WO2023058570A1

WO2023058570A1 - 画像形成装置

Info

Publication number: WO2023058570A1
Application number: PCT/JP2022/036697
Authority: WO
Inventors: 宏樹田中; 直弥澤村; 顕久松川
Original assignee: キヤノン株式会社
Priority date: 2021-10-07
Filing date: 2022-09-30
Publication date: 2023-04-13
Also published as: KR20240064706A

Abstract

支持体と表面に表層を有する感光ドラムの表面と接触する第１の帯電部において感光ドラムの表面を帯電する帯電ブラシと、感光ドラムの表面と対向する対向部において、感光ドラムの表面に現像剤を供給する現像部材と、感光ドラムの回転方向において、第１の帯電部の下流、かつ、対向部の上流において帯電ブラシによって帯電された感光ドラムの表面を帯電する帯電ローラと、を有し、感光ドラムの表層の体積抵抗率が１．０×１０９Ω・ｃｍ以上１．０×１０１４Ω・ｃｍ以下であって、帯電ブラシによって帯電された感光ドラムの表面と帯電ローラとの間に形成される第２の電位差が放電開始電圧以上になるように制御する。

Description

画像形成装置

　本発明は、レーザープリンター、複写機、ファクシミリ等の電子写真記録方式を利用する画像形成装置に関するものである。

　従来、電子写真方式や静電記録方式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感光ドラムの帯電処理手段としてはコロナ帯電器が使用されてきた。近年は、低オゾン・低電力等の利点を有することから、感光ドラムに電圧を印加した帯電部材を当接させて感光ドラムの帯電を行う接触帯電方式の装置が実用化されてきている。

　特に、帯電部材として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から好ましく用いられている。ローラ帯電方式の接触帯電装置では、帯電部材として中抵抗の弾性ローラを感光ドラムに加圧当接させ、これに電圧を印加することによって感光ドラムを帯電処理する。具体的には、帯電は帯電部材から感光ドラムへの放電によって行われるため、パッシェンの法則にしたがい、ある閾値電圧以上の電圧を印加することによって帯電が開始される。

　例を示すと、感光ドラムとして厚さ２５μｍの感光層を持つ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わせる場合には、図５に示したように、帯電ローラに対して約５５０Ｖ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る。そして、それ以降は印加電圧に対して傾き１で線形に感光体の表面電位が増加する。以後、この閾値電圧を帯電開始電圧Ｖｔｈと定義する。

　つまり、電子写真に必要とされる感光体の表面電位である暗部電位Ｖｄを得るためには、帯電ローラにはＶｄ＋Ｖｔｈ以上の直流（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感光ドラムの帯電を行う接触帯電方式を「接触ＤＣ帯電方式」と称する。

　接触ＤＣ帯電方式はコロナ帯電方式と比較するとオゾンを含む放電生成物を減少させることができるが、その本質的な帯電機構は帯電部材から感光ドラムへの放電現象を用いているため、放電により微量な放電生成物は発生する。また、放電現象によって感光ドラムの表面の変質も発生する。放電生成物や変質された感光ドラムの表面は、特に、高温高湿度環境下で低抵抗化し、画像形成に必要な感光ドラムの表面電位が形成されず、現像ローラによって所望の画像を現像することが困難であることがある。

　この課題を解決するため、感光ドラム表面の放電生成物や変質された感光ドラム表面を、少しずつ削りながら印字を続けることで、放電生成物や変質された感光ドラム表面を同時に削り取る構成が一般的に用いられている。具体的には、感光ドラムに当接して配置された感光ドラムの表面に残存する現像剤をクリーニングするクリーニングブレードや、帯電部材や現像ローラで感光ドラム表面を削り取る。しかしながら、近年では感光ドラムの寿命が長寿命化しており、寿命を通して、感光ドラム表面を削り続けることが困難となっている。

　そのため、感光ドラムの表面の削れに頼らない放電生成物や感光ドラム表面の変質対策として、放電現象を伴わない帯電方式が特許文献１に開示されている。特許文献１において、感光ドラムの最表面に電荷注入層を設け、帯電ブラシから直接電荷注入によって感光ドラムを帯電させる方式が提案されている。

　この構成では従来のような、放電を用いた帯電と異なり、帯電部材が感光ドラムにオーミックに直接接触し、電荷を注入するため、放電による放電生成物の発生や感光ドラム表面の変質を抑制することができる。

特開平７－５７４８号公報

　しかしながら、特許文献１において、以下のような課題があった。特許文献１に開示された構成では、帯電部材と感光ドラムが直接接触している場所のみが帯電可能なため、微視的な帯電不良を発生させないために、帯電ブラシローラを所定の圧で感光ドラムに当接させる必要がある。そのうえで、感光ドラムの回転方向と逆方向に倍の速度で回転させることで、接触点を増やしている。これにより、感光ドラムの表面に生じるキズや帯電ブラシローラの帯電ブラシの導電コートの剥がれなどによる帯電不良や転写されずに感光ドラムに残った現像剤が帯電ブラシローラに付着した際に、付着箇所で電荷注入が不十分になることがあった。

　そこで、本発明の目的は、感光ドラムの表面に直接電荷注入を行う帯電構成において、放電による放電生成物の発生や感光ドラム表面の変質を抑制しつつ、帯電不均一性を抑制することである。

　以上より、本発明は、回転可能な感光ドラムであって、支持体と表面に表層を有する感光ドラムと、前記感光ドラムの表面と接触して第１の帯電部を形成し、前記第１の帯電部において前記感光ドラムの表面を帯電する第１の帯電部材と、前記感光ドラムの表面と対向する対向部において、前記感光ドラムの表面に現像剤を供給する現像部材と、前記感光ドラムの回転方向において、前記第１の帯電部の下流、かつ、前記対向部の上流において前記感光ドラムの表面と対向する第２の帯電部において前記第１の帯電部材によって帯電された前記感光ドラムの表面を帯電する第２の帯電部材と、前記第１の帯電部材に第１の帯電電圧を印加する第１の帯電電圧印加部と、前記第２の帯電部材に第２の帯電電圧を印加する第２の帯電電圧印加部と、前記第１の帯電電圧印加部と前記第２の帯電電圧印加部と、を制御する制御部と、を有し、前記感光ドラムの前記表層の体積抵抗率が１．０×１０^９Ω・ｃｍ以上１．０×１０^１４Ω・ｃｍ以下であって、前記制御部は、前記第１の帯電部材によって帯電された前記感光ドラムの表面と前記第２の帯電部材との間に形成される第２の電位差が放電開始電圧以上になるように前記第２の帯電電圧印加部に印加される前記第２の帯電電圧を制御することを特徴とする。

　以上説明したように、本発明によれば、感光ドラムの表面に直接電荷注入を行う帯電構成において、放電による放電生成物の発生や感光ドラム表面の変質を抑制しつつ、帯電不均一性を抑制することができる。

実施例１における画像形成装置とプロセスカートリッジの断面の概略図である。実施例１における画像形成装置とプロセスカートリッジの断面の概略図である。実施例１における感光ドラムの層構成の概略図である。実施例１における制御ブロック図である。実施例１における第１の帯電部材のその他の構成例である。実施例１における感光ドラムの表面電位を形成するための放電開始電圧の説明図である。実施例１における感光ドラムの表面電位を形成するための放電開始電圧の説明図である。実施例１における感光ドラムを清掃する清掃部材を追加した構成例である。実施例２における感光ドラムと現像部材のその他の構成例である。実施例３における帯電ローラのその他の構成例である。実施例４における構成部材の長手幅の関係図である。実施例４における構成部材の長手幅の関係図である。実施例４における構成部材の長手幅の関係図である。実施例に用いたニオブ含有酸化チタンの一例を示すＳＴＥＭ像である。実施例に用いたニオブ含有酸化チタンの一例を示す模式図である。

　以下に図面を参照して、この発明を実施するための形態を、実施例に基づいて例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状それらの相対配置などは、発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものである。すなわち、この発明の範囲を以下の実施の形態に限定する趣旨のものではない。

　１．画像形成装置
　図１Ａ、図１Ｂは、実施例１に係る画像形成装置１の構成を示す概略図である。画像形成装置１は、外部機器から入力される画像情報に基づいて記録材に画像を形成するモノクロプリンターである。記録材には、普通紙及び厚紙等の紙、オーバーヘッドプロジェクタ用シート等のプラスチックフィルム、封筒やインデックス紙等の特殊形状のシート、並びに布等の、材質の異なる様々なシート材が含まれる。

　画像形成装置１は、図１Ａに示すように、記録材Ｐにトナー像を形成する画像形成部１０を有する。さらに、画像形成部１０に記録材Ｐを給送する給送部６０と、画像形成部１０によって形成されたトナー像を記録材Ｐに定着させる定着部７０と、排出ローラ対８０と、を有している。

　画像形成部１０は、スキャナユニット１１と、電子写真方式のプロセスカートリッジ２０と、プロセスカートリッジ２０の感光ドラム２１に形成されたトナー像を記録材Ｐに転写する転写ローラ１２と、を有している。プロセスカートリッジ２０の詳細図は図１Ｂに示す。プロセスカートリッジ２０は感光ドラム２１と、感光ドラム２１の周囲に配置された帯電ブラシ２２、帯電ローラ２３、前露光装置２４及び現像ローラ３１を含む現像装置３０を有している。

　感光ドラム２１は、円筒型に成形された感光体であり最表面に電荷注入機能を持つ。像担持体としての感光ドラム２１は、不図示のモータによって所定の方向（図１Ｂ中時計周り方向）に所定のプロセススピードで回転駆動される。

　本実施例の画像形成装置はＡ４サイズの用紙を連続通紙した際の印刷速度は１分当たり３０枚であり、感光ドラム２１の周面は１７０ｍｍ／秒で回転している。

　帯電ブラシ２２、帯電ローラ２３は感光ドラム２１に所定の圧接力で接触し、それぞれ異なる電圧を出力する２つの帯電高圧電源（第１の帯電電圧印加部Ｅ４、第２の帯電電圧印加部Ｅ１）によって、所望の帯電電圧を印加される。ここで、第１の帯電電圧印加部Ｅ４は帯電ブラシ２２に第１の帯電電圧を印加するブラシ電圧印加部（ブラシ電源）であり、第２の帯電電圧印加部Ｅ１は帯電ローラ２３に第２の帯電電圧を印加するローラ電圧印加部（帯電電源）である。それらに電圧が印加されることによって、感光ドラム２１の表面を所定の電位に均一に帯電させる。本実施例では、感光ドラム２１は帯電ブラシ２２、帯電ローラ２３によって負極性に帯電する。前露光装置２４は、帯電ブラシ２２、帯電ローラ２３による安定した帯電のために、帯電部に侵入する前の感光ドラム２１の表面電位を除電する。本実施例では帯電ブラシ２２は主として直接電荷注入によって感光ドラム２１を帯電し、帯電ローラ２３は主として放電によって感光ドラム２１を帯電する。

　なお、帯電ブラシ２２、帯電ローラ２３による感光ドラム２１の帯電に関しては、後述する。

　露光ユニットたるスキャナユニット１１は、外部機器から入力された画像情報に対応したレーザー光Ｌを、ポリゴンミラーを用いて感光ドラム２１に照射することで、感光ドラム２１の表面を走査露光する。この露光により、感光ドラム２１の表面に画像情報に応じた静電潜像が形成される。なお、スキャナユニット１１は、レーザスキャナ装置に限定されることはなく、例えば、感光ドラム２１の長手方向に沿って複数のＬＥＤが配列されたＬＥＤアレイを有するＬＥＤ露光装置を採用しても良い。

　続いて、プロセスカートリッジ２０に関して説明する。図１Ｂに詳細に示すプロセスカートリッジ２０は、現像装置３０を有する。現像装置３０は、現像剤を担持する現像剤担持体としての現像ローラ３１と、現像装置３０の枠体となる現像容器３２と、現像ローラ３１に現像剤を供給可能な供給ローラ３３と、を備えている。現像ローラ３１及び供給ローラ３３は、現像容器３２によって回転可能に支持されている。また、現像ローラ３１は、感光ドラム２１に対向するように、現像容器３２の開口部に配置されている。供給ローラ３３は現像ローラ３１に回転可能に当接しており、現像容器３２に収容されている現像剤としてのトナーは供給ローラ３３によって現像ローラ３１の表面に塗布される。

　本実施例の現像装置３０は、現像方式として接触現像方式を用いている。即ち、現像ローラ３１に担持されたトナー層が、感光ドラム２１と現像ローラ３１とが対向する現像部（現像領域）において感光ドラム２１と接触する。現像ローラ３１には現像電圧印加部たる現像高圧電源Ｅ２によって現像電圧が印加される。現像電圧が印加されている条件下で、現像ローラ３１に担持されたトナーが感光ドラム２１の表面の電位分布に従って現像ローラ３１から感光ドラム２１の表面に転移することで、静電潜像がトナー像に現像される。本実施例において、現像電圧は－３５０Ｖとした。なお、本実施例では、反転現像方式を採用している。即ち、帯電工程において感光ドラム２１の表面が帯電させられた後、露光工程において感光ドラム２１の表面が露光され、電荷量が減衰した感光ドラム２１の表面である露光領域にトナーが付着することでトナー像が形成される。

　また、本実施では、粒径が６μｍ、正規の帯電極性が負極性のトナーを用いている。トナーは一例として重合法により生成された重合トナーを採用している。トナーは磁性成分を含有せず、主に分子間力や静電気力（鏡像力）によってトナーが現像ローラ３１に担持される、所謂非磁性の一成分現像剤である。

　トナー粒子中には定着プロセス時のトナーの溶融特性、また印字媒体および定着ローラとの付着力を調整するための複数のワックスが含まれている。

　トナー粒子の表面にはトナーの流動性や、帯電性能を調整するための粒径サブミクロンオーダーのシリカ粒子からなる微粒子が添加されている。本実施例においては、トナーに微粒子を添加されたものを現像剤と定義している。

　本実施例では、非磁性の一成分現像剤を例として挙げているが、磁性成分を含有する一成分現像剤を用いてもよい。また、現像剤として非磁性のトナーと磁性を有するキャリアとによって構成された二成分現像剤を用いてもよい。磁性を有する現像剤を用いる場合、現像剤担持体としては、例えば内側にマグネットが配置された円筒状の現像スリーブが用いられる。

