JPH11153897A

JPH11153897A - 帯電方法、帯電装置、画像形成装置及びプロセスカートリッジ

Info

Publication number: JPH11153897A
Application number: JP10150615A
Authority: JP
Inventors: Harumi Ishiyama; 晴美石山; Jun Hirabayashi; 純平林; Yasunori Kono; 康則児野
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1997-09-16
Filing date: 1998-05-14
Publication date: 1999-06-08

Abstract

(57)【要約】【課題】接触帯電において、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、またこれにより、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、
低コストで、高画質画像を長期に渡り安定に出力させる
ことができる画像形成装置やプロセスカートリッジを得
る。【解決手段】電圧を印加し、被帯電体とニップ部ｎを
形成させた可撓性の帯電部材により被帯電体面を帯電す
る帯電装置であり、帯電部材は被帯電体面に対して速度
差をもって接触し、少なくとも帯電部材と被帯電体との
ニップ部に導電粒子を担持し、帯電部材よりも被帯電体
面移動方向上流側において被帯電体に接触するとともに
帯電部材にも接触する補助部材８を有すること。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は被帯電体の帯電装置
に関する。

【０００２】より詳しくは、電圧を印加し、被帯電体と
ニップ部を形成させた可撓性の帯電部材により被帯電体
面を帯電する接触帯電方式の帯電方法及び帯電装置に関
する。

【０００３】また、該帯電装置を像担持体の帯電処理手
段として備えた画像形成装置及び画像形成装置に着脱可
能なプロセスカートリッジに関する。

【０００４】

【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
記録誘電体などの像担持体（被帯電体）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。

【０００５】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。

【０００６】近時は、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、前記したように被帯電
体に電圧を印加した帯電部材を当接させて被帯電体を帯
電する接触方式の帯電装置（接触帯電装置）が実用化さ
れてきている。

【０００７】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。

【０００８】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）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。図６にそれ
ぞれの代表的な帯電特性を示す。

【０００９】（１）放電帯電機構接触帯電部材と被帯電体との間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。

【００１０】放電帯電機構は接触帯電部材と被帯電体に
一定の放電閾値を有するため、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。

【００１１】たとえば、接触帯電部材として導電ローラ
（帯電ローラ）を用いた帯電方式は帯電の安定性と言う
点で好ましく、広く用いられているが、このローラ帯電
ではその帯電機構は放電帯電機構が支配的である。

【００１２】即ち、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生成される。さらにこれ
らを積層して所望の特性を得たものもある。帯電ローラ
は被帯電体との一定の接触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、被帯
電体に従動あるいは若干の速度差を持って駆動される。
従って、ローラ上の形状のムラや被帯電体の付着物によ
り非接触状態が避けられないため、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となる。

【００１３】より具体的に説明すると、被帯電体として
の厚さ２５μｍのＯＰＣ感光体に対して帯電ローラを加
圧当接させて帯電処理を行なわせる場合には、帯電ロー
ラに対して約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。以降、このし
きい値電圧を帯電開始電圧Ｖｔｈと定義する（図６の点
線）。

【０００１４】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＋Ｖｔ
ｈ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像
担持体の帯電を行なう方式を「ＤＣ帯電方式」と称す
る。

【００１５】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が変動するため、また像
担持体としての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。

【００１６】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像担持体の帯電を行なう「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、像担持体の電位は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。

【００１７】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帯電部材から像担持
体への放電現象を用いているため、先に述べたように帯
電に必要とされる電圧は像担持体表面電位＋放電しきい
値以上の値が必要とされ、微量のオゾンは発生する。

【００１８】また、帯電均一化のためにＡＣ帯電を行っ
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、放電による被帯電体表面の劣化が顕著にな
り、新たな問題点となっていた。

【００１９】（２）直接注入帯電機構接触帯電部材から被帯電体へ電荷が直接注入されること
で、被帯電体表面を帯電する機構である。特開平６−３
９２１号公報等で提案されている。

【００２０】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、つまり放電機構を基本的
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（図６の実線）。この直接注入帯電機
構はイオンの発生を伴わないため放電生成による弊害は
生じない。

【００２１】より具体的には、帯電ローラ、帯電ブラ
シ、帯電磁気ブラシ等の接触帯電部材に電圧を印加し、
被帯電体（像担持体）表面にあるトラップ順位または電
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
直接注入帯電を行う機構である。放電現象が支配的でな
いため、帯電に必要とされる電圧は所望する像担持体表
面のみであり、オゾンの発生も無い。

【００２２】接触部材として、スポンジローラのような
多孔状のローラに、接触帯電性を向上させるための導電
性粒子をコートしたものを用いる場合には、接触帯電部
材と被帯電体間の接触を極めて密にすることが可能であ
り、良好な帯電性を得ることが可能となる。

【００２３】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。

【００２４】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。

【００２５】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、接触帯電部材が被帯電体に従動
回転であり、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
放電によるコロナ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。

【００２６】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。

【００２７】

【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、接触帯電において、帯電ローラやフ
ァーブラシなどの簡易な接触帯電部材を用いて直接注入
帯電をすることが難しく、画像形成装置にあっては絶対
的帯電不良による画像のかぶり（反転現像の場合には白
地部が現像される）や帯電ムラなどが生じる。

【００２８】一方、接触帯電部材の被帯電体面との接触
面に粉末を塗布し、接触帯電部材が従動で、放電帯電を
主とする接触帯電装置構成では、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、オゾン生成物が蓄積することにより画像流れ
が生じやすくなる。

【００２９】またクリーナーレスの画像形成装置におい
ては、転写残トナーが帯電部において帯電不良を引き起
こしてしまうことや、転写残トナーが帯電部からそのま
ま排出されて、画像露光を遮光してしまうことがある。

【００３０】また、クリーニング装置のある画像形成装
置においても、非常に微量ではあるが転写残トナーやト
ナーへの外添剤がクリーニング装置をすり抜けて接触帯
電部に持ち運ばれることで、装置を長期に渡って使用し
た場合には、そのすり抜けトナーや外添剤が帯電部材表
面に蓄積し帯電性能を低下させてしまう。特にこの現象
は、同じ印字画像を連続して出力した場合に顕著であ
る。

