JPH10307459A - 帯電方法、帯電装置、画像形成装置及びプロセスカートリッジ - Google Patents
帯電方法、帯電装置、画像形成装置及びプロセスカートリッジInfo
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- JPH10307459A JPH10307459A JP10073527A JP7352798A JPH10307459A JP H10307459 A JPH10307459 A JP H10307459A JP 10073527 A JP10073527 A JP 10073527A JP 7352798 A JP7352798 A JP 7352798A JP H10307459 A JPH10307459 A JP H10307459A
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Abstract
帯電ローラ等の簡易なコストの安い部材を用いた場合で
も、より帯電均一性に優れ且つ長期に渡り安定した直接
注入帯電を実現する、即ち、低印加電圧でオゾンレスの
直接注入帯電を簡易な構成で実現すること。 【解決手段】 電圧が印加され、被帯電体とニップ部を
形成する可撓性の帯電部材2により被帯電体1面を帯電
する帯電装置であり、被帯電体1に対する接触帯電部材
2は、弾性体であり、被帯電体1に対して速度差をもっ
て回転され、接触帯電部材2と被帯電体1との間に働く
摩擦力の静止摩擦係数が2.5以下であること。
Description
と帯電装置に関する。より詳しくは、電圧が印加され、
被帯電体とニップ部を形成する可撓性の帯電部材により
被帯電体面を帯電する接触帯電方式の帯電方法と帯電装
置に関する。
段として備えた画像形成装置及び画像形成装置に着脱可
能なプロセスカートリッジに関する。
プリンタ等)や静電記録装置等の画像形成装置におい
て、電子写真感光体・静電記録誘電体等の像担持体(被
帯電体)を所要の極性・電位に一様に帯電処理(除電処
理も含む)する帯電装置としてはコロナ帯電器(コロナ
放電器)がよく使用されていた。
り、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。
ては、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。
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(接触帯電部
材・接触帯電器)を接触させ、この接触帯電部材に所定
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。
帯電原理)には、放電帯電機構と直接注入帯電機構
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。
により被帯電体表面が帯電する機構である。
一定の放電しきい値を有するため、帯電電位より大きな
電圧を接触帯電部材に印加する必要がある。また、コロ
ナ帯電器に比べれば発生量は格段に少ないけれども放電
生成物を生じることが原理的に避けられないため、オゾ
ンなど活性イオンによる弊害は避けられない。
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。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。
放電生成物による弊害は生じない。しかし、直接注入帯
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。
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。
放電帯電機構が支配的である。
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。
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、直接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状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。
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。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−10
00Vの直流電圧を印加するか、あるいは、−500V
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。
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。
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。
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。
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。
