JP2003233254A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 注入帯電方式を用いたクリーナレスの画像形
成装置において、帯電ローラの長手位置で印字率が極端
に異なる同一の画像を連続で印字した場合や、また小サ
イズ紙を連続で印字した場合においても、局所的な帯電
性の悪化を防止し、高品位で良好な画像を安定に出力さ
せる。 【解決手段】 現像器には、導電性粒子をトナー重量に
対して０．１％以上１０％以下含む一成分現像剤を蓄え
る。導電性粒子とトナーとは摩擦帯電極性が互いに逆極
性とする。現像器内の現像剤を、現像ローラに平行な芯
金１０上に沿って複数の小判状のリング１１が芯金１０
に対して傾斜して取り付けられた攪拌部材４ｄを回転す
ることにより、長手方向及び現像剤移送方向に攪拌させ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、プリンタ、複写
機、ファクシミリ等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、電子写真感光体や静電
記録誘電体などの像担持体（被帯電体）を所定の極性・
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。

【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この放電電極を
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）に像担持体表面をさらすことで像担
持体表面を所定に帯電させるものである。

【０００４】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、被帯電体に電圧を印加
した帯電ローラ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。

【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（以下「接触帯電部材」という。）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、（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１にロー
ラ帯電（Ａ）、ファーブラシ帯電（Ｂ）、磁気ブラシ帯
電（Ｃ）の帯電特性を示す。

【０００７】（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コロ
ナ放電現象により被帯電体表面を帯電させる機構であ
る。

【０００８】放電帯電機構は、接触帯電部材と被帯電体
との間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が、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】（２）注入帯電機構 接触帯電部材から被帯電体に直接に電荷を注入させるこ
とで被帯電体表面を帯電させる系である。直接帯電、注
入帯電、又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。この直接帯電系
はイオンの発生を伴わないため放電生成物による弊害は
生じない。

【００１１】しかし、直接帯電であるため、接触帯電部
材の被帯電体への接触性が帯電性に大きく影響する。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
周速差を多く持ち、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。このローラ帯電は
その帯電機構が上述の（１）の放電帯電系が支配的であ
る。

【００１３】帯電ローラは、導電性若しくは中抵抗のゴ
ム材又は発泡体を用いて作製される。さらにこれらを積
層して所望の特性を得たものもある。

【００１４】帯電ローラは被帯電体（以下「感光体」と
いう。）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
光体に従動又は若干の周速差をもって駆動される。した
がって直接帯電しようとしても、絶対的帯電能力の低下
や接触性の不足やローラ上のムラや感光体の付着物によ
る帯電ムラは避けられないため、従来のローラ帯電では
その帯電機構は放電帯電系が支配的である。

【００１５】図１は接触帯電における帯電効率例を表し
た図である。横軸に接触帯電ローラに印加したバイアス
（印加ＤＣ電圧）、縦軸にはそのとき得られた感光体帯
電電位（ドラム電位）を示している。

【００１６】従来のローラ帯電の場合の帯電特性はＡで
表される。すなわち約−５００Ｖの放電閾値を過ぎてか
ら帯電が始まる。したがって、−５００Ｖに帯電する場
合は−１０００Ｖの直流電圧を印加するか、又は、−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かする方法
が一般的である。

【００１７】より具体的に説明すると、厚さ２５μｍの
ＯＰＣ感光体に対して帯電ローラを加圧当接させた場合
には、約６４０Ｖ以上の電圧を印加すれば感光体の表面
電位が上昇し始め、それ以降は印加電圧に対して傾き１
で線形に感光体表面電位が増加する。この閾値電圧を帯
電開始電圧Ｖｔｈと定義する。

【００１８】つまり、電子写真に必要とされる感光体表
面電位Ｖｄを得るためには帯電ローラには（Ｖｄ＋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
して帯電を行う方法を「ＤＣ帯電方式」と称する。

【００１９】しかし、ＤＣ帯電においては環境変動等に
よって接触帯電部材の抵抗値が変動するため、また、感
光体が削れることによって膜厚が変化するとＶｔｈが変
動するため、感光体の電位を所望の値にすることが難し
かった。

【００２０】このため、さら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、感光体の電位は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。

【００２１】ところが、このような接触帯電装置におい
ても、その本質的な帯電機構は、接触帯電部材から感光
体への放電現象を用いているため、先に述べたように接
触帯電部材に印加する電圧は感光体表面電位以上の値が
必要とされ、微量のオゾンが発生する。

【００２２】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、放電による感光体表面の劣化等が顕著にな
り、新たな問題点となっていた。

【００２３】（Ｂ）ファーブラシ帯電 ファーブラシ帯電は、接触帯電部材として導電性繊維の
ブラシ部を有する部材（ファーブラシ帯電器）を用い、
その導電性繊維ブラシ部を被帯電体としての感光体に接
触させ、所定の帯電バイアスを印加して感光体表面を所
定の極性・電位に帯電させるものである。このファーブ
ラシ帯電もその帯電機構は上述の（１）の放電帯電系が
支配的である。

【００２４】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
定タイプであり、一方、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／ｍｍ
^２程度のものが比較的容易に得られるが、直接帯電によ
り十分均一な帯電を行うにはそれでも接触性は不十分で
あり、直接帯電により十分均一な帯電を行うには感光体
に対し機械構成としては困難なほどに周速差を持たせる
必要があり、現実的ではない。

【００２５】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１のＢに示される特性をとる。したがっ
て、ファーブラシ帯電の場合も、固定タイプ、ロールタ
イプどちらも多くは、高い帯電バイアスを印加し、放電
現象を用いて帯電を行っている。

【００２６】（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表面を所定
の極性・電位に帯電させるものである。この磁気ブラシ
帯電の場合はその帯電機構は上述の（２）の直接帯電系
が支配的である。

【００２７】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、感光体と十分周
速差を設けることで、均一に直接帯電を可能にする。図
１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。

【００２８】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。

【００２９】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又は電荷注入層の導電性粒子等の
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。

【００３０】（Ｄ）トナーリサイクルシステム（クリー
ナレス） 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）に残存する転写残りの現像剤（トナー）は
クリーナ（クリーニング装置）によって感光体表面から
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・再利用する装置構成にしたトナーリサイ
クルシステム（又は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。

【００３１】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、すなわち
引き続き感光体を帯電し、露光して潜像を形成し、この
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。

【００３２】トナーリサイクルシステムは上述のように
転写残トナーを専用のクリーナによって感光体表面から
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
トナーが介在した状態でいかにして感光体を帯電するか
が課題になっている。上述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、大きなバイアスを印加し放電
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。

【００３３】（Ｅ）（スポンジ＋導電性粒子）直接注入
帯電 直接注入帯電は接触帯電部材から被帯電体部分に電荷が
直接移動することをその帯電機構とすることから、ロー
ラ帯電により直接注入帯電を行わせるには接触帯電部材
としての帯電ローラが十分に被帯電体表面に接触する必
要があり、従動回転では不十分である。