【００３１】そこで、本発明では、接触帯電において、
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
することを目的とする。

【００３２】またこれにより、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
トで、高画質画像を長期に渡り安定に出力させることが
できる画像形成装置やプロセスカートリッジを得ること
を目的とする。

【００３３】

【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、帯電方法、帯電装置、画像形成装置及びプロ
セスカートリッジである。

【００３４】（１）電圧を印加し、被帯電体とニップ部
を形成させた可撓性の帯電部材により被帯電体面を帯電
する帯電方法であり、帯電部材は被帯電体面に対して速
度差をもって移動し、少なくとも帯電部材と被帯電体と
のニップ部に導電粒子を担持し、帯電部材よりも被帯電
体面移動方向上流側において被帯電体に接触するととも
に帯電部材にも接触し、かつ回転する補助部材を有する
ことを特徴とする帯電方法。

【００３５】（２）帯電部材が被帯電体に対してカウン
ターで回転することを特徴とする（１）に記載の帯電方
法。

【００３６】（３）帯電部材が弾性体で構成されること
を特徴とする（１）または（２）に記載の帯電方法。

【００３７】（４）帯電部材が弾性発泡体で構成される
ことを特徴とする（１）または（２）に記載の帯電方
法。

【００３８】（５）補助部材がファーブラシローラであ
ることを特徴とする（１）から（４）の何れか１つに記
載の帯電方法。

【００３９】（６）導電粒子の抵抗値が１×１０¹²（Ω
・ｃｍ）以下であることを特徴とする（１）から（５）
の何れか１つに記載の帯電方法。

【００４０】（７）導電粒子の抵抗値が１×１０¹⁰（Ω
・ｃｍ）以下であることを特徴とする（１）から（５）
の何れか１つに記載の帯電方法。

【００４１】（８）導電粒子を供給する手段を持つこと
を特徴とする（１）から（７）の何れか１つに記載の帯
電方法。

【００４２】（９）被帯電体の最表面層の体積抵抗が１
×１０¹⁴（Ω・ｃｍ）以下であることを特徴とする
（１）から（８）の何れか１つに記載の帯電方法。

【００４３】（１０）被帯電体は電子写真感光体であ
り、該電子写真感光体の最表面層の体積抵抗が１×１０
⁹ （Ω・ｃｍ）以上１×１０¹⁴（Ω・ｃｍ）以下である
ことを特徴とする（１）から（９）の何れか１つに記載
の帯電方法。

【００４４】（１１）電圧を印加し、被帯電体とニップ
部を形成させた可撓性の帯電部材により被帯電体面を帯
電する帯電装置であり、帯電部材は被帯電体面に対して
速度差をもって移動し、少なくとも帯電部材と被帯電体
とのニップ部に導電粒子を担持し、帯電部材よりも被帯
電体面移動方向上流側において被帯電体に接触するとと
もに帯電部材にも接触し、かつ回転する補助部材を有す
ることを特徴とする帯電装置。

【００４５】（１２）帯電部材が被帯電体に対してカウ
ンターで回転することを特徴とする（１１）に記載の帯
電装置。

【００４６】（１３）帯電部材が弾性体で構成されるこ
とを特徴とする（１１）または（１２）に記載の帯電装
置。

【００４７】（１４）帯電部材が弾性発泡体で構成され
ることを特徴とする（１１）または（１２）に記載の帯
電装置。

【００４８】（１５）補助部材がファーブラシローラで
あることを特徴とする（１１）から（１４）の何れか１
つに記載の帯電装置。

【００４９】（１６）導電粒子の抵抗値が１×１０
¹²（Ω・ｃｍ）以下であることを特徴とする（１１）か
ら（１５）の何れか１つに記載の帯電装置。

【００５０】（１７）導電粒子の抵抗値が１×１０
¹⁰（Ω・ｃｍ）以下であることを特徴とする（１１）か
ら（１５）の何れか１つに記載の帯電装置。

【００５１】（１８）導電粒子を供給する手段を持つこ
とを特徴とする（１１）から（１７）の何れか１つに記
載の帯電装置。

【００５２】（１９）被帯電体の最表面層の体積抵抗が
１×１０¹⁴（Ω・ｃｍ）以下であることを特徴とする
（１１）から（１８）の何れか１つに記載の帯電装置。

【００５３】（２０）被帯電体は電子写真感光体であ
り、該電子写真感光体の最表面層の体積抵抗が１×１０
⁹ （Ω・ｃｍ）以上１×１０¹⁴（Ω・ｃｍ）以下である
ことを特徴とする（１１）から（１９）の何れか１つに
記載の帯電装置。

【００５４】（２１）像担持体に該像担持体を一様に帯
電する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であり、前記像担持体を一様に帯電
する工程手段が（１１）から（２０）の何れか１つに記
載の帯電装置であることを特徴とする画像形成装置。

【００５５】（２２）像担持体と、該像担持体を一様に
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
によって可視化する現像手段と、そのトナー像を記録媒
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、像担持体は繰り返
して作像に供する画像形成装置であり、前記像担持体を
一様に帯電する帯電手段が（１１）から（２０）の何れ
か１つに記載の帯電装置であることを特徴とする画像形
成装置。

【００５６】（２３）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（２２）に記載の画像形成装置。

【００５７】（２４）導電性粒子の粒径が１０ｎｍ以上
１画素の大きさ以下であることを特徴とする（２１）か
ら（２３）の何れか１つに記載の画像形成装置。

【００５８】（２５）像担持体に該像担持体を一様に帯
電する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本体に対して着脱自在のプロセスカ
ートリッジであり、少なくとも像担持体と該像担持体を
一様に帯電する工程手段を包含しており、該帯電工程手
段が（１１）から（２０）の何れか１つに記載の帯電装
置であることを特徴とするプロセスカートリッジ。（２６）導電性粒子の粒径が１０ｎｍ以上１画素の大き
さ以下であることを特徴とする（２５）に記載のプロセ
スカートリッジ。

【００５９】〈作用〉接触帯電部材と被帯電体とに速
度差を持たせること、少なくとも接触帯電部材と被帯電
体とのニップ部に導電粒子を担持させることで、接触帯
電部材を被帯電体に密により高い頻度で接触させること
ができる。