ても、その本質的な帯電機構は、接触帯電部材から感光
体への放電現象を用いているため、先に述べたように接
触帯電部材に印加する電圧は感光体表面電位以上の値が
必要とされ、微量のオゾンは発生する。
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。
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。
記の放電帯電機構が支配的である。
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、直接注入帯電により十分
均一な帯電を行うにはそれでも接触性は不十分であり、
直接注入帯電により十分均一な帯電を行うには感光体に
対し機械構成としては困難なほどに速度差を持たせる必
要があり、現実的ではない。
帯電特性は図5のBに示される特性をとる。従って、フ
ァーブラシ帯電の場合も、固定タイプ、ロールタイプど
ちらも多くは、高い帯電バイアスを印加し放電現象を用
いて帯電を行っている。
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。
は前記の直接注入帯電機構が支配的である。
として粒径5〜50μmのものを用い、感光体と十分速
度差を設けることで、均一に直接注入帯電を可能にす
る。
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。
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。
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。
ーレスシステム) 転写方式の画像形成装置においては、転写後の感光体
(像担持体)に残存する転写残トナーはクリーナー(ク
リーニング装置)によって感光体面から除去されて廃ト
ナーとなるが、この廃トナーは環境保護の面からも出な
いことが望ましい。そこでクリーナーをなくし、転写後
の感光体上の転写残トナーは現像装置によって「現像同
時クリーニング」で感光体上から除去し現像装置に回収
・再用する装置構成にしたトナーリサイクルプロセスの
画像形成装置も出現している。
体上に残留したトナーを次工程以降の現像時、即ち引き
続き感光体を帯電し、露光して潜像を形成し、該潜像の
現像時にかぶり取りバイアス(現像装置に印加する直流
電圧と感光体の表面電位間の電位差であるかぶり取り電
位差Vback)によって回収する方法である。この方法に
よれば、転写残トナーは現像装置に回収されて次工程以
後に再用されるため、廃トナーをなくし、メンテナンス
に手を煩わせることも少なくすることができる。またク
リーナーレスであることでスペース面での利点も大き
く、画像形成装置を大幅に小型化できるようになる。
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以前として放電帯電
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、
クリーナーレスの画像形成装置を長期に使用した場合に
おいて、オゾン生成物による画像流れ等の弊害が現れや
すい。
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。
に記載したように、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
成で直接注入帯電をすることが難しく、画像形成装置に
あっては絶対的帯電不良による画像のかぶり(反転現像
の場合には白地部が現像される)や帯電ムラなどが生じ
る。
面に粉末を塗布し、接触帯電部材が従動で、放電帯電機
構を主とする接触帯電装置構成では、長期に装置を使用
した場合や、クリーナーレスの画像形成装置を長期に使
用した場合に、オゾン生成物が蓄積することにより画像
流れが生じやすくなる。
ては、転写残トナーが帯電部において帯電不良を引き起
こしてしまう。
接触帯電部材として帯電ローラ等の簡易でコストの安い
部材を用いた場合でも、より帯電均一性に優れ且つ長期
に渡り安定した直接注入帯電を実現する、即ち、低印加
電圧でオゾンレスの直接注入帯電を簡易な構成で実現す
ることを目的とする。
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を
目的とする。
徴とする、帯電方法、帯電装置、画像形成装置及びプロ
セスカートリッジである。
を形成する可撓性の帯電部材により被帯電体面を帯電す
る帯電方法であり、被帯電体に対する接触帯電部材は、
弾性体であり、被帯電体に対して速度差をもって移動
し、接触帯電部材と被帯電体との間に働く摩擦力の静止
摩擦係数が2.5以下であることを特徴とする帯電方
法。
く摩擦力の静止摩擦係数が0.1以上2.5以下である
ことを特徴とする(1)に記載の帯電方法。
とのニップ部に粉体が存在することを特徴とする(1)
または(2)に記載の帯電方法。
cm)以下であることを特徴とする(3)に記載の帯電
方法。
cm)以下であることを特徴とする(3)に記載の帯電
方法。
μm以下であることを特徴とする(3)から(5)の何
れか1つに記載の帯電方法。
