JP3292155B2 - 画像形成装置 - Google Patents

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、．放電帯電機構と．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。

【０００７】．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】放電帯電機構は接触帯電部材と被帯電体に
一定の放電しきい（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。

【０００９】．注入帯電機構 接触帯電部材から被帯電体に直接に電荷が注入されるこ
とで被帯電体表面が帯電する系である。直接帯電、ある
いは注入帯電、あるいは電荷注入帯電とも称される。

【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。この注入帯電機
構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
放電帯電機構が支配的である。

【００１４】帯電ローラは、導電あるいは中抵抗のゴム
材あるいは発泡体を用いて作成される。さらにこれらを
積層して所望の特性を得たものもある。

【００１５】帯電ローラは被帯電体（以下、感光体と記
す）との一定の接触状態を得るために弾性を持たせてい
るが、そのため摩擦抵抗が大きく、多くの場合、感光体
に従動あるいは若干の速度差をもって駆動される。従っ
て、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機構が支配的である。

【００１６】図６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、放電帯電機構によるも
のが主であり、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
記の放電帯電機構が支配的である。

【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、注入帯電機構により十分
均一な帯電を行うにはそれでも接触性は不十分であり、
注入帯電機構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６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帯電機構
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
は前記の注入帯電機構が支配的である。

【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、均一に注入帯電を可能にする。

【００３１】図６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帯電
機構を主としている。特に、より安定した帯電均一性を
得るためにはＤＣ電圧にＡＣ電圧を重畳した電圧を印加
するために、放電によるオゾン生成物の発生はより多く
なってしまう。よって、長期に装置を使用した場合や、
クリーナ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。

【００３８】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。

【００３９】

【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機構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。

【００４０】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。

【００４１】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
直接帯電の阻害因子である。

【００４２】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。

【００４３】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。

【００４４】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。

【００４５】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。

【００４６】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。

【００４７】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。

【００４８】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。

【００４９】

【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。

【００５０】（１）像担持体と、像担持体を帯電する帯
電装置と、像担持体の帯電面に静電潜像を形成する情報
書き込み手段と、その静電潜像を現像剤により現像する
現像装置と、像担持体上の現像剤像を記録媒体に転写す
る転写手段を有し、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装置は、像担持体とニップ
部を形成し、少なくともそのニップ部に帯電を促進させ
るための帯電促進粒子を介在させた帯電部材により帯電
する接触帯電装置であり、 ｂ．帯電促進粒子は現像装置の現像剤に混入させて該現
像装置から像担持体表面を介して帯電部材と像担持体の
ニップ部に供給するものであり、 ｃ．現像に際して使用する現像バイアスが交流成分を含
み、その交流成分が ｑ：現像装置内で帯電促進粒子が帯電する帯電極性 ｔ１：現像バイアス交流成分の前記帯電極性ｑと同極側
が、交流周期の１周期に占める時間の割合 ｔ２：現像バイアス交流成分の前記帯電極性ｑと異極側
が、交流周期の１周期に占める時間の割合 としたときに、ｔ１＞ｔ２であることを特徴とする画像
形成装置。

【００５１】（２）帯電促進粒子の抵抗値が１×１０¹²
（Ω・ｃｍ）以下であることを特徴とする（１）に記載
の画像形成装置。

【００５２】（３）帯電促進粒子の抵抗値が１×１０¹⁰
（Ω・ｃｍ）以下であることを特徴とする（１）に記載
の画像形成装置。

【００５３】（４）帯電促進粒子の粒径が現像剤の１／
２以下であることを特徴とする（１）ないし（３）の何
れか１つに記載の画像形成装置。

【００５４】（５）帯電部材が像担持体と速度差を持っ
て移動され、電圧が印加される可撓性の部材であること
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】（６）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（５）に記載の画像形成装置。

【００５６】（７）像担持体が表面に１０⁹ 〜１０
¹⁴（Ω・ｃｍ）の材料からなる層を有することを特徴と
する（１）ないし（６）の何れか１つに記載の画像形成
装置。

【００５７】（８）像担持体が、感光層、及び表面層を
有し、該表面層が樹脂および導電微粒子を有することを
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。

【００５８】（９）導電微粒子がＳｎＯ₂ であることを
特徴とする（１０）に記載の画像形成装置。

【００５９】（１０）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（１０）の何れか１つに記載の画像
形成装置。