　現像容器３２の内部には、撹拌手段としての撹拌部材３４が設けられている。撹拌部材３４は、駆動されて回動することで、現像容器３２内のトナーを撹拌すると共に、現像ローラ３１及び供給ローラ３３に向け、トナーを送り込む。また、撹拌部材３４は、現像に使用されず現像ローラ３１から剥ぎ取られたトナーを現像容器内で循環させ、現像容器内のトナーを均一化する役割を有する。

　また、現像ローラ３１が配置される現像容器３２の開口部には、現像ローラ３１に担持されるトナーの量を規制するステンレス板からなる現像ブレード３５が配置されている。現像ブレード３５には現像ローラ３１に対して負極性側に絶対値が２００Ｖ大きい電圧が現像ブレード印加部Ｅ５としてのブレード電源から印加される。すなわち、トナーの正規極性側に２００Ｖ大きい電圧が現像ブレード３５に印加されているということである。

　現像ローラ３１の表面に供給された現像剤は、現像ローラ３１の回転に伴って現像ブレード３５との対向部を通過することで、均一に薄層化される。同時に、現像ブレード３５との摩擦帯電、および現像ブレード３５と現像ローラ３１の間に設けられた電位差によって直接注入帯電され、トナーの正規極性である負極性に帯電させられる。

　給送部６０は、画像形成装置１に開閉可能に支持される前扉６１と、積載トレイ６２と、中板６３と、トレイバネ６４と、ピックアップローラ６５と、を有している。積載トレイ６２は、前扉６１が開かれることで現れる記録材Ｐの収容空間の底面を構成しており、中板６３は、積載トレイ６２に昇降可能に支持されている。トレイバネ６４は、中板６３を上方に付勢しており、中板６３に積載された記録材Ｐをピックアップローラ６５に押し付ける。なお、前扉６１は、画像形成装置１に対して閉じられた状態で記録材Ｐの収容空間を閉塞し、画像形成装置１に対して開かれた状態で積載トレイ６２、中板６３と共に記録材Ｐを支持する。

　定着部７０は、記録材上のトナーを加熱して溶融させることで画像の定着処理を行う熱定着方式のものである。定着部７０は、定着フィルム７１と、定着フィルム７１を加熱するセラミックヒータ等の定着ヒータと、定着ヒータの温度を測定するサーミスタと、定着フィルム７１に圧接する加圧ローラ７２と、を備える。

　なお、本実施例においては、画像形成装置本体に着脱自在としたプロセスカートリッジ２０を用いているが、これに限るものではなく、所定の画像形成プロセスが実施できればよい。例えば、現像装置３０が着脱自在な現像カートリッジや、ドラムユニットが着脱自在なドラムカートリッジ、現像装置３０にトナーを外部から供給するトナーカートリッジや、着脱自在なカートリッジを用いない構成でもよい。

　２．制御態様
　図３は、本実施例の画像形成装置１の要部の制御態様を示す概略ブロック図である。画像形成装置１には、制御部１５０が設けられている。制御部１５０は、演算処理を行う中心的素子である演算制御手段としてのＣＰＵ１５１、記憶手段としてのＲＯＭやＲＡＭなどのメモリ（記憶素子）１５２、制御部１５０に接続された各種要素との間の信号の授受を制御する入出力部（図示せず）などを有する。ＲＡＭには、センサの検知結果、演算結果などが格納され、ＲＯＭには制御プログラム、予め求められたデータテーブルなどが格納されている。

　制御部１５０は、画像形成装置１の動作を統括的に制御する制御手段である。制御部１５０は、各種の電気的情報信号の授受や、駆動のタイミングなどを制御して、所定の画像形成シーケンスを実行する。制御部１５０には、画像形成装置１００の各部が接続されている。例えば、本実施例との関係では、制御部１５０には、第二帯電電源たる帯電電源Ｅ１、現像電源Ｅ２、転写電源Ｅ３、第一帯電電源たるブラシ電源Ｅ４、ブレード電源Ｅ５、露光ユニット１１、駆動モータ１１０、前露光装置２４、などが接続されている。

　３．画像形成動作
　次に、画像形成装置１の画像形成動作について説明する。画像形成装置１に画像形成の指令が入力されると、画像形成装置１に接続された外部のコンピュータから入力された画像情報に基づいて、画像形成部１０による画像形成プロセスが開始される。スキャナユニット１１は、入力された画像情報に基づいて、感光ドラム２１に向けてレーザー光Ｌを照射する。このとき感光ドラム２１は、帯電ブラシ２２、および帯電ローラ２３により予め帯電されており、レーザー光Ｌが照射されることで感光ドラム２１上に静電潜像が形成される。その後、現像ローラ３１によりこの静電潜像が現像され、感光ドラム２１上にトナー像が形成される。

　上述の画像形成プロセスに並行して、給送部６０のピックアップローラ６５は、前扉６１、積載トレイ６２及び中板６３に支持された記録材Ｐを送り出す。記録材Ｐは、ピックアップローラ６５によってレジストレーションローラ対１５に給送され、レジストレーションローラ対１５のニップに突き当たることで斜行が補正される。そして、レジストレーションローラ対１５は、トナー像の転写タイミングに合わせて駆動され、記録材Ｐを転写ローラ１２及び感光ドラム２１によって形成される転写ニップに向けて搬送する。

　転写手段としての転写ローラ１２には、転写高圧電源Ｅ３から転写電圧が印加され、レジストレーションローラ対１５によって搬送される記録材Ｐに感光ドラム２１に担持されているトナー像が転写される。トナー像を転写された記録材Ｐは、定着部７０に搬送され、定着部７０の定着フィルム７１と加圧ローラ７２との間のニップ部を通過する際にトナー像が加熱及び加圧される。これによりトナー粒子が溶融し、その後固着することで、トナー像が記録材Ｐに定着する。定着部７０を通過した記録材Ｐは、排出ローラ対８０によって画像形成装置１の外部に排出され、排出トレイ８１に積載される。

　排出トレイ８１は、記録材の排出方向における下流に向けて上り傾斜しており、排出トレイ８１に排出された記録材は、排出トレイ８１を滑り下りることで、後端が規制面８２によって整合される。

　４．感光ドラム
　以下に、本実施例で用いる感光ドラム２１の詳細に関して図２を例にとって説明する。

　本発明に係る感光ドラム２１は、最表面に電荷注入機能を持つ。

　本発明に係る感光ドラム２１は、導電性支持体２１ａと、導電層２１ｂと、下引き層２１ｃと、電荷発生層２１ｄと電荷輸送層２１ｅの２層からなる感光層と、電荷注入層２１ｆとを有する。電荷注入層２１ｆは導電性粒子２１ｇを含有しており、導電性粒子２１ｇの含有量は、電荷注入層２１ｆの全体積に対して５．０体積％以上７０．０体積％以下である。さらに、電荷注入層２１ｆの体積抵抗率が１．０×１０^９Ω・ｃｍ以上１．０×１０^１４Ω・ｃｍ以下であることが特徴である。

　１．０×１０^９Ω・ｃｍ未満であると、電荷注入層２１ｆの抵抗が低すぎて、静電潜像を適切に形成することができず、所望の画像の現像が困難となる。一方、１．０×１０^１４Ω・ｃｍを超えると、電荷注入層２１ｆの抵抗が高すぎて、本発明の特徴である帯電ブラシ２２から電荷注入層２１ｆへの電荷注入性が低下するため、後述する帯電ローラ２３の放電抑制効果が得られにくくなる。より好ましい電荷注入層２１ｆの体積抵抗率は、１．０×１０^１１Ω・ｃｍ以上１．０×１０^１４Ω・ｃｍ以下である。

　この体積抵抗率の範囲を満たすために、導電性粒子２１ｇの含有量は、電荷注入層２１ｆの全体積に対して５．０体積％以上７０．０体積％以下とすることが望ましい。

　導電性粒子２１ｇの含有量が７０．０体積％を超えると電荷注入層２１ｆ自体が脆くなるため、長期使用を通して感光ドラム２１の表面が削られやすくなる。これにより、感光ドラム２１の帯電均一性が低下し、高速化した際に生ずる帯電不良により、画像弊害が発生しやすくなる。より好ましい導電性粒子２１ｇの含有量は、５．０体積％以上４０．０体積％以下である。

　電荷注入層２１ｆの体積抵抗率は、導電性粒子２１ｇの含有量の他にも例えば、導電性粒子２１ｇの粒子径によって制御することができる。導電性粒子２１ｇの粒子径は、体積平均粒径で５ｎｍ以上３００ｎｍ以下であることが好ましく、より好ましくは４０ｎｍ以上２５０ｎｍ以下であることが好ましい。導電性粒子２１ｇの個数平均粒子径が５ｎｍ未満となると導電性粒子２１ｇの比表面積が大きくなり、電荷注入層２１ｆの表面における導電性粒子２１ｇの近傍に対して水分吸着が多くなり、電荷注入層２１ｆの体積抵抗率が低下しやすくなる。導電性粒子２１ｇの個数平均粒子径が３００ｎｍを超えると電荷注入層２１ｆ内における粒子の分散が悪化するとともに結着樹脂との界面の面積が低下して、界面における抵抗が上昇して電荷注入性が悪化しやすくなる。

　電荷注入層２１ｆが含有する導電性粒子２１ｇとしては、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化スズ、酸化インジウムなどの金属酸化物の粒子が挙げられる。導電性粒子２１ｇとして金属酸化物を用いる場合、金属酸化物にニオブやリン、アルミニウムなど元素やその酸化物をドーピングしてもよい。また、導電性粒子２１ｇは、粒子と、その粒子を被覆する積層構成としてもよい。粒子としては、酸化チタン、硫酸バリウム、酸化亜鉛などが挙げられる。被覆する材料としては、酸化チタンや酸化スズなどの金属酸化物が挙げられ、本発明においては帯電ブラシ２２からの電荷注入性の観点から酸化チタンが好ましい。

　さらに、酸化チタンがニオブを含有していると、より電荷注入性が良好となり、少ない量で電荷注入性を向上させることができる。好ましいニオブ含有量は、ニオブ含有酸化チタン粒子の全質量に対して、０．５質量％以上１５．０質量％以下であることが好ましく、より好ましくは２．６質量％以上１０．０質量％以下である。

　ニオブを含有した酸化チタン粒子は、アナターゼ型又はルチル型の酸化チタン粒子であることが好ましく、アナターゼ型の酸化チタン粒子であることが更に好ましい。アナターゼ型の酸化チタンを用いることで、電荷注入層２１ｆ内の電荷移動が円滑になるため、電荷注入が良好になる。より好ましくは、アナターゼ型酸化チタン粒子と、表面近傍にニオブを含有する酸化チタンの被覆材料を有する粒子である。表面近傍にニオブを含有させたアナターゼ酸化チタン粒子を使用することにより、電荷が電荷注入層２１ｆ内を移動しやすくなると同時に、帯電ブラシ２２から電荷注入層２１ｆへの電荷注入性を高めることができる。また、電荷注入層２１ｆの体積抵抗率の低下を抑制することができる。これにより、高温高湿環境での静電潜像の維持性が向上する。アナターゼ型の酸化チタンはアナターゼ化度が９０％以上であることが好ましい。金属酸化物粒子には、ニオブやリン、アルミニウムなどの原子やその酸化物をドーピングしてもよく、特に好ましくは、ニオブを含有し、且つニオブが粒子表面近傍に偏在した構成である酸化チタン粒子である。ニオブが表面近傍に偏在することで、電荷を効率的に授受することができる。より具体的には、粒子の中心における、“ニオブ原子濃度／チタン原子濃度”で算出される濃度比率に対して、粒子の表面から粒子の最大径の５％内部における、“ニオブ原子濃度／チタン原子濃度”で算出される濃度比率が、２．０倍以上となる酸化チタン粒子である。尚、ニオブ原子濃度、チタン原子濃度は、ＥＤＳ分析装置（エネルギー分散型Ｘ線分析装置）を接続した走査透過型電子顕微鏡（ＳＴＥＭ）により得られる。本発明の実施例で用いたニオブ含有酸化チタン粒子の一例のＳＴＥＭ像を図１１に示す。詳細は後述するが、本件実施例で使用しているニオブ含有酸化チタン粒子は、酸化チタン粒子に、ニオブ含有酸化チタンを被覆した後に焼成することで作製される。そのため、被覆されたニオブ含有酸化チタンは、被覆前粒子の酸化チタンの結晶に沿って、所謂アナフィキシャル成長によりニオブドープ酸化チタンとして結晶成長をすると考えられる。このようにして作製したニオブを含有した酸化チタンは、粒子中心部の密度と比べ、表面近傍での密度が小さく、コアシェル様の形態に制御されている。

　図１１のＳＴＥＭ像を模式的に図１２に示す。図１２において、４１は導電性粒子の中心部、４２は導電性粒子の表面近傍、４３は導電性粒子の中心部を分析するＸ線、４４は導電性粒子の表面から一次粒子径の５％内部を分析するＸ線を示す。

　このようなニオブ含有酸化チタン粒子は、粒子の表面近傍のニオブ／チタン原子濃度比が、粒子中心部のニオブ／チタン原子濃度比よりも大きく、ニオブ原子が粒子表面近傍に偏在している。具体的には、粒子中心部におけるニオブ／チタン原子濃度比率に対して、粒子の表面から粒子の最大径の５％内部におけるニオブ／チタン原子濃度比率が、２．０倍以上である。２．０倍以上にすることで、電荷が電荷注入層内を移動しやすくなり、電荷注入性を高めることができる。２．０倍未満であると、電荷の授受が行われ難くなる。

　電荷注入層２１ｆの詳細な製造方法については、後述する。

　以下、本発明に係る電子写真感光体の構成について詳細に説明する。

　＜支持体２１ａ＞
　本発明に係る電子写真感光体において、支持体２１ａは導電性を有する導電性支持体であることが好ましい。また、支持体２１ａの形状としては、円筒状、ベルト状、シート状などが挙げられる。中でも、円筒状支持体であることが好ましい。また、支持体２１ａの表面に、陽極酸化などの電気化学的な処理、ブラスト処理、切削処理などを施してもよい。支持体２１ａの材質としては、金属、樹脂、ガラスなどが好ましい。金属としては、アルミニウム、鉄、ニッケル、銅、金、ステンレス、これらの合金などが挙げられる。中でも、アルミニウムを用いたアルミニウム製支持体であることが好ましい。また、樹脂やガラスには、導電性材料を混合または被覆するなどの処理によって、導電性を付与することが好ましい。