てカウンターで回転することを特徴とする(1)から
(6)の何れか1つに記載の帯電方法。
れることを特徴とする(1)から(7)の何れか1つに
記載の帯電方法。
が1×1014(Ω・cm)以下であることを特徴とする
(1)から(8)の何れか1つに記載の帯電方法。
あり、該電子写真感光体の最表面層の体積抵抗が1×1
09 (Ω・cm)以上1×1014(Ω・cm)以下であ
ることを特徴とする(1)から(9)の何れか1つに記
載の帯電方法。
プ部を形成する可撓性の帯電部材により被帯電体面を帯
電する帯電装置であり、被帯電体に対する接触帯電部材
は、弾性体であり、被帯電体に対して速度差をもって移
動し、接触帯電部材と被帯電体との間に働く長手幅10
mm当たりの摩擦力の静止摩擦係数が2.5以下である
ことを特徴とする帯電装置。
働く長手幅10mm当たりの摩擦力の静止摩擦係数が
0.1以上2.5以下であることを特徴とする(11)
に記載の帯電装置。
体との接触面に粉体が存在することを特徴とする(1
1)または(12)に記載の帯電装置。
・cm)以下であることを特徴とする(13)に記載の
帯電装置。
・cm)以下であることを特徴とする(13)に記載の
帯電装置。
0μm以下であることを特徴とする(13)から(1
5)の何れか1つに記載の帯電装置。
してカウンターで回転することを特徴とする(11)か
ら(16)の何れか1つに記載の帯電装置。
されることを特徴とする(11)から(17)の何れか
1つに記載の帯電装置。
抗が1×1014(Ω・cm)以下であることを特徴とす
る(11)から(18)の何れか1つに記載の帯電装
置。
あり、該電子写真感光体の最表面層の体積抵抗が1×1
09 (Ω・cm)以上1×1014(Ω・cm)以下であ
ることを特徴とする(11)から(19)の何れか1つ
に記載の帯電装置。
工程を含む作像プロセスを適用して画像形成を実行する
画像形成装置であり、前記像担持体を帯電する工程手段
が(11)から(20)の何れか1つに記載の帯電装置
であることを特徴とする画像形成装置。
工程を含む作像プロセスを適用して画像形成を実行する
画像形成装置本体に対して着脱自在のプロセスカートリ
ッジであり、少なくとも像担持体と該像担持体を帯電す
る工程手段を包含しており、該帯電工程手段が(11)
から(20)の何れか1つに記載の帯電装置であること
を特徴とするプロセスカートリッジ。
電の場合は帯電ローラが被帯電体に対して従動回転であ
り、その帯電機構は主に放電現象を利用した放電帯電機
構が支配的である。
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
の帯電機構とするから、ローラ帯電により直接注入帯電
を行な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。
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
帯電部材は該接触帯電部材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
することができなかった。また無理に回転すると、接触
帯電部材や被帯電体の表面が削れてしまうという問題が
あった。
接触帯電部材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、接触帯電部材と被帯
電体との摩擦力を小さくすることで接触帯電部材の初期
駆動トルクを減らして安定した接触帯電部材面の移動が
出来るようにし、接触帯電部材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。
には帯電部材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。好ましくは帯電部材を回転駆動
し、さらにその回転方向は被帯電体表面の移動方向とは
逆方向に回転するように構成するのがよい。
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、帯電部材を逆方向に移動させる方が回
転数の点で有利である。ここで記述した周速比は 周速比(%)=(帯電部材周速−被帯電体周速)/被帯
電体周速×100 である(帯電部材周速はニップ部において帯電部材表面
が被帯電体表面と同じ方向に移動するとき正の値であ
る)。
成が簡単で帯電ローラ等を用いた場合でも、該接触帯電
部材に対する帯電に必要な印加バイアスは被帯電体に必
要な電位相当の電圧で十分であり、放電現象を用いない
安定かつ安全な帯電方式を実現することができる。
部材として帯電ローラ等の簡易な部材を用いた場合で
も、より帯電均一性に優れ且つ長期に渡り安定した直接
注入帯電を実現する、即ち、低印加電圧でオゾンレスの
注入帯電を簡易な構成で実現することができる。
とが出来、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。
くする手段としては、少なくとも接触帯電部材と被帯電
体とのニップ部に粉体を存在させることで該粉体による
潤滑効果(摩擦低減効果)により効果的に接触帯電部材
と被帯電体との摩擦力を小さくすることができる。また
接触帯電部材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部材と被帯電体との摩擦力を小さ
