこ
とにより、接触帯電部材表面に帯電促進粒子を塗布し直
すことができる。そのため、接触帯電部材に付着してい
る帯電促進粒子が減少し続けることがなく、良好な帯電
性を維持することが可能となる。
【0075】h)かくして、接触帯電方式の画像形成装
置について、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低印加電圧でオゾンレスの
注入帯電を実現でき、注入帯電を可能にする帯電促進粒
子の帯電部や接触帯電部材からの減少の場合にも、接触
帯電部材の直接接触により像担持体に帯電電圧と同じ極
性の摩擦帯電が生じることで、さらには転写方式の画像
形成装置の場合には現像手段から現像剤に添加した帯電
促進粒子の供給がなされることで、像担持体の帯電性の
低下は少なくて良好な帯電性が維持されるとともに、現
像剤により汚染された接触帯電部材から帯電の阻害因子
である現像剤を効率よく吐き出させて、良好な帯電性を
長期にわたり安定に維持させることができて、注入帯電
とトナーリサイクルシステムを問題なく実行でき、高品
位な画像形成を長期に渡り維持させることができる。ま
た、画像比率の高い画像を出力した後でも高品位な画像
形成を長期に渡り維持させることができる。
【0076】
【発明の実施の形態】
〈実施例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。
【0077】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。
【0078】そして、少なくとも接触帯電部材と像担持
体とのニップ部には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介在させて注入帯電を実現させ、ま
た接触帯電部材と像担持体とを帯電促進粒子の介在なし
で接触させた際に、像担持体が帯電電圧の極性と同極性
に摩擦帯電することを特徴とする。
【0079】(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。
【0080】[帯 電]2は感光体1に所定の押圧力を
もって当接させて配設した可撓性の接触帯電部材として
の導電性弾性ローラ(帯電ローラ)である。a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aには帯電促進粒子m
が存在している。
【0081】7は帯電ローラ2に対する帯電促進粒子塗
布装置である。塗布容器71内に帯電促進粒子mを適量
入れ、弾性ブレード72により回転する帯電ローラ2の
外周面に適量の帯電促進粒子mをコートする。
【0082】帯電ローラ2は本実施例においては帯電ニ
ップ部a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。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−
700Vに一様に帯電処理されるように、帯電バイアス
電源S1から帯電バイアスを印加する。
【0083】この帯電ローラ2、帯電促進粒子m、注入
帯電等については別項で詳述する。
【0084】[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。
【0085】本実施例では反転現像を用いており、回転
感光体1の外周面のレーザービームによる走査露光Lに
おいて、露光部が画像部であり、非露光部が非画像部で
ある。
【0086】[現 像]3は反転現像装置であり、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により露光部に現像剤(トナー)が付着して現
像剤像(トナー像)として反転現像される。
【0087】本例の現像装置3は現像剤31として負帯
電性の平均粒径7μmの非磁性1成分絶縁現像剤を用い
たものである。
【0088】32はマグネット33を内包する直径16
mmの非磁性現像スリーブであり、この現像スリーブ3
2に上記現像剤31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。
【0089】現像装置内の現像剤31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。
【0090】現像バイアス電圧は、−420V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用い、現像スリーブ3
2と感光体1の間の現像部位bで1成分ジャンピング現
像を行なわせる。
【0091】[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cを形成させてある。この転写ニップ部c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cに給紙さ
れた転写材Pの面に順次に転写されていく。
【0092】本実施例で使用の転写ローラ4は、芯金4
1に中抵抗発泡層42を形成した、ローラ抵抗値5×1
8 Ωのものであり、+3000VのDC電圧を芯金4
1に印加して転写を行なった。転写ニップ部cに導入さ
れた転写材Pはこの転写ニップ部c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。
【0093】[定 着]5は熱定着方式等の定着装置で