【００６０】〈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接触帯電部材と被
帯電体である像担持体とのニップ部（帯電ニップ部）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。

【００６１】帯電促進粒子は、抵抗値を１×１０¹²（Ω
・ｃｍ）以下に、さらに好ましくは、１×１０¹⁰（Ω・
ｃｍ）以下のものにすることで帯電性を損なわない。

【００６２】即ち、像担持体と接触帯電部材との帯電ニ
ップ部に帯電促進粒子が存在した状態で像担持体の接触
帯電が行われる。帯電ニップ部に帯電促進粒子が存在す
ることで、該粒子の滑剤効果により接触帯電部材に対し
て像担持体を無理なく容易に接触移動状態にすることが
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。その結果、帯電ニップ部において、
移動する像担持体面は帯電促進粒子によりまんべんなく
摺擦されることで接触帯電部材と像担持体との緻密な接
触性と接触抵抗が維持できるため、均一性に優れ、かつ
帯電能の高い直接注入帯電を行うことができるようにな
り、上記固定の接触帯電部材による像担持体の接触帯電
は直接注入帯電が支配的となる。

【００６３】ｂ）また、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
り注入帯電機構が支配的となる。

【００６４】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。

【００６５】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）。

【００６６】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。

【００６７】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。

【００６８】ｃ）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。

【００６９】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。

【００７０】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）。

【００７１】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
材から像担持体上への現像剤の吐き出し効率が向上す
る。

【００７２】ｄ）上記したように、接触性の向上により
帯電を促進させるために、導電性の帯電促進粒子を少な
くとも接触帯電部材と像担持体とのニップ部に介在させ
る系で接触帯電部材と像担持体との密な接触を行うこと
が可能であり、接触不良による帯電不良は生じにくく、
良好な帯電性を得ることができる。

【００７３】しかし、帯電ニップ部から帯電促進粒子が
流失して減少することで帯電性の低下が生じることがあ
った。そのため帯電促進粒子を新たに供給する手段が必
要である。

【００７４】本発明においては、その供給手段として、
帯電促進粒子は現像装置の現像剤に混入させて該現像装
置から像担持体表面を介して帯電部材と像担持体のニッ
プ部に供給する。即ち、現像装置の現像剤に帯電促進粒
子を混入させて該現像装置から帯電促進粒子を像担持体
表面に供給し帯電ニップ部に持ち運ばせて供給する。つ
まり、現像部において像担持体面に供給されて付着し
た、現像装置内の現像剤に混入の帯電促進粒子は、像担
持体面の移動に伴い転写部を経由して帯電ニップ部に持
ち運ばれることで、帯電ニップ部や接触帯電部材に自動
的に供給されて、良好な帯電性が維持される。

【００７５】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。

【００７６】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抜
けやすく、そのすり抜けで帯電部に持ち運ばれる。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
の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。

【００７７】したがって、帯電促進粒子の供給手段と現
像装置を共通化できて装置の小型化等が可能であり、有
利である。

【００７８】ｅ）しかしながら、このように帯電促進粒
子を現像装置から供給する系においては、帯電促進粒子
が現像剤よりも先に消費された場合に、帯電促進粒子が
現像装置内から帯電ニップ部に供給されなくなるため、
帯電性が低下してしまうという問題が生じた。

【００７９】そこで本発明においては、現像に際して使
用する現像バイアスが交流成分を含み、その交流成分が ｑ：現像装置内で帯電促進粒子が帯電する帯電極性 ｔ１：現像バイアス交流成分の前記帯電極性ｑと同極側
が、交流周期の１周期に占める時間の割合 ｔ２：現像バイアス交流成分の前記帯電極性ｑと異極側
が、交流周期の１周期に占める時間の割合 としたときに、ｔ１＞ｔ２であることを特徴とする。

【００８０】これにより、現像装置・像担持体間の電位
差を小さく、すなわち、現像装置から像担持体面への帯
電促進粒子の供給を一定に保ちつつ、現像バイアスの積
分平均値を調整することが可能となり、現像剤と帯電促
進粒子の供給のバランスをほぼ一定に保持することが可
能となる。

【００８１】したがって、帯電促進粒子を現像装置から
供給する系において、帯電促進粒子が現像剤よりも先に
消費されて帯電促進粒子が現像装置内から帯電ニップ部
に供給されなくなり帯電性が低下してしまうというよう
な事態の発生を防止することができ、現像装置から帯電
ニップ部に帯電促進粒子を安定して供給し、良好な帯電
性および画像を安定して得ることが可能な画像形成装置
を提供することができる。