くすることができる。
ップ部に粉体を存在させることで、被帯電体と接触帯電
部材とのニップ部において摩擦を減らせ、接触帯電部材
のトルクを減らせ、接触帯電部材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、つまり接触帯電部材と被帯電体のニ
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。即
ち接触帯電部材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。
かった高い帯電効率が得られ、接触帯電部材に印加した
電圧とほぼ同等の電位を被帯電体に与えることができ
る。
で、より好ましくは1×1010 (Ω・cm)以下にす
ることにより、接触帯電部材と被帯電体のニップ部に粉
体が介在しても、帯電性が低下することなく、かつ、接
触帯電部材と被帯電体との摩擦力が小さくなり、接触帯
電部材のトルクを減らせ、弾性接触帯電部材が均一に被
帯電体に接触することが出来、均一でかつ安定した直接
注入帯電性を簡易な手段構成で得ることができる。
置を長期に使用した場合においても帯電を安定して行な
うことが出来る。
あることにより、画像形成装置において露光を阻害しな
い良好な画像が得られる装置を提供できる。
14(Ω・cm)以下であること、さらに被帯電体が電子
写真感光体であり、該電子写真感光体の最表面層の体積
抵抗が1×109 (Ω・cm)以上1×1014(Ω・c
m)以下であることにより、プロセススピードの速い装
置においても、十分な帯電性を与えることが出来る。
例である。図1はその画像形成装置の概略構成模型図で
ある。
ロセス利用、プロセスカートリッジ着脱方式、直接注入
帯電方式のレーザープリンタ(記録装置)である。
PC感光体(ネガ感光体)であり、矢印の時計方向に5
0mm/secのプロセススピード(周速度)をもって
回転駆動される。
の弾性帯電ローラである。4はこの帯電ローラに粉体3
を供給塗布する部材である。この帯電ローラ2・粉体3
・粉体供給塗布部材4・直接注入帯電原理等については
後記(2)項で詳述する。
mmのニップ幅をもって接触させて配設してある。nが
そのニップ部(帯電ニップ部)である。この帯電ローラ
2は帯電ニップ部nにおいて感光体1の移動方向と逆方
向の矢印の時計方向に80rpmで回転駆動される。ま
たこの帯電ローラ2には帯電バイアス印加電源S1から
−700VのDC帯電バイアス電圧が印加されて、回転
感光体1の外周面が直接帯電方式にて、帯電ローラ2に
印加した帯電バイアスとほぼ同じ−680Vに一様に帯
電される。
等を含むレーザービームスキャナ(露光器)である。こ
のレーザービームスキャナは目的の画像情報の時系列電
気ディジタル画素信号に対応して強度変調されたレーザ
ー光を出力し、該レーザー光で上記回転感光体1の一様
帯電面を走査露光Lする。この走査露光Lにより回転感
光体1の面に目的の画像情報に対応した静電潜像が形成
される。
電潜像はこの現像装置によりトナー像として現像され
る。本例の現像装置6は磁性一成分絶縁トナー(ネガト
ナー)を用いた反転現像装置である。6aはマグネット
6bを内包する直径16mmの非磁性現像スリーブであ
り、この現像スリーブ6aに上記のネガトナーをコート
し、感光体1表面との距離を300μmに固定した状態
で、感光体1と等速で回転させ、スリーブ6aに現像バ
イアス印加電源S2より現像バイアス電圧を印加する。
aは感光体1と現像スリーブ6aの対向部である現像領
域部である。現像バイアス電圧は、−500VのDC電
圧と、周波数1800Hz、ピーク間電圧1600Vの
矩形のAC電圧を重畳したものを用い、スリーブ6aと
感光体1の間でジャンピング現像を行なわせる。
ーラであり、感光体1に所定に圧接させて転写ニップ部
bを形成させてある。この転写ニップ部b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7に転写バイアス印加電源
S3から所定の転写バイアス電圧が印加されることで、
感光体1側のトナー像が転写ニップ部bに給紙された転
写材Pの面に順次に転写されていく。本例ではローラ抵
抗値は5×108 Ωのものを用い、+2000VのDC
電圧を印加して転写を行なった。即ち、転写ニップ部b
に導入された転写材Pはこの転写ニップ部bを挟持搬送
されて、その表面側に回転感光体1の表面に形成担持さ
れているトナー画像が順次に静電気力と押圧力にて転写
されていく。
ニップ部bに給紙されて感光体1側のトナー像の転写を
受けた転写材Pは回転感光体1の面から分離されてこの
定着装置8に導入され、トナー像の定着を受けて画像形
成物(プリント、コピー)ととして装置外へ排出され
る。
り、転写材Pに対するトナー画像転写後の感光体面はこ
のクリーニング装置により残留トナー等の付着汚染物の
除去を受けて清掃され繰り返して作像に供される。
体供給塗布部材4を含む帯電ローラ部材2、現像装置
6、クリーニング装置9の4つのプロセス機器をカート
リッジPCに包含させてプリンタ本体に対して一括して
着脱交換自在のカートリッジ方式の装置である。プロセ
スカートリッジ化するプロセス機器の組み合わせ等は上