ある。転写ニップ部c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。
【0094】[カートリッジ]本実施例のプリンタは、
感光体1、帯電ローラ2、この帯電ローラに対する帯電
促進粒子塗布装置7、現像装置3の4つのプロセス機器
を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C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。
【0095】(2)帯電ローラ2 本実施例における可撓性の接触帯電部材としての帯電ロ
ーラ2は芯金21上にゴムあるいは発泡体の中抵抗層2
2を形成することにより作成される。
【0096】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、また本実施例では帯電ロ
ーラ2と感光体1との直接接触(帯電促進粒子の介在な
し)において感光体1が帯電電圧の極性と同極性本例で
はマイナス(−)に摩擦帯電するように、中抵抗層(弾
性樹脂)中にナイロンを2重量%分散させて芯金21の
上にローラ状に形成した。その後、表面を研磨した。
【0097】ここで、接触帯電部材である帯電ローラ2
は電極として機能することが重要である。つまり、弾性
を持たせて被帯電体との十分な接触状態を得ると同時
に、移動する被帯電体を充電するに十分低い抵抗を有す
る必要がある。一方では被帯電体にピンホールなどの低
耐圧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 〜10
7 Ωの抵抗が望ましい。
【0098】帯電ローラ2の表面は帯電促進粒子mを保
持できるようミクロな凹凸があるものが望ましい。
【0099】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被帯電体との接触性が悪くな
り、高すぎると被帯電体との間に帯電ニップ部aを確保
できないだけでなく、被帯電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。
【0100】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。
【0101】帯電ローラ2は被帯電体としての感光ドラ
ム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、本実施例では幅数mmの帯電ニップ部aを形成さ
せてある。
【0102】帯電ローラ2と感光体1の間の摩擦帯電極
性は以下のように測定した。即ち、プリンタにおいて、
現像装置3、転写ローラ4などを感光体1から離し、帯
電ローラ2のみ感光体1に接触させる。その後、帯電ロ
ーラ2に0Vを印加し、感光体1を回転させて、帯電ロ
ーラ2を従動で回転する状態にする。1分間その状態を
続け、感光体1の電位を測定する。その電位により帯電
ローラ2と感光体1の間の摩擦帯電極性を測定した。全
測定は温度25℃・湿度30%の環境下において行なっ
た。
【0103】上記の本実施例における帯電ローラ2(帯
電ローラAとする)の抵抗値と、摩擦帯電極性(オフセ
ット電位(V);帯電ローラとの直接接触による感光体
1の摩擦帯電電位)を測定した。その結果を表1に示
す。
【0104】帯電ローラの抵抗値は以下のように測定し
た。プリンタの感光体1をアルミニウム製のドラムと入
れ替える。その後に、アルミニウム製ドラムと帯電ロー
ラ2の芯金21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。
【0105】また比較例として、下記の帯電ローラBと
帯電ローラCの抵抗値と、摩擦帯電極性(オフセット電
位(V))も測定した。
【0106】帯電ローラB:帯電ローラAの中抵抗層
(弾性樹脂)中にナイロンを含有させないもの。
【0107】帯電ローラC:帯電ローラAの中抵抗層
(弾性樹脂)中にナイロンの代わりに、テフロン(4フ
ッ化エチレン樹脂)を2重量%含有させたもの。
【0108】
【表1】 (3)帯電促進粒子m 本実施例では、帯電ローラ2の外周面に塗布する帯電促
進粒子mとして、比抵抗が107 Ω・cm、平均粒径
2.5μmの導電性酸化亜鉛粒子を用いた。
【0109】帯電促進粒子は、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。
【0110】粒径は粒子が凝集体を構成している場合
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。
【0111】帯電促進粒子mの抵抗値が1012Ω・cm
以上であると帯電性が損なわれた。そのため、抵抗値が
1012Ω・cm以下、より好ましくは1010Ω・cm以
下が望ましく、本実施例では1×107 Ω・cmのもの
を用いた。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。
【0112】帯電促進粒子mは潜像露光時に妨げになら
ないよう白色または透明に近いことが望ましく、よって
非磁性であることが好ましい。さらに、帯電促進粒子が
感光体上から記録材Pに一部転写されてしまうことを考
えるとカラー記録では無色、あるいは白色のものが望ま
しい。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