【００８２】ｆ）帯電促進粒子の粒径（平均粒径）を現
像剤の粒径（平均粒径）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。

【００８３】ｇ）像担持体の最表面層の体積抵抗が１×
１０¹⁴（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
・ｃｍ）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、より安定した直接注入帯電性能が得
られる。

【００８４】ｈ）かくして、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機構を用い
た帯電を実現すること、高品位な画像形成を長期にわた
り安定に行なわせることができる。

【００８５】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、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ができる。

【００８６】

【発明の実施の形態】〈実施例１〉（図１） 図１は本発明の一実施例としての画像形成装置の概略構
成模型図である。

【００８７】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。

【００８８】（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。本実施例では表面層に酸化亜
鉛を分散させることにより帯電性を向上させている。

【００８９】［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
の導電性弾性スポンジローラ（帯電ローラ）である。ａ
は感光体１と帯電ローラ２とのニップ部である帯電ニッ
プ部である。この帯電ローラ２には予めその外周面に導
電性微粒子である帯電促進粒子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。

【００９０】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。

【００９１】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の周面が注入帯電機構で所定の極性・電
位に一様に接触帯電処理される。

【００９２】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。

【００９３】この帯電ローラ２、帯電促進粒子ｍ、注入
帯電等についてはさらに別項で詳述する。

【００９４】［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。

【００９５】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。なお、本実施例では露光部電位はほぼ０Ｖであ
る。

【００９６】［現 像］３は現像装置である。本例の該
現像装置３は現像剤３１として負帯電性の平均粒径６μ
ｍの磁性１成分絶縁現像剤を用いた反転非接触現像装置
である。

【００９７】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。

【００９８】現像剤３１には帯電促進粒子ｍを混合して
あり、混合量は現像剤１００重量部に対して２重量部で
ある。

【００９９】３２は現像剤担持搬送部材としての直径１
６ｍｍの非磁性現像スリーブ、３３はこの現像スリーブ
３２内に固定配置した磁界発生手段としてのマグネット
・ロール、３４は現像スリーブ表面に現像剤の薄層を形
成するための現像剤層厚規制弾性ブレードである。

【０１００】現像スリーブ３２は感光体１に対して最接
近距離（離間距離）が約５００μｍになるように配置さ
れ、固定配設のマグネット・ロール３３の回りを、現像
部位ｂにおいて感光体１の回転方向に順方向に等速で回
転駆動される。

【０１０１】現像スリーブ３２には現像バイアス電源Ｓ
２より現像バイアス電圧が印加される。

【０１０２】帯電促進粒子ｍを含む現像剤３１は現像ス
リーブ３２の外面にマグネット・ロール３３の磁力によ
り吸着されて現像剤３１の磁気ブラシが形成される。そ
の現像剤の磁気ブラシは現像スリーブ３２の回転ととも
に搬送され弾性ブレード３４との摺擦により摩擦帯電し
電荷を持ち、かつ弾性ブレード３４により層厚規制を受
けて所定厚みの現像剤層として現像部位ｂへ搬送され
る。そして現像時に現像スリーブ３２に電源Ｓ２より所
定の現像バイアスが印加されることにより、現像部位ｂ
において現像スリーブ３２と感光体１の間で１成分ジャ
ンピング現像が行なわれる。現像に供されなかった現像
剤層は引き続く現像スリーブ３２の回転で再び現像容器
内に戻し搬送される。

【０１０３】［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
写部ｃを形成させてある。この転写部ｃ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に転写バイアス電源Ｓ４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。

【０１０４】本実施例で使用の転写ローラ４は、芯金４
１に中抵抗弾性層４２を形成した、ローラ抵抗値５×１
０⁸ 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。転写部ｃに導入された転
写材Ｐはこの転写部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。

【０１０５】［定 着］５は熱定着方式等の定着装置で
ある。転写部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。

【０１０６】［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、現像装置３の３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。

【０１０７】（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。

【０１０８】中抵抗層２２は、樹脂（本実施例ではウレ
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２１の上にローラ状
に形成した。その後、表面を研磨した。

【０１０９】ここで、接触帯電ニップ部材である帯電ロ
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
〜１０⁷ Ωの抵抗が望ましい。