記に限られるものではなく任意である。10・10はプ
ロセスカートリッジPCの着脱案内・保持部材である。
なお、本発明のおいて画像形成装置はカートリッジ方式
の装置に限られるものではない。
布部材4 図2は図1のプリンタの帯電ローラ2部分の拡大模型図
である。本例における接触帯電装置は、弾性体より構成
される帯電ローラ2に粉体3を塗布することによって感
光体1と帯電ローラ2間の摩擦係数を小さくすること
で、帯電ローラが均一に感光体表面に接触できるように
したものである。
る。弾性発泡体の材料は抵抗調整にカーボンを分散させ
たEPDMの発泡体(可撓性部材)を用いた。直径6m
mの金属製の芯金2aに、厚み3mmの上記材料よりな
る弾性発泡体層2bを設けて、外径12φ・長手250
mmのローラ形状としたものである。
である。ローラの表面は研磨して、発泡体がむき出しに
なっている。
gずつ加重してニップ幅5mmで感光体1に接触させて
配設してある。
が均一に感光体1表面に接触し、直接注入帯電が可能と
なる。
電バイアス印加電源S1から−700Vの直流電圧を帯
電バイアスとして印加するようにした。
ローラ(アスカーC硬度 63度)では、硬度が高くニ
ップ部を確保しにくく、十分に直接注入帯電を行う時間
が足りなく、あまり好ましくない。従来の放電を用いた
接触帯電では、ニップ部の両端の空隙で放電を起こして
感光体表面を帯電していたので、ソリッドローラでも問
題がなかったが、直接注入帯電では、帯電時間不足、ま
た、帯電が不均一になってしまう。
圧100Vにおいて1×106 Ωである(金属製の直径
φ30mmのドラムにニップ幅5mmで当接させ、10
0V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)。帯電ローラ2の抵抗値は、感光体1上にピンホ
ール等の欠落が生じた場合にも、この部分に過大なリー
ク電流が流れ込んで帯電ニップ部nが帯電不良になる画
像不良を防止するために104 Ω以上であり、感光体表
面に十分に電荷を注入させるために107 Ω以下である
必要がある。
形状が安定しないために接触性が悪くなり、高すぎると
帯電ニップを確保できないだけでなく、感光体表面への
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。
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。
って帯電を行っているために、帯電ローラ2と感光体1
との接触状態を緻密にする必要がある。そこで、帯電ロ
ーラ2が感光体1表面の移動方向と逆方向に移動するよ
うに(カウンター回転)、回転数80rpmで回転駆動
しているが、回転数はこれに限るものではなく、帯電ロ
ーラ2と感光体1の帯電ニップ部nの太さ、プロセスス
ピード(感光体回転周速)等の条件が変れば、最適な帯
電ローラの回転数も変化する。
帯電ローラ2と被帯電体としての感光体1との摩擦を効
果的に低下させる潤滑効果(摩擦低減効果)と、帯電補
助効果を得ている。以下、該粉体3を帯電補助粒子と記
す。帯電補助粒子3の材質、粒径、特性等は以下のよう
なものを使用することが好ましい。
凝集体を含めた平均粒径3μmの導電性酸化亜鉛粒子を
用いた。
酸化物などの導電性無機粒子や有機物との混合物など各
種導電粒子が使用可能である。
は、帯電時の電荷注入性を阻害するために帯電不良とな
るので、1012Ω・cm以下が好ましい範囲である。よ
り好ましくは1010 Ω・cm以下である。さらに好ま
しくは、108 Ω・cm以下である。
て求めた。即ち、底面積2.26cm2 の円筒内に凡そ
0.5gの粉体試料を入れ上下電極に15kgの加圧を
行うと同時に100Vの電圧を印加し抵抗値を計測、そ
の後正規化して比抵抗を算出した。
μm以下が望ましい。粒径の下限値は粒子が安定して得
られるものとして10nmが限界である。
されている場合の粒径は、その凝集体としての平均粒径
として定義した。
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。
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、凝集体として帯電補助粒子としての機能
が実現できればその形態は重要ではない。
いように非磁性であることが好ましい。
る帯電ローラ2とのニップ部である帯電ニップ部nに帯
電補助粒子3を介在させるために、帯電ローラ2の面に
帯電補助粒子3を供給塗布する部材4を設けてある。該
部材4は規制ブレードであり、該規制ブレード4を帯電
ローラ2に当接し、帯電ローラ2と規制ブレード4との
間に帯電補助粒子3を貯留・保持する構成をとる。
量の帯電補助粒子3が帯電ローラ2面に塗布されて帯電
ニップ部nに持ち運ばれて帯電ニップ部nに帯電補助粒
子3が均一に供給され、帯電ニップ部nに帯電補助粒子
3が介在した状態になる。
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nには帯電補助粒子3が塗布された状態で感光
体1の接触帯電が行なわれる。
nに帯電補助粒子3を存在させることで、帯電ローラ2
と感光体1とのニップ部において摩擦を減らせ、帯電ロ
ーラ2のトルクを減らせ、帯電ローラ2は感光体1と速