め帯電促進粒子mの粒径は現像剤31の粒径の1/2よ
りも小さいことが望ましい。粒径の下限値としては、粒
子として安定に得られるものとして10nmが限界と考
えられる。
【0113】帯電促進粒子mの材料としては、本実施例
では酸化亜鉛を用いたが、これに限るものではなく、そ
の他アルミナなど他の金属酸化物の導電性無機粒子や有
機物との混合物、あるいは、これらに表面処理を施した
ものなど各種導電粒子が使用可能である。
【0114】(4)注入帯電 .像担持体である感光体1と接触帯電部材である帯電
ローラ2との帯電ニップ部aに帯電促進粒子mを介在さ
せることで、該粒子mの滑剤効果により、摩擦抵抗が大
きくてそのままでは感光体1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、
それを感光体1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、該帯電ローラ2が該粒子mを介して感光体1面に
密に接触してより高い頻度で感光体1面に接触する構成
となる。
【0115】帯電ローラ2と感光体1との間に十分な速
度差を設けることにより、帯電ローラ2と感光体1のニ
ップ部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、帯
電ローラ2と感光体1の帯電ニップ部a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感
光体1に電荷を直接注入できるようになり、帯電ローラ
2による感光体1の接触帯電は帯電促進粒子mの介存に
より注入帯電が支配的となる。
【0116】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ドラム1と速度差を設けることに
なる。好ましくは帯電ニップ部aに持ち運ばれる感光体
1上の転写残現像剤を帯電ローラ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上の転写残現像剤を一旦引離し帯電を行なうこと
により優位に注入帯電を行なうことが可能である。
【0117】従って、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
電圧とほぼ同等の帯電電位を感光体1に与えることがで
きる。かくして、接触帯電部材として帯電ローラ2を用
いた場合でも、該帯電ローラ2に対する帯電に必要な印
加バイアスは感光体1に必要な帯電電位相当の電圧で十
分であり、放電現象を用いない安定かつ安全な接触帯電
方式ないし装置を実現することができる。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との
帯電ニップ部a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と感光体1との摩擦が大きくて帯電ローラ
2を感光体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や感光体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。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。より望ましく
は103 〜5×105 個/mm2 の該介在量が好まし
い。5×105 個/mm2 を超えると、該粒子の感光体
1へ脱落が著しく増加し、粒子自体の光透過性を問わ
ず、感光体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体1上に脱落
した粒子の存在量を測ると102 〜105 個/mm2
あったことから、作像上弊害がない該存在量としては1
5 個/mm2 以下が望まれる。該介在量及び感光体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と感光体1の帯電ニップ部a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体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a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体1及び帯電ローラ2の回転を停
止し、感光体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−310
0)で撮影した。帯電ローラ2については、帯電ローラ
2を感光体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、感光体1上の該存在量についても感
光体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。
【0118】.クリーナレスの画像形成装置にあって
は、転写後の感光体1面に残存の転写残現像剤は感光体
1と帯電ローラ2の帯電ニップ部aに感光体1面の移動
でそのまま持ち運ばれる。
【0119】この場合、帯電ローラ2を感光体1に対し
て速度差をもって接触させることで、転写残現像剤のパ
ターンが攪乱されて崩され、中間調画像において、前回
の画像パターン部分がゴーストとなって現れることがな
くなる。
【0120】.帯電ニップ部aに持ち運ばれた転写残