【０１１０】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。

【０１１１】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。

【０１１２】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。

【０１１３】帯電ローラ２は被帯電体としての感光体１
に対して弾性に抗して所定の押圧力で圧接させて配設
し、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。

【０１１４】帯電ローラ２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。

【０１１５】このようにして求めた本例で使用の帯電ロ
ーラ２の抵抗値は５×１０⁶ Ωであった。本抵抗測定は
温度２５℃、湿度６０％の環境下で行なった。

【０１１６】帯電ローラ２の表面における平均セル径は
２０μｍである。平均セル径は光学顕微鏡による観察を
もって測定した。

【０１１７】（３）帯電促進粒子ｍ 本実施例では、帯電ローラ２の外周面に予め塗布する帯
電促進粒子ｍ、及び現像装置３の現像剤３１に添加する
帯電促進粒子ｍとして、比抵抗が１０⁷ Ω・ｃｍ、平均
粒径１μｍの導電性酸化亜鉛粒子を用いた。

【０１１８】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。

【０１１９】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。

【０１２０】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以下である必要があり、さらに好ましく
は１０¹⁰Ω・ｃｍ以下である必要がある。本実施例では
１×１０⁷ Ω・ｃｍのものを用いた。

【０１２１】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。

【０１２２】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
が感光体上から転写材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。

【０１２３】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。

【０１２４】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。

【０１２５】（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とのニップ部である帯電ニップ部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。

【０１２６】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ａ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のニップ部である帯電ニップ部
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機構が支配的となる。

【０１２７】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。

【０１２８】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。

【０１２９】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。

【０１３０】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。

【０１３１】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。

【０１３２】より望ましくは１０³ 〜５×１０⁵ 個／ｍ
ｍ² の該介在量が好ましい。５×１０⁵ 個／ｍｍ² を超
えると、該粒子の感光体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。

【０１３３】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（ＯＬＹ
ＭＰＵＳ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。

【０１３４】．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のニップ部である帯電ニップ部ａに感
光体１面の移動でそのまま持ち運ばれる。

【０１３５】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。

【０１３６】．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。

【０１３７】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とのニップ部である帯電ニップ部
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
でオゾンレスの直接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。

【０１３８】．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）。

【０１３９】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。

【０１４０】現像同時クリーニングは前述したように、
転写後に感光体１上に残留したトナーを引き続く画像形
成工程の現像時、即ち引き続き感光体を帯電し、露光し
て潜像を形成し、その潜像の現像時において、現像装置
のかぶり取りバイアス、即ち現像装置に印加する直流電
圧と感光体の表面電位間の電位差であるかぶり取り電位
差Ｖbackによって回収するものである。本実施例におけ
るプリンタのように反転現像の場合では、この現像同時
クリーニングは、感光体の暗部電位から現像スリーブに
トナーを回収する電界と、現像スリーブから感光体の明
部電位へトナーを付着させる電界の作用でなされる。

【０１４１】．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。

【０１４２】（５）現像装置３から帯電ニップ部ａへの
帯電促進粒子ｍの供給 感光体１と帯電ローラ２とのニップ部である帯電ニップ
部ａに予め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に予め十分量の帯電促進粒子ｍを塗
布しておいても、装置の使用に伴い感光体１と帯電ロー
ラ２とのニップ部である帯電ニップ部ａから帯電促進粒
子ｍが減少して、帯電性の低下が生じることがある。

【０１４３】本実施例においては、現像装置３の現像剤
３１に帯電促進粒子ｍを混入させておき、この現像装置
３より感光体１表面に帯電促進粒子ｍを供給し、感光体
１表面を介して感光体１と帯電ローラ２とのニップ部で
ある帯電ニップ部ａや帯電ローラ２に帯電促進粒子ｍを
供給する。

【０１４４】そして、現像に際して使用する現像バイア
スが交流成分を含み、その交流成分が ｑ：現像装置内で帯電促進粒子が帯電する帯電極性 ｔ１：現像バイアス交流成分の前記帯電極性ｑと同極側
が、交流周期の１周期に占める時間の割合 ｔ２：現像バイアス交流成分の前記帯電極性ｑと異極側
が、交流周期の１周期に占める時間の割合 としたときに、ｔ１＞ｔ２であることを特徴とする。

【０１４５】これにより、現像装置・像担持体間の電位
差を小さく、すなわち、現像装置から像担持体面への帯
電促進粒子の供給を一定に保ちつつ、現像バイアスの積
分平均値を調整することが可能となり、現像剤と帯電促
進粒子の供給のバランスをほぼ一定に保持することが可
能となる。

