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技術 帯電方法、帯電装置及び該帯電装置を用いた画像記録装置

出願人 キヤノン株式会社
発明者 児野康則石山晴美平林純
出願日 1998年5月14日 (23年9ヶ月経過) 出願番号 1998-150611
公開日 1999年6月2日 (22年8ヶ月経過) 公開番号 1999-149196
状態 特許登録済
技術分野 電子写真の帯電 電子写真における帯電・転写・分離
主要キーワード シーリングシート 電磁ソレノイド機構 ハウジング容器 ゴーストパターン 粉末塗布 分速度 固定タイプ 飛散防止効果
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (10)

課題

接触帯電部材として帯電ローラファーブラシなどの簡易な部材を用いた場合でも、また該部材の汚染にかかわらず、低印加電圧・オゾンレスで、帯電均一性に優れ且つ長期に渡り安定した性能の直接帯電注入帯電)を簡易な手段構成にて実現する、画像記録装置にあっては像担持体の直接帯電とトナーリサイクルシステムを問題なく実行可能にする。

解決手段

被帯電体1とニップ部Nを形成する可撓性の帯電部材21により、被帯電体表面を帯電する帯電装置2であり、帯電部材は被帯電体に対して速度差をもって移動し、該帯電部材の表面に帯電促進粒子mを供給する帯電促進粒子供給器22を有し、該帯電促進粒子供給器は帯電部材に接触するファーブラシ22cと帯電促進粒子mから構成されていること。

概要

背景

従来、例えば、電子写真装置静電記録装置等の画像記録装置において、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。

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。

近時は、中・低速機種の画像記録装置にあっては、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。

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。

接触帯電帯電機構(帯電のメカニズム、帯電原理)には、コロナ帯電系と直接帯電系の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。

放電帯電系(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。

放電帯電系は接触帯電部材と被帯電体に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。

.直接帯電系(直接注入帯電機構
接触帯電部材から被帯電体に直接に電荷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。

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。

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。

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は前記の放電帯電系が支配的である。

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。

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、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。

図9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。

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、−500V直流帯電電圧に加えて、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。

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で線形感光体表面電位が増加する。この閾値電圧帯電開始電圧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。

しかし、DC帯電方式においては環境変動等によって接触帯電部材の抵抗値が変動するため、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。

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Vdに収束し、環境等の外乱には影響されることはない。

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、微量のオゾンは発生する。

また、帯電均一化のためにAC帯電方式を用い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。

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。

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系が支配的である。

ファーブラシ帯電器は固定タイプロールタイプが実用化されている。中抵抗の繊維を基布折り込みパイル状に形成したものを電極接着したものが固定タイプで、ロールタイプはパイル芯金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速度差を持たせる必要があり、現実的ではない。

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9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。

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。

この磁気ブラシ帯電の場合はその帯電機構は前記の直接帯電系が支配的である。

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、均一に直接帯電を可能にする。

図9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。

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。

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。

D)トナーリサイクルシステムクリーナレス
転写方式の画像記録装置においては、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トナー現像装置によって「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システム(またはトナーリサイクルプロセス)の画像記録装置も出現している。

現像同時クリーニングとは、転写後に感光体上に残留したトナーを次工程以降の現像時、即ち引き続き感光体を帯電し、露光して潜像を形成し、該潜像の現像時にかぶり取りバイアス(現像装置に印加する直流電圧と感光体の表面電位間の電位差であるかぶり取り電位差Vback)によって回収する方法である。この方法によれば、転写残トナーは現像装置に回収されて次工程以後に再用されるため、廃トナーをなくし、メンテナンスに手を煩わせることも少なくすることができる。またクリーナレスであることでスペース面での利点も大きく、画像記録装置を大幅に小型化できるようになる。

トナーリサイクルシステム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トナー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。

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による帯電を主としている。特に、より安定した帯電均一性を得るためにはDC電圧にAC電圧を重畳した電圧を印加するために、放電によるオゾン生成物の発生はより多くなってしまう。よって、長期に装置を使用した場合や、クリーナレスの画像記録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。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。

概要

接触帯電部材として帯電ローラやファーブラシなどの簡易な部材を用いた場合でも、また該部材の汚染にかかわらず、低印加電圧・オゾンレスで、帯電均一性に優れ且つ長期に渡り安定した性能の直接帯電(注入帯電)を簡易な手段構成にて実現する、画像記録装置にあっては像担持体の直接帯電とトナーリサイクルシステムを問題なく実行可能にする。

被帯電体1とニップ部Nを形成する可撓性の帯電部材21により、被帯電体表面を帯電する帯電装置2であり、帯電部材は被帯電体に対して速度差をもって移動し、該帯電部材の表面に帯電促進粒子mを供給する帯電促進粒子供給器22を有し、該帯電促進粒子供給器は帯電部材に接触するファーブラシ22cと帯電促進粒子mから構成されていること。

目的

本発明は、接触帯電について、上記の要望応えることを目的とする。

そこで本発明は、接触帯電方式の画像記録装置、接触帯電方式・転写方式の画像記録装置、さらには接触帯電方式・転写方式・トナーリサイクルシステムの画像記録装置について、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、また該接触帯電部材のトナー汚染にかかわらず、低印加電圧でオゾンレスの直接帯電とトナーリサイクルシステムを問題なく実行可能にし、高品位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。