【００３４】帯電ローラを十分に被帯電体表面に接触さ
せるためには先に述べた磁気ブラシ帯電器と同様に被帯
電体に対して帯電ローラを周速差を持たせて回転させる
必要がある。しかしながら、弾性体より構成される接触
帯電ローラはこの接触帯電ローラと被帯電体との間の摩
擦力が大きいために、被帯電体に速度差を持たせて回転
させることができなかった。また無理に回転させると、
接触帯電ローラや被帯電体の表面が削れてしまうという
問題があった。

【００３５】帯電ローラと被帯電体との速度差は、具体
的には帯電ローラ表面を移動駆動して被帯電体との間に
速度差を設けることになる。好ましくは帯電ローラを回
転駆動し、さらにその回転方向は帯電ローラ表面の移動
方向が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。

【００３６】帯電ローラ表面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帯電
ローラの周速の比に依存するため、逆方向と同じ周速比
を得るには順方向では帯電ローラの回転数が逆方向の時
に比べて大きくなるので、帯電ローラを逆方向に移動さ
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（％）＝（帯電ローラ周速−被帯電体周速）／被
帯電体周速×１００ である（帯電ローラ周速は帯電ニップ部において帯電ロ
ーラ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）。

【００３７】かくして、接触帯電ローラとして比較的に
構成が簡単で帯電ローラ等を用いた場合でも、この接触
帯電ローラ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
いないでかつ安全な帯電方式を実現することができる。

【００３８】つまり、接触帯電装置において、接触帯電
ローラ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かつ長期にわたり安定した直
接注入帯電を実現する、すなわち、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できる。

【００３９】またこれにより、均一な帯電性を与えるこ
とができ、オゾン生成物による障害、帯電不良による障
害等のない、簡易な構成、低コストな画像形成装置やプ
ロセスカートリッジを得ることができる。

【００４０】接触帯電ローラと被帯電体との摩擦力を小
さくする手段としては、少なくとも接触帯電ローラと被
帯電体との帯電ニップ部に粉体を存在させることでこの
粉体による潤滑効果（摩擦低減効果）により効果的に接
触帯電ローラと被帯電体との摩擦力を小さくすることが
できる。また接触帯電ローラの表面に低摩擦層を具備さ
せることによっても効果的に接触帯電ローラと被帯電体
との摩擦力を小さくすることができる。

【００４１】少なくとも接触帯電ローラと被帯電体との
帯電ニップ部に粉体を存在させることで、被帯電体と接
触帯電ローラとの帯電ニップ部において摩擦を減らせ、
接触帯電ローラのトルクを減らせ、接触帯電ローラは被
帯電体と速度差をもって接触できると同時に、粉体を介
して密に均一に被帯電体に接触して、つまり接触帯電ロ
ーラと被帯電体の帯電ニップ部に存在する粉体が被帯電
体表面を隙間なく摺擦することで被帯電体に電荷を直接
注入できるのである。すなわち接触帯電ローラによる被
帯電体の帯電は粉体の存在により直接注入帯電が支配的
となる。

【００４２】したがって、高い帯電効率が得られ、接触
帯電ローラ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。弾性体を用いた接触帯電ローラ
表面を被帯電体に速度差を持たせて移動させながら被帯
電体に当接させる場合、接触帯電ローラと被帯電体との
摩擦力を小さくすることで接触帯電ローラの初期駆動ト
ルクを減らして安定した接触帯電ローラ表面の移動がで
きるようにし、接触帯電ローラと被帯電体の帯電ニップ
部で均一な直接接触状態を得て、均一な直接注入帯電を
可能としたものである。

【００４３】（Ｆ）（スポンジ＋導電性粒子）直接注入
帯電における感光体表面保護層の磨耗 （スポンジ＋導電性粒子）直接注入帯電では、感光体に
対して相対速度を有して回転する導電性の弾性部材に電
圧を印加し、弾性部材表面に付帯した導電性粒子を介し
て帯電を行うため、弾性部材及び導電性粒子との摩擦に
より感光体を構成する表面保護層に摩耗を生じやすい。
表面保護層の摩耗は、感光体の寿命低下につながり、縦
スジ等の画質劣化を生じやすくなる。

【００４４】したがって、感光体を構成する表面保護層
は、弾性部材及び導電性粒子との摩擦によっても摩耗を
生じにくいこと、あるいは摩耗を生じても十分な表面保
護層の層厚が確保されることが好ましい。

【００４５】具体的には、アモルファスシリコンカーバ
イド（ａ−ＳｉＣ）やアモルファスカーボン（ａ−Ｃ）
といった高硬度の材料で表面保護層を構成することによ
り、長期にわたって高品質な画像を提供することが好ま
しい。

【００４６】本出願人らがキヤノン製複写機ＧＰ４０５
を接触注入帯電による負帯電方式に改造した画像形成装
置を用いて鋭意検討した結果、また、ａ−Ｃを用いるこ
とで、より高硬度の表面保護層を形成することができ、
同じくキヤノン製複写機ＧＰ４０５を接触帯電による負
帯電方式に改造した画像形成装置において、５０万枚の
印字後においても高品質な画像を安定して供給すること
ができた。また、本発明で用いるａ−Ｓｉ感光体におい
ては、長期にわたり高品質な画像を安定して供給するの
に十分な表面層層厚が必要となる。本出願人らが鋭意検
討した結果、５００〜５０００Åの層厚のａ−Ｃで表面
保護層を形成することにより、同じく、摩耗を生じても
十分な表面保護層の層厚を確保でき、５０万枚の印字後
においても高品質な画像を安定して供給することができ
た。

【００４７】したがって、長期にわたり高品質な画像を
安定して供給可能な画像形成装置及び画像形成方法を提
供する本発明の目的を達するためには、ａ−ＳｉＣやａ
−Ｃといった高硬度の材料で表面保護層を構成すること
が好ましい。より好ましくは、最表面（最も表面側）に
ａ−Ｃからなる表面保護層を有する感光体を用いること
が望ましい。

【００４８】

【発明が解決しようとする課題】上述の導電性粒子を用
いた直接注入帯電で、帯電ローラから導電性粒子が滑落
すると、帯電ローラと被帯電体の接触部に存在する導電
性粒子が被帯電体表面を隙間なく摺擦できなくなり、被
帯電体に均一な直接注入帯電ができなくなる。したがっ
て、帯電ローラに導電性粒子を供給する構成が必要とな
る。

【００４９】クリーナレス装置の場合、トナーと摩擦帯
電極性が逆極性である導電性粒子を現像剤に混合し、導
電性粒子は主に現像器から像担持体の表面の非印字部
（非画像形成部）に供給され、転写部では導電性粒子
は、トナーと極性が逆であることと抵抗が低いこととか
ら、転写材に転写されず、クリーナレスの構成により、
クリーナで除去されることなく、帯電ローラと像担持体
の接触部に供給される。その結果、帯電ローラから導電
性粒子が滑落しても、画像形成装置が稼働されること
で、均一帯電が維持される。