【００６０】接触帯電部材と被帯電体との速度差は、具
体的には接触帯電部材を回転駆動して被帯電体との間に
速度差を設けることになる。好ましくは接触帯電部材を
回転駆動し、さらにその回転方向は被帯電体表面の移動
方向とは逆方向に回転するように構成するのがよい。

【００６１】接触帯電部材を被帯電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、直接注入帯電の帯電性は被帯電体の周速と接触帯
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−被帯電体周速）／被帯
電体周速×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
が被帯電体表面と同じ方向に移動するとき正の値であ
る）。

【００６２】導電粒子は帯電補助を目的とした帯電促進
粒子である。そして、被帯電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被帯電体の接
触帯電が行なわれる。

【００６３】この帯電促進粒子の存在により被帯電体と
接触帯電部材とのニップ部において接触帯電部材は被帯
電体に速度差をもって接触できると同時に、帯電促進粒
子を介して密に被帯電体に接触して、つまり接触帯電部
材と被帯電体のニップ部に存在する帯電促進粒子が被帯
電体表面を隙間なく摺擦して接触帯電部材と被帯電体の
接触面積も増えて、被帯電体に電荷を直接注入できるの
である。

【００６４】即ち接触帯電部材による被帯電体の帯電
は、接触帯電部材と被帯電体とが速度差をもって接触し
ていることと帯電促進粒子の存在により直接注入帯電が
支配的となる。

【００６５】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、接触帯電部材に印加した
電圧とほぼ同等の電位を被帯電体に与えることができ
る。

【００６６】導電粒子である帯電促進粒子の抵抗値が１
×１０¹²（Ω・ｃｍ）以下で、より好ましくは１×１０
¹⁰（Ω・ｃｍ）以下であることにより、直接注入帯電に
おいて均一でかつ安定した帯電が可能となる。

【００６７】導電粒子である帯電促進粒子を供給する手
段を持つことにより、装置を長期に使用した場合におい
ても帯電を安定して行なうことが出来る。

【００６８】また上記の直接注入帯電性は、被帯電体と
接触帯電部材とのニップ部にトナー等の絶縁物質が多少
混じり込んでも保持される。

【００６９】かくして、接触帯電部材として比較的に構
成が簡単な帯電ローラやファーブラシ等を用いた場合で
も、該接触帯電部材に対する帯電に必要な印加バイアス
は被帯電体に必要な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帯電方式を実現すること
ができる。

【００７０】つまり、接触帯電装置において、接触帯電
部材として帯電ローラ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できる。

【００７１】また、接触帯電部材よりも被帯電体面移動
方向上流側において被帯電体に接触させるとともに接触
帯電部材にも接触させた補助部材は、被帯電体面上の汚
染物や帯電促進粒子（導電粒子）及び帯電部材上の汚染
物や帯電促進粒子を攪乱・分散化して被帯電体面上及び
帯電部材上での汚染ムラと帯電促進粒子分布ムラをなく
し、該汚染ムラや帯電促進粒子分布ムラによる帯電ムラ
防止する作用をする。

【００７２】従って、クリーナレスの画像形成装置にあ
っては、帯電部に持ち運ばれる像担持体表面の転写残ト
ナーと接触帯電部材表面に付着した転写残トナーが補助
部材により効率よく攪乱・分散化されるため、良好な直
接注入帯電性でかつ遮光などによる画像不良のない高品
位な画像を得ることが出来る。

【００７３】導電粒子である帯電促進粒子の粒径が１０
ｎｍ以上１画素の大きさ以下であることにより、画像形
成装置において露光を阻害しない良好な画像が得られる
装置を提供できる。

【００７４】クリーニング装置を有する画像形成装置の
場合も、クリーニング装置をすり抜けて帯電部に至るト
ナーや外添剤が補助部材により効率よく攪乱・分散化さ
れるため、接触帯電部材の一部にトナーや外添剤が付着
・蓄積することによる帯電不良を防止することができ
る。

【００７５】被帯電体の最表面層の体積抵抗が１×１０
¹⁴（Ω・ｃｍ）以下であること、さらに被帯電体が電子
写真感光体であり、該電子写真感光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、プロセススピードの速い装
置においても、装置の長期使用においても、十分な帯電
性を与えることが出来る。

【００７６】接触帯電部材を弾性発泡体で構成すること
により、より均一な帯電性と、クリーナレスの画像形成
装置においては転写残トナーの攪乱性が高まり、転写残
トナーによるゴーストのない良好な画質が維持できる。

【００７７】

【発明の実施の形態】〈実施例１〉（図１・図２）本実施例は本発明に従う接触帯電装置を備えた画像形成
装置例である。

【００７８】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、クリーナレスシステ
ム、プロセスカートリッジ着脱方式のレーザープリンタ
（記録装置）である。

【００７９】図１はその概略構成模型図である。図２は
接触帯電部材としての帯電ローラ部分と補助部材として
のファーブラシローラ部分の拡大模型図である。

【００８０】（１）プリンタの全体的な概略構成１は像担持体（被帯電体）である。本例ではφ３０ｍｍ
の回転ドラム型のＯＰＣ感光体（ネガ感光体）であり、
矢印の時計方向Ａに５０ｍｍ／ｓｅｃのプロセススピー
ド（周速度、表面の速度）をもって回転駆動される。

【００８１】２は可撓性の接触帯電部材である。本例で
は直径１２ｍｍの帯電ローラ（弾性導電ローラ）であ
る。該帯電ローラ２は感光体１に対して弾性に抗して所
定の押圧力をもって３ｍｍのニップ幅を形成させて接触
させてある。ｎは帯電ローラ２と感光体１との帯電ニッ
プ部（帯電部）である。

【００８２】この帯電ローラ２は、その外周面に予め帯
電促進粒子（導電粒子）ｍを塗布してあり、矢印の時計
方向すなわち帯電ニップ部ｎにおいて感光体１の回転方
向と逆方向（カウンター）Ｂに感光体１と等速度で移動
するよう凡そ８０ｒｐｍで回転駆動され、感光体１面に
対して速度差をもって接触する。本例で用いた帯電促進
粒子ｍは粒径３μｍの導電性酸化亜鉛粒子である。