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
1件

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請求項1

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、被帯電体表面を帯電する帯電方法であり、帯電部材は被帯電体に対して速度差をもって移動し、該帯電部材の表面に帯電促進粒子を供給する帯電促進粒子供給器を有し、該帯電促進粒子供給器は帯電部材に接触するファーブラシと帯電促進粒子から構成されていることを特徴とする帯電方法。

請求項2

帯電促進粒子の体積抵抗値が1012Ω・cm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

帯電促進粒子の体積抵抗値が1010Ω・cm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4

帯電部材は回転体であり、被帯電体に対して速度差をもって駆動され、電圧印加されることを特徴とする請求項1ないし3の何れか1つに記載の帯電方法。

請求項5

帯電部材に接触するファーブラシは繊維が放射状に広がるファーブラシローラの形状を有し、回転駆動されることを特徴とする請求項1ないし4の何れか1つに記載の帯電方法。

請求項6

帯電部材に接触するファーブラシは帯電部材の長手方向に揺動自由であり、該ファーブラシの揺動手段を有することを特徴とする請求項1ないし5の何れか1つに記載の帯電方法。

請求項7

帯電促進粒子供給器のハウジング内に帯電促進粒子を攪拌する攪拌部材を配したことを特徴とする請求項1ないし6の何れか1つに記載の帯電装置

請求項8

帯電部材の回転方向において、ファーブラシの後に帯電部材に過剰に供給された帯電促進粒子を規制するための規制手段を配したことを特徴とする請求項1ないし7の何れか1つに記載の帯電方法。

請求項9

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、被帯電体表面を帯電する帯電装置であり、帯電部材は被帯電体に対して速度差をもって移動し、該帯電部材の表面に帯電促進粒子を供給する帯電促進粒子供給器を有し、該帯電促進粒子供給器は帯電部材に接触するファーブラシと帯電促進粒子から構成されていることを特徴とする帯電装置。

請求項10

帯電促進粒子の体積抵抗値が1012Ω・cm以下であることを特徴とする請求項9に記載の帯電装置。

請求項11

帯電促進粒子の体積抵抗値が1010Ω・cm以下であることを特徴とする請求項9に記載の帯電装置。

請求項12

帯電部材は回転体であり、被帯電体に対して速度差をもって駆動され、電圧が印加されることを特徴とする請求項9ないし11の何れか1つに記載の帯電装置。

請求項13

帯電部材に接触するファーブラシは繊維が放射状に広がるファーブラシローラの形状を有し、回転駆動されることを特徴とする請求項9ないし12の何れか1つに記載の帯電装置。

請求項14

帯電部材に接触するファーブラシは帯電部材の長手方向に揺動自由であり、該ファーブラシの揺動手段を有することを特徴とする請求項9ないし13の何れか1つに記載の帯電装置。

請求項15

帯電促進粒子供給器のハウジング内に帯電促進粒子を攪拌する攪拌部材を配したことを特徴とする請求項9ないし14の何れか1つに記載の帯電装置。

請求項16

帯電部材の回転方向において、ファーブラシの後に帯電部材に過剰に供給された帯電促進粒子を規制するための規制手段を配したことを特徴とする請求項9ないし15の何れか1つに記載の帯電方法。

請求項17

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記録を実行する画像記録装置であり、像担持体を帯電する工程手段が請求項9ないし16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記録装置。

請求項18

像担持体と、該像担持体を帯電する帯電手段と、像担持体の帯電面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で可視化する現像手段と、その現像剤像被記録体転写する転写手段と、転写後の像担持体を清掃するクリーニング手段を有し、像担持体は繰り返して作像に供される画像記録装置であり、像担持体を帯電する帯電手段が請求項9ないし16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記録装置。

請求項19

像担持体と、該像担持体を帯電する帯電手段と、像担持体の帯電面に静電潜像を形成する情報書き込み手段と、その静電潜像を現像剤で可視化する現像手段と、その現像剤像を被記録体に転写する転写手段を有し、前記現像手段が現像剤像を被記録体に転写した後に像担持体上に残留した現像剤を回収するクリーニング手段を兼ねており、像担持体は繰り返して作像に供される画像記録装置であり、像担持体を帯電する帯電手段が請求項9ないし16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記録装置。

請求項20

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18または19に記載の画像記録装置。

技術分野

0001

本発明は、被帯電体帯電する帯電方法帯電装置に関する。より詳しくは、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表面を帯電する帯電方法と帯電装置に関する。

0002

また該帯電装置を像担持体帯電処理手段として使用した、複写機プリンタ等の画像記録装置画像形成装置)に関する。

背景技術

0003

従来、例えば、電子写真装置静電記録装置等の画像記録装置において、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。

0004

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。

0005

近時は、中・低速機種の画像記録装置にあっては、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。

0006

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。

0007

接触帯電帯電機構(帯電のメカニズム、帯電原理)には、コロナ帯電系と直接帯電系の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。

0008

放電帯電系(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。

0009

放電帯電系は接触帯電部材と被帯電体に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。

0010

.直接帯電系(直接注入帯電機構
接触帯電部材から被帯電体に直接に電荷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。