【００５０】しかしながら上述の構成の画像形成装置に
おいて、長手位置で印字率が極端に異なる同一の画像を
連続して多数印字した場合や、また小サイズ紙を連続し
て多数印字した場合、現像部の印字率の低い長手位置で
はトナーはほとんど消費されず、導電性粒子が消費され
る。そのため、現像装置内の現像剤は、印字率の低い長
手位置で導電性粒子の濃度が減少し、その長手位置では
導電性粒子は現像器から像担持体の表面に供給されず、
帯電ローラ上にも供給されない。

【００５１】その結果、局所的に帯電ローラ上の導電性
粒子の量が減少し、導電性粒子を介して密に均一に被帯
電体に接触できなくなる。それにより、局所的に帯電ロ
ーラの帯電能の低下が生じ、トナーカブリが生じるとい
う問題がある。

【００５２】本発明は、上述事情に鑑みてなされたもの
であり、局所的に現像剤担持体上の導電性粒子の量が減
少することを防止して、帯電部材が導電性粒子を介して
密に均一に像担持体表面に接触できるようにし、これに
より局所的な帯電部材の帯電能の低下を防止してトナー
カブリを防止するようにした画像形成装置を提供するこ
とを目的とするものである。

【００５３】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明は、
移動可能な表面を有する像担持体と、前記像担持体表面
に接触配置されて前記像担持体を帯電する帯電ローラを
有する帯電手段と、帯電後の前記像担持体表面に静電潜
像を形成する露光手段と、前記静電潜像をトナーによっ
て現像する現像手段と、現像によって前記像担持体表面
に形成されたトナー像を他部材に転写する転写手段と、
を備え、前記像担持体表面の移動方向に沿っての前記転
写手段の下流側でかつ前記帯電手段の上流側に、前記像
担持体上の不要なトナーを除去するためのクリーニング
手段を備えていない画像形成装置において、前記帯電ロ
ーラは、芯金の周囲を覆う円筒状の導電性発泡部材を有
し、前記導電性発泡部材は、前記像担持体表面に対して
周速差をもって接触するとともに前記像担持体表面との
接触部において導電性粒子を移動可能に保持する多孔性
表面を有し、前記現像手段は、前記導電性粒子をトナー
重量に対して０．１重量％以上１０重量％以下含む一成
分の現像剤を収納する現像室と、前記現像室内の前記現
像剤によって前記像担持体上の静電潜像を現像する現像
剤担持体と、前記現像室内に配設されて前記現像剤を前
記現像剤担持体に供給する攪拌部材とを有し、前記導電
性粒子と前記トナーとは摩擦帯電極性が互いに逆極性で
あり、前記現像室内の現像剤が前記攪拌部材により、前
記現像剤担持体に対する現像剤移送方向及び前記現像剤
担持体の長手方向に攪拌される、ことを特徴とする。

【００５４】請求項２に係る発明は、請求項１に記載の
画像形成装置において、前記攪拌部材は、前記現像剤担
持体の長手方向に対してほぼ平行に配置された回転自在
な軸心と、前記軸心に沿って複数取り付けられたリング
部材と、を有し、前記複数のリング部材は、前記軸心に
対して傾斜して取り付けられる、ことを特徴とする。

【００５５】請求項３に係る発明は、請求項２に記載の
画像形成装置において、前記攪拌部材は、前記軸心に対
してほぼ平行に配置された攪拌棒を有する、ことを特徴
とする。

【００５６】請求項４に係る発明は、請求項１ないし３
のいずれか１項に記載の画像形成装置において、前記攪
拌部材を前記現像剤担持体の長手方向に往復移動させる
レシプロ移動機構を有する、ことを特徴とする。

【００５７】請求項５に係る発明は、請求項１ないし４
のいずれか１項に記載の画像形成装置において、前記像
担持体が、導電性基体上にシリコン原子を母体とする非
単結晶材料で構成された光導電層及び非単結晶質水素化
炭素膜で構成された表面層を有する、ことを特徴とす
る。

【００５８】〔作用〕低印加電圧でオゾンレスの注入帯
電方式を用いたトナーリサイクル構成において、長手位
置で印字率が極端に異なる同一の画像を連続で印字した
場合や、また小サイズ紙を連続で印字した場合でも、現
像部の印字率の低い長手位置ではトナーはほとんど消費
されず、導電性粒子が消費されるが、現像剤担持体に接
触して循環する現像剤を、長手方向及び現像剤移送方向
に攪拌させることにより、印字率の低い長手位置で現像
剤中の導電性粒子の濃度が減少しないで、その長手位置
においても導電性粒子は現像手段から像担持体の表面に
安定して供給され、現像剤担持体上のその長手位置にも
安定して供給される。この結果、局所的に発生する現像
剤担持体の帯電能の低下が防止でき、それにより局所的
に生じるトナーカブリが解消される。

【００５９】

【発明の実施の形態】以下、図面に沿って、本発明の実
施の形態について説明する。なお、各図面において同一
の符号を付したものは、同一の構成又は作用をなすもの
であり、これらについての重複説明は適宜省略するもの
とする。

【００６０】＜実施の形態１＞図２に、本発明に係る画
像形成装置の一例を示す。同図に示す画像形成装置は、
転写式電子写真プロセス利用、プロセスカートリッジ着
脱方式、接触帯電方式の複写機であり、同図はその概略
構成を模式的に示す図である。

【００６１】（１）画像形成装置の全体的概略構成（図
２） 同図に示す画像形成装置は、被帯電体（像担持体）とし
て、直径３０ｍｍの回転ドラム型の負極性ａ−Ｓｉ感光
体（ネガ感光体、以下「感光ドラム」という。）１を備
えている。この感光ドラム１は矢印Ｒ１方向に周速度
（プロセススピードＰＳ、印字速度）２１０ｍｍ／ｓｅ
ｃをもって回転駆動される。

【００６２】感光ドラム１の周囲には、その回転方向に
沿ってほぼ順に帯電ローラ（帯電手段）２、露光装置
（露光手段）３、現像器（現像手段）４、転写ローラ
（転写手段）５、除電器６などが配設されている。な
お、本実施の形態では、上述の感光ドラム１と、現像器
４と、除電器６とをカートリッジ容器（不図示）に一体
的に組み込んで、画像形成装置本体（不図示）に対して
着脱自在なプロセスカートリッジＰＣを構成している
が、本発明はこれに限定されるものではない。

【００６３】帯電ローラ２は、感光ドラム１に所定の押
圧力をもって接触させて配設した接触帯電ローラ（接触
帯電器）としての導電性弾性ローラである。図２中の符
号Ａは、感光ドラム１表面と帯電ローラ２表面とが接触
して構成されるニップ部、つまり帯電ニップ部である。
帯電ローラ２の表面には、あらかじめ移動可能な導電性
粒子Ｍ１，Ｍ２が３ｍｇ／ｃｍ^２以上の密度で塗布され
ている。この帯電ローラ２及び導電性粒子Ｍ１、Ｍ２に
ついては後述する。