【０１４６】したがって、帯電促進粒子を現像装置から
供給する系において、帯電促進粒子が現像剤よりも先に
消費されて帯電促進粒子が現像装置内から帯電ニップ部
に供給されなくなり帯電性が低下してしまうというよう
な事態の発生を防止することができ、現像装置から帯電
ニップ部に帯電促進粒子を安定して供給し、良好な帯電
性および画像を安定して得ることが可能な画像形成装置
を提供することができる。

【０１４７】即ち、本実施例において、現像装置３の現
像剤３１に混入させた帯電促進粒子ｍは現像装置内部に
おいて現像剤３１との摺擦により摩擦帯電し、現像剤３
１とは逆極性のプラス側に帯電している。そのため、現
像剤３１と帯電促進粒子ｍでは感光体１への供給条件・
量が異なる。

【０１４８】現像装置３から帯電ニップ部ａに帯電促進
粒子ｍを長期にわたり安定して供給するためには、現像
剤３１と帯電促進粒子ｍの感光体１に対する供給バラン
スがほぼ一定であることが必要とされる。

【０１４９】図２の（ａ）に本実施例１で使用した現像
バイアス図を示す。（ｂ）と（ｃ）にそれぞれ比較例１
と比較例２で使用した現像バイアス図を示す。

【０１５０】（ａ）本実施例１：現像装置３から感光体
１への帯電促進粒子ｍの供給を促進するような電位条件
の時間が長く（現像バイアス１波形中で７５％）、その
間の帯電促進粒子供給促進の電位差が、現像剤供給促進
の電位差よりも小さいデューティーをかけた現像バイア
スを用い、現像バイアスの積分平均値を調整し、現像剤
３１と帯電促進粒子ｍの供給バランスを調整している。

【０１５１】（ｂ）比較例１：現像バイアスにデューテ
ィーをかけず、帯電促進粒子ｍの供給時間と、現像剤３
１の供給時間（現像バイアス１波形中での比率で５０％
・５０％）・供給電位差が同じである。

【０１５２】（ｃ）比較例２：現像装置３から感光体１
への帯電促進粒子ｍの供給を促進するような電位条件の
時間が短く（現像バイアス１波形中で２５％）、帯電促
進粒子供給促進の電位差が、現像剤供給促進の電位差よ
りも大きいデューティーをかけた現像バイアスを用い、
現像バイアスの積分平均値を調整している。

【０１５３】なお、現像バイアスの積分平均値は出力画
像濃度が同じになるように調整した。また、いずれの例
においても現像バイアスのピーク間電位は１．５ｋＶで
あり、周波数は１．６ｋＨｚである。

【０１５４】連続印字時の現像装置３から感光体１面へ
の帯電促進粒子ｍの供給量変化の評価は以下のようにし
て測定した。

【０１５５】１）本実施例の実施系で画像比率４％であ
る標準画像を連続印字。

【０１５６】２）帯電ローラ２の直後にブレードを取り
付け、現像装置３からのみ帯電促進粒子ｍが供給される
状態で、標準画像印字中の現像部通過直後の感光体１表
面を光学顕徽鏡で観察し、帯電促進粒子ｍの単位面積中
の個数を計測する。

【０１５７】この個数をもとに現像装置３から感光体１
表面への帯電促進粒子ｍの供給量を評価した。

【０１５８】図３に、本実施例１、比較例１、比較例２
の各場合の、測定した帯電促進粒子ｍの供給バランス
Ａ、Ｂ、Ｃを示す。この図３で帯電促進粒子ｍの粒子数
は５ｍｍ² 中の個数を示している。

【０１５９】比較例１では、図２の（ｂ）のように、現
像剤３１に対する供給電位差（図２中の矢印１で示す。
現像ＤＣバイアスの暗電位方向への最大電位と画像露光
部電位の電位差。）と、帯電促進粒子ｍの供給電位差
（図２中の矢印２で示す。現像ＤＣバイアスの暗電位方
向に対しての最小電位と暗電位の電位差）がほぼ同じで
ある。

【０１６０】このような条件下では、図３のグラフＢで
示されるように、初期において帯電促進粒子ｍが過剰に
供給されてしまう。そのため、現像装置３の現像スリー
ブ３２上から帯電促進粒子ｍが減少し、感光体１表面へ
の帯電促進粒子ｍの供給量も減少してしまう。