0011

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。

0012

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。

0013

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。

0014

このローラ帯電はその帯電機構は前記の放電帯電系が支配的である。

0015

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。

0016

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、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。

0017

図9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。

0018

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、−500V直流帯電電圧に加えて、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。

0019

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で線形感光体表面電位が増加する。この閾値電圧帯電開始電圧Vthと定義する。

0020

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。

0021

しかし、DC帯電方式においては環境変動等によって接触帯電部材の抵抗値が変動するため、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。

0022

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Vdに収束し、環境等の外乱には影響されることはない。

0023

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、微量のオゾンは発生する。

0024

また、帯電均一化のためにAC帯電方式を用い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。

0025

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。

0026

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系が支配的である。

0027

ファーブラシ帯電器は固定タイプロールタイプが実用化されている。中抵抗の繊維を基布折り込みパイル状に形成したものを電極接着したものが固定タイプで、ロールタイプはパイル芯金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速度差を持たせる必要があり、現実的ではない。

0028

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9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。

0029

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。

0030

この磁気ブラシ帯電の場合はその帯電機構は前記の直接帯電系が支配的である。

0031

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、均一に直接帯電を可能にする。

0032

図9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。

0033

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。

0034

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。

0035

D)トナーリサイクルシステムクリーナレス
転写方式の画像記録装置においては、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トナー現像装置によって「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システム(またはトナーリサイクルプロセス)の画像記録装置も出現している。

0036

現像同時クリーニングとは、転写後に感光体上に残留したトナーを次工程以降の現像時、即ち引き続き感光体を帯電し、露光して潜像を形成し、該潜像の現像時にかぶり取りバイアス(現像装置に印加する直流電圧と感光体の表面電位間の電位差であるかぶり取り電位差Vback)によって回収する方法である。この方法によれば、転写残トナーは現像装置に回収されて次工程以後に再用されるため、廃トナーをなくし、メンテナンスに手を煩わせることも少なくすることができる。またクリーナレスであることでスペース面での利点も大きく、画像記録装置を大幅に小型化できるようになる。

0037

トナーリサイクルシステム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トナー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。

0038

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による帯電を主としている。特に、より安定した帯電均一性を得るためにはDC電圧にAC電圧を重畳した電圧を印加するために、放電によるオゾン生成物の発生はより多くなってしまう。よって、長期に装置を使用した場合や、クリーナレスの画像記録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。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。

発明が解決しようとする課題

0039

1)上記の従来の技術の項に記載したように、従来の接触帯電において、接触帯電部材として帯電ローラあるいはファーブラシなどを用いた簡易な構成では直接帯電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の密な接触が確保されず、直接帯電は不可能であった。

0040

また、接触帯電部材は被帯電体面から異物を拾って汚れやすく、その付着汚れが絶縁性であると帯電不良を生じやすい。

0041

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、また接触帯電部材の汚染にかかわらず、より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注入帯電を簡易な手段構成で実現することが期待されている。

0042

本発明は、接触帯電について、上記の要望応えることを目的とする。

0043

2)画像記録装置において、像担持体の帯電手段に接触帯電装置を採択した場合、接触帯電部材として帯電ローラあるいはファーブラシなどを用いた簡易な構成で低印加電圧でオゾンレスの注入帯電を実現することができれば装置構成上・性能上等で極めて有効である。

0044

また像担持体の帯電手段に接触帯電装置を採択した転写式画像記録装置の場合の接触帯電部材の汚染に関して、像担持体に形成担持させた現像剤像トナー像)を被記録体へ転写した後の像担持体上の転写残トナーを除去する専用のクリーナを具備させている画像記録装置の場合であっても、像担持体上の転写残トナーをクリーナで完全に除去することは困難であり、僅かながらもクリーナをすり抜けるトナーが像担持体面の移動で接触帯電部材と像担持体と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・混入して接触帯電部材は次第にトナーで汚染されていく。

0045

従来トナーは絶縁体であるため、接触帯電部材と像担持体との接触部である帯電部にトナーが存在したり、接触帯電部材がトナーで汚染されることは、帯電阻害因子であり、帯電不良を生じさせることになる。

0046

特に、トナーリサイクルシステム(クリーナレス)の画像記録装置にあっては、転写後の像担持体面上の転写残トナー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の転写残トナー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るので、接触帯電部材は著しくトナー汚染される。

0047

そこで本発明は、接触帯電方式の画像記録装置、接触帯電方式・転写方式の画像記録装置、さらには接触帯電方式・転写方式・トナーリサイクルシステムの画像記録装置について、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、また該接触帯電部材のトナー汚染にかかわらず、低印加電圧でオゾンレスの直接帯電とトナーリサイクルシステムを問題なく実行可能にし、高品位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。

課題を解決するための手段

0048

本発明は下記の構成を特徴とする、帯電方法、帯電装置及び該帯電装置を用いた画像記録装置である。

0049

(1)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、被帯電体表面を帯電する帯電方法であり、帯電部材は被帯電体に対して速度差をもって移動し、該帯電部材の表面に帯電促進粒子を供給する帯電促進粒子供給器を有し、該帯電促進粒子供給器は帯電部材に接触するファーブラシと帯電促進粒子から構成されていることを特徴とする帯電方法。