　＜導電層２１ｂ＞
　本発明に係る電子写真感光体において、支持体２１ａの上に、導電層２１ｂを設けてもよい。導電層２１ｂを設けることで、支持体表面の傷や凹凸を隠蔽することや、支持体表面における光の反射を制御することができる。導電層２１ｂは、導電性粒子と、樹脂と、を含有することが好ましい。導電性粒子の材質としては、金属酸化物、金属、カーボンブラックなどが挙げられる。

　金属酸化物としては、酸化亜鉛、酸化アルミニウム、酸化インジウム、酸化ケイ素、酸化ジルコニウム、酸化スズ、酸化チタン、酸化マグネシウム、酸化アンチモン、酸化ビスマスなどが挙げられる。金属としては、アルミニウム、ニッケル、鉄、ニクロム、銅、亜鉛、銀などが挙げられる。

　これらの中でも、導電性粒子として、金属酸化物を用いることが好ましく、特に、酸化チタン、酸化スズ、酸化亜鉛を用いることがより好ましい。

　導電性粒子として金属酸化物を用いる場合、金属酸化物の表面をシランカップリング剤などで処理したり、金属酸化物にリンやアルミニウムなど元素やその酸化物をドーピングしたりしてもよい。

　また、導電性粒子は、粒子と、その粒子を被覆する被覆材料とを有する積層構成としてもよい。前記粒子としては、酸化チタン、硫酸バリウム、酸化亜鉛などが挙げられる。被覆材料としては、酸化スズなどの金属酸化物が挙げられる。

　また、導電性粒子として金属酸化物を用いる場合、その体積平均粒子径が、１ｎｍ以上５００ｎｍ以下であることが好ましく、３ｎｍ以上４００ｎｍ以下であることがより好ましい。

　樹脂としては、ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリビニルアセタール樹脂、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、ポリウレタン樹脂、フェノール樹脂、アルキッド樹脂などが挙げられる。また、導電層２１ｂは、シリコーンオイル、樹脂粒子、酸化チタンなどの隠蔽剤などをさらに含有してもよい。

　導電層２１ｂは、上記の各材料及び溶剤を含有する導電層用塗布液を調製し、この塗膜を支持体２１ａ上に形成し、乾燥させることで形成することができる。塗布液に用いる溶剤としては、アルコール系溶剤、スルホキシド系溶剤、ケトン系溶剤、エーテル系溶剤、エステル系溶剤、芳香族炭化水素系溶剤などが挙げられる。導電層用塗布液中で導電性粒子を分散させるための分散方法としては、ペイントシェーカー、サンドミル、ボールミル、液衝突型高速分散機を用いた方法が挙げられる。

　導電層２１ｂの平均膜厚は、１μｍ以上４０μｍ以下であることが好ましく、３μｍ以上３０μｍ以下であることが特に好ましい。

　＜下引き層２１ｃ＞
　本発明に係る電子写真感光体において、支持体２１ａまたは導電層２１ｂの上に、下引き層２１ｃを設けてもよい。下引き層２１ｃを設けることで、層間の接着機能が高まり、電荷注入阻止機能を付与することができる。

　下引き層２１ｃは、樹脂を含有することが好ましい。また、重合性官能基を有するモノマーを含有する組成物を重合することで硬化膜として下引き層２１ｃを形成してもよい。

　樹脂としては、ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリビニルアセタール樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、ポリウレタン樹脂、フェノール樹脂、ポリビニルフェノール樹脂、アルキッド樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、ポリエチレンオキシド樹脂、ポリプロピレンオキシド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミド酸樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、セルロース樹脂などが挙げられる。

　重合性官能基を有するモノマーが有する重合性官能基としては、イソシアネート基、ブロックイソシアネート基、メチロール基、アルキル化メチロール基、エポキシ基、金属アルコキシド基、ヒドロキシル基、アミノ基、カルボキシル基、チオール基、カルボン酸無水物基、炭素－炭素二重結合基などが挙げられる。

　また、下引き層２１ｃは、電気特性を高める目的で、電子輸送物質、金属酸化物、金属、導電性高分子などを更に含有してもよい。これらの中でも、電子輸送物質、金属酸化物を用いることが好ましい。

　電子輸送物質としては、キノン化合物、イミド化合物、ベンズイミダゾール化合物、シクロペンタジエニリデン化合物、フルオレノン化合物、キサントン化合物、ベンゾフェノン化合物、シアノビニル化合物、ハロゲン化アリール化合物、シロール化合物、含ホウ素化合物などが挙げられる。電子輸送物質として、重合性官能基を有する電子輸送物質を用い、上述の重合性官能基を有するモノマーと共重合させることで、硬化膜として下引き層２１ｃを形成してもよい。

　金属酸化物としては、酸化インジウムスズ、酸化スズ、酸化インジウム、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化アルミニウム、二酸化ケイ素などが挙げられる。金属としては、金、銀、アルミなどが挙げられる。

　下引き層２１ｃに含まれる金属酸化物粒子は、シランカップリング剤などの表面処理剤を用いて表面処理して用いてもよい。

　金属酸化物粒子を表面処理する方法は、一般的な方法が用いられる。たとえば、乾式法や湿式法が挙げられる。

　乾式法は、金属酸化物粒子をヘンシェルミキサーのような高速攪拌可能なミキサーの中で攪拌しながら、表面処理剤を含有するアルコール水溶液、有機溶媒溶液、または水溶液を添加し、均一に分散させた後に乾燥を行うものである。

　また、湿式法は、金属酸化物粒子と表面処理剤とを溶剤中で攪拌、またはガラスビーズなどを用いてサンドミルなどで分散するものであり、分散後、ろ過、または減圧留去により溶剤除去が行われる。溶剤の除去後は、さらに１００℃以上で焼き付けを行うことが好ましい。

　下引き層２１ｃには、さらに添加剤を含有させてもよく、例えば、アルミニウムなどの金属粉体、カーボンブラックなどの導電性物質、電荷輸送物質、金属キレート化合物、有機金属化合物などの公知の材料を含有させることができる。

　電荷輸送物質としては、キノン化合物、イミド化合物、ベンズイミダゾール化合物、シクロペンタジエニリデン化合物、フルオレノン化合物、キサントン化合物、ベンゾフェノン化合物、シアノビニル化合物、ハロゲン化アリール化合物、シロール化合物、含ホウ素化合物などが挙げられる。電荷輸送物質として、重合性官能基を有する電荷輸送物質を用い、上記の重合性官能基を有するモノマーと共重合させることで、硬化膜として下引き層２１ｃを形成してもよい。

　下引き層２１ｃは、上記の各材料及び溶剤を含有する下引き層２１ｃ用塗布液を調製し、この塗膜を支持体２１ａまたは導電層２１ｂ上に形成し、乾燥及び／または硬化させることで形成することができる。

　下引き層２１ｃ用塗布液に用いられる溶剤としては、アルコール、スルホキシド、ケトン、エーテル、エステル、脂肪族ハロゲン化炭化水素、芳香族化合物などの有機溶剤が挙げられる。本発明においては、アルコール系、ケトン系溶剤を用いることが好ましい。

　下引き層２１ｃ用塗布液を調製するための分散方法としては、ホモジナイザー、超音波分散機、ボールミル、サンドミル、ロールミル、振動ミル、アトライター、液衝突型高速分散機を用いた方法が挙げられる。

　＜感光層＞
　電子写真感光体の感光層は、主に、（１）積層型感光層と、（２）単層型感光層とに分類される。（１）積層型感光層は、電荷発生物質を含有する電荷発生層２１ｄと、電荷輸送物質を含有する電荷輸送層２１ｅと、を有する感光層である。（２）単層型感光層は、電荷発生物質と電荷輸送物質を共に含有する感光層である。

　（１）積層型感光層
　積層型感光層は、電荷発生層２１ｄと、電荷輸送層２１ｅと、を有する。

　（１－１）電荷発生層２１ｄ
　電荷発生層２１ｄは、電荷発生物質と、樹脂と、を含有することが好ましい。

　電荷発生物質としては、アゾ顔料、ペリレン顔料、多環キノン顔料、インジゴ顔料、フタロシアニン顔料などが挙げられる。これらの中でも、アゾ顔料、フタロシアニン顔料が好ましい。フタロシアニン顔料の中でも、オキシチタニウムフタロシアニン顔料、クロロガリウムフタロシアニン顔料、ヒドロキシガリウムフタロシアニン顔料が好ましい。

　電荷発生層２１ｄ中の電荷発生物質の含有量は、電荷発生層２１ｄの全質量に対して、４０質量％以上８５質量％以下であることが好ましく、６０質量％以上８０質量％以下であることがより好ましい。

　樹脂としては、ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリビニルアセタール樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、ポリウレタン樹脂、フェノール樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、セルロース樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリ酢酸ビニル樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂などが挙げられる。これらの中でも、ポリビニルブチラール樹脂がより好ましい。

　また、電荷発生層２１ｄは、酸化防止剤、紫外線吸収剤などの添加剤をさらに含有してもよい。具体的には、ヒンダードフェノール化合物、ヒンダードアミン化合物、硫黄化合物、リン化合物、ベンゾフェノン化合物、などが挙げられる。

　電荷発生層２１ｄは、上記の各材料及び溶剤を含有する電荷発生層２１ｄ用塗布液を調製し、この塗膜を下引き層２１ｃ上に形成し、乾燥させることで形成することができる。塗布液に用いる溶剤としては、アルコール系溶剤、スルホキシド系溶剤、ケトン系溶剤、エーテル系溶剤、エステル系溶剤、芳香族炭化水素系溶剤などが挙げられる。

　電荷発生層２１ｄの平均膜厚は、０．１μｍ以上１μｍ以下であることが好ましく、０．１５μｍ以上０．４μｍ以下であることがより好ましい。

　（１－２）電荷輸送層２１ｅ
　電荷輸送層２１ｅは、電荷輸送物質と、樹脂と、を含有することが好ましい。

　電荷輸送物質としては、例えば、多環芳香族化合物、複素環化合物、ヒドラゾン化合物、スチリル化合物、エナミン化合物、ベンジジン化合物、トリアリールアミン化合物、これらの物質から誘導される基を有する樹脂などが挙げられる。これらの中でも、トリアリールアミン化合物、ベンジジン化合物が好ましい。

　電荷輸送層２１ｅ中の電荷輸送物質の含有量は、電荷輸送層２１ｅの全質量に対して、２５質量％以上７０質量％以下であることが好ましく、３０質量％以上５５質量％以下であることがより好ましい。

　樹脂としては、ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、ポリスチレン樹脂などが挙げられる。これらの中でも、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂が好ましい。ポリエステル樹脂としては、特にポリアリレート樹脂が好ましい。

　電荷輸送物質と樹脂との含有量比（質量比）は、４：１０～２０：１０が好ましく、５：１０～１２：１０がより好ましい。

　また、電荷輸送層２１ｅは、酸化防止剤、紫外線吸収剤、可塑剤、レベリング剤、滑り性付与剤、耐摩耗性向上剤などの添加剤を含有してもよい。具体的には、ヒンダードフェノール化合物、ヒンダードアミン化合物、硫黄化合物、リン化合物、ベンゾフェノン化合物、シロキサン変性樹脂、シリコーンオイル、フッ素樹脂粒子、ポリスチレン樹脂粒子、ポリエチレン樹脂粒子、シリカ粒子、アルミナ粒子、窒化ホウ素粒子などが挙げられる。

　電荷輸送層２１ｅは、上記の各材料及び溶剤を含有する電荷輸送層２１ｅ用塗布液を調製し、この塗膜を電荷発生層２１ｄ上に形成し、乾燥させることで形成することができる。塗布液に用いる溶剤としては、アルコール系溶剤、ケトン系溶剤、エーテル系溶剤、エステル系溶剤、芳香族炭化水素系溶剤が挙げられる。これらの溶剤の中でも、エーテル系溶剤または芳香族炭化水素系溶剤が好ましい。

　電荷輸送層２１ｅの平均膜厚は、３μｍ以上５０μｍ以下であることが好ましく、５μｍ以上４０μｍ以下であることがより好ましく、１０μｍ以上３０μｍ以下であることが特に好ましい。

　（２）単層型感光層
　単層型感光層は、電荷発生物質、電荷輸送物質、樹脂及び溶剤を含有する感光層用塗布液を調製し、この塗膜を下引き層２１ｃ上に形成し、乾燥させることで形成することができる。電荷発生物質、電荷輸送物質、樹脂としては、上記「（１）積層型感光層」における材料の例示と同様である。

　＜電荷注入層２１ｆ＞
　電荷注入層２１ｆは、重合性官能基を有する化合物の重合物及び樹脂を含有してもよい。

　重合性官能基としては、イソシアネート基、ブロックイソシアネート基、メチロール基、アルキル化メチロール基、エポキシ基、金属アルコキシド基、ヒドロキシル基、アミノ基、カルボキシル基、チオール基、カルボン酸無水物基、炭素－炭素二重結合基、アルコキシシリル基、シラノール基などが挙げられる。重合性官能基を有する化合物として、電荷輸送能を有するモノマーを用いてもよい。

　樹脂としては、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、フェノキシ樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリスチレン樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、エポキシ樹脂などが挙げられる。中でも、アクリル樹脂が好ましい。

　電荷注入層２１ｆが含有する導電性粒子の材質と粒径については、上述した通りである。また、分散性、液安定性の観点から、金属酸化物の表面をシランカップリング剤などで処理するのが好ましい。

　電荷注入層２１ｆは、酸化防止剤、紫外線吸収剤、可塑剤、レベリング剤、滑り性付与剤、耐摩耗性向上剤、などの添加剤を含有してもよい。具体的には、ヒンダードフェノール化合物、ヒンダードアミン化合物、硫黄化合物、リン化合物、ベンゾフェノン化合物、シロキサン変性樹脂、シリコーンオイル、フッ素樹脂粒子、ポリスチレン樹脂粒子、ポリエチレン樹脂粒子、シリカ粒子、アルミナ粒子、窒化ホウ素粒子などが挙げられる。