【０１６１】初期の帯電促進粒子ｍの過度の供給を減少
させるために、現像バイアスの積分平均値を変化させる
と、それに伴い、現像濃度の過度な増加あるいは画像か
ぶりの増加等が生じてしまう。また、同様な目的で、現
像バイアスのピーク間電圧を減少させると、それに伴っ
て、現像濃度の減少やむらが生じてしまう。

【０１６２】比較例２の場合も同様に、図２の（ｃ）の
ように、現像剤３１に対する供給電位差１よりも、帯電
促進粒子６の供給電位差２が大きいため、初期において
帯電促進粒子ｍが過剰に供給されてしまう。

【０１６３】それに対して、本実施例１の場合は、図２
の（ａ）のように、現像剤３１に対する供給電位差１に
比べて、帯電促進粒子６の供給電位差２が小さく、初期
に帯電促進粒子ｍが過剰に供給されることがない。そし
て図３のグラフＡに示すように、本実施例１では帯電促
進粒子ｍの安定した供給を行うことができている。ま
た、バイアスにデューティーをかけることにより、積分
平均値を調整している。そのため、現像剤３１が過剰に
供給されることがない。

【０１６４】また、デューティーをかけていることによ
り、現像バイアスのピーク間電圧を任意にとることがで
き、帯電促進粒子ｍの供給バランスと現像条件の両方を
満たすことが容易である。

【０１６５】このように、本実施例では、現像装置３か
ら感光体１表面への帯電促進粒子ｍの供給を促進する電
位条件の時間が現像バイアス１波形中の５０％よりも長
く、その間の帯電促進粒子供給促進の電位差が、現像剤
供給促進の電位差よりも小さいようなデューティーをか
けた現像バイアスを用い、現像バイアスの積分平均値を
調整し、現像剤と帯電促進拉子の供給バランスを調整し
ていることにより、画像の品質を下げることなく、帯電
促進粒子ｍの供給量を一定に保つことができた。

【０１６６】〈実施例２〉（図４） 図４に示す本実施例のプリンタは、上述した実施例１
（図１）のプリンタに、転写部ｃと帯電ニップ部ａとの
間において転写後の感光体１面から転写残現像剤や紙粉
等を除去して感光体１面を清掃するクリーニング装置
（クリーナ）７を具備させたものである。その他のプリ
ンタ構成は実施例１のプリンタと同様であるから再度の
説明は省略する。

【０１６７】本実施例におけるクリーニング装置７は、
感光体１の清掃を行うクリーニングブレード７１を用い
たクリーニング装置である。クリーニングブレード７１
はウレタンゴム製の弾性ブレードであり、これを感光体
１に押し当てることにより、転写後の感光体１面に残存
の転写残現像剤や紙粉の大部分が感光体１面から除去さ
れる。

【０１６８】したがって、クリーナレスのプリンタに比
べて帯電ニップ部ａへの転写残現像剤や紙粉の移行・混
入・付着が格段に少なくなり、より良好な帯電性と安定
した画質を得ることができる。

【０１６９】この場合、クリーニング装置７があって
も、転写後の感光体１面の残留の転写残現像剤や紙粉、
帯電促進粒子の内、帯電促進粒子は現像剤や紙粉に比べ
て粒径が小さいためクリーニング装置７をすり抜けやす
く、そのすり抜けで帯電ニップ部ａに持ち運ばれる。

【０１７０】したがって、クリーニング装置７があって
も、現像部ｂにおいて感光体１面に供給されて付着し
た、現像装置３内の現像剤３１に混入の帯電促進粒子ｍ
は、感光体１面の移動に伴い転写部ｃを経由して帯電ニ
ップ部ａに持ち運ばれることで、帯電ニップ部ａや帯電
ローラ２に自動的に供給されて、良好な帯電性が維持さ
れる。

【０１７１】また、帯電促進粒子ｍがクリーニングブレ
ード７１と感光体１表面の接触部に付着しているため、
クリーニングブレード７１が感光体１表面との摩擦でめ
くれたり、感光体１の回転速度むらが生じたりすること
がない。そのため、良好な画像を得ることが可能とな
る。