0050

(2)帯電促進粒子の体積抵抗値が1012Ω・cm以下であることを特徴とする(1)に記載の帯電方法。
(3)帯電促進粒子の体積抵抗値が1010Ω・cm以下であることを特徴とする(1)に記載の帯電方法。

0051

(4)帯電部材は回転体であり、被帯電体に対して速度差をもって駆動され、電圧が印加されることを特徴とする(1)ないし(3)の何れか1つに記載の帯電方法。

0052

(5)帯電部材に接触するファーブラシは繊維が放射状に広がるファーブラシローラの形状を有し、回転駆動されることを特徴とする(1)ないし(4)の何れか1つに記載の帯電方法。
(6)帯電部材に接触するファーブラシは帯電部材の長手方向に揺動自由であり、該ファーブラシの揺動手段を有することを特徴とする(1)ないし(5)の何れか1つに記載の帯電方法。

0053

(7)帯電促進粒子供給器のハウジング内に帯電促進粒子を攪拌する攪拌部材を配したことを特徴とする(1)ないし(6)の何れか1つに記載の帯電装置。
(8)帯電部材の回転方向において、ファーブラシの後に帯電部材に過剰に供給された帯電促進粒子を規制するための規制手段を配したことを特徴とする(1)ないし(7)の何れか1つに記載の帯電方法。

0054

(9)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、被帯電体表面を帯電する帯電装置であり、帯電部材は被帯電体に対して速度差をもって移動し、該帯電部材の表面に帯電促進粒子を供給する帯電促進粒子供給器を有し、該帯電促進粒子供給器は帯電部材に接触するファーブラシと帯電促進粒子から構成されていることを特徴とする帯電装置。

0055

(10)帯電促進粒子の体積抵抗値が1012Ω・cm以下であることを特徴とする(9)に記載の帯電装置。
(11)帯電促進粒子の体積抵抗値が1010Ω・cm以下であることを特徴とする(9)に記載の帯電装置。
(12)帯電部材は回転体であり、被帯電体に対して速度差をもって駆動され、電圧が印加されることを特徴とする(9)ないし(11)の何れか1つに記載の帯電装置。

0056

(13)帯電部材に接触するファーブラシは繊維が放射状に広がるファーブラシローラの形状を有し、回転駆動されることを特徴とする(9)ないし(12)の何れか1つに記載の帯電装置。
(14)帯電部材に接触するファーブラシは帯電部材の長手方向に揺動自由であり、該ファーブラシの揺動手段を有することを特徴とする(9)ないし(13)の何れか1つに記載の帯電装置。
(15)帯電促進粒子供給器のハウジング内に帯電促進粒子を攪拌する攪拌部材を配したことを特徴とする(9)ないし(14)の何れか1つに記載の帯電装置。

0057

(16)帯電部材の回転方向において、ファーブラシの後に帯電部材に過剰に供給された帯電促進粒子を規制するための規制手段を配したことを特徴とする(9)ないし(15)の何れか1つに記載の帯電方法。
(17)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記録を実行する画像記録装置であり、像担持体を帯電する工程手段が(9)ないし(16)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記録装置。

0058

(18)像担持体と、該像担持体を帯電する帯電手段と、像担持体の帯電面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で可視化する現像手段と、その現像剤像を被記録体に転写する転写手段と、転写後の像担持体を清掃するクリーニング手段を有し、像担持体は繰り返して作像に供される画像記録装置であり、像担持体を帯電する帯電手段が(9)ないし(16)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記録装置。
(19)像担持体と、該像担持体を帯電する帯電手段と、像担持体の帯電面に静電潜像を形成する情報書き込み手段と、その静電潜像を現像剤で可視化する現像手段と、その現像剤像を被記録体に転写する転写手段を有し、前記現像手段が現像剤像を被記録体に転写した後に像担持体上に残留した現像剤を回収するクリーニング手段を兼ねており、像担持体は繰り返して作像に供される画像記録装置であり、像担持体を帯電する帯電手段が(9)ないし(16)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記録装置。
(20)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(18)または(19)に記載の画像記録装置。

0059

〈作 用〉
a)直接帯電(注入帯電)
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、本発明はこの導電性粒子を用いて均一で安定な直接帯電を実現している。該帯電促進粒子の体積抵抗は1×1012Ω・cm、好ましくは1×1010Ω・cmであることが望ましい。

0060

即ち、被帯電体と可撓性の接触帯電部材とのニップ部である帯電部に帯電促進粒子を介在させて被帯電体の接触帯電を行なわせるもので、該帯電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、摩擦抵抗が大きくてそのままでは被帯電体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のような接触帯電部材であっても、それを被帯電体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、該接触帯電部材が該帯電促進粒子を介して被帯電体面に密に接触してより高い頻度で被帯電体面に接触する構成となる。

0061

接触帯電部材と被帯電体との間に速度差を設けることができることで、接触帯電部材と被帯電体のニップ部において帯電促進粒子が被帯電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、接触帯電部材と被帯電体のニップ部である帯電部に存在する帯電促進粒子が被帯電体表面を隙間なく摺擦することで被帯電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被帯電体の接触帯電は直接帯電(注入帯電)が支配的となる。