【００６４】帯電ローラ２は感光ドラム１とのニップ部
である帯電ニップ部Ａにおいて感光ドラム１の回転方向
と逆方向（カウンター）で回転駆動され、感光ドラム１
表面に対して周速差を持って接触する。また帯電ローラ
２は帯電バイアス印加電源（不図示）から所定の帯電バ
イアスが印加される。これにより、感光ドラム１表面
（外周面）が直接注入帯電方式で所定の極性・電位に一
様に接触帯電処理される。これについては後述する。

【００６５】露光装置３は、レーザダイオード、ポリゴ
ンミラー等を含むレーザビームスキャナによって構成さ
れている。露光装置３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レーザ光Ｌ
を出力し、このレーザ光Ｌで上述の感光ドラム１の一様
帯電面を走査露光する。この走査露光により感光ドラム
１表面に目的の画像情報に対応した静電潜像が形成され
る。

【００６６】現像器４には、現像剤Ｔが収納されてお
り、この現像剤Ｔには導電性粒子Ｍ１を添加してある。
感光ドラム１表面の静電潜像はこの現像器４により現像
部ａにてトナー像として現像される。この現像器４及び
導電性粒子Ｍ１については後述する。

【００６７】転写ローラ５は、接触転写手段としての中
抵抗のローラであり、感光ドラム１表面に対して所定の
当接圧で圧接させて転写ニップ部ｂを構成している。こ
の転写ニップ部ｂに、給紙部（不図示）から所定のタイ
ミングで記録材としての転写材Ｐが給紙され、かつ転写
ローラ５に転写バイアス印加電源（不図示）から所定の
転写バイアスが印加されることで、感光ドラム１側のト
ナー像が転写ニップ部ｂに給紙された転写材Ｐ表面に順
次に転写されていく。

【００６８】本実施の形態では、転写ローラ５は、ロー
ラ抵抗値が５×１０^８Ωのものを用い、＋２０００Ｖの
ＤＣ電圧を印加して転写を行った。すなわち、転写ニッ
プ部ｂに導入された転写材Ｐはこの転写ニップ部ｂによ
って挟持搬送されて、その表面側に感光ドラム１の表面
に形成担持されているトナー像が順次に静電気力と押圧
力にて転写されていく。

【００６９】除電器６は、感光ドラム１表面のトナー像
が転写材Ｐに転写された後、感光ドラム１表面を一様に
露光して、除電する。

【００７０】転写材Ｐの搬送方向（同図中の右側から左
側）に沿っての転写ローラ５の下流側には、定着装置７
が配設されている。定着装置７は熱定着方式等の定着装
置である。転写ニップ部ｂに給紙されて感光ドラム１側
のトナー像の転写を受けた転写材Ｐは感光ドラム１の面
から分離されてこの定着装置７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）として画
像形成装置外へ排出される。

【００７１】本実施の形態に係る画像形成装置は、クリ
ーナレスであり、転写材Ｐに対するトナー像転写後の感
光ドラム１表面に残留したトナー（転写残トナー）は専
用のクリーナ（クリーニング装置）で除去されるのでは
なく、感光ドラム１の回転にともない帯電ニップ部Ａを
経由して現像部ａに至り、現像器４において現像同時ク
リーニングにて回収される（トナーリサイクルプロセ
ス）。

【００７２】（２）帯電ローラ 本実施の形態における接触帯電ローラとしての帯電ロー
ラ２は芯金上に可撓性部材としてウレタンにカーボンを
分散させた中抵抗の弾性発泡体の層を形成している。ま
た帯電ローラ２の弾性発泡体のセル構造は連続気泡であ
る。あらかじめこの帯電ローラには３ｍｇ／ｃｍ^２以上
の密度で均一に塗布してある。

【００７３】中抵抗層はウレタン、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、芯金の上にローラ状に形成した。その後必要に応じ
て表面を研磨して直径１６ｍｍ、長手方向（軸方向）の
長さ３００ｍｍの導電性弾性ローラである帯電ローラ２
を作製した。

【００７４】本実施の形態の帯電ローラ２のローラ抵抗
を測定したところ３００ｋΩであった。ローラ抵抗は、
帯電ローラ２の芯金に総圧１ｋｇの加重がかかるよう直
径３０ｍｍのアルミドラムに帯電ローラ２を圧着した状
態で、芯金とアルミドラムとの間に１００Ｖを印加し、
計測した。

【００７５】ここで、接触帯電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の感光体を用い
た場合、十分な帯電性と耐リーク性を得るには１０^４〜
１０^７Ωの抵抗が望ましい。

【００７６】帯電ローラ２の硬度は、硬度が低すぎると
形状が安定しないために感光ドラム１との接触性が悪く
なり、高すぎると感光ドラム１との間に帯電ニップ部Ａ
を確保できないだけでなく、感光ドラム１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。

【００７７】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なく、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
性物質を分散させたゴム材や、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させず
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。

【００７８】帯電ローラ２は被帯電体としての感光ドラ
ム１に対して弾性に抗して所定の押圧力で圧接させて配
設する。本実施の形態では幅３ｍｍ（感光ドラム１の回
転方向についての幅）の帯電ニップ部Ａを形成させてあ
る。

【００７９】また本実施の形態では、この帯電ローラ２
を、帯電ニップ部Ａにおいて帯電ローラ２表面と感光ド
ラム１表面とが互いに逆方向に等速で移動するように、
約１００ｒｐｍで時計回りに回転駆動させた。すなわち
接触帯電ローラとしての帯電ローラ２表面は被帯電体と
しての感光ドラム１表面に対して周速差を持たせるよう
にした。

【００８０】また帯電ローラ２の芯金には帯電バイアス
印加電源（不図示）から−４４０Ｖの直流電圧を帯電バ
イアスとして印加するようにした。

【００８１】（３）現像器 本実施の形態の現像器４は現像剤Ｔとして一成分磁性ト
ナー（ネガトナー）を用いた反転現像器である。

【００８２】図３に示すように、現像器４は、現像剤Ｔ
を補給するホッパー容器４Ａと感光ドラム１の静電潜像
を現像する現像室４Ｂとを備えており、現像室４Ｂとホ
ッパー容器４Ａとは連結されており、印字（画像形成）
を繰り返すとともにホッパー容器４Ａ内の現像剤Ｔが第
２の攪拌部材４ｅの矢印Ｒ４方向の回転により、現像室
４Ｂ内に補給される。第２の攪拌部材４ｅは現像剤Ｔを
移送方向に攪拌するが、長手方向（感光ドラム１の軸に
沿った方向）には攪拌しない。