現像剤は帯電ローラ2に付着・混入する。従来現像剤は
絶縁体であるため帯電ローラ2に対する転写残現像剤の
付着・混入は感光体1の帯電において帯電不良を生じさ
せる因子である。
【0121】しかしこの場合でも、帯電促進粒子mが感
光体1と帯電ローラ2との帯電ニップ部aに介在するこ
とにより、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、帯電ローラ2の転写残現像
剤による汚染にかかわらず、低印加電圧でオゾンレスの
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る。
【0122】.帯電ローラ2に付着・混入した転写残
現像剤は帯電ローラ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位bに至り、現像
装置3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)。
【0123】この場合、帯電ローラ2に帯電促進粒子m
が担持されていることで、帯電ローラ2とこれに付着・
混入する転写残現像剤の付着力が低減化されて帯電ロー
ラ2から感光体1上にへの現像剤の吐き出し効率が向上
する。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Vba
ck 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。
【0124】.また感光体1面に実質的に付着保持さ
れる帯電促進粒子mの存在により現像剤の感光体1側か
ら転写材P側への転写効率が向上する効果もえられる。
【0125】(5)帯電促進粒子mの減少時における帯
電性の維持 最初に、感光体1と帯電ローラ2との帯電ニップ部aに
十分量の帯電促進粒子mを介在させても、あるいは帯電
ローラ2に十分量の帯電促進粒子mを塗布しておいて
も、装置の使用に伴い帯電促進粒子mが帯電ニップ部a
や帯電ローラ2から減少する。また本実施例のように帯
電ローラ2に対する帯電促進粒子塗布装置7を設けたも
のでも、容器71内の帯電促進粒子mが消費されたとき
や、塗布装置7の不調によっても、帯電促進粒子mが帯
電ニップ部aや帯電ローラ2から減少する。
【0126】帯電ニップ部aや帯電ローラ2からの帯電
促進粒子mの減少は注入帯電性の低下を生じさせること
になる。即ち、帯電ローラ2と感光体1との帯電ニップ
部aおける両者2・1の接触性が低下するため、その感
光体表面の近傍で感光体電位が低下する。
【0127】本実施例においては前記したように、感光
体1について、帯電ローラ2と感光体1とを帯電促進粒
子mの介在なしで接触させた際に、感光体1が帯電電圧
の極性(本実施例ではマイナス)と同極性に摩擦帯電す
るものにしたので、帯電ニップ部aに介在の帯電促進粒
子mや帯電ローラ2表面に塗布されている帯電促進粒子
mの一時的に減少による注入帯電性の低下が生じても、
帯電ローラ2の感光体1に対する注入接触による感光体
1の帯電電圧の極性と同極性の摩擦帯電が生じること
で、感光体1の帯電性の低下は少ない。これにより、良
好な帯電性を維持することができる。
【0128】即ち、帯電ローラが感光体1に直接接触し
た場合には、その帯電ローラ2と感光体1の間の摩擦帯
電により、感光体表面の電位が帯電電圧(マイナス)と
同じ極性の方に上昇する。そのため帯電ローラ2と感光
体1とが直接接触した点の近傍において両者の接触不足
の点(注入帯電性が低下した点)が存在しても、全体的
には帯電性の低下が生じにくい。
【0129】(6)帯電ローラ表面に対する帯電促進粒
子の付着量の変化と帯電性の変化 .帯電ローラ2表面の帯電促進粒子mの付着量が変化
したときの帯電性の変化を調べるために、帯電ローラ表
面の帯電粒子mの量を表2のように4種類(付着量1〜
4)に変化させた場合の帯電性を測定した。
【0130】帯電ローラ表面の帯電促進粒子mの付着量
の尺度としては、帯電ローラ表面がどの程度帯電促進粒
子mにより覆われているかを示す面積率を用いた。
【0131】
【表2】 .そして帯電促進粒子の付着量を上記表2のように違
えた帯電ローラについて、その帯電ローラを感光体1に
所定に当接させて、該帯電ローラに0Vを印加し、帯電
ニップ部a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せ、感光体1が
1周回転した後の感光体表面電位(オフセット電位)を
測定した。
【0132】表3に、本実施例における帯電ローラであ
る帯電ローラAと、比較例としての前記帯電ローラBと
Cとについての測定結果を示した。
【0133】
【表3】 帯電ローラA〜Cのいずれの帯電ローラでも、帯電促進
粒子mの付着量が増えるに従い(付着量4→1)、帯電
ニップ部aにおいて帯電ローラ2の表面と感光体1の表
面が直接接触する面積が減るために、帯電1周目のオフ
セット電位は減少している。
【0134】また、本実施例における帯電ローラである
帯電ローラAでは、感光体1は帯電電圧と同極性である
マイナス側に帯電(摩擦帯電)している。
【0135】帯電ローラBでは感光体1は摩擦帯電せ
ず、帯電ローラCでは感光体1は帯電電圧と逆極性側
(プラス)に摩擦帯電している。
【0136】.また、上記において、帯電ローラに
−700Vを印加した場合の、帯電1周後の感光体1の
表面電位(V)を表4に示す。