0062

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被帯電体と速度差を設けることになる。接触帯電部材を被帯電体表面の移動方向と同じ方向に移動させて速度差をもたせることも可能であるが、注入帯電の帯電性は被帯電体の周速と接触帯電部材の周速の比に依存するため、逆方向と同じ周速比を得るには順方向では接触帯電部材の回転数が逆方向の時に比べて大きくなるので、接触帯電部材を逆方向に移動させる方が回転数の点で有利である。

0063

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)。

0064

被帯電体と接触帯電部材とのニップ部である帯電部に帯電阻害因子である絶縁性の物質が介在していたり、接触帯電部材がそのような絶縁性の物質で汚染されている場合でも、帯電促進粒子が被帯電体と接触帯電部材とのニップ部である帯電部に介存することにより、接触帯電部材の被帯電体への緻密な接触性と接触抵抗を維持できるため、低印加電圧でオゾンレスの直接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。

0065

b)帯電促進粒子供給器
接触帯電部材に対して帯電促進粒子を供給する帯電促進粒子供給器を具備させたことで、装置の使用に伴い被帯電体と接触帯電部材とのニップ部である帯電部から帯電促進粒子が脱落しても該帯電部に対する帯電促進粒子の補充がなされて帯電特性の低下が防止され、上記の直接帯電性を長期に渡り安定に維持させることができる。

0066

またトナーリサイクル(クリーナレス)構成の画像記録装置において、帯電性に大きく悪影響する転写残トナーが帯電部に持ち運ばれて介在しても、帯電促進粒子供給器により接触帯電部材に対する帯電促進粒子の供給が適切になされて帯電部に常に十分量の帯電促進粒子が介存して上記の直接帯電性を長期に渡り安定に維持させることが可能となる。

0067

接触帯電部材に対する帯電促進粒子の供給は、例えば、ブレードを接触帯電部材に当接し、ブレードと接触帯電部材の間に帯電促進粒子を保持し、ブレードで一定量の帯電促進粒子を接触帯電部材の表面に供給する構成を採ることができるが、帯電促進粒子内にトナーが混入しトナーの循環が滞るため、適切な帯電促進粒子の供給ができないことがあった。

0068

本発明においては、接触帯電部材に対して帯電促進粒子を供給する帯電促進粒子供給器は接触帯電部材に接触するファーブラシと帯電促進粒子から構成することにより接触帯電部材上をリフレッシュし帯電促進粒子の循環をすることにより、帯電促進粒子の供給を適切に行うものである。

0069

接触帯電部材に接触するファーブラシは繊維が放射状に広がるファーブラシローラの形状を有し、回転駆動させることで、接触帯電部材上のリフレッシュと帯電促進粒子の攪拌を行ない帯電促進粒子の更なる供給の均一化と安定化を生む

0070

接触帯電部材に接触するファーブラシは帯電部材の長手方向に揺動自由であり、該ファーブラシの揺動手段を有することで帯電促進粒子の循環を促し帯電促進粒子の供給を安定化させる。

0071

帯電促進粒子供給器のハウジング内に帯電促進粒子を攪拌する攪拌部材を配することにより更に帯電促進粒子の循環を促す。

0072

接触帯電部材の回転方向において、ファーブラシの後に接触帯電部材に過剰に供給された帯電促進粒子を規制するための規制手段を配することで、接触帯電部材に対して帯電促進粒子が供給過多になるのを防止し均一な帯電促進粒子の供給を可能にする。

0073

接触帯電部材にファーブラシを当接し、帯電促進粒子を供給することにより、接触帯電部材上のリフレッシュを行い、帯電促進粒子の循環を促し、混入するトナーの撹乱を行い安定して帯電促進粒子を塗布することができ安定した注入帯電装置を構成できる。さらに、ファーブラシをローラ形状に構成し回転駆動することにより、帯電促進粒子の撹拌も同時に行いより簡易な構成で安定した帯電装置を構成可能である。また、ファーブラシを帯電促進粒子の規制部材として兼用する事も可能である。また、クリーニング装置を廃したトナーリサイクルを行う記録装置においては、転写残として像担持体上に残り接触帯電部材に転写されたパターン状のトナーを非パターン化して、転写残トナーによる画像劣化を防止する効果もある。

0074

c)かくして、従来のローラ帯電等では得られなかった高い帯電効率が得られ、接触帯電部材に印加した電圧とほぼ同等の帯電電位を被帯電体に与えることができ、接触帯電部材として帯電ローラやファーブラシなど簡易な部材を用いた場合でも、また該接触帯電部材の汚染にかかわらず、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装置、即ち低印加電圧・オゾンレスで、帯電均一性に優れ且つ長期に渡り安定した性能の直接帯電装置を簡易な構成で実現することができる。

0075

上記の帯電装置を像担持体の帯電手段として用いることで、接触帯電方式の画像記録装置、接触帯電方式・転写方式の画像記録装置、さらには接触帯電方式・転写方式・トナーリサイクルシステムの画像記録装置について、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、また該接触帯電部材のトナー汚染にかかわらず、低印加電圧でオゾンレスの直接帯電とトナーリサイクルシステムを問題なく実行可能にし、帯電不良による画像劣化のない高品位な画像形成(画像記録)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ができる。