　電荷注入層２１ｆは、上記の各材料及び溶剤を含有する電荷注入層２１ｆ用塗布液を調製し、この塗膜を感光層上に形成し、乾燥及び／または硬化させることで形成することができる。塗布液に用いる溶剤としては、アルコール系溶剤、ケトン系溶剤、エーテル系溶剤、スルホキシド系溶剤、エステル系溶剤、芳香族炭化水素系溶剤が挙げられる。

　電荷注入層２１ｆの平均膜厚は、０．２μｍ以上５μｍ以下であることが好ましく、０．５μｍ以上３μｍ以下であることがより好ましい。

　なお、本実施例では有機感光層を有する有機感光ドラムを例として示しているが、例えば非晶質のシリコンを感光体として使用した無機感光ドラムや、電荷発生材料と電荷輸送材料を混合した材料を塗布した上述のような単層型ドラムを使用しても構わない。

　以下、本発明に係る感光ドラムの電荷注入層及び導電性粒子の測定方法を説明する。

　＜導電性粒子の一次粒子径の算出＞
　まず、メスシリンダー中のメチルエチルケトン（ＭＥＫ）に感光ドラム全体を付けて超音波を照射し、樹脂層を剥がし、その後、感光ドラムの基体を取り出した。次に、ＭＥＫに溶解しない不溶分（感光層および導電性粒子を含有する電荷注入層）を濾過し、真空乾燥機で乾固した。さらに、得られた固体をテトラヒドロフラン（ＴＨＦ）／メチラールの体積比１：１の混合溶媒に懸濁し、不溶分を濾過後、濾物を回収して真空乾燥機で乾固した。この操作により、導電性粒子と電荷注入層の樹脂とを得た。さらに濾物を電気炉で５００℃に加熱して、固体が導電性粒子のみとなるようにして、導電性粒子を回収した。導電性粒子は測定に必要量確保するため、複数本の感光ドラムに同様の処理を施した。

　回収した導電性粒子の一部をイソプロパノール（ＩＰＡ）に分散させ、その分散液を支持膜付グリッドメッシュ（日本電子株式会社製、Ｃｕ１５０Ｊ）に滴下し、走査透過型電子顕微鏡（ＪＥＯＬ社、ＪＥＭ２８００）のＳＴＥＭモードにて導電性粒子の観察を行った。観察は導電性粒子の粒子径を算出しやすいように、５０万倍から１２０万倍の拡大倍率で行い、導電性粒子１００個のＳＴＥＭ画像を撮影した。この時、加速電圧２００ｋＶ、プローブサイズは１ｎｍ、画像サイズは１０２４×１０２４ｐｉｘｅｌに設定した。得られたＳＴＥＭ画像を用いて、画像処理ソフト「Ｉｍａｇｅ－Ｐｒｏ　Ｐｌｕｓ　（Ｍｅｄｉａ　Ｃｙｂｅｒｎｅｔｉｃｓ社製）」にて、一次粒子径の測定を行った。まず、ツールバーの直線ツール（Ｓｔｒａｉｇｈｔ　Ｌｉｎｅ）を用い、ＳＴＥＭ画像下部に表示されているスケールバーを選択しておく。その状態でＡｎａｌｙｚｅメニューのＳｅｔ　Ｓｃａｌｅを選択すると、新規ウインドウが開き、Ｄｉｓｔａｎｃｅ　ｉｎ　Ｐｉｘｅｌｓ欄に選択されている直線のピクセル距離が入力される。ウインドウのＫｎｏｗｎ　Ｄｉｓｔａｎｃｅ欄にスケールバーの値（例えば１００）を入力し、Ｕｎｉｔ　ｏｆ　Ｍｅｓｕｒｅｍｅｎｔ欄にスケールバーの単位（例えばｎｍ）を入力し、ＯＫをクリックするとスケール設定が完了する。次に、直線ツールを用いて、導電性粒子の最大径となるように直線を描き、粒子径を算出した。同様の操作を、導電性粒子１００個について行い、得られた値（最大径）の個数平均値を導電性粒子の一次粒子径とした。

　＜ニオブ原子／チタン原子濃度比率の算出＞
　感光体から５ｍｍ四方のサンプル片を１つ切り出し、超音波ウルトラミクロトーム（Ｌｅｉｃａ社、ＵＣ７）により、切削速度０．６ｍｍ／ｓで２００ｎｍ厚に切削し、薄片サンプルを作製した。この薄片サンプルを、ＥＤＳ分析装置（エネルギー分散型Ｘ線分析装置）を接続した走査透過型電子顕微鏡（ＪＥＯＬ社、ＪＥＭ２８００）のＳＴＥＭモードにて、５０万倍から１２０万倍の拡大倍率で観察を行った。

　観察される導電性粒子の断面のうち、上記で算出した１次粒子径のおおよそ０．９倍以上１．１倍以下の最大径を有する導電性粒子の断面を目視で選択した。続いて、選択した導電性粒子の断面の構成元素を、ＥＤＳ分析装置を用いてスペクトルを収集し、ＥＤＳマッピング像を作製した。スペクトルの収集および解析は、ＮＳＳ（Ｔｈｅｒｍｏ　Ｆｉｓｃｈｅｒ　Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ社）を用いて行った。収集条件は、加速電圧２００ｋＶ、デッドタイムが１５以上３０以下となるようにプローブサイズを１．０ｎｍまたは１．５ｎｍを適宜選択し、マッピングの分解能を２５６×２５６、Ｆｒａｍｅ数を３００とした。ＥＤＳマッピング像は、導電性粒子の断面１００個について取得した。

　このようにして得られたＥＤＳマッピング像を解析することで、粒子中心部、及び粒子表面から測定粒子の最大径の５％内部におけるニオブ原子濃度（原子％）とチタン原子濃度（原子％）の比率を算出する。具体的には、まずＮＳＳの「ライン抽出」ボタンを押下し、粒子の最大径となるように直線を描き、一方の表面から粒子内部を通り、他方の表面に至るまでの直線上における原子濃度（原子％）の情報を得る。このとき得られた粒子の最大径が、上記で算出した１次粒子径の０．９倍未満または１．１倍を超える範囲であれば、これ以後の解析の対象外とした。（１次粒子径の０．９倍以上１．１倍未満の範囲に最大径をもつ粒子についてのみ、下記に示す解析を行った。）次に、両側の粒子表面において、粒子表面から測定粒子の最大径の５％内部におけるニオブ原子濃度（原子％）を読み取る。同様にして、“粒子表面から測定粒子の最大径の５％内部におけるチタン原子濃度（原子％）”を得る。次いで、これらの値を用いて、下式より、両側の粒子表面における“粒子表面から測定粒子の最大径の５％内部におけるニオブ原子とチタン原子との濃度比率”をそれぞれ得る。
粒子表面から測定粒子の最大径の５％内部におけるニオブ原子とチタン原子との濃度比率＝
（粒子表面から測定粒子の最大径の５％内部におけるニオブ原子濃度（原子％））／（粒子表面から測定粒子の最大径の５％内部におけるチタン原子濃度（原子％））

　得られた二つの濃度比率の内、値が小さい方を、本発明における“粒子表面から測定粒子の最大径の５％内部におけるニオブ原子とチタン原子との濃度比率”として採用する。

　また、上記直線上であり、最大径の中点となる位置におけるニオブ原子濃度（原子％）とチタン原子濃度（原子％）を読み取る。これらの値を用いて、下式より、“粒子中心部におけるニオブ原子とチタン原子との濃度比率”を得る。
粒子中心部におけるニオブ原子とチタン原子との濃度比率＝
（粒子中心部におけるニオブ原子濃度（原子％））／（粒子中心部におけるチタン原子濃度（原子％））

　尚、“粒子中心部における、ニオブ原子濃度／チタン原子濃度で算出される濃度比率に対する、粒子表面から測定粒子の最大径の５％内部における、ニオブ原子濃度／チタン原子濃度で算出される濃度比率”は、下式で算出される。
　（粒子表面から測定粒子の最大径の５％内部におけるニオブ原子とチタン原子との濃度比率）／（粒子中心部におけるニオブ原子とチタン原子との濃度比率）

　＜導電性粒子の含有量の算出＞
　次に、感光体から５ｍｍ四方のサンプル片を４つ切り出し、ＦＩＢ－ＳＥＭのＳｌｉｃｅ＆Ｖｉｅｗで電荷注入層の２μｍ×２μｍ×２μｍの３次元化を行った。ＦＩＢ－ＳＥＭのＳｌｉｃｅ＆Ｖｉｅｗのコントラストの違いから、電荷注入層の全体積に占める、導電性粒子の含有量を算出した。Ｓｌｉｃｅ＆Ｖｉｅｗの条件は以下のようにした。
分析用試料加工：ＦＩＢ法
加工及び観察装置：ＳＩＩ／Ｚｅｉｓｓ製ＮＶｉｓｉｏｎ４０
スライス間隔：１０ｎｍ
観察条件：
加速電圧：１．０ｋＶ
試料傾斜：５４°
ＷＤ：５ｍｍ
検出器：ＢＳＥ検出器
アパーチャー：６０μｍ、ｈｉｇｈ　ｃｕｒｒｅｎｔ
ＡＢＣ：ＯＮ
画像解像度：１．２５ｎｍ／ｐｉｘｅｌ

　解析領域は縦２μｍ×横２μｍで行い、断面ごとの情報を積算し、縦２μｍ×横２μｍ×厚み２μｍ（８μｍ３）当たりの体積Ｖを求める。また、測定環境は、温度：２３℃、圧力：１×１０－４Ｐａである。なお、加工及び観察装置としては、ＦＥＩ製のＳｔｒａｔａ４００Ｓ（試料傾斜：５２°）を用いることもできる。また、断面ごとの情報は、特定した本発明の導電性粒子の面積を画像解析して得た。画像解析は、画像処理ソフト：Ｍｅｄｉａ　Ｃｙｂｅｒｎｅｔｉｃｓ製、Ｉｍａｇｅ－Ｐｒｏ　Ｐｌｕｓを用いて行った。

　得られた情報を基に、４つのサンプル片のそれぞれにおいて、２μｍ×２μｍ×２μｍの体積（単位体積：８μｍ３）中の本発明の導電性粒子の体積Ｖを求め、導電性粒子の含有量［体積％］（＝Ｖμｍ３／８μｍ３×１００）を算出した。４つのサンプル片における導電性粒子の含有量の値の平均値を、電荷注入層の全体積に対する電荷注入層中の本発明の導電性粒子の含有量［体積％］とした。

　このとき、４つのサンプル片すべてについて、電荷注入層と下層の境界まで加工を行うことで、電荷注入層の膜厚ｔ（ｃｍ）を測定し、下記の＜感光体の電荷注入層の体積抵抗率の測定方法＞において体積抵抗率ρｓの算出に電荷注入層の膜厚の値を用いた。

　＜電荷注入層の体積抵抗率の測定方法＞
　本発明の体積抵抗率の測定には、ｐＡ（ピコアンペアー）メーターを使用した。

　先ず、ＰＥＴフィルム上に電極間距離（Ｄ）１８０μｍ、長さ（Ｌ）５９ｍｍの図４に示す櫛型金電極を蒸着により作製し、その上に、厚さ（Ｔ１）２μｍの電荷注入層を設ける。次に、温度２３℃／湿度５０％ＲＨおよび温度３２．５℃／湿度８０％ＲＨの環境下にて、櫛型電極間に１００Ｖの直流電圧（Ｖ）を印加したときの直流電圧（Ｉ）を測定し、下記式（１）によって体積抵抗率ρｖ（Ω・ｃｍ）を得た。
体積抵抗率ρｖ（Ω・ｃｍ）＝Ｖ（Ｖ）×Ｔ１（ｃｍ）×Ｌ（ｃｍ）／｛Ｉ（Ａ）×Ｄ（ｃｍ）｝・・・（１）

　電荷注入層の導電性粒子や結着樹脂などの組成について同定が困難な場合は、感光ドラムの表面に表面抵抗率を測定して体積抵抗率に換算を実施する。電荷注入層の単体ではなく、感光体表面に塗工された状態での電荷注入層の体積抵抗率を測定する場合は、電荷注入層の表面抵抗率を測定し、そこから体積抵抗率に変換するのが望ましい。

　本発明では、感光ドラムの電荷注入層表面に、図２に示す電極間距離（Ｄ）１８０μｍ、長さ（Ｌ）５９ｍｍの櫛型電極を金蒸着により作製する。次に、温度２３℃／湿度５０％ＲＨの環境下にて、櫛型電極の間に１０００Ｖの直流電圧（Ｖ）を印加したときの直流電圧（Ｉ）を測定し、直流電圧（Ｖ）／直流電圧（Ｉ）から、電荷注入層の表面抵抗率ρｓを算出した。

　さらに、前述した＜感光ドラムの電荷注入層断面の分析＞において測定した電荷注入層の膜厚ｔ（ｃｍ）を用いて、下記式（２）によって体積抵抗率ρｖ（Ω・ｃｍ）を算出した。
ρｖ＝ρｓ×ｔ・・・（２）
　（ρｖ：体積抵抗率、ρｓ：表面抵抗率、ｔ：電荷注入層の厚さ）

　この測定では、微小な電流量を測定するため、抵抗測定装置としては、微小電流の測定が可能な機器を用いて行うことが好ましい。例えば、ヒューレットパッカード製のピコアンメーター４１４０Ｂなどが挙げられる。使用する櫛型電極や、印加する電圧は電荷注入層の材料や抵抗値によって、適切なＳＮ比が得られるように選定するのが望ましい。

　＜電子写真感光体の製造例＞
　（酸化チタン製造例）
　本発明に係る導電性粒子であるアナターゼ形酸化チタン粒子は公知の硫酸法で製造することができる。即ち、硫酸チタン、硫酸チタニルを含む溶液を加熱して加水分解させ含水二酸化チタンスラリーを作製し、該二酸化チタンスラリーを脱水焼成して得られる。

　（アナターゼ型酸化チタン粒子１の製造例）
　本発明のアナターゼ型酸化チタンは、アナターゼ化度は９０～１００％が好ましい。上記方法により、アナターゼ化度がほぼ１００％のアナターゼ型酸化チタンを作製することができる。又、この範囲のニオブ元素を含有するアナターゼ型酸化チタンを含有する本発明に係る電荷注入層２１ｆは、整流性が良好且つ安定して達成され、本発明の前記した効果が良好に達成される。