【００８３】そしてこの帯電ローラ２に帯電バイアス印
加電源Ｓ１から所定の帯電電圧、本例では−７００Ｖの
直流電圧が印加されることで、回転感光体１面が所定の
極性・電位に一様に接触帯電処理される。本例では該帯
電ローラ２による感光体１の接触帯電は後述するように
直接注入帯電が支配的となって行なわれ、回転感光体表
面は帯電ローラ２に対する印加帯電電圧とほぼ等しい電
位に帯電される。

【００８４】７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。７ａはレーザービームスキャ
ナ７の出力レーザー光を感光体１の露光部へ偏向するミ
ラー部材である。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。

【００８５】３は現像装置であり、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像として現像され
る。本例の現像装置３は磁性一成分絶縁トナー（ネガト
ナー）ｔを用いた反転現像装置である。３ａは非磁性の
回転現像スリーブであり、固定（非回転）のマグネット
ロール３ｂを内包し、矢印の反時計方向に所定の周速度
で回転駆動される。

【００８６】現像装置内の磁性一成分絶縁トナーｔは現
像スリーブ３ａの外面に内部のマグネットロール３ｂの
磁気力でトナー層として磁気拘束されて保持され、現像
スリーブ３ａの回転に伴い搬送され、その搬送過程で規
制ブレード３ｃで層厚規制され、かつ電荷が付与され、
感光体１と現像スリーブ３ａとの対向部である現像部位
ｄに搬送されて回転感光体１面の静電潜像をトナー像と
して反転現像する。

【００８７】現像スリーブ３ａには現像バイアス印加電
源Ｓ２より所定の現像電圧が印加される。本例において
は、その現像電圧は、−５００ＶのＤＣ電圧と、周波数
１８００Ｈｚ、ピーク間電圧１６００Ｖの矩形のＡＣ電
圧を重畳したものである。

【００８８】現像剤としての磁性一成分絶縁トナーｔ
は、結着樹脂、色材、磁性体粒子、電荷制御材等を混合
し、混練、粉砕、分級の各行程を経て作成し、さらに流
動化剤を外添して作成されたものである。トナーの重量
平均粒径（Ｄ７）は７μｍであった。

【００８９】また本例においては現像装置３内に収容さ
せた現像剤である磁性一成分絶縁トナーｔに対して帯電
促進粒子ｍ（粒径３μｍの導電性酸化亜鉛粒子）を重量
部で２部添加混合させてある。

【００９０】４は接触転写手段としての中抵抗で弾性の
ある回転転写ローラであり、感光体１に所定に圧接させ
て転写ニップ部（転写部）ｅを形成させてある。

【００９１】この転写ニップ部ｅ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４に転写バイアス印加電源Ｓ３から
所定の転写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ｅに給紙された転写材Ｐの面に順次
に転写されていく。

【００９２】本例ではローラ抵抗値は５×１０⁸ Ωのも
のを用い、＋２０００ＶのＤＣ電圧を印加して転写を行
なった。即ち、転写ニップ部ｅに導入された転写材Ｐは
この転写ニップ部ｅ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。

【００９３】５は熱定着方式等の定着装置である。転写
ニップ部ｅ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５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。

【００９４】８は、帯電部材としての帯電ローラ２より
も感光体面移動方向上流側において感光体１面に接触す
るとともに帯電ローラ２にも接触する補助部材であり、
本例においてはファーブラシローラである。

【００９５】このファーブラシローラ８は感光体１に対
して早回しされて、感光体１面に付着して帯電ニップ部
ｎに持ち運ばれる転写残トナーや帯電促進粒子、及び帯
電ローラ２に付着・混入した転写残トナーや帯電促進粒
子を摺擦して攪乱・分散化し、クリーナレスの画像形成
装置において転写残トナーが主要因のゴーストの目立ち
やすい中間調画像におけるゴーストを防止する作用をす
る。

【００９６】本実施例のプリンタは、感光体１、接触帯
電部材としての帯電ローラ２、補助部材としてのファー
ブラシローラ８、現像装置３の４つのプロセス機器をカ
ートリッジ２０に包含させてプリンタ本体に対して一括
して着脱交換自在のカートリッジ方式の装置である。２
１・２１はプロセスカートリッジ２０の着脱案内・保持
部材である。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。なお、本発明のおいて画像形成装置はカートリッジ
方式の装置に限られるものではない。

【００９７】（２）帯電ローラ２帯電ローラ２は電極を兼ねる芯金２ａ上にゴムあるいは
発泡体の中抵抗層２ｂを形成することにより作成され
る。

【００９８】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て直径１２ｍｍ、長手長さ２５
０ｍｍの導電性弾性ローラである帯電ローラ２を作成し
た。

【００９９】本例の帯電ローラ２のローラ抵抗を測定し
たところ１００ｋΩであった。ローラ抵抗は、帯電ロー
ラ２の芯金２ａに総圧１ｋｇの加重がかかるようφ３０
ｍｍのアルミドラムに帯電ローラ２を圧着した状態で、
芯金２ａとアルミドラムとの間に１００Ｖを印加し、計
測した。

【０１００】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
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。

【０１０１】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。

【０１０２】帯電ローラ２の弾性体の材料として、ＥＰ
ＤＭ、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。

【０１０３】（３）帯電促進粒子ｍ本例において、接触帯電部材としての帯電ローラ２に予
め塗布し、また現像装置３の現像剤ｔに添加混入させた
帯電促進粒子ｍは帯電補助を目的とした導電粒子であ
る。本例では、比抵抗が１０⁶ Ω・ｃｍ、二次凝集体を
含めた平均粒径３μｍの導電性酸化亜鉛粒子を用いた。

【０１０４】帯電促進粒子ｍの材質、粒径、特性等は以
下のようなものを使用することが好ましい。

【０１０５】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。

【０１０６】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以下が望ましく、さ
らには、１０¹⁰Ω・ｃｍ以下がより望ましい。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。また、帯電促進粒子は露光の妨げにならな
いように、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。