0076

トナーリサイクルシステム(クリーナレス)の画像記録装置にあっては、接触帯電部材が像担持体に対して速度差を持って接触していることで、転写部から、接触帯電部材と像担持体のニップ部である帯電部へ至った転写残トナーのパターンが撹乱されて崩され、中間調画像において、前回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。

0077

接触帯電部材と像担持体のニップ部である帯電部に帯電促進粒子が介存することにより、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。

0078

接触帯電部材に付着・混入した転写残トナー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)。

発明を実施するための最良の形態

0079

〈実施例1〉(図1図2
図1は本発明に従う画像記録装置の一例の概略構成模型図である。図2は接触帯電装置部分の拡大横断面模型図である。

0080

本実施例の画像記録装置は、転写式電子写真プロセス利用、接触帯電方式のレーザプリンタである。

0081

(1)プリンタの全体的概略構成
1は像担持体であり、本実施例はφ30mmの回転ドラム型負極性OPC感光体(ネガ感光体、以下感光ドラムと記す)である。この感光ドラム1は矢印aの時計方向に周速度50mm/sec(=プロセススピードPS、印字速度)の一定速度をもって回転駆動される。

0082

2は感光ドラム1の外周面を所定の極性・電位に一様に帯電する接触帯電装置であり、感光ドラム1に接触する帯電部材21と、該帯電部材に帯電促進粒子mを供給する帯電促進粒子供給器22から構成されている。

0083

本例において帯電部材21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部材としての導電性弾性ローラ(以下、帯電ローラと記す)である。

0084

Nは感光ドラム1と帯電ローラ21との帯電ニップ部(帯電部)である。帯電ローラ21はこの帯電ニップ部Nにおいて矢印bのように感光ドラム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面に対して速度差を持って接触する。

0085

この回転する帯電ローラ21の外周面に対して帯電促進粒子供給器22により帯電促進粒子mが塗布供給されて、感光ドラム1と帯電ローラ21との帯電ニップ部Nに帯電促進粒子mが介在する。

0086

また帯電ローラ21には帯電バイアス印加電源S1から所定の帯電バイアス、本例では−700Vの直流電圧が印加される。

0087

これにより、回転感光ドラム1の周面が直接帯電(注入帯電)方式で帯電ローラ21に対する印加帯電バイアスと略同じ電位に一様に接触帯電処理される。

0088

上記の接触帯電装置2の帯電ローラ21、帯電促進粒子供給器22、直接帯電等については次の(2)項で詳述する。

0089

7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露光装置)である。このレーザビームスキャナ7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光を出力し、該レーザ光で上記回転感光ドラム1の一様帯電面を走査露光Lする。

0090

この走査露光Lにより回転感光ドラム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。

0091

3は現像装置(現像器)である。回転感光ドラム1面の静電潜像はこの現像装置3により現像部位Aにてトナー画像として現像される。

0092

本実施例の現像装置3は現像剤tとして一成分磁性トナーネガトナー)を用いた反転現像装置である。3aはマグネットロール3bを内包させた、現像剤担持搬送部材としての非磁性回転現像スリーブであり、現像装置3内の現像剤としてのトナーtは回転現像スリーブ3a上を搬送される過程において、規制ブレード3cで層厚規制及び電荷付与を受ける。

0093

回転現像スリーブ3aにコートされたトナーtは該現像スリーブ3aの回転により、感光ドラム1と現像スリーブ3aの対向部である現像部位(現像領域部)Aに搬送される。また現像スリーブ3aには現像バイアス印加電源S2より現像バイアス電圧が印加される。

0094

本実施例において、現像バイアス電圧は
DC電圧:−500V
AC電圧:ピーク間電圧1600V、周波数1.8kHz、矩形波
重畳電圧とした。

0095

これにより、感光ドラム1側の静電潜像がトナーtにより反転現像される。

0096

現像剤である一成分磁性トナーtは、結着樹脂磁性体粒子色剤電荷制御剤等を混合し、混練粉砕分級の各工程を経て作成し、更に流動化剤等を外添剤として添加して作成されたものである。トナーの重量平均粒径(D4)は7μmであった。

0097

4は接触転写手段としての中抵抗の転写ローラであり、感光ドラム1に所定に圧接させて転写ニップ部Tを形成させてある。この転写ニップ部Tに不図示の給紙部から所定のタイミングで被記録体としての転写材30が給紙され、かつ転写ローラ4に転写バイアス印加電源S3から所定の転写バイアス電圧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Tに給紙された転写材30の面に順次に転写されていく。

0098

本実施例で使用の転写ローラ4は芯金4aに中抵抗発泡層4bを形成したものであり、ローラ抵抗値5×108 Ωのものを使用し、+2.0kVの電圧を芯金4aに印加して転写を行なった。

0099

転写ニップ部Tに導入された転写材30はこの転写ニップ部Tを挟持搬送されて、その表面側に回転感光ドラム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。

0100

5は熱定着方式等の定着装置である。転写ニップ部Tに給紙されて感光ドラム1側のトナー画像の転写を受けた転写材30は回転感光ドラム1の面から分離されてこの定着装置5に導入され、トナー画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。