【0137】
【表4】 .また、上記において、帯電10周後の感光体1の
電位を収束電位(V)として、それに対する帯電1周目
の電位のパーセンテージ(以下、収束率と称する)を測
定した。その結果を表5に示す。
【0138】
【表5】 なお、表5において、帯電ローラAの収束電位Vが、帯
電ローラに対する印加バイアス(−700V)以上の表
面電位になるのは、感光体と帯電ローラ間の摩擦帯電に
より、感光体の電位が印加電位より上昇したものであ
る。
【0139】表4・表5からわかるように、帯電ローラ
に対する帯電促進粒子の付着量が少なくなると(付着量
1→4)、帯電性が低下するため、帯電1周目の電位収
束率は一般的に減少している。
【0140】しかし、本実施例における帯電ローラであ
る帯電ローラAのようなオフセット電位の傾向が逆であ
るものは、注入帯電性とオフセット電位が組み合わされ
ることにより、帯電促進粒子の付着量にかかわらず安定
した帯電電位を得ることができている。
【0141】逆に、帯電ローラCのような帯電性とオフ
セット電位の傾向が同じものの場合には、帯電促進粒子
の付着量が減少すると、帯電1周目で得られる感光体1
の表面電位は大きく変動してしまう。
【0142】帯電1周目の感光体表面電位をみると、比
較例である帯電ローラBとCは表面上の帯電促進粒子の
付着量が変化すると、帯電1周目の感光体表面電位が大
きく変化してしまっている。
【0143】これに対して本実施例における帯電ローラ
である帯電ローラAを用いた場合には、帯電ローラ表面
上の帯電促進粒子の付着量が変化しても、帯電1周目の
感光体表面電位はほとんど変化しなく、安定した帯電性
を得ることができた。そのため、良好な画像を得ること
が可能となる。
【0144】〈実施例2〉(図2) 図2は本実施例の画像形成装置の概略構成模型図であ
る。
【0145】本実施例の画像形成装置も上記実施例1の
プリンタ(図1)と同様に、転写式電子写真プロセス利
用、接触帯電方式、反転現像方式、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。
【0146】そして、少なくとも接触帯電部材である帯
電ローラと像担持体である感光体1との帯電ニップ部a
には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を介在させて注入帯電を実現させ、また帯電ローラ
2と感光体1とを帯電促進粒子mの介在なしで接触させ
た際に、感光体1が帯電電圧の極性と同極性に摩擦帯電
することを特徴とする。
【0147】本実施例のプリンタは、実施例1のプリン
タとの対比において、帯電ローラ2に対する帯電促進粒
子塗布装置7を無しにし、その代わりに、現像装置3の
現像剤31に帯電促進粒子mを添加しておき、該帯電促
進粒子mを現像装置内で感光体1の帯電電圧の極性と反
対の極性に帯電させることにより、現像部bにて現像剤
31に添加の帯電促進粒子mを感光体1に付着させ、感
光体面の移動に伴い転写部cを経由して帯電ニップ部a
に持ち運ばせることで帯電ニップ部aや帯電ローラ2に
帯電促進粒子mを自動的に供給して良好な帯電性を維持
させることに特徴がある。帯電ローラ2には最初に帯電
促進粒子mをコートしておくのが望ましい。
【0148】その他は実施例1のプリンタと同様である
から再度の説明を省略する。
【0149】帯電促進粒子mは、実施例1のものと同様
に、比抵抗が107 Ω・cm、平均粒径2.5μmの導
電性酸化亜鉛粒子であり、本実施例においてはこの帯電
促進粒子mを現像装置3の現像剤に現像剤100重量部
に対し2重量部外添させてある。帯電促進粒子mの現像
剤31に対する外添量は一般には現像剤100重量部に
対して帯電促進粒子mは0.01〜20重量部で設定さ
れる。現像剤31に外添したは現像剤31との摺擦によ
り現像剤31とは逆極性、即ち感光体1の帯電電圧の極
性と反対の極性(本実施例ではプラス)に帯電される。
【0150】そして現像装置3による感光体1面の静電
潜像の反転現像時に現像剤31は画像部である露光部に
付着(現像)し、現像剤31とは逆極性の帯電促進粒子
mは非画像部である非露光部(白地部)に付着(現像)
する。
【0151】感光体1上の現像剤像は転写部bにおいて
転写バイアスの影響で転写材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して感光体面の移動に伴
い転写部bを経由して帯電ニップ部aに持ち運ばれ、帯
電ニップ部aや帯電ローラ2に帯電促進粒子mが補給さ
れる。
【0152】本実施例で用いた帯電ローラ2は実施例1
の帯電ローラ(帯電ローラA)と同じく摩擦帯電によ
り、オフセット電位を持つ。そのため、帯電ローラ2と
感光体1表面が直接接触すると摩擦帯電により、感光体
1表面電位が帯電電位と同じ側へ上昇する。本実施例で
用いている帯電促進粒子mは現像装置3内で感光体の帯
電電位と逆極性の電荷を持つことを特徴としている。し
たがって、感光体1表面の電位が帯電電位と同極性に高
くなるに従い、現像装置3からの帯電促進粒子の現像量
が増える。すなわち、帯電ニップ部aや帯電ローラ2表
面の帯電促進粒子mが減少すると、現像装置3からの帯
電促進粒子mの供給量が増える。
【0153】一例として、表6に本実施例での帯電ロー
ラ2表面の帯電促進粒子mの付着量と帯電促進粒子mの
現像量を示す。本測定は現像装置3を取り除き、ベタ白