　ここで、アナターゼ化度とは、酸化チタンの粉末Ｘ線回析において、アナターゼの最強干渉線（面指数１０１）の強度ＩＡとルチルの最強干渉線（面指数１１０）の強度ＩＲを測定し、以下の式で求められる値である。
　アナターゼ化度（％）＝１００／（１＋１．２６５×ＩＲ／ＩＡ）

　アナターゼ化度を９０～１００％の範囲に作製するには、酸化チタンの作製において、チタン化合物として硫酸チタン、硫酸チタニルを含む溶液を加熱して加水分解させるとアナターゼ化度がほぼ１００％のアナターゼ型酸化チタンが得られる。又、四塩化チタン水溶液を、アルカリを用いて中和すればアナターゼ化度が高いアナターゼ型酸化チタンが得られる。

　本発明では、硫酸チタニルの溶液濃度を制御することにより、アナターゼ型酸化チタン粒子１を作製することが可能になった。

　＜導電性粒子の製造＞
　（導電性粒子１の製造）
　１００ｇの酸化チタン粒子１を水に分散させて、１Ｌの水懸濁液として６０℃に加温した。これに、五塩化ニオブ（ＮｂＣｌ_５）３ｇを１１．４モル／Ｌ塩酸１００ｍＬに溶解させたニオブ溶液と、チタンとして３３．７ｇを含む硫酸チタン溶液６００ｍＬとを混合したチタンニオブ酸液（液中のニオブとチタンの質量比が１．０／３３．７となる）と１０．７モル／Ｌ水酸化ナトリウム水溶液とを懸濁液のｐＨが２～３となるように３時間かけて同時に滴下（並行添加）した。滴下終了後、懸濁液をろ過、洗浄し、１１０℃で８時間乾燥した。この乾燥物を大気雰囲気中、８００℃にて１時間の加熱処理（焼成処理）を行い、ニオブ原子が表面近傍に偏在した、ニオブ原子含有酸化チタン粒子１を得た。表１にニオブ原子含有酸化チタン粒子１の物性を示す。

　次に、
・ニオブ含有酸化チタン粒子１　　　１００．０部
・表面処理剤１（下記式（Ｓ－１））（商品名：ＫＢＭ－３０３３、信越化学工業（株）製）　　　３．０部

・トルエン　　　２００．０部

　これらを混合し、攪拌装置で４時間攪拌した後、ろ過、洗浄後、更に１３０℃で３時間加熱処理を行って、導電性粒子１が得られた。導電性粒子１の物性を表１に示す。なお、表１中のニオブ原子含有量は、導電性粒子におけるニオブ原子の含有量であり、蛍光Ｘ線による元素分析法（ＸＲＦ）により測定して得た値である。

　表中、Ａは、「粒子表面から測定粒子の最大径の５％内部におけるニオブ原子とチタン原子との濃度比率」であり、Ｂは、「粒子中心部におけるニオブ原子とチタン原子との濃度比率」である。

　（電子写真感光体製造例１）
　直径２４ｍｍ、長さ２５７．５ｍｍのアルミニウムシリンダー（ＪＩＳ－Ａ３００３、アルミニウム合金）を支持体２１ａ（導電性支持体）とした。

　（導電層２１ｂの製造例１）
　次に、以下の材料を用意した。
・金属酸化物粒子としての酸素欠損型酸化スズ（ＳｎＯ_２）で被覆されている酸化チタン（ＴｉＯ_２）粒子（体積平均粒径２３０ｎｍ）２１４部
・結着材料としてのフェノール樹脂（フェノール樹脂のモノマー／オリゴマー）（商品名：プライオーフェンＪ－３２５、大日本インキ化学工業（株）製、樹脂固形分：６０質量％）１３２部
・溶剤としての１－メトキシ－２－プロパノール９８部

　これらを、直径０．８ｍｍのガラスビーズ４５０部を用いたサンドミルに入れ、回転数：２０００ｒｐｍ、分散処理時間：４．５時間、冷却水の設定温度：１８℃の条件で分散処理を行い、分散液を得た。この分散液からメッシュ（目開き：１５０μｍ）でガラスビーズを取り除いた。

　得られた分散液に、表面粗し付与材としてのシリコーン樹脂粒子（商品名：トスパール１２０、モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ（株）製、平均粒径２μｍ）を添加した。シリコーン樹脂粒子の添加量は、ガラスビーズを取り除いた後の分散液中の金属酸化物粒子と結着材料の合計質量に対して１０質量％となるようにした。また、分散液中の金属酸化物粒子と結着材料の合計質量に対して０．０１質量％になるように、レベリング剤としてのシリコーンオイル（商品名：ＳＨ２８ＰＡ、東レ・ダウコーニング（株）製）を分散液に添加した。

　次に、分散液中の金属酸化物粒子と結着材料と表面粗し付与材の合計質量（すなわち、固形分の質量）が分散液の質量に対して６７質量％となるように、メタノールと１－メトキシ－２－プロパノールの混合溶媒（質量比１：１）を分散液に添加した。その後、攪拌することによって、導電層２１ｂ用塗布液を調製した。

　この導電層２１ｂ用塗布液を支持体２１ａ上に浸漬塗布し、これを１時間１４０℃で加熱することによって、膜厚が３０μｍの導電層２１ｂを形成した。

　（下引き層２１ｃの製造例１）
　次に、以下の材料を用意した。
・下記式（Ｅ－１）で示される電子輸送物質３．１１部
・ブロックイソシアネート（商品名：デュラネートＳＢＢ－７０Ｐ、旭化成ケミカルズ（株）製）６．４９部
・スチレン－アクリル樹脂（商品名：ＵＣ－３９２０、東亞合成製）０．４部
・シリカスラリー（製品名：ＩＰＡ－ＳＴ－ＵＰ、日産化学工業製、固形分濃度：１５質量％、粘度：９ｍＰａ・ｓ）１．８部

　これらを、１－ブタノール４８部とアセトン２４部の混合溶媒に溶解して下引き層２１ｃ用塗布液を調製した。この下引き層２１ｃ用塗布液を導電層２１ｂ上に浸漬塗布し、これを３０分間１７０℃で加熱することによって、膜厚が０．７μｍの下引き層２１ｃを形成した。

　次に、ＣｕＫα特性Ｘ線回折より得られるチャートにおいて、７．５°及び２８．４°の位置にピークを有する結晶形のヒドロキシガリウムフタロシアニン１０部とポリビニルブチラール樹脂（商品名：エスレックＢＸ－１、積水化学工業社製）５部を用意した。

　これらをシクロヘキサノン２００部に添加し、直径０．９ｍｍのガラスビーズを用いたサンドミル装置で６時間分散した。これにシクロヘキサノン１５０部と酢酸エチル３５０部をさらに加えて希釈して電荷発生層２１ｄ用塗布液を得た。

　得られた塗布液を下引き層２１ｃ上に浸漬塗布し、９５℃で１０分間乾燥することにより、膜厚が０．２０μｍの電荷発生層２１ｄを形成した。

　なお、Ｘ線回折の測定は、次の条件で行ったものである。

　［粉末Ｘ線回折測定］
使用測定機：理学電気（株）製、Ｘ線回折装置ＲＩＮＴ－ＴＴＲＩＩ
Ｘ線管球：Ｃｕ
管電圧：５０ＫＶ
管電流：３００ｍＡ
スキャン方法：２θ／θスキャン
スキャン速度：４．０°／ｍｉｎ
サンプリング間隔：０．０２°
スタート角度（２θ）：５．０°
ストップ角度（２θ）：４０．０°
アタッチメント：標準試料ホルダー
フィルター：不使用
インシデントモノクロ：使用
カウンターモノクロメーター：不使用
発散スリット：開放
発散縦制限スリット：１０．００ｍｍ
散乱スリット：開放
受光スリット：開放
平板モノクロメーター：使用
カウンター：シンチレーションカウンター

　（感光層の製造例１）
　次に、以下の材料を用意した。
・下記式（Ｃ－１）で示される電荷輸送物質（正孔輸送性物質）６部
・下記式（Ｃ－２）で示される電荷輸送物質（正孔輸送性物質）３部
・下記式（Ｃ－３）で示される電荷輸送物質（正孔輸送性物質）１部
・ポリカーボネート（商品名：ユーピロンＺ４００、三菱エンジニアリングプラスチックス（株）製）１０部
・下記式（Ｃ－４）と下記式（Ｃ－５）の共重合ユニットを有するポリカーボネート樹脂（ｘ／ｙ＝０．９５／０．０５：粘度平均分子量＝２００００）０．０２部

　これらを、オルトキシレン２５部／安息香酸メチル２５部／ジメトキシメタン２５部の混合溶媒に溶解させることによって電荷輸送層２１ｅ用塗布液を調製した。この電荷輸送層２１ｅ用塗布液を電荷発生層２１ｄ上に浸漬塗布して塗膜を形成し、塗膜を３０分間１２０℃で乾燥させることによって、膜厚が１２μｍの電荷輸送層２１ｅを形成した。

　（電荷注入層２１ｆの製造例１）
　次に、以下の材料を用意した。
・結着樹脂として下記構造式（Ｏ－１）で示される化合物１００．０部
・導電性粒子１として上記の表面処理したニオブ含有酸化チタン粒子６６．７部

　これらを、１－プロパノール１００部／シクロヘキサン１００部の混合溶媒に混合し、攪拌装置で６時間攪拌した。このようにして、電荷注入層２１ｆ用塗布液を調製した。

　この電荷注入層２１ｆ用塗布液を電荷輸送層２１ｅ上に浸漬塗布して塗膜を形成し、得られた塗膜を６分間５０℃で乾燥させた。その後、窒素雰囲気下にて、加速電圧７０ｋＶ、ビーム電流５．０ｍＡの条件で支持体２１ａ（被照射体）を３００ｒｐｍの速度で回転させながら、１．６秒間電子線を塗膜に照射した。電荷注入層２１ｆ位置の線量は１５ｋＧｙであった。

　その後、窒素雰囲気下にて、塗膜の温度を１１７℃に昇温させた。電子線照射から、その後の加熱処理までの酸素濃度は１０ｐｐｍであった。

　次に、大気中において塗膜の温度が２５℃になるまで自然冷却した後、塗膜の温度が１２０℃になる条件で１時間加熱処理を行い、膜厚２μｍの電荷注入層２１ｆを形成した。このようにして、電子写真感光体１を製造した。

　５．転写残トナーの回収
　本実施の形態は、記録材Ｐに転写されずに感光ドラム２１に残留した転写残トナーを現像装置３０に回収し、再利用する所謂クリーナーレス構成を採用している。転写残トナーは、以下の工程で除去される。転写残トナーには、本実施例における正規極性とは逆の極性の正極性に帯電しているトナーや、負極性に帯電しているものの充分な電荷を有していないトナーが混在する。前露光装置２４により、転写部通過後の感光ドラム２１の表面電位は約０Ｖまで除電されており、帯電ブラシ２２には感光ドラム２１の表面よりも負極性側に大きな帯電電圧が印加されている。これにより、帯電ブラシ２２によって、正極性に帯電している転写残トナーや十分な負極性の電荷を有していないトナーにも電荷が注入される。これにより、負極性に十分な電荷を有した転写残トナーは帯電ブラシ２２、および帯電ローラ２３に付着せず、感光ドラム２１の回転に伴い搬送される。この結果、帯電ブラシ２２、帯電ローラ２３は良好な帯電性能を維持することができる。

　また、製品寿命末期などトナーが劣化した状態や、高印字画像を大量出力したときなどには、大量の転写残トナーが帯電ブラシ２２に突入する可能性がある。このとき、帯電ブラシ２２による転写残トナーへの負極性への十分な注入帯電が間に合わず、転写残トナーが一時的に帯電ブラシ２２に付着してしまう状態が続くことがある。これによって、帯電ブラシ２２から感光ドラム２１への直接注入帯電が適切に行えず、帯電不良としてハーフトーン画像のスジなどの原因となる。

　しかし、本実施例では帯電ブラシ２２の下流で帯電ローラ２３による均一帯電が行われるため、帯電ブラシ２２に転写残トナーが一時的に付着しても良好な画像を出力し続けることが可能である。帯電ローラ２３は、パッシェンの法則による非接触な放電で帯電を行うため、多少転写残トナーが付着しても均一帯電性には影響が少ない。

　帯電ブラシ２２との当接部、帯電ローラ２３との当接部を通過した感光ドラム２１の表面上に付着した転写残トナーは、感光ドラム２１の回転に伴い、現像部に到達する。ここで、現像部に到達した転写残トナーの挙動について、感光ドラム２１の露光部と非露光部に分けて説明する。感光ドラム２１の非露光部、すなわち暗部電位Ｖｄ部では、感光ドラム２１の表面電位が現像ローラ３１に印加されている現像電圧よりも負極性側に大きい。そのため、負極性に十分な電荷を有した転写残トナーは、電界によるクーロン力によって現像ローラ３１に移動し、現像容器３２内に回収される。ここで、感光ドラム２１の暗部電位部Ｖｄは、非露光部に限られず、感光ドラム２１の表面電位が現像ローラ３１に印加されている現像電圧よりも負極性側に大きければ弱露光してもよい。

　現像容器３２に回収されたトナーは、撹拌部材３４によって現像容器３２内のトナーと撹拌されて分散すると共に、現像ローラ３１に担持されることで再び現像工程に使用される。

　一方、感光ドラム２１の露光部Ｖｌでは、感光ドラム２１の表面電位が現像ローラ３１に印加されている現像電圧よりも負極性側に小さいため、転写残トナーは、現像部において感光ドラム２１から現像ローラ３１に転移せずに感光ドラム２１の表面に残る。感光ドラム２１の表面に残った転写残トナーは、現像ローラ３１から露光部へと転移する他のトナーと共に感光ドラム２１に担持されて転写部へ移動し、転写部において記録材Ｐに転写される。

　本実施例において、Ｖｄは－６００Ｖ、Ｖｌは－１００Ｖとした。上述したように、現像電圧が－３５０Ｖであるので、帯電ローラ２３との当接部を通過した感光ドラム２１の暗部電位部Ｖｄと現像電圧（現像ローラ３１の表面電位）との間の電位差であるバックコントラストを－２００Ｖとした。また、感光ドラム２１の露光部Ｖｌと現像電圧（現像ローラ３１の表面電位）との間の電位差である現像コントラストを－２５０Ｖとした。