【００８３】本実施の形態では、現像室４Ｂの現像剤Ｔ
を攪拌する第１の攪拌部材４ｄとして、図４に示すよう
に、芯金（軸心）１０上に沿って複数の小判状のリング
１１が芯金１０に対して４５度の角度で等間隔に取り付
けられたものを用いた。そしてこの第１の攪拌部材４ｄ
は、芯金１０が現像ローラ（現像剤担持搬送体）４ｂに
平行になるように、現像室４Ｂに取り付け、図３におい
て矢印Ｒ３方向に駆動機構（不図示）により回転駆動さ
れる。この第１の攪拌部材４ｄの回転により、現像剤Ｔ
は長手方向及び現像剤移送方向に攪拌作用を受けること
になる。なお、本実施の形態では、リング１１の取り付
け角度を４５度に設定したが、本発明はこれに限定され
るものではなく、他の角度でもよい。すなわち、現像室
４Ｂ内の現像剤を現像ローラ４ｂに向けて良好に攪拌
し、かつ現像ローラ４ｂの軸方向に良好に攪拌すること
ができる限り、他の角度に設定してもよい。

【００８４】図３中の符号４ｂは、マグネットロール４
ｃ（５０〜１００ｍＴ）を内包させた、現像剤担持搬送
部材としての現像ローラ（非磁性回転現像剤担持体）を
示す。現像ローラ４ｂは、駆動手段（不図示）によって
矢印Ｒ２方向に回転駆動される。現像ローラ４ｂの上方
には、その表面に対向するように、非接触で磁性ブレー
ド４ａが配設されている。現像ローラ４ｂ表面に担持さ
れた現像剤Ｔは、この磁性ブレード４ａによって現像ロ
ーラ４ｂ表面に薄層にコートされる。

【００８５】現像剤Ｔは磁性ブレード４ａで現像ローラ
４ｂに対する層厚が規制され、その際に現像剤Ｔは現像
ローラ４ｂとの摩擦帯電により電荷が付与される。

【００８６】現像ローラ４ｂ表面にコートされた現像剤
Ｔは、現像ローラ４ｂの回転により、感光ドラム１と現
像ローラ４ｂの対向部である現像部（現像領域部）に搬
送される。また現像ローラ４ｂには現像バイアス印加電
源（不図示）から現像バイアスが印加される。現像バイ
アスは、−２３０ＶのＤＣ電圧と、これに周波数１８０
０Ｈｚ、ピーク間電圧８００Ｖの矩形のＡＣ電圧とを重
畳させたものを用いた。これにより、感光ドラム１側の
静電潜像がトナーによって現像される。

【００８７】現像剤Ｔすなわち一成分磁性トナーは、結
着樹脂、磁性体粒子、電荷制御剤を混合し、混練、粉
砕、分級の各工程を経て作製し、これに流動化剤等を外
添剤として添加して作製されたものである。トナーの重
量平均粒径は７μｍであった。

【００８８】本実施の形態においてはこの現像剤Ｔ１０
０重量部に対して導電性粒子としての導電性粒子Ｍ１を
２重量％添加してある。

【００８９】（４）現像剤Ｔと導電性粒子Ｍ１の移行 現像器４による感光ドラム１側の静電潜像のトナー現像
時には現像部ａにおいて、非印字部（非画像形成部）に
は主に導電性粒子Ｍ１が、また印字部（画像形成部）に
はトナーとこのトナーに付着した導電性粒子Ｍ１との双
方が感光ドラム１側に移行する。

【００９０】感光ドラム１上のトナー像は転写ニップ部
ｂにおいて転写バイアスの作用により転写材Ｐ側に引か
れて積極的に転移するが、感光ドラム１上の導電性粒子
Ｍ１は導電性であることで転写材Ｐ側には積極的には転
移せず、感光ドラム１上に実質的に付着保持されて残留
する。

【００９１】そして画像形成装置がクリーナレスである
ため、トナー像転写後に感光ドラム１表面に残った上述
の導電性粒子Ｍ１は、感光ドラム１の矢印Ｒ１方向の回
転によって感光ドラム１と帯電ローラ２との間の帯電ニ
ップ部Ａにそのまま持ち運ばれて帯電ローラ２に付着
し、帯電ローラ２に対して供給される。

【００９２】すなわち、帯電ローラ２から導電性粒子Ｍ
２が脱落しても、画像形成装置が稼働されることで、現
像器４の現像剤Ｔに含有させてある導電性粒子Ｍ１が現
像部ａで感光ドラム１表面に移行し、この感光ドラム１
表面の移動により転写ニップ部ｂを経て帯電ニップ部Ａ
に持ち運ばれて帯電ローラ２に逐次供給される。

【００９３】帯電ローラ２から脱落した導電性粒子Ｍ２
は現像器４に回収されて現像剤Ｔに混入して循環使用さ
れる。

【００９４】本実施の形態の画像形成装置は、クリーナ
レスであるため、トナー像転写後の感光ドラム１表面に
残存する転写残トナーは感光ドラム１と帯電ローラ２と
の間の帯電ニップ部Ａに感光ドラム１表面の移動でその
まま持ち運ばれて帯電ローラ２に付着・混入する。この
ように転写残トナーが帯電ローラ２に付着・混入して
も、導電性粒子Ｍ１，Ｍ２が帯電ニップ部Ａに介存する
ことにより、帯電ローラ２の感光ドラム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
残トナーによる汚染にかかわらず、低印加電圧でオゾン
レスの直接注入帯電を長期にわた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できる。

【００９５】帯電ローラ２が感光ドラム１に対して周速
差を持って接触していることで、転写ニップ部ｂから帯
電ニップ部Ａへ至った転写残トナーはパターンが撹乱さ
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。

【００９６】帯電ローラ２に付着・混入した転写残トナ
ーは帯電ローラ２から感光ドラム１上に徐々に吐き出さ
れて感光ドラム１表面の移動とともに現像部ａに至り、
現像器４において現像同時クリーニング（回収）され
る。

【００９７】現像同時クリーニングは前述したように、
転写後に感光ドラム１上に残留したトナーを次の画像形
成工程の現像時、すなわち引き続き感光ドラムを帯電
し、露光して静電潜像を形成し、その静電潜像の現像時
において、現像器４のかぶり取りバイアス、すなわち現
像器４の現像ローラ４ｂに印加する直流電圧と感光ドラ
ム１表面電位間の電位差であるかぶり取り電位差Ｖｂａ
ｃｋによって回収するものである。本実施の形態におけ
る画像形成装置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、感光ドラム１の暗部電位から現像
ローラ４ｂにトナーを回収する電界と、現像ローラ４ｂ
から感光ドラム１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。

【００９８】（５）導電性粒子 本実施の形態では、あらかじめ帯電ローラ２に塗布した
導電性粒子Ｍ２は、比抵抗が１０^６Ω・ｃｍ、平均粒径
３μｍ、導電性酸化亜鉛粒子を用いた。なお、今回、用
いた導電性酸化亜鉛粒子の商品名は、２３−Ｋ（Ｃ）で
ハクスイテック（株）製である。