【０１０７】粒径は良好な帯電均一性を得るために５０
μｍ以下が望ましい。粒径の下限値は粒子が安定して得
られるものとして１０ｎｍが限界である。

【０１０８】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。

【０１０９】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。

【０１１０】（４）ファーブラシローラ８本例における補助部材としてのファーブラシローラ８
は、直径６ｍｍの金属製の芯金８ａに、ブラシ部８ｂと
して、ユニチカ（株）製の導電性レーヨン繊維ＲＥＣ−
Ｂをパイル地にしたテープをスパイラル状に巻き付け
て、外径１０ｍｍ、長手長さ２５０ｍｍのロールブラシ
としたものである。ブラシ部８ｂのブラシ（毛、パイ
ル）は３００デニール／５０フィラメント、１平方ミリ
メートル当たり１５５本の密度である。

【０１１１】ファーブラシローラ８はある程度抵抗調整
されている方が、後述するように該ファーブラシローラ
で攪乱・分散化される転写残トナーを過剰に摩擦帯電さ
せないために好ましく、本例では、印加電圧１００Ｖに
おいて１×１０⁵ Ωのものを用いた。この抵抗値は、金
属製の直径φ３０ｍｍのドラムにファーブラシローラ８
をニップ幅３ｍｍで当接させ、１００Ｖの電圧を印加し
たときに流れる電流から換算した。

【０１１２】ブラシの材質としては、ユニチカ（株）製
のＲＥＣ−Ｂ以外にも、ＲＥＣ−Ｃ、ＲＥＣ−Ｍ１、Ｒ
ＥＣ−Ｍ１０、さらに東レ（株）製のＳＡ−７、日本蚕
毛（株）製のサンダーロン、カネボウ製のベルトロン、
クラレ（株）のクラカーボ、レーヨンにカーボンを分散
したもの、三菱レーヨン（株）製のローバル等を用いる
ことができる。

【０１１３】本例ではこのファーブラシローラ８を、帯
電ローラ２よりも感光体面移動方向上流側において感光
体１面と帯電ローラ２との両者にそれぞれ接触ニップが
３ｍｍ程度となるように侵入量を調整して接触させて、
回転自由に軸受け保持させて配設してある。ａはファー
ブラシローラ８と感光体１との接触ニップ部、ｂはファ
ーブラシローラ８と帯電ローラ２との接触ニップ部であ
る。

【０１１４】本例ではファーブラシローラ８と帯電ロー
ラ２との摩擦が高く、ファーブラシローラ８は帯電ロー
ラ２の回転に連れ回って矢印の反時計方向Ｃに感光体１
に対して早回し回転される構成となっている。

【０１１５】本例では、帯電ローラ２表面は感光体１表
面とカウンターで等速（回転方向は同じ）に設定してい
るが、帯電ローラ２の周速によっては、ファーブラシロ
ーラ８を感光体１表面と周速差をもたせて回転させるこ
ともできる。この様に構成すれば、感光体上での転写残
トナー等の攪乱効果をより高めることができる。

【０１１６】（５）接触帯電（直接注入帯電）帯電ローラ２による感光体１の接触帯電は、帯電ローラ
２と感光体１とが速度差をもって接触していることと、
帯電促進粒子ｍの存在とにより直接注入帯電が支配的と
なる。

【０１１７】即ち、接触帯電部材である帯電ローラ２と
被帯電体である感光体１とに速度差を持たせること、少
なくとも帯電ローラ２と感光体１との帯電ニップ部ｎに
帯電促進粒子（導電粒子）ｍを担持させることで、帯電
ローラ２を感光体１に密により高い頻度で接触させるこ
とができる。

【０１１８】少なくとも接触帯電部材である帯電ローラ
２と被帯電体である感光体１とのニップ部に帯電促進粒
子（導電粒子）ｍを担持させることで、帯電ローラ２は
感光体１に速度差をもって接触できると同時に、帯電ロ
ーラ２を帯電促進粒子ｍを介して感光体１により密によ
り高い頻度で接触させることができ、帯電ローラ２と感
光体１のニップ部ｎ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して帯電ローラ２と感光体１の接
触面積も増えて、感光体１に電荷を直接注入できるので
ある。

【０１１９】これにより、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。

【０１２０】帯電促進粒子ｍの抵抗値が１×１０¹²（Ω
・ｃｍ）以下で、より好ましくは１×１０¹⁰（Ω・ｃ
ｍ）以下であることにより、直接注入帯電において均一
でかつ安定した帯電が可能となる。

【０１２１】帯電ローラ２の表面に予め帯電促進粒子ｍ
を塗布することで、装置の使用初期より帯電ニップ部ｎ
に帯電促進粒子ｍが介在して良好な帯電状態を得ること
ができる。

【０１２２】また現像装置３に収容させた現像剤（トナ
ー）ｔに対して添加混合させた帯電促進粒子ｍは感光体
１面の静電潜像現像時に感光体１面に付着して感光体１
の回転に伴い転写ニップ部ｅを経て帯電ニップ部ｎに持
ち運ばれて供給される。

【０１２３】即ち感光体１上の現像トナー像は転写ニッ
プ部ｅにおいて転写バイアスにより転写材Ｐ面側に引か
れて積極的に転移するけれども、現像装置３による感光
体１面の静電潜像現像時に感光体１面に付着した帯電促
進粒子ｍは抵抗値が低いために転写材Ｐ面側には積極的
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１面の回転移動に伴い転写ニップ部ｅを経て
帯電ニップ部ｎに持ち運ばれて供給される。

【０１２４】このように本例においては、帯電ローラ表
面にあらかじめ塗布した帯電促進粒子ｍが存在すること
と、上記のように現像装置３の現像剤ｔに混合した帯電
促進粒子ｍが現像及び転写行程を経て帯電ローラ２に供
給されることにより、帯電ローラ２に転写残トナーが付
着混入した場合でも、帯電ローラ２の感光体１への接触
性と接触抵抗を維持できるため直接注入による帯電を行
うことができる。そして、帯電促進粒子ｍが帯電ローラ
２から脱落しても現像装置３側から供給され続けるた
め、帯電性を安定して維持することが可能になる。即
ち、装置使用の全くの初期より、長期の使用後まで安定
した帯電性を維持することができる。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／ｍｍ
²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。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（ＯＬ
ＹＭＰＵＳ製ＯＶＭ１０００Ｎ）及びデジタルスチルレ
コーダ（ＤＥＬＴＩＳ製ＳＲ−３１００）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。該介在量の調整は、現像剤ｔに添加混入す
る帯電促進粒子ｍの配合量を変化することにより行っ
た。