　６．帯電構成
　本項では、本実施例における特徴である帯電ブラシ２２と帯電ローラ２３による感光ドラム２１の帯電について詳細に説明する。

　帯電ブラシ２２は主として直接注入帯電によって、感光ドラム２１を帯電する。直接注入帯電は放電を伴わない帯電のため、放電生成物が発生しない。しかし、直接感光ドラム２１と接触している場所のみが帯電可能なため、帯電ブラシ２２が感光ドラム２１と均一に接触していないと帯電ムラが発生する。放電生成物の影響に関しては後述する。

　帯電ローラ２３は主として放電によって感光ドラム２１を帯電する。放電はパッシェンの法則に従い非接触箇所で発生し、帯電ローラ２３と感光ドラム２１が接触していない場所も帯電可能であるため、均一に帯電させることが可能である。

　感光ドラム２１の回転方向の上流側に帯電ブラシ２２、下流側に帯電ローラ２３を備えることで、上流側の帯電ブラシ２２の直接注入帯電で放電生成物を抑制することが出来る。さらに、感光ドラム２１を帯電し、下流側の帯電ローラ２３の放電で均一に感光ドラム２１表面を帯電し、帯電工程を終えることが可能である。以下に帯電ブラシ２２、帯電ローラ２３について詳しく解説する。

　帯電ブラシ２２は感光ドラム２１に所定の圧接力で接触する。帯電ブラシ２２には帯電高圧電源Ｅ４によって所望の電圧が印加され、感光ドラム２１の表面が前露光装置２４によってほぼ０Ｖまで除電される。前露光装置２４によって除電された感光ドラム２１表面を主として直接注入帯電によって正規極性側である負極性側に帯電する。帯電ブラシ２２は導電性ナイロン繊維をパイル地にした幅５ｍｍの生地を、ステンレス製の板金に張り付けて固定されている。導電性ナイロン繊維は繊度が２デニール、植毛密度２４０本／ｍｍ^２、パイル長６ｍｍであり、感光ドラム２１とは毛先からの侵入量が１．２ｍｍとなるように当接している。帯電ブラシ２２による直接注入帯電性は、帯電ブラシ２２と感光ドラム２１の接触面積が大きいほど向上する。同じ帯電ブラシ２２で比較した場合、上記侵入量が大きいほど接触面積が増加する傾向であり、直接注入帯電性は向上する。しかし、侵入量がある大きさを超えると、帯電ブラシ２２と感光ドラム２１の接触圧が高くなり、帯電ブラシ２２による感光ドラム２１へのキズ等が発生することがある。また、本実施例においては、感光ドラム２１の表面に残存した現像剤を除去するためのクリーニング部材を設けていないクリーナーレス構成を採用している。本構成のようなクリーナーレスシステムを採用した構成では、帯電ブラシ２２と感光ドラム２１の接触圧が高いと、転写されずに感光ドラム２１に残った転写残トナーが帯電ブラシ２２によってせき止められる。それによって、帯電ブラシ２２の直接注入帯電機能性が低下してしまう。よって、帯電ブラシ２２の植毛密度や繊度、パイル長、侵入量などの設計値は上記観点と注入帯電性のバランスをとって設定する必要がある。帯電ブラシ２２の抵抗値は１×１０^５Ωである。この抵抗値とは、感光ドラム２１の代わりとして同じ直径の金属シリンダーに帯電ブラシ２２を同条件で当接させ、－１００Ｖの電圧を印加したときに流れる電流値から換算したものである。帯電ブラシ２２の導電性繊維の材質を変えるなどして、原糸の抵抗を変えることで帯電ブラシ２２の抵抗値を制御することができる。抵抗値が低いほうが帯電ブラシ２２の注入性は向上する。しかし、抵抗値を下げすぎてしまうと、帯電ブラシ２２から感光ドラム２１に局所的に大電流が流れ、電荷注入層２１ｆおよび電荷輸送層２１ｅが絶縁破壊されてしまう所謂ピンホールリークが発生することがある。本構成では、帯電ブラシ２２の抵抗値は１×１０^４Ω以上でピンホールリークを抑制することが出来た。また１×１０^８Ω以下の抵抗で十分な注入帯電性を示した。よって、帯電ブラシ２２の抵抗値は１×１０^４Ωから１×１０^８Ωとすることが好ましい。上記の観点から、本実施例における帯電ブラシ２２の抵抗値は１×１０^５Ωに設定している。

　なお、本実施例では固定ブラシ型の帯電部材を例示しているが、感光ドラム２１に接触して、直接注入帯電を行うことができればその他の構成でも構わない。例えば、図４に示すように、ローラ型の芯金１２２に帯電ブラシ１２３を巻き付け、感光ドラム２１に回転させつつ当接させる構成でも構わない。これらの構成でも上述したピンホールリークや、感光ドラム２１との接触圧、注入帯電性の観点から帯電ブラシ２２の材質や帯電ブラシ２２の接触構成を決定する必要がある。なお、本実施例においてはブラシ形状を用いているが、形状はブラシに限られない。

　本実施例では、帯電ブラシ２２には感光ドラム２１との間の電位差が放電開始電圧５５０Ｖ以下となるように－５００Ｖの電位が印加され、直接電荷注入によって感光ドラム２１を帯電する。本構成では、上述したように、前露光装置２４によって、帯電ブラシ２２との当接部を通過する前の感光ドラム２１表面の電位を約０Ｖにならしている。これにより、帯電ブラシ２２と感光ドラム２１の間に安定して５００Ｖの電位差を設けることができる。前露光装置２４を設けない構成の場合、転写ローラ１２への印加電圧や印刷環境の温度や湿度など様々な要因によって、帯電ブラシ２２通過前の感光ドラム２１表面電位が変化する。特に、転写ローラ１２への印加電圧（＋極性）の絶対値の影響が大きく、この値によって、帯電ブラシ２２通過前の感光ドラム２１表面は＋側に帯電することも、－側に帯電することもある。その際には、各状況に応じて帯電ブラシ２２と感光ドラム２１の電位差が狙いの値となるように（本実施例では５００Ｖ）、帯電ブラシ２２に印加する電圧を制御することが、安定した直接注入帯電性のために望ましい。なお、帯電ブラシ２２と感光ドラム２１表面の電位差が５５０Ｖを超えると、帯電ブラシ２２と感光ドラム２１の間で放電が始まるが、直接電荷注入による帯電も同時に起こる。そのため、帯電ブラシ２２と感光ドラム２１表面との電位差が５５０Ｖを超えていても、直接注入帯電によって放電量を下げ、放電生成物を減少させることは可能である。ただし、帯電ブラシ２２に印加する第１の帯電電圧が、感光ドラム２１の目標電位Ｖｄ（本実施例では－６００Ｖ）を超えてしまうと、帯電ブラシ２２による帯電で、感光ドラム２１の表面電位がＶｄ＝－６００Ｖよりも負極性側に大きくなる。それにより、帯電ローラ２３による帯電後の感光ドラム２１表面の電位ムラを生んでしまうことがある。そのため、帯電ブラシ２２に印加する電圧はＶｄ以下とすることが望ましい。

　続いて、帯電ローラ２３について説明する。帯電ローラ２３は帯電ブラシ２２に対して、感光ドラム２１の回転方向下流側で感光ドラム２１に所定の圧接力で接触する。

　帯電ローラ２３はステンレスからなる直径６ｍｍの芯金を支持体として、その周りを柔軟性のある複数の樹脂層で覆った多層構造である。本構成では、帯電ローラ２３は芯金を覆う第一の樹脂層である基層と、基層を覆う第二の樹脂層である表層からなる２層構造となっている。基層の樹脂材料は導電性のあるカーボンを分散させた導電性ヒドリンゴムであり、芯金上に押し出し成型で形成され、膜厚は約２ｍｍである。本実施例では、導電性ヒドリンゴムを採用したが、柔軟性がありかつ導電性のある樹脂材料であればこれに限られるものではない。

　本実施例では先に述べたように、感光ドラム２１は最表面に電荷注入機能を持った電荷注入層２１ｆを備えている。帯電ローラ２３は帯電ブラシ２２と比較して、感光ドラム２１との接触面積が少ない。そのため、一般的に直接電荷注入による帯電は発生しにくいが、本実施例では、電荷注入機能を持った感光ドラム２１を採用しているため、帯電ローラ２３の構成によっては直接電荷注入による帯電が発生することがある。帯電ローラ２３にはＶｄより大きな絶対値を有する帯電電圧が印加されるため、帯電ローラ２３から感光ドラム２１に直接電荷注入が発生してしまうと、感光ドラム２１表面がＶｄよりも負極性側に大きな値に帯電してしまう。それによって、該当箇所が電位ムラとして画像に可視化されてしまう。

　帯電ローラ２３から感光ドラム２１への直接注入帯電を抑制するためには、帯電ローラ２３の最表面の体積抵抗率が高いことと、感光ドラム２１との接触面積が小さいことが必要である。

　そこで、本構成では帯電ローラ２３の基層の上に適度な表面Ｒａを持った膜厚約３０μｍの高抵抗樹脂層を表層としてスプレー塗工している。最表面を高抵抗とすることで、帯電ローラ２３から感光ドラム２１への電荷の移動を抑制することができる。また適切な表面Ｒａを持たせることで、帯電ローラ２３と感光ドラム２１が点接触となり、電荷が注入する面積を減らすことができる。本構成ではウレタン系の樹脂材料に、表面に適切なＲａを付けるためのウレタン系材料からなる粒径約２０μｍの粗し粒子を重量比約５０％混合して、表層の塗工液とした。塗工液を基層上にスプレー塗工することで表層を形成した。表層の体積抵抗率は約１×１０^１４Ω・ｃｍであり、表面Ｒａは約２．０μｍである。本実施例においては、帯電ローラ２３の表層の体積抵抗率は１．０×１０^１２Ω・ｃｍ以上、表面のＲａは０．５～３．０μｍであることが好ましい。

　本実施例の帯電ローラ２３では、感光ドラム２１との電位差が放電開始電圧の５５０Ｖ以下では、帯電量が０Ｖであり、直接注入帯電がほぼ発生しないことを確認した。

　帯電ローラ２３には帯電ブラシ２２に電圧を印加する第１の帯電電源Ｅ４とは異なる別の帯電高圧電源Ｅ１によって所望の帯電電圧が印加され、主として放電によって感光ドラム２１の表面を負極性目標電位に均一に帯電する。

　帯電ローラ２３には－１１５０Ｖの帯電電圧が印加され、感光ドラム２１表面を目標Ｖｄ値である－６００Ｖに均一に帯電する。

　７．放電生成物による感光ドラムへの影響
　画像形成装置１を用いて画像形成動作を実行する際に、放電を行うと少量ながらオゾンやＮＯｘ等の放電生成物が発生し、感光ドラム２１の表面に付着することがある。放電生成物は、感光ドラム２１に当接する部材によって掻き取られるが、付着する量が掻き取る量より多い場合、繰り返しの画像形成動作によって、徐々に感光ドラム２１の表面に蓄積していく。感光ドラム２１の表面に放電生成物が付着すると吸湿し、感光ドラム２１の表面の電気抵抗を低下させることによって、感光ドラム２１の電荷保持能力が低下することで電圧が印加される場合に、感光ドラム１の表面に電荷が注入されることがある。

　次に、放電生成物が感光ドラム１の表面電位の形成に及ぼす影響に関して説明する。

　図５は、帯電ローラ２３に印加した帯電電圧と感光ドラム２１の表面電位との関係を、温度３２．５℃、相対湿度８０％の高温高湿環境で測定した結果を示すグラフである。帯電電圧の絶対値が小さい場合は感光ドラム２１上の表面電位に変化はないが、ある電圧値から感光ドラム１表面に電位が形成され始める。この値が放電開始電圧Ｖｔｈとなる。本実施例では、－５５０ＶがＶｔｈとなる。Ｖｔｈは、帯電ローラ２３と感光ドラム２１との空隙や、感光層厚み、感光層比誘電率から決定される。絶対値がＶｔｈ以上の電圧を帯電ローラ２３に印加すると、パッシェンの法則に基づき、上記空隙での放電現象が発生し、感光ドラム２１に電荷が乗る。

　図６には、図５と同様に、温度３２．５℃、相対湿度８０％の高温高湿環境で放電生成物が付着している感光ドラム２１を用いた時に、帯電ローラ２３に印加した帯電電圧と感光ドラム２１の表面電位の関係を測定した結果を示す。放電生成物は高湿環境下で吸湿するため、感光ドラム２１の表面の電気抵抗が低下しやすい。したがって、同じ環境で測定した図５の結果と異なり、Ｖｔｈよりも絶対値が小さい印加電圧でも電位が形成され始め、Ｖｔｈ印加で約－５０Ｖの電位が形成されている事が分かる。これは、放電生成物が付着した感光ドラム２１の表面の電気抵抗が低下し注入帯電することによってＶｔｈ未満の電圧を印加した場合においても、微小に電位が形成されることによる。この注入帯電の量は、感光ドラム２１上の放電生成物量に依存する。

　このように、放電生成物により、感光ドラム２１の表面の電気抵抗が低下することで、放電生成物の付着が多い部分に電流が流れてしまう。すると、感光ドラム２１の表面に適切な静電潜像や表面電位を形成出来なくなり、静電潜像がぼやける画像流れという現象が発生することがある。

　８．画像流れ抑制と均一帯電性の向上効果
　本項では本実施例の構成による画像流れと均一帯電性の向上効果の実験結果に関して記載する。

　上述したように、画像流れは、放電生成物や変質した感光ドラム２１の表面が低抵抗化することで発生し、顕著に悪化するのは高温多湿環境である。したがって、本実施例の画像流れと均一帯電性の評価は温度３２．５℃、湿度８０％の高温多湿環境下で実施した。

　本実施例では感光ドラム２１は周面速度１６８ｍｍ／ｓｅｃで駆動モータ１１０によって回転している。感光ドラム２１の転写ローラ１２との対向部である転写部を通過した後の感光ドラム２１の表面電位は、前露光装置２４の除電により、約０Ｖまで低下している。