度差をもって移動できると同時に、帯電補助粒子3を介
して密に均一に感光体1に接触して、つまり帯電ローラ
2と感光体1のニップ部に存在する帯電補助粒子3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
直接注入できるのである。即ち帯電ローラ2による感光
体1の帯電は帯電補助粒子3の存在により直接注入帯電
が支配的となる。
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(−700V)とほぼ同等の電位(−680V)を感
光体1に与えることができる。
成が簡単な帯電ローラを用いた場合でも、該帯電ローラ
に対する帯電に必要な印加バイアスは感光体に必要な電
位相当の電圧で十分であり、放電現象を用いない安定か
つ安全な帯電方式を実現することができる。つまり、接
触帯電装置において、接触帯電部材として帯電ローラ等
の簡易な部材を用いた場合でも、より帯電均一性に優れ
且つ長期に渡り安定した直接注入帯電を実現する、即
ち、低印加電圧でオゾンレスの直接注入帯電を簡易な構
成で実現することができる。
とが出来、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。
を変化させて、摩擦力の測定と、画像の評価を行った。
その結果を表1に示す。
に対して速度差をもって回転駆動させることはほとんど
出来なかった。
一には回っていない。またローラには帯電粒子が均一に
塗布されない。
均一に回転し始める。
1の長手幅10mm当たりの静止摩擦係数を測定してみ
ると、静止摩擦係数が2.5以下であれば、ほぼ良好な
帯電均一性が得られることがわかった。さらに、静止摩
擦係数が1.5以下であれば、より良好な帯電均一性が
得られることがわかった。
帯電では、帯電ローラが感光体に従動回転しているため
にある程度の摩擦がなければ帯電ローラは安定して回転
することが出来なかったが、本例の構成では、帯電ロー
ラ2の駆動源を感光体表面以外から得ているので、低い
摩擦状態であっても安定して帯電ローラ2を感光体1に
対して摺擦することが出来る。
では、マクロには接触しているように見えても、ミクロ
には所々接触していないところがあり、接触状態が不十
分になってしまうことがある。よって、本発明において
もある程度の静止摩擦は必要であり、静止摩擦係数が
0.1以上が望ましい。
明する。即ち、図3に示すように、回転停止させた帯電
ローラ2を、感光体1の表面剤と同様な剤をPET(ポ
リエチレンテレフタレート)シートに塗布してなる幅2
0mmのテープ材21で1/4周程度覆い、このテープ
材21の一方に100gの重り22を負荷し、他方にデ
ジタルフォースゲージ(シンポ工業(株)製)23を取
り付け、ローラが所定回転スピード(80rpm)に回
転開始するときこのデジタルフォースゲージ23が表示
する帯電ローラ2とテープ材21との間に作用する静止
摩擦力を重りの重さで割り、さらに10mm当たりに換
算して、感光体1と帯電ローラ2との間の静止摩擦係数
として算出した。
おいては、帯電ローラが全く回らなかったり、回っても
表面が削れたり、また、回転ムラ、接触ムラになったり
ということがあったが、本例では、帯電補助粒子3を帯
電ローラ2上に塗布することで、その帯電補助粒子3が
帯電ローラ2と感光体1との摩擦を減らし、トルクを小
さくし、従来のような問題がなくなり、均一な帯電性を
得ることが出来た。
施形態例に限られるものではなく、その他、例えば、帯
電補助粒子3を含ませた発泡体あるいはファーブラシを
帯電ローラに当接させて配設する手段構成とするなど任
意である。
の間において感光体1面に対して帯電補助粒子3を供給
塗布する手段を配設してもよい。
いる場合に潜像露光時に妨げにならないよう、無色ある
いは白色に近い粒子が適切である。さらに、カラー記録
を行なう場合、帯電補助粒子3が感光体上から記録材P
に転写した場合を考えると無色、あるいは白色に近いも
のが望ましい。また、画像露光時に帯電補助粒子による
光散乱を防止するためにのもその粒子は構成画素サイズ
以下であることが望ましい。
のトナー像は転写バイアスの影響で転写材P側に引かれ
て積極的に転移するが、感光体1上の帯電補助粒子3は
導電性であることで転写材P側に積極的には転移せず、
感光体1面に実質的に付着保持される。また感光体1面
に実質的に付着保持される帯電補助粒子3の存在により
トナー像の感光体1側から転写材P側への転写効率が向
上する効果がえられる。
帯電補助粒子3は感光体1に付着してクリーニング装置
9でかき取られて減少してしまう。そこで帯電補助粒子
供給塗布手段4は常に一定量の帯電補助粒子を帯電ロー
ラ2もしくは感光体1面に塗布して帯電ニップ部nに供
給する構成となっている。
材である帯電ローラ2側に持たせた構成は、被帯電体で
ある感光体1回りの装置を増やすことなく帯電補助粒子
3の塗布が出来るので、装置の小型化に有効である。
して均一に帯電を行なうものである。本例では被帯電体
としての感光体1の表面に電荷注入層を設けて感光体最
表層の抵抗値を1014Ωcm以下に調節することで、よ
り高速のプロセススピードにおいても安定して均一に帯
電を行うことが出来る。
層を設けた感光体1の層構成模型図である。即ち該感光