【０１２５】（６）ファーブラシ８による転写残トナー
の攪乱・分散化クリーナレスシステム（トナーリサイクル）感光体１上の現像トナー像は転写ニップ部ｅにおいて転
写材Ｐ面に１００％転写されるわけでなく、現像トナー
像のトナーのいくらかは感光体１面に残る（転写残トナ
ー）。また、前述したように現像装置３による感光体１
面の静電潜像現像時に感光体１面に付着した帯電促進粒
子ｍも感光体１上に実質的に付着保持されて残留する。

【０１２６】クリーナレスシステムの画像形成装置の場
合には、その転写残トナー・帯電促進粒子ｔａ・ｍ（図
２）は引き続く感光体１の回転で帯電ニップ部ｎに持ち
運ばれることになるが、本例においては帯電ニップ部ｎ
に至る前に感光体１面に接触している補助部材としての
ファーブラシ８による摺擦により感光体面上において攪
乱・分散化されて転写残トナーの像パターンが崩され
る。

【０１２７】そして帯電ニップ部ｎに至り、帯電ローラ
２に付着・混入する（帯電ローラ２による転写残トナー
の一時的回収）。

【０１２８】帯電ローラ２に付着・混入した転写残トナ
ー・帯電促進粒子ｔａ・ｍは帯電ローラ２に接触してい
る補助部材としてのファーブラシ８による摺擦により帯
電ローラ２面上において再度攪乱・分散化される。

【０１２９】帯電ローラ２に付着・混入した転写残トナ
ー・帯電促進粒子ｔａ・ｍのうち転写残トナーｔａは、
感光体１や帯電ローラ２、帯電促進粒子ｍ等との摩擦に
より帯電して、その電荷をもったトナーに働く静電的な
力で徐々に帯電ローラ２から感光体１面に均一に薄く排
出（吐き出し）される。この場合、帯電ローラ２面に帯
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・混入する転写残トナーｔａの付着力が低減
化されて帯電ローラ２から感光体１上への転写残トナー
ｔａの吐き出し効率が向上する。

【０１３０】帯電ローラ２から感光体１上に均一に薄く
吐き出されたトナーは感光体１の引き続く回転で現像部
位ｄに至り、現像装置３において再度回収あるいは現像
に供される（現像同時クリーニング、トナーリサイク
ル）。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Ｖｂ
ａｃｋ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。

【０１３１】補助部材としてのファーブラシローラ８に
より転写残トナーの像パターンは完全に崩されて、帯電
ニップ部ｎにおいては、転写残トナーが十分に攪乱・分
散化され、かつ感光体１上に均一に薄く排出されるの
で、帯電を阻害するトナーが減りかつ帯電促進粒子ｍが
存在するので帯電ローラ２の感光体１に対する緻密な接
触性と接触抵抗を保つことができる。また転写残トナー
によるゴーストのない均一な出力画像を得ることができ
る。帯電ニップ部ｎや帯電ローラ２における転写残トナ
ーｔａや帯電促進粒子ｍの分布ムラが防止され、この分
布ムラに起因する帯電ムラが防止される。

【０１３２】トナーは一般に絶縁体であるため、帯電ニ
ップ部ｎへの介入、帯電ローラ２に対する付着・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。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ｎ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
抵抗を保つことができ、帯電ローラ２の転写残トナーに
よる汚染にかかわらず直接注入帯電が可能になり、低印
加電圧でオゾンレスの直接注入帯電を維持させることが
でき、均一な帯電性を与えることができる。

【０１３３】以上の行程を繰り返すことによりトナーリ
サイクルを可能にしながら、直接注入帯電を行ない、か
つそれを長期にわたり維持することができる。

【０１３４】本実施例の装置で画像出力を行ったとこ
ろ、３０００枚印字後も、クリーナレスによるゴースト
画像のない安定した帯電性が得られた。

【０１３５】帯電ローラ２を弾性発泡体で構成すると、
より均一な帯電性と、クリーナレスの装置においては転
写残トナーの攪乱性が高まり、転写残トナーによるゴー
ストの無い良好な画質が維持できる。

【０１３６】本例では、補助部材としてのファーブラシ
ローラ８には特にバイアス電圧を印加することはしてい
ないが、帯電ローラ２とは別のバイアスを印加したり、
アースにしたりすることで、転写残トナーｔａや帯電促
進粒子ｍの攪乱効果を高めることが可能である。

【０１３７】帯電促進粒子ｍは特に感光体１の帯電に用
いる場合に潜像露光時に妨げにならないよう、無色ある
いは白色に近い粒子が適切である。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上から記録材
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。また、画像露光時に帯電促進粒子ｍに
よる光散乱を防止するためにのもその粒子は構成画素サ
イズ以下であることが望ましい。

【０１３８】なお、転写ニップ部ｅにおいて感光体１上
のトナー像は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側に積極的には転移せず、
感光体１面に実質的に付着保持されるが、この感光体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
りトナー像の感光体１側から転写材Ｐ側への転写効率が
向上する効果がえられる。

【０１３９】〈実施例２〉（図３）本実施例は上述実施例１のプリンタにおいて補助部材と
してのファーブラシローラ８の駆動を別に得るようにし
たものである。これにより、補助部材としてのファーブ
ラシ８は、感光体１に対しても、また帯電ローラ２に対
しても速度差を持たせる構成にすることができて、転写
残トナー・帯電促進粒子ｔａ・ｍの攪乱効果がより高ま
る。