【００９９】均一な帯電性を得るために、導電性粒子の
粒径は１０μｍ以下であり、細かい方が好ましい。

【０１００】また粒子抵抗は、この導電性粒子を介した
電荷の授受を行うため、比抵抗としては１０^１２Ω・ｃ
ｍ以下が望ましく、さらには１０^１０Ω・ｃｍ以下が望
ましい。

【０１０１】導電性粒子は、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。

【０１０２】本実施の形態において、現像剤Ｔに混合し
た導電性粒子Ｍ１は、あらかじめ帯電ローラ２に塗布し
た導電性粒子Ｍ２と同等なものを用いた。

【０１０３】導電性粒子は粒径が小さ過ぎると、この低
抵抗粒子がトナーの表面を覆うことになりトナーが十分
に摩擦帯電できなくなり、現像特性を低下させてしま
う。また粒径が大きすぎると、この粒子が露光時にレー
ザ光Ｌを遮光したり、現像後はトナー中でこの粒子が目
立って画像ムラなどになり画像を悪化させてしまったり
する。そこで現像剤Ｔに添加する導電性粒子の粒径は、
０．１μｍ以上でトナー粒径以下が望ましい。

【０１０４】上述の導電性粒子が被帯電体である感光ド
ラム１と接触帯電ローラである帯電ローラ２とのニップ
部である帯電ニップ部Ａに介存していることで、この粒
子の滑剤効果により、摩擦抵抗が大きくてそのままでは
感光ドラム１に対して周速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、それを感光ドラ
ム１表面に対して無理なく容易に効果的に周速差を持た
せて接触させた状態にすることが可能となる。

【０１０５】帯電ローラ２と感光ドラム１との間に周速
差を設けることにより、帯電ローラ２と感光ドラム１の
帯電ニップ部Ａにおいて導電性粒子が感光ドラム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、帯電ニップ部Ａに存在する導電性粒子が感光ドラ
ム１表面を隙間なく摺擦することで感光ドラム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
ドラム１の接触帯電は導電性粒子の介存により直接注入
帯電が支配的となる。

【０１０６】（６）感光ドラム本実施の形態で用いた被
帯電体としての像担持体は、回転ドラム型の電子写真感
光体（感光ドラム１）である。本実施の形態の画像形成
装置は反転現像を用いており、感光ドラム１は直径３０
ｍｍの負極性ａ−Ｓｉ感光体であり、図３中の矢印Ｒ２
方向に２１０ｍｍ／ｓｅｃの周速度をもって回転駆動さ
れる。

【０１０７】図７に、感光ドラム１の断面図の一部を模
式的に示す。なお、同図に上方が表面側である。

【０１０８】本実施の形態で用いた感光ドラム１は、光
導電層が機能分離されていない単一層からなる単層型光
受容部材である。図７に示すａ−Ｓｉ系光受容部材はア
ルミニウム等の導電性基体１ａと、この導電性基体１ａ
の表面に順次積層された電荷注入阻止層１ｂと光導電層
１ｃとバッファ層１ｄと表面層１ｅとを有している。こ
こで、電荷注入阻止層１ｂは、導電性基体１ａから光導
電層１ｃへの電荷の注入を阻止するものであり、必要に
応じて設けられる。また光導電層１ｃは少なくともシリ
コン原子を含む非晶質材料で構成され、光導電性を示す
ものである。さらに表面層１ｅは炭素原子と水素原子を
含むａ−Ｃ：Ｈ膜からなり、電子写真装置における顕像
を保持する能力をもつものである。

【０１０９】以下では、電荷注入阻止層１ｂの有無によ
り効果が異なる場合を除いては、電荷注入阻止層１ｂは
あるものとして説明する。

【０１１０】なお、表面層１ｅの成膜ガスとしては、Ｃ
Ｈ_４、Ｃ_２Ｈ_６、Ｃ_３Ｈ_８、Ｃ_４Ｈ _１０等のガス、及び
ガス化し得る炭化水素が有効に使用されるものとして挙
げられる。また、これらの炭素供給用の原料ガスを必要
に応じてＨ_２、Ｈｅ、Ａｒ、Ｎｅ等のガスにより希釈し
て使用してもよい。

【０１１１】ＶＨＦによるプラズマＣＶＤ装置を用いて
下記の条件により円筒形のアルミニウム製の導電性基体
１ａ上に電荷注入阻止層１ｂ、光導電層１ｃ、バッファ
層１ｄ、表面層１ｅを順次積層し、負帯電で用いられる
光受容部材を完成させた。

【０１１２】［感光ドラムの製造条件］ ・電荷注入阻止層（下部阻止層） ＳｉＨ_４：２００ｍＬ／ｍｉｎ（ｎｏｒｍａｌ） Ｈ_２ ：４００ｍＬ／ｍｉｎ（ｎｏｒｍａｌ） ＰＨ_３ ：５００ｐｐｍ（ＳｉＨ_４に対して） ＮＯ ：１５ｍＬ／ｍｉｎ（ｎｏｒｍａｌ） パワー ：１８０Ｗ（１０５ＭＨｚ） 内圧 ：１．３Ｐａ 基体温度：３００℃ 膜厚 ：２μｍ ・光導電層 ＳｉＨ_４：３００ｍＬ／ｍｉｎ（ｎｏｒｍａｌ） Ｈ_２ ：５００ｍＬ／ｍｉｎ（ｎｏｒｍａｌ） Ｂ_２Ｈ_６：０．３ｐｐｍ（ＳｉＨ_４に対して） パワー ：４５０Ｗ（１０５ＭＨｚ） 内圧 ：１．３Ｐａ 基体温度：３００℃ 膜厚 ：２８μｍ ・バッファ層 ＳｉＨ_４：５０ｍＬ／ｍｉｎ（ｎｏｒｍａｌ） ＣＨ_４ ：５０ｍＬ／ｍｉｎ（ｎｏｒｍａｌ） パワー ：４５０Ｗ（１０５ＭＨｚ） 内圧 ：１．３Ｐａ 基体温度：３００℃ 膜厚 ：０．５μｍ ・表面層 ＣＨ_４ ：１５０ｍＬ／ｍｉｎ（ｎｏｒｍａｌ） パワー ：１０００Ｗ（１０５ＭＨｚ） 内圧 ：１．３Ｐａ 基体温度：１００℃ 膜厚 ：０．１μｍ

【０１１３】＜実施の形態２＞本実施の形態は、前述の
実施の形態１の画像形成装置において、図３における現
像器４の現像室４Ｂに配設されて、現像剤を攪拌する攪
拌部材４ｄが、図３において駆動機構（不図示）によっ
て矢印Ｒ３方向に回転するに加えて、レシプロ移動機構
（不図示）によって、現像ローラ４ｂの長手方向にも往
復移動するようにしたものである。これにより、現像ロ
ーラ４ｂに供給される導電性粒子が、現像ローラ４ｂの
軸に沿った長手方向に、一層、均一となり、帯電ローラ
２の長手方向に均一に供給することができるようにな
る。