を10枚印字した時の現像位置bでの感光体表面電位を
示す。帯電後の感光体表面に現像剤31あるいは帯電促
進粒子mが存在しないように、帯電ローラ2の下流に弾
性ブレードを取り付けて測定を行なった。帯電促進粒子
mの現像量は感光体1表面の拡大写真上の帯電促進粒子
mの個数を数えることにより評価を行なった。
【0154】
【表6】 なお、表6において、帯電後の感光体表面電位(V)が
帯電ローラに対する印加バイアス(−700V)以上の
になるのは、感光体と帯電ローラ間の摩擦帯電のためで
ある。
【0155】かくして、本実施例では、帯電ニップ部a
や帯電ローラ2表面上の帯電促進粒子mが減少すると、
現像装置3からの帯電促進粒子mの供給量が増加するた
めに、帯電ローラ2表面に付着している帯電促進粒子m
が減少し続けにくい。また、その際に現像剤31は帯電
促進粒子mの傾向とは逆に現像量が減少する。そのた
め、現像剤31が帯電ローラ2に付着しにくく、帯電性
が低下しにくい。
【0156】したがって、本実施例の画像形成装置では
帯電性が低下しにくく、良好な画像を得ることが可能と
なる。
【0157】〈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
例の帯電ローラに限られるものではない。
【0158】また可撓性の接触帯電部材は帯電ローラの
他に、ファーブラシ帯電器などとすることもできる。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。
【0159】2)接触帯電における直接注入帯電は、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。
【0160】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
る直接注入帯電を支配的にすることができる。
【0161】図3は表面に電荷注入層16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1
5の順に重ねて塗工された一般的な有機感光体に電荷注
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。
【0162】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に、導電性粒子(導電フィラー)
としてのSnO2 超微粒子16a(径が約0.03μ
m)、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。
【0163】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。
【0164】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。
【0165】さらに、表層の体積抵抗が約1013Ω・c
m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。
【0166】3)接触帯電部材や現像装置等に対してA
C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。
【0167】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。
【0168】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。
【0169】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、
現像手段3の構成について特に限定するものではない。
正規現像手段であってもよい。
【0170】6)画像形成装置は像担持体として感光紙
や静電記録紙などを用い、その表面を接触帯電して転写
工程なしに画像形成を行なう直接方式の画像形成装置と
することもできる。
【0171】また転写方式の画像形成装置も、転写後の
像担持体面から転写残現像剤や紙粉等を除去するクリー
ナを具備させたものであってもよい。
【0172】7)転写方式の画像形成装置において、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。
【0173】8)現像剤(トナー)31の粒度の測定方
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。
【0174】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。
【0175】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。
【0176】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、接触帯電
方式の画像形成装置について、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低印加電
圧でオゾンレスの注入帯電を実現でき、注入帯電を可能
にする帯電促進粒子の帯電部や接触帯電部材からの減少
の場合にも、接触帯電部材の直接接触により像担持体に
帯電電圧と同じ極性の摩擦帯電が生じることで、さらに
は転写方式の画像形成装置の場合には現像手段から現像
剤に添加した帯電促進粒子の供給がなされることで、像