【０１４０】本実施例では、図３に示すように、補助部
材としてのファーブラシローラ８の表面が感光体１に対
しても帯電ローラ２に対してもカウンターで等速に回転
するように不図示の駆動系により矢印の時計方向Ｄに回
転駆動させた。即ち、感光体１は周速が５０ｍｍ／ｓｅ
ｃの一定速度で矢印の時計方向Ａに回転駆動させ、帯電
ローラ２はローラ表面が感光体１と互いに百方向に等速
で移動するようにおよそ８０ｒｐｍで矢印の時計方向Ｂ
に回転駆動させ、ファーブラシローラ８はおよそ９０ｒ
ｐｍで矢印の時計方向Ｄに回転駆動させた。

【０１４１】本実施例においては、ファーブラシローラ
８の駆動を上記のように得ること以外は実施例１の画像
形成装置と同様である。

【０１４２】このように構成することで、耐久により転
写効率が低下して、転写残トナーｔａが増加した状況下
においても、転写残トナーによるゴースト等の無い良好
な画像を得ることができた。

【０１４３】本実施例では、ファーブラシローラ８が、
感光体１と帯電ローラ２に対してカウンター回転になる
ように設定したが、順方向に早回し（周速差１５０％以
上）にしても同様な効果が得られた。

【０１４４】〈実施例３〉（図４）本実施例は、被帯電体表面の抵抗を調整することで更に
長期に渡って安定した均一な帯電を可能にするものであ
る。即ち、実施例１または２において被帯電体としての
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
を調節することで更に長期に渡って安定した均一な帯電
を可能にする。

【０１４５】図４は、本例で使用した、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。

【０１４６】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。

【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、像担持体（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】実施例１で述べた装置に上記の電荷注入層
を表層に持つ感光体１を組み込んで用いたところ、感光
体１の表層の注入帯電性が良好なので、５０００枚印字
後も良好な帯電均一性が得られた。

【０１５１】〈実施例４〉（図５）本実施例はクリーニング装置のある画像形成装置であ
り、図５は前述の実施例１の画像形成装置（図１）にク
リーニング装置６を具備させたものである。また補助部
材としてのファーブラシローラ８に対して帯電促進粒子
ｍを供給塗布する手段９を具備させた。現像装置３の現
像材ｔには帯電促進粒子を添加混合させていない。その
他の構成は実施例１と同様である。

【０１５２】クリーニング装置６のある画像形成装置の
場合は、転写ニップ部ｅにおける転写残トナーはクリー
ニング装置６でその大部分は感光体１面から除去される
けれども、一部のトナー、トナーへの外添剤、及び粒径
の小さい帯電促進粒子等はクリーニング装置６をすり抜
けて帯電ニップ部ｎに持ち運ばれ、装置を長期に渡って
使用した場合には、そのすり抜けトナーや外添剤が帯電
ローラ表面に蓄積し帯電性能を低下させてしまう。特に
この現象は、同じ印字画像を連続して出力した場合に顕
著である。

【０１５３】しかし本例の場合には、そのすり抜けトナ
ーや外添剤は帯電ニップ部ｎの手前でファーブラシロー
ラ８で攪乱・分散化され、また帯電ローラ２に付着・混
入したものもファーブラシローラ８で攪乱・分散化され
ることで、帯電ニップ部ｎや帯電ローラ２におけるトナ
ーや帯電促進粒子ｍの分布ムラが防止され、この分布ム
ラに起因する帯電ムラが防止される。

【０１５４】ファーブラシローラ８には帯電促進粒子供
給塗布手段９から帯電促進粒子ｍが適量塗布され、その
帯電促進粒子ｍが感光体１面に移行して帯電ニップ部ｎ
に供給される。またファーブラシローラ８から帯電ロー
ラ２に塗布される。

【０１５５】帯電促進粒子の供給塗布方法は上記に限ら
れず、感光体１や帯電ローラ２上に帯電促進粒子供給塗
布手段を設けてもよい。

【０１５６】〈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。

【０１５７】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、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。

【０１５８】回動ベルト型などであってもよく、接触帯
電部材２の形態は任意である。

【０１５９】２）接触帯電部材２や現像スリーブに対す
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。

【０１６０】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。

【０１６１】３）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。

【０１６２】像担持体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。

【０１６３】６）像担持体からトナー像の転写を受ける
記録媒体は転写ドラム等の中間転写体であってもよい。

【０１６４】７）本発明に係る帯電方法もしくは帯電装
置は画像形成装置の像担持体以外の被帯電体の帯電処理
にも効果的であることは勿論である。

【０１６５】８）画像形成装置の場合において、静電潜
像のトナー現像方式・手段は任意である。正規現像方式
でも反転現像方式でもよい。

【０１６６】一般的に、静電潜像の現像方法は、非磁性
トナーについてはこれをブレード等でスリーブ等の現像
剤担持搬送部材上にコーティングし、磁性トナーについ
てはこれを現像剤担持搬送部材上に磁気力によってコー
ティングして搬送して像担持体に対して非接触状態で適
用し静電潜像を現像する方法（１成分非接触現像）と、
上記のように現像剤担持搬送部材上にコーティングした
トナーを像担持体に対して接触状態で適用し静電潜像を
現像する方法（１成分接触現像）と、トナー粒子に対し
て磁性のキャリアを混合したものを現像剤（２成分現像
剤）として用いて磁気力によって搬送して像担持体に対
して接触状態で適用し静電潜像を現像する方法（２成分
接触現像）と、上記の２成分現像剤を像担持体に対して
非接触状態で適用し静電潜像を現像する方法（２成分非
接触現像）との４種類に大別される。

【０１６７】９）転写手段４はローラ転写に限らずベル
ト転写やコロナ放電転写など任意である。

【０１６８】１０）転写ドラムや転写ベルト等の中間転
写体などを用いて、単色画像ばかりでなく、多重転写等
により多色やフルカラー画像を形成する画像形成装置で
あってもよい。

【０１６９】１１）転写方式の画像形成装置に限られ
ず、直接方式の画像形成装置であってもよいし、画像表
示装置（ディスプレイ装置）としての画像形成装置であ
ってもよい。

【０１７０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
接触帯電において、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
現できる、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できる。

【０１７１】またこれにより、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
トで、高画質画像を長期に渡り安定に出力させることが
できる画像形成装置やプロセスカートリッジを得ること
ができる。