体1は、負帯電のOPC感光体であり、φ30mmのア
ルミニウム製のドラム基体(アルミ基体)11上に下記
の第1〜第5の5つの機能層を下から順に設けたもので
ある。
11の欠陥等をならすため、またレーザー露光の反射に
よるモアレの発生を防止するために設けられている厚さ
約20μmの導電層である。
ルミ基体11から注入された正電荷が感光体表面に帯電
された負電荷を打ち消すのを防止する役割を果たし、ア
ミラン樹脂とメトキシメチル化ナイロンによって106
Ωcm程度に抵抗調整された厚さ約1μmの中抵抗層で
ある。
系の顔料を樹脂に分散した厚さ約0.3μmの層であ
り、レーザー露光を受けることによって正負の電荷対を
発生させる。
ボネート樹脂にヒドラゾンを分散したものであり、P型
半導体である。従って、感光体表面に帯電された負電荷
はこの層を移動することはできず、電荷発生層で発生し
た正電荷のみを感光体表面に輸送することができる。
のアクリル樹脂の重量2に対して、アンチモンドープし
て導電化を施した粒径約0.03μmのSnO2 粒子を
重量5の割合で分散させた材料をディピング塗工法で感
光体上にコートし、硬化させたもので、この層16の厚
さは約3μmである。16aは分散させたSnO2 粒子
(導電粒子、導電フィラー)である。
度であり、表面方向の潜像電荷の横流れによる画像ボケ
等は発生しないが、厚み方向にはある程度の電荷の移動
は可能であり、画像露光による残留電位が最小限になる
ように設定してある。
送層単体の場合1×1015Ωcmだったのに比べ、1×
1011Ωcmにまで低下した。
10〜1×1014Ωcmの範囲であれば、注入帯電を行な
うことが可能であるが、高温高湿、低温低湿等の環境で
の抵抗変動を考慮すると、1×1012〜1×1013Ωc
mの範囲が望ましい。
1を前記第1の実施形態例のプリンタ(図1)に装着
し、感光体のプロセススピードを200mm/secと
し、帯電ローラ2の回転数を320rpm(感光体1と
帯電ローラの周速比は一定)とし、それ以外は第1の実
施形態例で示した装置で、画像形成を行なった。
スピードが遅い場合と同じ帯電ニップでは注入帯電が行
なえない場合もあるが、プロセススピードが速くても上
述した抵抗値の感光体を使うことで均一な注入帯電が可
能となる。
幅10mm当たりの静止摩擦係数は0.9であった。よ
って、プロセススピードを速くして、帯電ローラ2の回
転数を早めた場合(周速比一定)において、帯電部での
均一接触性が維持され、帯電ムラのない良好な帯電性が
得られた。
層を設けることでプロセススピードの速い場合において
も均一な注入帯電を実現したが、感光体の構成はこれに
限るものではなく、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。また、表層の体積抵抗が約1
013Ωcm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。
の表面に摩擦を減らす処理を施したものである。
泡帯電ローラ2の表面に、導電処理を施した導電性カー
ボンで抵抗調整した滑り性のあるテフロン(ジュポン社
の商標でフッ素樹脂;PTFEである)含有樹脂を不均
一に塗布した。不均一に塗布することにより、帯電ロー
ラ表面のミクロな凹凸を残して接触性を得ることができ
る。
プリンタ(図1)に装着し、また感光体1は前記第2の
実施形態例で述べた表層抵抗をコントロールしたものを
用い、特に帯電補助粒子は塗布せず、それ以外は第1の
実施形態例と同様な構成の画像形成装置を用いて評価を
行なった。
うに低摩擦処理することで、帯電ローラを感光体に周速
差を持たせて回転することが出来、良好な帯電性が得ら
れた。
0mm当たりの静止摩擦係数は、0.8であった。
粉体(帯電補助粒子)を塗布することなく帯電ローラを
接触性良く周速差を持たせて回転することが出来、良好
な帯電性が得られる。
形態例の帯電ローラに限られるものではない。また接触
帯電部材は帯電ローラの他に、ファーブラシ、フェル
ト、布などの材質・形状のものも使用可能である。また
これらを積層し、より適切な弾性と導電性を得ることも
可能である。
対する印加帯電バイアスあるいは印加現像バイアスは直
流電圧に交番電圧(交流電圧)を重畳してもよい。
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。
はクリーニング装置を具備していないクリーナーレスシ
ステムのものであってもよい。
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。
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。
記録媒体は転写ドラム等の中間転写体であってもよい。
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。
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。
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。
触帯電装置において、接触帯電部材として帯電ローラ等
の簡易な構成でコストの安い弾性体部材を用いた場合で