　感光ドラム２１の表面電位が約０Ｖまで低下した後、帯電ブラシ２２と帯電ローラ２３によって再びＶｄまで帯電される。

　このとき、感光ドラム２１の表面をＶｄまで帯電させるための帯電電流として、帯電ブラシ２２と帯電ローラ２３を合わせて約３２μＡの電流が必要であった。

　本実施例では、帯電ブラシ２２と帯電ローラ２３に流れる帯電電流をそれぞれ測定することで、帯電ブラシ２２と帯電ローラ２３と、が全体の帯電のうち何パーセントを帯電させているのかを見積もった。帯電ブラシ２２に流れる帯電電流は直接注入帯電に消費され、帯電ローラ２３に流れる帯電電流は放電による帯電に消費される。よって、帯電ブラシ２２と帯電ローラ２３との帯電電流を測定することで、全帯電量のうち直接注入帯電によって帯電された帯電量の比率を算出することができる。以後、この帯電量の比率を直接注入帯電比率と記載する。

　本実施例では、帯電ブラシ２２に流れる帯電電流は２２μＡ、帯電ローラ２３に流れる帯電電流は１０μＡであり、合計３２μＡの電流が流れ、帯電ローラ２３の後の感光ドラム２１の表面電位は－６００Ｖに帯電していた。すなわち直接注入帯電比率は約６９％であり、放電による帯電量を約３１％まで減少させている。

　本構成と比較例における画像濃度ムラ、および画像流れの発生レベルをまとめたのが表２である。画像濃度ムラはハーフトーン画像を出力し、可視化できる濃度ムラがある場合を×とした。画像流れの評価は、温度３２．５℃、相対湿度８０％の環境下で実施した。Ｘｅｒｏｘ社製のＸｅｒｏｘ　ｍｕｌｔｉｐｕｒｐоｓｅ　ｐａｐｅｒ（坪量７５ｇ／ｍ^２、ＬＴＲサイズ）を５０００枚連続通紙し、１２時間放置した後のハーフトーン画像、及びテキスト画像によって評価した。

　印刷した画像はベタ白画像であり、画像流れのレベルとしてはハーフトーン画像の階調が変化し、テキストには異常がないレベルを△、ハーフトーン画像の階調及びテキスト、共に変化した場合を×として評価した。

　本実施例では、ドラムとして前記電子写真感光体１の最表面の体積抵抗率が１×１０^１２Ω・ｃｍであり、帯電ブラシ２２と帯電ローラ２３にはそれぞれ－５００Ｖ、－１１５０Ｖの電圧が印加され、直接注入帯電比率は６９％である。このとき画像濃度ムラおよび、画像流れの発生はなく、初期から５０００枚通紙後まで良好な画像が印刷できた。

　比較例１は、前記電子写真感光体１において、感光ドラム２１が電荷注入層２１ｆを持たず、電荷輸送層２１ｅを最表層とした構成で、感光ドラム２１の表面の体積抵抗率は１×１０^１５Ω・ｃｍである。比較例１では、帯電ブラシ２２に－５００Ｖの電圧を印加しても、感光ドラム２１には約１１μＡ程度しか帯電電流が流れず、直接注入帯電比率は３４％であった。この構成では、Ｖｄを－６００Ｖに帯電させるために、過半数を帯電ローラ２３の放電による帯電を使用しなくてはならず、放電生成物の発生量が増え、感光ドラム２１の表面が変質した。よって、比較例１における５０００枚通紙後の画像流れのレベルは、ハーフトーン画像に階調変化が発生する△レベルとなった。

　比較例２は、帯電ブラシ２２を設けず、帯電ローラ２３のみで感光ドラム２１を帯電する構成である。帯電ローラ２３は高抵抗かつ表面の荒れた構成をとっているため、感光ドラム２１の最表面に電荷注入層２１ｆがあっても、直接注入帯電による帯電は行われず、直接注入帯電比率は０％であった。感光ドラム２１の帯電は全て放電によって行われるため、結果として、放電生成物の発生量が増え、感光ドラム２１表面が変質した。よって、比較例２における５０００枚通紙後の画像流れのレベルは、テキストにも影響が出る×レベルとなった。

　比較例３は、帯電ローラ２３を設けず、帯電ブラシ２２によってのみ感光ドラム２１の表面を帯電する構成である。帯電ブラシ２２に－１０５０Ｖの電圧を印加したときに、感光ドラム２１の表面電位は－６００Ｖとなった。帯電ローラ２３に比べて、低い印加電圧で感光ドラム２１の表面をＶｄ電位に帯電できたのは、帯電ブラシ２２は直接注入帯電と放電の両方の帯電によって、感光ドラム２１を帯電するためである。このときの直接注入帯電比率を測定することはできないが、放電は帯電ブラシ２２の毛と感光ドラム２１の接触部よりも感光ドラム２１の回転方向の上流側で開始されるため、主として放電により感光ドラム２１への帯電が行われていると考えられる。放電後に帯電ブラシ２２と感光ドラム２１の接触部で直接注入帯電が行われるため、感光ドラム２１の表面電位を－６００Ｖに帯電させるための帯電ブラシ２２への印加電圧は－１０５０Ｖとなり、帯電ローラ２３よりも１００Ｖ絶対値が小さい値となった。そのため、１００Ｖ分の帯電が直接注入帯電によって行われたと考えられる。よって、このときの直接注入帯電比率は約１７％であると予想される。また、帯電ブラシ２２と感光ドラム２１は接触状態にムラがあるため、接触面積が多い箇所は直接注入帯電しやすく、接触していない箇所は注入帯電しない。そのため、感光ドラム２１の平均の表面電位は－６００Ｖとなっていても、微視的な電位ムラが多く、画像上ではハーフトーン画像上に多数のスジが発生し、画像濃度ムラは×となった。本実施例と比較して直接注入帯電比率も小さいと予想されるため、画像流れのレベルもハーフトーン画像に階調変化が発生する△のレベルだった。

　以上から、実施例１において、以下のような構成、特徴を有する。

　回転可能であって、アルミシリンダで構成された支持体２１ａと表面に表層としての電荷注入層２１ｆを有する感光ドラム２１を有する。感光ドラム２１の表面と接触して第１の帯電部を形成し、第１の帯電部において感光ドラム２１の表面を帯電する第１の帯電部材である帯電ブラシ２２を有する。感光ドラム２１の表面と対向する対向部において、感光ドラム２１の表面に現像剤を供給する現像部材としての現像ローラ３１を有する。感光ドラム２１の回転方向において、第１の帯電部の下流、かつ、対向部の上流において感光ドラム２１の表面と対向する第２の帯電部において帯電ブラシ２２によって帯電された感光ドラム２１の表面を帯電する第２の帯電部材である帯電ローラ２３を有する。帯電ブラシ２２に第１の帯電電圧を印加する第１の帯電電圧印加部Ｅ４と、帯電ローラ２３に第２の帯電電圧を印加する第２の帯電電圧印加部Ｅ１と、を有する。第１の帯電電圧印加部Ｅ４と第２の帯電電圧印加部Ｅ１と、を制御する制御部１５０を有する。感光ドラム２１の電荷注入層２１ｆの体積抵抗率は、１．０×１０^９Ω・ｃｍ以上１．０×１０^１４Ω・ｃｍ以下である。制御部１５０は、帯電ブラシ２２によって帯電された感光ドラム２１の表面と帯電ローラ２３との間に形成される第２の電位差が放電開始電圧以上になるように第２の帯電電圧印加部Ｅ１に印加される第２の帯電電圧を制御する。

　感光ドラム２１と対向する転写部を形成し、転写部においてトナー像を感光ドラム２１から被転写体である記録材Ｐへ転写する転写ローラ１２を有する。転写部において感光ドラム２１の表面に形成されたトナー像が記録材Ｐに転写された後、感光ドラム２１の表面に残留したトナーが現像ローラ３１により回収されるように構成される。

　また、帯電ブラシ２２は固定型のブラシ形状である。帯電ブラシ２２はブラシローラ形状であってもよい。帯電ブラシ２２は導電性を有し、帯電ブラシ２２の抵抗値が１．０×１０^４Ω・ｃｍ以上１．０×１０^８Ω・ｃｍ以下であることが好ましい。制御部は、第１の帯電電圧が第２の帯電電圧によって帯電された後に形成された感光ドラム２１の表面電位よりも絶対値が小さくなるように制御する。さらに、感光ドラム２１の表面と帯電ブラシ２２との間に形成される第１の電位差が放電開始電圧未満になるように第１の帯電電圧印加部Ｅ４に印加される第１の帯電電圧を制御する。帯電ブラシ２２に流れる帯電電流が、帯電ブラシ２２と帯電ローラ２３に流れる帯電電流の合計値に対して４０％以上であるように制御する。帯電ローラ２３はローラ形状である。帯電ローラ２３の最表面の体積抵抗率が１．０×１０^１２Ω・ｃｍ以上とすることが好ましい。また、帯電ローラ２３の最表面の表面Ｒａが０．５～３．０μｍであることが好ましい。感光ドラム２１に設けられた表層は電荷注入層２１ｆである。電荷注入層２１ｆは、バインダー樹脂に導電粒子を分散させた構成である。電荷注入層２１ｆは、非晶質のシリコンから構成されてもよい。現像剤の表面に導電性微粒子が添加されており、導電性微粒子は酸化リンを含んでもよい。

　上記構成を有することによって、感光ドラム２１の表面に直接電荷注入を行う帯電構成において、放電による放電生成物の発生や感光ドラム２１表面の変質を抑制しつつ、帯電不均一性を抑制することができる。

　本実施の形態は、転写残トナーを現像装置３０に回収し再利用するクリーナーレス構成としたが、従来公知の感光ドラム２１に当接するクリーニングブレードを使用して転写残トナーを回収する構成としてもよい。図７にクリーニングブレード２５を追加した帯電構成を示す。クリーニングブレード２５によって回収された転写残トナーや、紙粉などを含む感光ドラム２１上の異物は、現像装置３０とは別に設置される回収容器２６に回収される。

　この構成ではクリーニングブレード２５によって感光ドラム２１上の異物が清掃されるため、これらの異物が帯電ブラシ２２に付着することで発生する帯電ブラシ２２から感光ドラム２１への直接注入帯電性の低下を抑制できるといったメリットがある。

　ただし、清掃した感光ドラム２１上の異物を回収する回収容器２６が必要であり、製品寿命が長寿命になればなるほど、回収容器２６のために大きなスペースが必要となる。

　スクリュー部材などを用いて回収容器２６内に回収されたドラム上の異物を、プリンター本体内のデッドスペースに設けた別の回収容器に搬送し、回収容器２６を小型化する技術も一般的だが、製品自体のコストアップに繋がる。

　クリーニングブレード２５を追加するかどうかは、製品の寿命やコスト、カートリッジサイズ、必要とされる直接注入帯電性などの観点から、選択することが望ましい。

　第２の実施例は、図８に示すように感光ドラム２１と現像ローラ３１を非接触に配置した構成である。なお、感光ドラム２１と現像ローラ３１の配置以外の構成は実施例１と同じため詳細な説明は割愛する。

　本提案に関わる構成は、感光ドラム２１として最表面の体積抵抗率が１．０×１０^９Ω・ｃｍ以上１．０×１０^１４Ω・ｃｍ以下と一般的な感光ドラム２１よりも低抵抗であるという特徴を有する。

　この体積抵抗率の範囲に感光ドラム２１の最表面を制御することで、帯電ブラシ２２から感光ドラム２１への良好な直接電荷注入性を示すが、感光ドラム２１と現像ローラ３１との当接部では課題を生むことがある。

　感光ドラム２１の最表面の体積抵抗率が低いと、現像ローラ３１表面の体積抵抗率によっては、感光ドラム２１と現像ローラ３１の当接部において、感光ドラム２１の表面の電荷が現像ローラ３１へと移動し、感光ドラム２１の表面電位が不安定になることがある。その結果、印字画像として濃度ムラなどの画像弊害を生むことがある。

　また、感光ドラム２１とトナーとの間でも電荷の移動が起こり、同様に濃度ムラを生むこともある。

　図８のように感光ドラム２１と現像ローラ３１を非接触に配置することで、この課題の発生を抑制することができる。コロ規制部材などにより、感光ドラム２１と現像ローラ３１の間に微小ギャップを保持することで、感光ドラム２１と現像ローラ３１、もしくは感光ドラム２１とトナーが物理的に接触しない。そのため、互いの電荷の移動がなくなり、濃度ムラの発生を抑制することができる。

　微小ギャップの大きさは、現像ローラ３１から感光ドラム２１の印字部（スキャナ露光部）にトナーが飛翔するために必要な電界強度が必要となる。そして、非印字部（スキャナ非露光部）にはトナーが飛翔しないために必要な電界強度も、上記電界強度に加えて、感光ドラム２１と現像ローラ３１との間に維持できる範囲内となっていることが必要である。

　本実施例のように感光ドラム２１と現像ローラ３１の間に直流電界を形成する場合、微小ギャップ量としては１０～１００μｍが望ましく、さらには１０～５０μｍが望ましい。このギャップ量であれば、実施例１で記載した潜像の設定値で接触時と変わらず現像を行うことが可能であった。

　微小なギャップ量を設ける場合、そのギャップ量の大きさが長手位置で変動したり、駆動中に周方向位置で変動したりすると、感光ドラム２１と現像ローラ３１の電界強度の変化により、現像性が変化し、画像濃度ムラを生むことがある。そのため、ギャップ量は精密に制御することが求められる。

　感光ドラム２１と現像ローラ３１の間のギャップ量を、ギャップ量の変動に対して十分大きくすることで、ギャップ量変動による現像性への影響は小さくなる。本実施例の画像形成装置では、ギャップ量を１５０μｍ以上に大きくすれば、ギャップ量変動の画像への影響は十分小さくなる。

　しかし、ギャップ量が大きいと感光ドラム２１と現像ローラ３１間の現像性に必要な電界強度を確保するための電界差が非常に大きくなる。一般的な感光ドラム２１では、その電界差に必要な電位を帯電させることは困難である。また大きな帯電電位を感光ドラム２１に帯電させると放電量は増大し、画像流れも悪化する傾向になる。