担持体の帯電性の低下は少なくて良好な帯電性が維持さ
れるとともに、現像剤により汚染された接触帯電部材か
ら帯電の阻害因子である現像剤を効率よく吐き出させ
て、良好な帯電性を長期にわたり安定に維持させること
ができて、注入帯電とトナーリサイクルシステムを問題
なく実行でき、高品位な画像形成を長期に渡り維持させ
ることができる。また、画像比率の高い画像を出力した
後でも高品位な画像形成を長期に渡り維持させることが
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2の画像形成装置の概略構成図
【図3】表面に電荷注入層を設けた感光体の一例の層構
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(接触帯電部材) 3 現像装置 31 現像剤(トナー) m 帯電促進粒子 4 転写ローラ 5 定着装置 7 帯電促進粒子塗布装置 P 転写材 C プロセスカートリッジ S1〜S3 バイアス印加電源

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項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、 a.像担持体を帯電する帯電手段は、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により
    像担持体面を帯電する接触帯電装置であり、帯電部材は
    像担持体に対して速度差をもって移動し、少なくとも帯
    電部材と像担持体とのニップ部には帯電を促進させるた
    めの導電性を有する帯電促進粒子が介在していること、 b.帯電部材と像担持体とを帯電促進粒子の介在なしで
    接触させた際に、像担持体が帯電電圧の極性と同極性に
    摩擦帯電することを特徴とする画像形成装置。
  2. 【請求項2】 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、像担持体上の現像剤像を記録媒体に転写する
    転写工程を含む作像プロセスを適用して画像形成を実行
    し、像担持体は繰り返して作像に供する画像形成装置に
    おいて、 a.像担持体を帯電する帯電手段は、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により
    像担持体面を帯電する接触帯電装置であり、帯電部材は
    像担持体に対して速度差をもって移動し、少なくとも帯
    電部材と像担持体とのニップ部には帯電を促進させるた
    めの導電性を有する帯電促進粒子が介在していること、 b.帯電部材と像担持体とを帯電促進粒子の介在なしで
    接触させた際に、像担持体が帯電電圧の極性と同極性に
    摩擦帯電することを特徴とする画像形成装置。
  3. 【請求項3】 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、像担持体上の現像剤像を記録媒体に転写する
    転写工程を含む作像プロセスを適用して画像形成を実行
    し、像担持体は繰り返して作像に供する画像形成装置に
    おいて、 a.像担持体を帯電する帯電手段は、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により
    像担持体面を帯電する接触帯電装置であり、帯電部材は
    像担持体に対して速度差をもって移動し、少なくとも帯
    電部材と像担持体とのニップ部には帯電を促進させるた
    めの導電性を有する帯電促進粒子が介在していること、 b.帯電部材と像担持体とを帯電促進粒子の介在なしで
    接触させた際に、像担持体が帯電電圧の極性と同極性に
    摩擦帯電すること、 c.帯電粒子を現像手段内で像担持体の帯電電圧の極性
    と反対の極性に帯電させることを特徴とする画像形成装
    置。
  4. 【請求項4】 現像手段が現像剤像を記録媒体に転写し
    た後に像担持体上に残留した現像剤を回収するクリーニ
    ング手段を兼ねていることを特徴とする請求項2または
    3に記載の画像形成装置。
  5. 【請求項5】 帯電促進粒子は、その粒径が現像剤の1
    /2以下であり、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ないし4の何れか1つ
    に記載の画像形成装置。
  6. 【請求項6】 帯電促進粒子は、その粒径が現像剤の1
    /2以下であり、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ないし4の何れか1つ
    に記載の画像形成装置。
  7. 【請求項7】 帯電部材はニップ部において像担持体の
    移動方向とは逆方向に速度差を保ちつつ移動されること
    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。
  8. 【請求項8】 像担持体の帯電面に静電潜像を形成する
    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ないし7の何れか1つに記載の画像形成装置。
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