【０１１４】＜実施の形態３＞本実施の形態において
は、前述の実施の形態１で使用していた第１の攪拌部材
４ｄに代えて、図５に示す第１の攪拌部材４ｆを使用し
ている。

【０１１５】本実施の形態における第１の攪拌部材４ｆ
は、同図に示すように芯金１０上に沿って複数の小判状
のリング１１が芯金に対して４５度の角度で等間隔に取
り付けられ、さらに芯金１０と平行にリング１１の一方
の端部を連結するように攪拌棒１２を取り付けてある。
この第１の攪拌部材４ｆを、図３に示す現像器４の第１
の攪拌部材４ｄに代えて配設し、駆動手段（不図示）に
よって矢印Ｒ３方向に回転駆動した。なお、この第１の
攪拌部材４ｆ以外の構成は、前述の実施の形態１の画像
形成装置と同じである。

【０１１６】＜比較例１＞本比較例は、前述の実施の形
態１の画像形成装置において、現像器４の現像室４Ａに
現像剤を攪拌するための第１の攪拌部材を有していな
い。その他の構成は、実施の形態１の画像形成装置と同
じである。

【０１１７】＜比較例２＞本比較例は、前述の実施の形
態１の画像形成装置において、現像器４の現像室４Ａの
現像剤を攪拌するための第１の攪拌部材が、図６に示す
第１の攪拌部材４ｇである。この第１の攪拌部材４ｇ
は、同図に示すように、回転軸から離れた攪拌棒１２の
みを有している。その他の構成は、実施の形態１の画像
形成装置と同じである。

【０１１８】〔評価〕 ・ベタ白のトナーカブリの評価 上述の実施の形態１、実施の形態２、実施の形態３、比
較例１、及び比較例２において、現像剤中の導電性粒子
の濃度測定とベタ白画像のトナーカブリの評価を行っ
た。

【０１１９】評価試験は、転写材ＰとしてＡ４サイズの
普通紙を使用し、長手方向の両端から５ｃｍではベタ白
で、それ以外の真中は印字率が３０％の文字パターンを
１０万枚印字し、１０万枚印字後の現像剤中の導電性粒
子の濃度測定を行った。また印字１０万枚の途中にベタ
白画像を同様にＡ４サイズの普通紙を用いて印字し、そ
のベタ白画像のトナーカブリの評価を行った。

【０１２０】導電性粒子の濃度測定では、実施の形態及
び比較例それぞれで、現像ローラ４ｂの長手方向の両端
から５ｃｍ以内のところと真中のところの現像ローラ４
ｂに接触している現像剤を採取して、蛍光Ｘ線分析によ
り現像剤中の導電性粒子（ＺｎＯ）の濃度を測定した。
その実施の形態１〜３及び比較例１，２の結果を図８に
示す。

【０１２１】ベタ白画像の評価では、反射濃度計を用い
て、長手方向の両端からそれぞれ５ｃｍのところで、任
意に１０点とそれ以外の真中のところで、任意に１０点
を測定し、それぞれ、反射率の最も小さい値を求めて、
その差で評価した。画像形成装置に通す前の普通紙は、
長手方向でほぼ同じ反射率である。それらの実施の形態
の結果を図９に、それらの比較例の結果を図１０に示
す。ベタ白画像の評価の図である図９，図１０は、縦軸
にはその評価に用いたベタ白の反射率の差で、横軸はＡ
４横（２１０ｍｍである短辺が先となるように、つまり
通紙幅が２１０ｍｍとなるように通紙する。）で真中の
印字率が３０％の文字パターンの印字枚数である。

【０１２２】（ａ）導電性粒子の濃度測定結果（図８） 導電性粒子の濃度の差は、実施の形態２が最も小さく、
次いで実施の形態３、実施の形態１、比較例２、比較例
１の順番で小さくなっている。また比較例では、いずれ
も両端部の導電性粒子の濃度が１．０％未満と小さい。

【０１２３】（ｂ）ベタ白画像評価（図９，図１０） 実施の形態１〜３では印字枚数（印刷枚数）が初期から
１０万枚印字にわたって、ベタ白画像の両端部のトナー
カブリはほとんど増加せず、両端部と中心部の反射率の
差が０．４％未満と、長手位置でのトナーカブリの差が
ほとんどなかった。

【０１２４】これは、現像室４Ｂ内の現像剤を、第１の
攪拌部材４ｄ，４ｆにより、長手方向及び現像剤移送方
向に攪拌することにより、長手方向において、現像剤中
の導電性粒子の濃度をある程度均一に保つことが可能と
なり、非印字部の長手位置においても導電性粒子は現像
器４から感光ドラム１の表面に安定して供給され、帯電
ローラ２上のその長手位置にも安定して供給されたから
である。

【０１２５】また、実施の形態１〜３の反射率の差を比
較すると、実施の形態２、実施の形態３、実施の形態１
の順に、長手位置でのトナーカブリの差が小さくなって
いる。

【０１２６】実施の形態２は、実施の形態１において、
さらにレシプロ移動機構を用いて、第１の攪拌部材４ｄ
を現像ローラ４ｂの長手方向に往復運動させている。こ
のため、長手方向において、現像剤中の導電性粒子の濃
度が実施の形態１及び実施の形態３と比べてさらに均一
になっており、したがって帯電ローラ２の長手方向に均
一に、一定量の導電性粒子を供給していたからである。

【０１２７】実施の形態３は、実施の形態１において、
現像室４Ｂの現像剤を攪拌する攪拌部材４ｆが、図５に
示すように、実施の形態１の第１の攪拌部材４ｄにさら
に攪拌棒１２を付加している。このため、実施の形態１
に比べて、現像剤の攪拌作用が強まり、長手方向におい
て、現像剤中の導電性粒子の濃度が実施の形態１と比べ
てさらに均一になっており、帯電ローラ２の長手方向に
均一に、一定量の導電性粒子を供給していたからであ
る。

【０１２８】一方、比較例では印字枚数が初期から１０
万枚印字において、ベタ白画像の両端部のトナーカブリ
が徐々に増加し、反射率の差が増加していった。

【０１２９】これは比較例では、現像室４Ｂ内の現像剤
を長手方向に攪拌する手段がなく、非印字部の長手方向
では、トナーは消費されず、導電性粒子が消費され、現
像剤中の導電性粒子の濃度が減少し、長期の印字により
導電性粒子は現像器４から感光ドラム１表面に安定して
供給できなくなり、その長手位置の帯電ローラ２上の導
電性粒子が減少し、帯電不良を起こしたためである。

【０１３０】以上の実施の形態１〜３において、帯電ロ
ーラ２に印加する帯電バイアスは交番電圧成分（ＡＣ成
分、周期的に電圧値が変化する電圧）を含むものであっ
てもよい。交番電圧成分の波形としては、正弦波、矩形
波、三角波等が適宜使用可能である。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
てもよい。