　そのため、感光ドラム２１と現像ローラ３１の間のギャップ量をある程度大きく設定する場合は、現像ローラ３１に直流バイアスに加えて、現像に必要な電界強度を形成するために、振幅の大きな交流バイアスを高周波で重畳する構成が望ましい。具体的には、交流バイアスにより感光ドラム２１上のトナーを、感光ドラム２１上の印字部と非印字部に対して、往復運動させトナーを現像させる所謂ジャンピング現像を用いるのが一般的である。

　現像ローラ３１に現像に必要な電界強度を形成するための振幅の交流バイアスを重畳すると、現像ローラ３１のバイアスは、感光ドラム２１の非印字部の電位よりも負帯電側に大きな状態と、感光ドラム２１の印字部の電位よりも負帯電側に小さな状態を繰り返す。

　現像ローラ３１のバイアスが、感光ドラム２１の非印字部の電位よりも負帯電側に大きな状態では、感光ドラム２１上の非印字部にもトナーが飛翔（現像）するが、印字部にはより強くトナーを飛翔（現像）させる力が働く。逆に現像ローラ３１のバイアスが感光ドラム２１の印字部の電位よりも負帯電側に小さな状態では、感光ドラム２１上の印字部からもトナーが現像ローラ３１上に飛翔し引きはがされるが、非印字部からはより強くトナーを引きはがす力が働く。

　このサイクルを交流バイアスにより、周期的に繰り返すと、いずれ感光ドラム２１上の印字部はトナーの飛翔（現像）が有利になり、非印字部はトナーの引きはがしが有利な状態へと収束する。結果として感光ドラム２１上の潜像に従った像を形成することが可能となる。重畳する交流バイアスの周波数は現像と引きはがしが収束するのに十分な範囲に設定するのが一般的である。

　例えば、本実施例のような感光ドラム２１の非印字部の帯電電位が－６００Ｖ、印字部の帯電電位が－１００Ｖ、現像バイアスが－３５０Ｖ、ドラムの周面回転速度が１７０ｍｍ／秒という条件にする。その条件で、感光ドラム２１と現像ローラ３１の間に３００μｍのギャップ量を設定した場合、現像バイアスには－３５０Ｖの直流バイアスに加えて、２０００Ｖ_ｐ－ｐ程度の交流バイアスを周波数２５００Ｈｚ程度で重畳すると潜像に従った画像形成が可能であった。なおＶ_ｐ－ｐとは交流バイアスの交番電位の最大値と最小値の差の絶対値を示す。

　感光ドラム２１と現像ローラ３１のギャップ量は１５０μｍ～４００μｍの間が望ましい。ギャップ量が１５０μｍよりも小さくなると、ギャップ量変動による現像性の変化が悪化する。逆に４００μｍよりも大きいと、現像ローラ３１から感光体ドラム２１へトナーが飛翔する距離が長くなり、潜像が作るグラディエント力の影響をトナーが受けやすくなり、所謂、掃き寄せや画像のボケなどが発生しやすくなる。

　ジャンピング現像を採用する際には、転写残トナーの現像ローラ３１による回収が困難となるため、感光ドラム２１には図７で示したように感光ドラム２１上の異物を清掃するクリーニングブレード２５を当接させることが望ましい。

　また交流バイアスによる現像時に、電荷をほとんど持たないトナーが、電荷をもったトナーに引きつられて感光ドラム２１上の非印字部に一度到達してしまうと、そのトナーはドラム上から引きはがすことができず、留まり続け、所謂かぶりなどの画像弊害を生む。

　そのため、ジャンピング現像を採用する際には、磁性体を含有するトナーと内側にマグネットが配置された円筒状の現像スリーブが用いることで、電荷をもたないトナーは現像スリーブ上に保持し、感光ドラム２１上に飛翔させない構成を用いることが一般的である。

　第３の実施例は、帯電ローラ２２３を感光ドラム２１と非接触に配置した構成である。なお、帯電ローラ２２３の構成以外は実施例１と同じため詳細な説明は割愛する。

　図９に示すように、本実施例では、帯電ブラシ２２に対して、感光ドラム２１の回転方向下流側に帯電ローラ２２３が配置されている。本実施例では、実施例１と異なり、帯電ローラ２２３の両端部をコロ規制するなどして、感光ドラム２１と帯電ローラ２２３の表面同士があるギャップを保つように離間距離を規制している。離間距離は放電が安定して発生する距離が好ましく、１０μｍ～１００μｍが望ましい。本実施例では、離間距離は３０μｍとした。

　パッシェンの法則にしたがう放電は、感光ドラム２１と帯電ローラ２２３が離れていても可能なため、本実施例でも、放電により、均一に感光ドラム２１の表面を帯電することができる。

　また、本実施例でも帯電ブラシ２２によって約６６％の帯電量が直接注入帯電によって帯電されるため、帯電ローラ２２３による放電量を抑制することができ、放電生成物、感光ドラム２１の表面の劣化も抑制することができる。

　本実施例は、帯電ローラ２２３と感光ドラム２１が接触していないため、帯電ローラ２２３の構成に関わらず、帯電ローラ２２３から感光ドラム２１への直接注入帯電が発生しない。そのため、実施例１で説明したような、帯電ローラ２２３から感光ドラム２１への直接注入帯電による画像濃度ムラは発生しない。そのため、帯電ローラ２２３の最表面の体積抵抗率や形状をより自由に選択することができる。

　また、本実施例では転写残トナーを現像装置３０に回収し再利用する所謂クリーナーレス構成を採用しているが、帯電ローラ２２３が感光ドラム２１と非接触だと、転写残トナーが帯電ローラ２２３に付着することで発生する放電不良なども抑制することができる。

　本実施例では、非接触な帯電部材として帯電ローラ２２３を例に挙げているが、均一な帯電を行うことができればこの構成の限りではない。例えば、タングステン等の金属ワイヤを配置し、放電することで、感光ドラム２１を帯電してもよい。また、帯電部材２２３にさらなる高電圧を印加し、大気中の分子を電離し、イオン化させることで、感光ドラム２１を帯電させても良い。どちらの場合も、放電、イオン化による放電生成物の発生量や感光ドラム２１の劣化量は、帯電ブラシ２２によって感光ドラム２１を直接注入帯電することで、抑制することが可能である。金属ワイヤ等を用いて、大気中の分子を電離し、イオン化させる構成では金属ワイヤ側に放電生成物が付着し、均一帯電性が失われることがある。その際には従来知られているように、ユーザーが定期的にスポンジ部材等でワイヤを清掃するための清掃部材を取り付けるなどすれば問題ない。

　第４の実施例は、感光ドラム２１の回転方向の上流側に配置した帯電ブラシ２２の帯電領域の長手幅を、下流側に配置した帯電ローラ２３の帯電領域の長手幅より長くした構成である。なお、構成各部材の長手幅の関係以外は実施例１と同じであるため詳細な説明は割愛する。

　図１０Ａに示すように、本実施例では、感光ドラムの電荷注入層２１ｆの長手幅と、帯電ブラシ２２の帯電領域の長手幅は、帯電ローラ２３の帯電領域の長手幅より長くなるように配置されている。ここで、帯電ブラシ２２の帯電領域とは、図１０Ｂに示すように、帯電ブラシ２２が主として直接注入帯電によって感光ドラム２１を帯電する領域のことであり、帯電ブラシ２２の導電性繊維パイルが感光ドラム２１と接触している場所のことである。また、帯電ローラ２３の帯電領域とは、図１０Ｃに示すように、帯電ローラ２３が主として放電によって感光ドラム２１を帯電する領域のことである。言い換えると、帯電ローラ２３の樹脂層表面からの放電と、後述する帯電ローラ２３の樹脂層側面からの放電により、感光ドラム２１を帯電する領域のことである。

　パッシェンの法則にしたがう放電は、帯電ローラ２３の樹脂層の表面からだけでなく、側面からも発生する。この側面からの放電により感光ドラム２１の表面が帯電され得る幅は、帯電ローラ２３の樹脂層端から長手外側方向に片側５００μｍ程度であり、帯電ローラ２３により帯電される領域は帯電ローラ２３の樹脂層の長手幅よりも長くなる。そのため、帯電ブラシ２２の長手幅は帯電ローラ２３の樹脂層の長手幅より１ｍｍ以上長くとることが望ましい。本実施例では、帯電ローラ２３の樹脂層の長手幅を２２９．８ｍｍとして、帯電ローラ２３と帯電ブラシ２２の部品公差を含む組付け公差をそれぞれ±２ｍｍ、±２．５ｍｍとした。その時に、帯電ブラシ２２の長手幅が帯電ローラ２３の樹脂層の長手幅より１ｍｍ長くなるように、帯電ブラシ２２の長手幅を２３５．３ｍｍとした。

　この構成により、帯電ローラ２３による放電は、帯電ブラシ２２によって直接注入帯電された範囲内側で起こるため、帯電ローラ２３による放電量を抑制することができ、端部においても放電による感光ドラム２１の表面の劣化を抑制することができる。

　本発明は上記実施の形態に制限されるものではなく、本発明の精神及び範囲から離脱することなく、様々な変更及び変形が可能である。従って、本発明の範囲を公にするために以下の請求項を添付する。

　本願は、２０２１年１０月７日提出の日本国特許出願特願２０２１－１６５７２４と２０２２年８月１０日提出の日本国特許出願特願２０２２－１２７５２２を基礎として優先権を主張するものであり、その記載内容の全てをここに援用する。

　１　画像形成装置
　２１　感光ドラム
　２１ａ　支持体
　２１ｆ　電荷注入層
　２２　帯電ブラシ
　２３　帯電ローラ
　３１　現像ローラ
　１５０　制御部
　Ｅ１　帯電電圧電源
　Ｅ４　ブラシ電圧電源

Claims

　回転可能な感光ドラムであって、支持体と表面に表層を有する感光ドラムと、
　前記感光ドラムの表面と接触して第１の帯電部を形成し、前記第１の帯電部において前記感光ドラムの表面を帯電する第１の帯電部材と、
　前記感光ドラムの表面と対向する対向部において、前記感光ドラムの表面に現像剤を供給する現像部材と、
　前記感光ドラムの回転方向において、前記第１の帯電部の下流、かつ、前記対向部の上流において前記感光ドラムの表面と対向する第２の帯電部において前記第１の帯電部材によって帯電された前記感光ドラムの表面を帯電する第２の帯電部材と、
　前記第１の帯電部材に第１の帯電電圧を印加する第１の帯電電圧印加部と、
　前記第２の帯電部材に第２の帯電電圧を印加する第２の帯電電圧印加部と、
　前記第１の帯電電圧印加部と前記第２の帯電電圧印加部と、を制御する制御部と、を有し、
　前記感光ドラムの前記表層の体積抵抗率が１．０×１０^９Ω・ｃｍ以上１．０×１０^１４Ω・ｃｍ以下であって、
　前記制御部は、前記第１の帯電部材によって帯電された前記感光ドラムの表面と前記第２の帯電部材との間に形成される第２の電位差が放電開始電圧以上になるように前記第２の帯電電圧印加部に印加される前記第２の帯電電圧を制御することを特徴とする画像形成装置。
　前記第１の帯電部材が固定型のブラシ形状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。
　前記第１の帯電部材がブラシローラ形状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。
　前記第１の帯電部材が導電性を有することを特徴とする請求項１～３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
　前記第１の帯電部材の抵抗値が１．０×１０^４Ω・ｃｍ以上１．０×１０^８Ω・ｃｍ以下であることを特徴とする請求項１～４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
　前記制御部は、前記第１の帯電電圧が前記第２の帯電電圧によって帯電された後に形成された前記感光ドラムの表面電位よりも絶対値が小さくなるように制御することを特徴とする請求項１～５のいずれかに１項に記載の画像形成装置。
　前記制御部は、前記感光ドラムの表面と前記第１の帯電部材との間に形成される第１の電位差が放電開始電圧未満になるように前記第１の帯電電圧印加部に印加される前記第１の帯電電圧を制御することを特徴とする請求項１～６のいずれか１項に記載の画像形成装置。
　前記制御部は、前記第１の帯電部材に流れる帯電電流が、前記第１の帯電部材と前記第２の帯電部材に流れる帯電電流の合計値に対して３０％以上となるように制御することを特徴とする請求項１～７のいずれか１項に記載の画像形成装置。
　前記第２の帯電部材がローラ形状であることを特徴とする請求項１～８のいずれか１項に記載の画像形成装置。
　前記第２の帯電部材の最表面の体積抵抗率が１．０×１０^１２Ω・ｃｍ以上であることを特徴とする請求項１～９のいずれか１項に記載の画像形成装置。
　前記第２の帯電部材の最表面の表面Ｒａが０．５～３．０μｍであることを特徴とする請求項１～１０のいずれか１項に記載の画像形成装置。
　前記第２の帯電部材が前記感光ドラムと非接触に配置されることを特徴とする請求項１～９のいずれか１項に記載の画像形成装置。
　前記感光ドラムに設けられた前記表層は電荷注入層であることを特徴とする請求項１～１２のいずれか１項に記載の画像形成装置。
　前記電荷注入層は、バインダー樹脂に導電粒子を分散させた構成であることを特徴とする請求項１３に記載の画像形成装置。
　前記電荷注入層は、非晶質のシリコンから構成されることを特徴とする請求項１３に記載の画像形成装置。
　前記感光ドラムと対向する転写部を形成し、前記転写部においてトナー像を前記感光ドラムから被転写体へ転写する転写部材を有し、
　前記転写部において前記感光ドラムの表面に形成された前記トナー像が被転写体に転写された後、前記感光ドラムの表面に残留したトナーが前記現像部材により回収されるように構成されることを特徴とする請求項１～１３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
　前記第１の帯電部材の長手方向の帯電領域の幅が、前記第２の帯電部材の長手方向の帯電領域の幅より大きいことを特徴とする請求項１～１３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
　前記感光ドラムの表面において、前記転写部と前記感光ドラムの当接部と、記第１の帯電部材と前記感光ドラムの当接部の間で当接し、前記感光ドラム上の異物を清掃するクリーニングブレードを有することを特徴とする請求項１～１３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
　前記感光ドラムと前記現像部材が非接触に配置されることを特徴とする請求項１～１３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
　前記現像部材には直流バイアスに交流バイアスを重畳したバイアスが印加され、交流バイアスにより、前記現像部材の前記現像剤が、前記感光ドラム上の画像部及び非画像部に対して、往復運動することで前記現像剤を現像することを特徴とする請求項１～１３のいずれか１項に記載の画像形成装置。