0101

6は感光ドラムのクリーナ(クリーニング装置)である。転写材30に対するトナー画像転写後の回転感光ドラム1は、ドラム面に残留の転写残トナーがこのクリーナ6のクリーニング部材6a、本例では感光ドラム1面に当接させたクリーニングブレード弾性ブレード)によりかき取られて清掃され、繰り返して作像に供される。

0102

感光ドラム1面からクリーニングブレード6aによりかき取られた転写残トナーはクリーナ容器内に廃トナーとして蓄積される。

0103

(2)接触帯電装置2
a)帯電ローラ21
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21は芯金21a上にゴムあるいは発泡体の中抵抗層21bを形成することにより作成される。

0104

中抵抗層21bは樹脂(例えばウレタン)、導電性粒子(例えばカーボンブラック)、硫化剤発泡剤等により処方され、芯金21a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12mm、長手長さ200mmの導電性弾性ローラである帯電ローラ21を作成した。

0105

本実施例の帯電ローラ21のローラ抵抗を測定したところ100kΩであった。ローラ抵抗は、帯電ローラ21の芯金21aに総圧1kgの加重がかかるようφ30mmのアルミドラムに帯電ローラ21を圧着した状態で、芯金21aとアルミドラムとの間に100Vを印加し、計測した。

0106

ここで、接触帯電部材である帯電ローラ21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。

0107

帯電ローラ21の表面は帯電促進粒子mを保持できるようミクロ凹凸があるものが望ましい。

0108

帯電ローラ21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N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。

0109

帯電ローラ21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、EPDM、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。

0110

帯電ローラ21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し、本実施例では幅数mmの帯電ニップ部Nを形成させてある。

0111

また本実施例では、この帯電ローラ21を帯電ニップ部Nにおいて帯電ローラ表面と感光体表面とが互いに逆方向に等速で移動するよう凡そ80rpmで矢印bの時計方向に回転駆動させた。即ち接触帯電部材としての帯電ローラ21の表面は被帯電体としての感光ドラム1の面に対して速度差を持たせるようにした。

0112

そして帯電ローラ21の芯金21aに電源S1から帯電バイアスとして−700Vの直流電圧を印加するようにした。

0113

b)帯電促進粒子供給器22
帯電促進粒子供給器22は、帯電ローラ21の上側に配置され、回転する帯電ローラ21の外周面に対して帯電促進粒子mを塗布供給するものであり、本実施例では、帯電ローラ21にファーブラシローラ22c(図2)を当接して帯電促進粒子mを供給する手段構成を採用した。ファーブラシローラ22cは、帯電ローラ21上をリフレッシュするとともに、繊維間に多くの帯電促進粒子mを保持することができるとともにそれを帯電ローラ21の外面に容易に転写できるため帯電促進粒子の塗布を安定して行なうことができる。

0114

本実施例の帯電促進粒子供給器22は、ハウジング容器22b、ファーブラシローラ22c、規制部材22a、シーリングシート22d、帯電促進粒子m等からなる。

0115

ハウジング容器22bは、帯電ローラ21とほぼ同じ長さで下面側を開口させた横長の容器であり、内部にファーブラシローラ22cと帯電促進粒子mを収容させてある。

0116

ファーブラシローラ22cは、ハウジング容器22bの下面側開口部において帯電ローラ21に該ローラのほぼ全長部に渡って接触して帯電ローラ外面を摺擦して帯電ローラ21上のリフレッシュと帯電促進粒子塗布の役目をするもので、ハウジング容器22b内に両端軸部をハウジング容器22bの両端板間に回転自由に軸受けさせて配設してあり、帯電ローラ21とほぼ同じ長さの横長の部材である。

0117

このファーブラシローラ22cは、繊維を基布に折り込みパイル状にしてなるファーブラシ22eを芯金22fに巻き付け固定し作成される。繊維密度は基布上の折り込み密度で500本/mm2 程度のもので、毛足の長さ(自由長)は3mmであった。この3mmの毛足に対して、芯金22fの表層から2mmの位置に帯電ローラ21の表層があるように帯電ローラ21の芯金21aとファーブラシローラ22cの芯金22f間の距離を調整してファーブラシローラ22cを帯電ローラ21に接触させた状態にした。

0118

規制部材22aは、帯電ローラ21に過剰に供給された帯電促進粒子を規制する役目をするもので、帯電ローラ21とほぼ同じ長さの横長のブレード部材であり、ハウジング容器22bの帯電ローラ21の回転方向下流側の側壁板内面側に該側壁板の長手に沿って固定配設し、下辺を帯電ローラ21の外面に極めて近接もしくは軽く接触させてある。

0119

シーリングシート22dは、比較的がある横長のプラスチックシート片であり、ハウジング容器22bの帯電ローラ21の回転方向上流側の側壁板の下辺部と帯電ローラ21との隙間からの帯電促進粒子の漏洩を阻止する役目をする。ハウジング容器22bの帯電ローラ21の回転方向上流側の側壁板の下辺部に長手に沿って内向き折り曲げ縁部を形成具備させて、この内向き折り曲げ縁部の下面に該縁部の長手に沿ってシーリングシート22dの基部側を接着固定し、先端辺を帯電ローラ21の外面に極めて近接もしくは軽く接触させてある。このシーリングシート22dによりハウジング容器22bの帯電ローラ21の回転方向上流側の側壁板の下辺部と帯電ローラ21との隙間が実質的に閉塞されて帯電促進粒子の漏洩が阻止される。