も、被帯電体に対して初期駆動トルクを減らして安定し
た周速差のある回転が出来、帯電ニップ部で均一な接触
状態を得て、帯電均一性に優れ且つ長期に渡り安定した
直接帯電を実現する、即ち、低印加電圧でオゾンレスの
直接注入帯電を簡易な構成で実現することができる。
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
可能となるもので、所期の目的がよく達成される。
図
模型図
Claims (22)
- 【請求項1】 電圧が印加され、被帯電体とニップを形
成する可撓性の帯電部材により被帯電体面を帯電する帯
電方法であり、 被帯電体に対する接触帯電部材は、弾性体であり、被帯
電体に対して速度差をもって移動し、接触帯電部材と被
帯電体との間に働く摩擦力の静止摩擦係数が2.5以下
であることを特徴とする帯電方法。 - 【請求項2】 接触帯電部材と被帯電体との間に働く摩
擦力の静止摩擦係数が0.1以上2.5以下であること
を特徴とする請求項1に記載の帯電方法。 - 【請求項3】 少なくとも接触帯電部材と被帯電体との
ニップ部に粉体が存在することを特徴とする請求項1ま
たは2に記載の帯電方法。 - 【請求項4】 前記粉体の抵抗が1×1012(Ω・c
m)以下であることを特徴とする請求項3に記載の帯電
方法。 - 【請求項5】 前記粉体の抵抗が1×1010(Ω・c
m)以下であることを特徴とする請求項3に記載の帯電
方法。 - 【請求項6】 前記粉体の粒径が10nm以上50μm
以下であることを特徴とする請求項3から5の何れか1
つに記載の帯電方法。 - 【請求項7】 前記接触帯電部材が被帯電体に対してカ
ウンターで回転することを特徴とする請求項1から6の
何れか1つに記載の帯電方法。 - 【請求項8】 前記帯電部材が弾性発泡体で構成される
ことを特徴とする請求項1から7の何れか1つに記載の
帯電方法。 - 【請求項9】 前記被帯電体の最表面層の体積抵抗が1
×1014(Ω・cm)以下であることを特徴とする請求
項1から8の何れか1つに記載の帯電方法。 - 【請求項10】 前記被帯電体は電子写真感光体であ
り、該電子写真感光体の最表面層の体積抵抗が1×10
9 (Ω・cm)以上1×1014(Ω・cm)以下である
ことを特徴とする請求項1から9の何れか1つに記載の
帯電方法。 - 【請求項11】 電圧が印加され、被帯電体とニップ部
を形成する可撓性の帯電部材により被帯電体面を帯電す
る帯電装置であり、 被帯電体に対する接触帯電部材は、弾性体であり、被帯
電体に対して速度差をもって移動し、接触帯電部材と被
帯電体との間に働く摩擦力の静止摩擦係数が2.5以下
であることを特徴とする帯電装置。 - 【請求項12】 接触帯電部材と被帯電体との間に働く
摩擦力の静止摩擦係数が0.1以上2.5以下であるこ
とを特徴とする請求項11に記載の帯電装置。 - 【請求項13】 少なくとも接触帯電部材と被帯電体と
の接触面に粉体が存在することを特徴とする請求項11
または12に記載の帯電装置。 - 【請求項14】 前記粉体の抵抗が1×1012(Ω・c
m)以下であることを特徴とする請求項13に記載の帯
電装置。 - 【請求項15】 前記粉体の抵抗が1×1010(Ω・c
m)以下であることを特徴とする請求項13に記載の帯
電装置。 - 【請求項16】 前記粉体の粒径が10nm以上50μ
m以下であることを特徴とする請求項13から15の何
れか1つに記載の帯電装置。 - 【請求項17】 前記接触帯電部材が被帯電体に対して
カウンターで回転することを特徴とする請求項11から
16の何れか1つに記載の帯電装置。 - 【請求項18】 前記帯電部材が弾性発泡体で構成され
ることを特徴とする請求項11から17の何れか1つに
記載の帯電装置。 - 【請求項19】 前記被帯電体の最表面層の体積抵抗が
1×1014(Ω・cm)以下であることを特徴とする請
求項11から18の何れか1つに記載の帯電装置。 - 【請求項20】 前記被帯電体は電子写真感光体であ
り、該電子写真感光体の最表面層の体積抵抗が1×10
9 (Ω・cm)以上1×1014(Ω・cm)以下である
ことを特徴とする請求項11から19の何れか1つに記
載の帯電装置。 - 【請求項21】 像担持体に該像担持体を帯電する工程
を含む作像プロセスを適用して画像形成を実行する画像
形成装置であり、 前記像担持体を帯電する工程手段が請求項11から20
の何れか1つに記載の帯電装置であることを特徴とする
画像形成装置。 - 【請求項22】 像担持体に該像担持体を帯電する工程
を含む作像プロセスを適用して画像形成を実行する画像
形成装置本体に対して着脱自在のプロセスカートリッジ
であり、 少なくとも像担持体と該像担持体を帯電する工程手段を
包含しており、該帯電工程手段が請求項11から20の
何れか1つに記載の帯電装置であることを特徴とするプ
ロセスカートリッジ。
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- 1998-03-05 JP JP07352798A patent/JP3352384B2/ja not_active Expired - Fee Related
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