【０１７２】クリーナレスの画像形成装置にあっては、
転写残トナーと帯電促進粒子が攪乱されつつ接触帯電部
材に取り込まれるので、転写残トナーによるゴーストの
ない均一な出力画像を得ることが出来る。

【０１７３】またクリーニング装置のある画像形成装置
においても長期に渡り安定した帯電性が維持できる。

【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】帯電ローラ及び補助部材としてのファーブラシ
ローラ部分の拡大模型図

【図３】実施例２の画像形成装置における帯電ローラ及
び補助部材としてのファーブラシローラ部分の拡大模型
図

【図４】実施例３における感光体の層構成模型図

【図５】実施例４の画像形成装置の概略構成図

【図６】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４転写ローラ５定着装置６クリーニング装置７レーザースキャナ８ファーブラシローラ（補助部材）ｔ現像剤（トナー）ｍ帯電促進粒子（導電粒子）ｎ帯電ニップ部Ｐ転写材

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電圧を印加し、被帯電体とニップ部を形
成させた可撓性の帯電部材により被帯電体面を帯電する
帯電方法であり、帯電部材は被帯電体面に対して速度差をもって移動し、少なくとも帯電部材と被帯電体とのニップ部に導電粒子
を担持し、帯電部材よりも被帯電体面移動方向上流側において被帯
電体に接触するとともに帯電部材にも接触し、かつ回転
する補助部材を有することを特徴とする帯電方法。
【請求項２】帯電部材が被帯電体に対してカウンター
で回転することを特徴とする請求項１に記載の帯電方
法。
【請求項３】帯電部材が弾性体で構成されることを特
徴とする請求項１または２に記載の帯電方法。
【請求項４】帯電部材が弾性発泡体で構成されること
を特徴とする請求項１または２に記載の帯電方法。
【請求項５】補助部材がファーブラシローラであるこ
とを特徴とする請求項１から４の何れか１つに記載の帯
電方法。
【請求項６】導電粒子の抵抗値が１×１０¹²（Ω・ｃ
ｍ）以下であることを特徴とする請求項１から５の何れ
か１つに記載の帯電方法。
【請求項７】導電粒子の抵抗値が１×１０¹⁰（Ω・ｃ
ｍ）以下であることを特徴とする請求項１から５の何れ
か１つに記載の帯電方法。
【請求項８】導電粒子を供給する手段を持つことを特
徴とする請求項１から７の何れか１つに記載の帯電方
法。
【請求項９】被帯電体の最表面層の体積抵抗が１×１
０¹⁴（Ω・ｃｍ）以下であることを特徴とする請求項１
から８の何れか１つに記載の帯電方法。
【請求項１０】被帯電体は電子写真感光体であり、該
電子写真感光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９の何れか１つに記載の帯電方
法。
【請求項１１】電圧を印加し、被帯電体とニップ部を
形成させた可撓性の帯電部材により被帯電体面を帯電す
る帯電装置であり、帯電部材は被帯電体面に対して速度差をもって移動し、少なくとも帯電部材と被帯電体とのニップ部に導電粒子
を担持し、帯電部材よりも被帯電体面移動方向上流側において被帯
電体に接触するとともに帯電部材にも接触し、かつ回転
する補助部材を有することを特徴とする帯電装置。
【請求項１２】帯電部材が被帯電体に対してカウンタ
ーで回転することを特徴とする請求項１１に記載の帯電
装置。
【請求項１３】帯電部材が弾性体で構成されることを
特徴とする請求項１１または１２に記載の帯電装置。
【請求項１４】帯電部材が弾性発泡体で構成されるこ
とを特徴とする請求項１１または１２に記載の帯電装
置。
【請求項１５】補助部材がファーブラシローラである
ことを特徴とする請求項１１から１４の何れか１つに記
載の帯電装置。
【請求項１６】導電粒子の抵抗値が１×１０¹²（Ω・
ｃｍ）以下であることを特徴とする請求項１１から１５
の何れか１つに記載の帯電装置。
【請求項１７】導電粒子の抵抗値が１×１０¹⁰（Ω・
ｃｍ）以下であることを特徴とする請求項１１から１５
の何れか１つに記載の帯電装置。
【請求項１８】導電粒子を供給する手段を持つことを
特徴とする請求項１１から１７の何れか１つに記載の帯
電装置。
【請求項１９】被帯電体の最表面層の体積抵抗が１×
１０¹⁴（Ω・ｃｍ）以下であることを特徴とする請求項
１１から１８の何れか１つに記載の帯電装置。
【請求項２０】被帯電体は電子写真感光体であり、該
電子写真感光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１１から１９の何れか１つに記載の帯
電装置。
【請求項２１】像担持体に該像担持体を一様に帯電す
る工程を含む作像プロセスを適用して画像形成を実行す
る画像形成装置であり、前記像担持体を一様に帯電する工程手段が請求項１１か
ら２０の何れか１つに記載の帯電装置であることを特徴
とする画像形成装置。
【請求項２２】像担持体と、該像担持体を一様に帯電
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
って可視化する現像手段と、そのトナー像を記録媒体に
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、像担持体は繰り返して
作像に供する画像形成装置であり、前記像担持体を一様に帯電する帯電手段が請求項１１か
ら２０の何れか１つに記載の帯電装置であることを特徴
とする画像形成装置。
【請求項２３】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２２に記載の画像形成装置。
【請求項２４】導電性粒子の粒径が１０ｎｍ以上１画
素の大きさ以下であることを特徴とする請求項２１から
２３の何れか１つに記載の画像形成装置。
【請求項２５】像担持体に該像担持体を一様に帯電す
る工程を含む作像プロセスを適用して画像形成を実行す
る画像形成装置本体に対して着脱自在のプロセスカート
リッジであり、少なくとも像担持体と該像担持体を一様に帯電する工程
手段を包含しており、該帯電工程手段が請求項１１から
２０の何れか１つに記載の帯電装置であることを特徴と
するプロセスカートリッジ。
【請求項２６】導電性粒子の粒径が１０ｎｍ以上１画
素の大きさ以下であることを特徴とする請求項２５に記
載のプロセスカートリッジ。