【０１３１】また、画像形成装置の場合において、像担
持体としての感光ドラムの帯電面に対する情報書き込み
手段としての露光装置３は、前述の実施の形態のレーザ
走査手段以外にも、例えば、ＬＥＤのような固体発光素
子アレイを用いたデジタル露光手段であってもよい。ハ
ロゲンランプや蛍光灯等を原稿照明光源とするアナログ
的な画像露光手段であってもよい。要するに、画像情報
に対応した静電潜像を形成できるものであればよい。

【０１３２】さらに、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。

【０１３３】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
剤担持体上にコーティングし、磁性トナーについてはこ
れを現像剤担持体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（一成分非接触現像）と、上述のように
現像剤担持体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（一成
分接触現像）と、トナー粒子に対して磁性のキャリヤを
混合したものを現像剤（二成分現像剤）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（二成分接触現像）と、上述
の二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（二成分非接触現像）との４種
類に大別される。

【０１３４】以上の説明では、感光ドラム１上に形成し
たトナー像を、他部材としての転写材Ｐに転写する場合
を例に説明したが、本発明にこれに限らず、他部材が例
えば中間転写ベルトや中間転写ドラムであるカラーの画
像形成装置に対しても適用することができる。この場
合、基本的な構成はほぼそのまま流用することができ
る。

【０１３５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によると、
像担持体表面と接触する帯電ローラの表面を多孔性表面
にして移動可能な導電性粒子を保持し、現像手段には、
導電性粒子をトナー重量に対して０．１重量％以上１０
重量％以下含む一成分現像剤を蓄え、導電性粒子とトナ
ーとは摩擦帯電極性が互いに逆極性とし、攪拌部材によ
って現像室内の現像剤を長手方向及び現像剤移送方向に
攪拌することにより、初期から長期にわたって長手位置
で印字率が極端に異なる同一の画像を連続で印字した場
合や、また小サイズ紙を連続で印字した場合において
も、長手方向でトナーカブリの差のない、高品位で良好
な画像を安定に出力できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来のローラ帯電と、ファーブラシ帯電と、磁
気ブラシ帯電とについて、印加ＤＣ電圧とドラム電位と
の関係を示す図である。

【図２】画像形成装置の概略構成を示す縦断面図であ
る。

【図３】実施の形態１の現像器の構成を示す縦断面図で
ある。

【図４】実施の形態１における第１の攪拌部材の構成を
示す図である。

【図５】実施の形態３における第１の攪拌部材の構成を
示す図である。

【図６】比較例２における第１の攪拌部材の構成を示す
図である。

【図７】ａ−Ｓｉ感光ドラムの層構成を模式的に示す縦
断面図である。

【図８】実施の形態１〜３、及び比較例１，２につい
て、１０万枚印字後の導電性粒子の濃度を比較する図で
ある。

【図９】実施の形態１〜３について、トナーかぶり評価
を示す図である。

【図１０】比較例１，２について、トナーかぶり評価を
示す図である。

【符号の説明】

１ 像担持体（被帯電体、感光ドラム） １ａ 導電性基体 １ｂ 電荷注入阻止層 １ｃ 光導電層 １ｄ バッファ層 １ｅ 表面層 ２ 帯電ローラ（帯電手段、帯電部材） ３ 露光手段（露光装置） ４ 現像手段（現像器） ４Ｂ 現像室 ４ｂ 現像剤担持体（現像部材、現像ローラ） ４ｄ，４ｆ 攪拌部材（第１の攪拌部材） １０ 軸心（芯金） １１ リング部材（リング） １２ 攪拌棒 Ｍ１，Ｍ２ 導電性粒子 Ｐ 他部材（転写材） ＰＣ プロセスカートリッジ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０３Ｇ 15/02 １０１ Ｇ０３Ｇ 15/08 ５０７Ｅ ５０７Ｂ ５０７Ｌ Ｆターム(参考） 2H005 AA08 CB07 DA01 DA09 EA07 FA06 2H068 CA03 DA12 DA23 FC01 FC08 2H077 AA37 AB03 AB14 AB15 AC16 AD06 AD13 AD18 AD31 AD36 AE04 BA02 EA12 GA00 2H200 FA02 FA03 GA23 GA34 GA46 GA49 GA56 GB37 HA03 HA21 HA28 HB12 HB17 HB22 HB43 HB45 HB46 HB48 JA02 JA26 JA28 LA18 LA20 LA23 LA40 MA03 MA08 MA20 MB06 NA02 NA06 NA09 NA10

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 移動可能な表面を有する像担持体と、前
   記像担持体表面に接触配置されて前記像担持体を帯電す
   る帯電ローラを有する帯電手段と、帯電後の前記像担持
   体表面に静電潜像を形成する露光手段と、前記静電潜像
   をトナーによって現像する現像手段と、現像によって前
   記像担持体表面に形成されたトナー像を他部材に転写す
   る転写手段と、を備え、前記像担持体表面の移動方向に
   沿っての前記転写手段の下流側でかつ前記帯電手段の上
   流側に、前記像担持体上の不要なトナーを除去するため
   のクリーニング手段を備えていない画像形成装置におい
   て、 前記帯電ローラは、 芯金の周囲を覆う円筒状の導電性発泡部材を有し、 前記導電性発泡部材は、 前記像担持体表面に対して周速差をもって接触するとと
   もに前記像担持体表面との接触部において導電性粒子を
   移動可能に保持する多孔性表面を有し、 前記現像手段は、 前記導電性粒子をトナー重量に対して０．１重量％以上
   １０重量％以下含む一成分の現像剤を収納する現像室
   と、 前記現像室内の前記現像剤によって前記像担持体上の静
   電潜像を現像する現像剤担持体と、 前記現像室内に配設されて前記現像剤を前記現像剤担持
   体に供給する攪拌部材とを有し、 前記導電性粒子と前記トナーとは摩擦帯電極性が互いに
   逆極性であり、前記現像室内の現像剤が前記攪拌部材に
   より、前記現像剤担持体に対する現像剤移送方向及び前
   記現像剤担持体の長手方向に攪拌される、 ことを特徴とする画像形成装置。
2. 【請求項２】 前記攪拌部材は、 前記現像剤担持体の長手方向に対してほぼ平行に配置さ
   れた回転自在な軸心と、 前記軸心に沿って複数取り付けられたリング部材と、を
   有し、 前記複数のリング部材は、前記軸心に対して傾斜して取
   り付けられる、 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】 前記攪拌部材は、前記軸心に対してほぼ
   平行に配置された攪拌棒を有する、 ことを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
4. 【請求項４】 前記攪拌部材を前記現像剤担持体の長手
   方向に往復移動させるレシプロ移動機構を有する、 ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記
   載の画像形成装置。
5. 【請求項５】 前記像担持体が、導電性基体上にシリコ
   ン原子を母体とする非単結晶材料で構成された光導電層
   及び非単結晶質水素化炭素膜で構成された表面層を有す
   る、 ことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記
   載の画像形成装置。