【０１７２】即ち、従来、クリーニングブレード７１に
よるクリーニング装置７を用いた場合に、感光体１表面
の滑り性が悪いと、クリーニングブレード７１がめくれ
たり、感光体１の回転速度にむらが生じることがあっ
た。本実施例では、帯電促進粒子ｍが感光体１表面に付
着し、クリーニングブレード７１と感光体１の間に存在
している。そのため、滑り性が高まり、クリーニングブ
レード７１が感光体１との摩擦によりめくれたり、感光
体１の回転速度むらが生じることがない。

【０１７３】〈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
例の帯電ローラの構成に限られるものではない。

【０１７４】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。

【０１７５】２）接触帯電における注入帯電機構は、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。

【０１７６】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
る注入帯電機構を支配的にすることができる。

【０１７７】図５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。

【０１７８】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。

【０１７９】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。

【０１８０】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。

【０１８１】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。

【０１８２】３）接触帯電部材や現像装置等に対して交
流電圧（ＡＣ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。

【０１８３】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。

【０１８４】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。

【０１８５】５）現像装置３についても、その現像方式
・構成は実施例のものに限定されるものではないことは
勿論である。接触タイプの現像手段、正規現像手段であ
ってもよい。

【０１８６】６）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。

【０１８７】７）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。

【０１８８】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。

【０１８９】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。

【０１９０】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、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
の注入帯電機構を用いた帯電を実現すること、高品位な
画像形成を長期にわたり安定に行なわせることができ
る。

【０１９１】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、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１、比較例１、比較例２で使用した現像
バイアス図

【図３】帯電促進粒子供給量バランス変化図

【図４】実施例２の画像形成装置の概略構成図

【図５】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 ３１ 現像剤（１成分現像剤） ３２ 現像スリーブ ｍ 帯電促進粒子 ４ 転写ローラ ５ 定着装置 Ｐ 転写材 Ｃ プロセスカートリッジ Ｓ１〜Ｓ３ バイアス電源

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 篠原 聖一 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キ ヤノン株式会社内 (56)参考文献 特開 平11−149205（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−150539（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−96997（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−96949（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03G 15/02

Claims (10)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 像担持体と、像担持体を帯電する帯電装
   置と、像担持体の帯電面に静電潜像を形成する情報書き
   込み手段と、その静電潜像を現像剤により現像する現像
   装置と、像担持体上の現像剤像を記録媒体に転写する転
   写手段を有し、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装置は、像担持体とニップ
   部を形成し、少なくともそのニップ部に帯電を促進させ
   るための帯電促進粒子を介在させた帯電部材により帯電
   する接触帯電装置であり、 ｂ．帯電促進粒子は現像装置の現像剤に混入させて該現
   像装置から像担持体表面を介して帯電部材と像担持体の
   ニップ部に供給するものであり、 ｃ．現像に際して使用する現像バイアスが交流成分を含
   み、その交流成分が ｑ：現像装置内で帯電促進粒子が帯電する帯電極性 ｔ１：現像バイアス交流成分の前記帯電極性ｑと同極側
   が、交流周期の１周期に占める時間の割合 ｔ２：現像バイアス交流成分の前記帯電極性ｑと異極側
   が、交流周期の１周期に占める時間の割合 としたときに、ｔ１＞ｔ２であることを特徴とする画像
   形成装置。
2. 【請求項２】 帯電促進粒子の抵抗値が１×１０¹²（Ω
   ・ｃｍ）以下であることを特徴とする請求項１に記載の
   画像形成装置。
3. 【請求項３】 帯電促進粒子の抵抗値が１×１０¹⁰（Ω
   ・ｃｍ）以下であることを特徴とする請求項１に記載の
   画像形成装置。
4. 【請求項４】 帯電促進粒子の粒径が現像剤の１／２以
   下であることを特徴とする請求項１ないし３の何れか１
   つに記載の画像形成装置。
5. 【請求項５】 帯電部材が像担持体と速度差を持って移
   動され、電圧が印加される可撓性の部材であることを特
   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５に記載の画像形成装置。
7. 【請求項７】 像担持体が表面に１０⁹ 〜１０¹⁴（Ω・
   ｃｍ）の材料からなる層を有す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】 像担持体が、感光層、及び表面層を有
   し、該表面層が樹脂および導電微粒子を有することを特
   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。
9. 【請求項９】 導電微粒子がＳｎＯ₂ であることを特徴
   とする請求項１０に記載の画像形成装置。
10. 【請求項１０】 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１０の何れか１つに記載の画像形成装
    置。