0120

ハウジング容器22b内に蓄える帯電促進粒子mは、ハウジング容器22b、規制部材22a、シーリングシート22d、帯電ローラ21の上面部で囲われる実質的に密閉の空間部内に収容された状態に保持されることでハウジング容器22b外への漏洩飛散が防止される。そして同じくハウジング容器22b内に配設のファーブラシローラ22cのファーブラシ22eに多くの帯電促進粒子mが保持される。

0121

本実施例では、帯電促進粒子mとして、比抵抗が106 Ω・cm、平均粒径3μmの導電性酸化亜鉛粉を用いた。

0122

帯電促進粒子mの材料としては、他の金属酸化物などの導電性無機粒子有機物との混合物、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。

0123

粒子抵抗は粒子を介した電荷の授受を行うため比抵抗としては 1012Ω・cm以下が必要であり、より好ましくは1010Ω・cm以下が望ましい。

0124

抵抗測定は、錠剤法により測定し正規化して求めた。即ち、底面積2.26cm2 の円筒内に凡そ0.5gの粉体試料を入れ上下電極に15kgの加圧を行うと同時に100Vの電圧を印加し抵抗値を計測、その後正規化して比抵抗を算出した。

0125

粒径は良好な帯電均一性を得るために50μm以下が望ましい。本発明において、粒子が凝集体を構成している場合の粒径は、その凝集体としての平均粒径として定義した。粒径の測定には、光学あるいは電子顕微鏡による観察から、100個以上抽出し、水平方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。

0126

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。

0127

帯電促進粒子は特に感光体の帯電に用いる場合に潜像露光時に妨げにならないよう、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。

0128

さらに、帯電促進粒子が感光体上から被記録体30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。また、画像露光時に粒子による光散乱を防止するためにもその粒径は構成画素サイズ以下であることが望ましい。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。

0129

本実施例において、上記の帯電促進粒子供給器22のファーブラシローラ22cは帯電ローラ21の回転駆動時には不図示の駆動系により矢印cの時計方向に所定の周速度で回転駆動するようにした。

0130

回転する帯電ローラ21は帯電促進粒子mを蓄えて回転するファーブラシローラ22により摺擦されて外周面が十分リフレッシュされるとともに、帯電促進粒子mの塗布供給を受ける。そしてファーブラシローラ22cよりも帯電ローラ回転方向下流側に配置した規制部材22aが帯電ローラ21に過剰に塗布された帯電促進粒子mを適当量に規制し均一な帯電促進粒子mの供給を行うことが可能であった。

0131

帯電促進粒子供給器22により帯電ローラ21の外面に適当量に規制されて塗布供給された帯電促進粒子mは引き続く帯電ローラ21の回転により帯電ローラ21と感光ドラム1との帯電ニップ部Nに持ち運ばれて常に安定に供給されて該帯電ニップ部Nの各部に常に十分量の帯電促進粒子mが均一に介存することになる。

0132

(3)直接帯電
帯電ニップ部Nに帯電促進粒子mが存在することで、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ドラム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21であっても、それを感光ドラム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21が該粒子mを介して感光ドラム1面に密に接触してより高い頻度で感光ドラム1面に接触する構成となる。

0133

帯電ローラ21と感光ドラム1との間に速度差を設けることができることで、帯電ローラ21と感光ドラム1のニップ部において帯電促進粒子m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、帯電ローラ21と感光ドラム1のニップ部に存在する帯電促進粒子m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21による感光ドラム1の接触帯電は帯電促進粒子の介存により直接帯電(注入帯電)が支配的となる。

0134

本実施例の画像記録装置(プリンタ)には転写後の感光ドラム1面から転写残トナーを除去するクリーナ6を具備させているが、実際には感光ドラム1面から転写残トナーを完全に除去することは困難であり、特に本実施形態で使用している弾性ブレード6aによるクリーニングでは小粒径微粉がブレード6aをすり抜けることによりブレードがめくれることなく当接することができる。従って、クリーナ6を具備させてある画像記録装置でもクリーナ6をわずかではあるが抜けでる帯電阻害因子であるトナー(絶縁性物質)が帯電ニップ部Nに持ち運ばれて介在した状態になったり、帯電ローラ21がトナーで汚染された状態になる。

0135

このような場合でも、帯電促進粒子mが感光ドラム1と帯電ローラ21との相互接触部である帯電ニップ部Nに十分量介存することにより、帯電ローラ21の汚れ防止とトナーによる接触性低下が補われて帯電ローラ21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、低印加電圧でオゾンレスの直接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。

0136

帯電促進粒子mを帯電ローラ21に供給する帯電促進粒子供給器22を具備させたことで、装置の使用に伴い感光ドラム1と帯電ローラ21との帯電ニップ部Nから帯電促進粒子mが脱落しても該帯電ニップ部Nに対する帯電促進粒子mの補充がなされ、帯電促進粒子mの帯電ニップ部Nからの脱落・減少による帯電特性の低下が防止されて、上記の直接帯電性を長期に渡り安定に維持させることができる。

0137

かくして、接触帯電装置とし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21に印加した電圧とほぼ同等の帯電電位を感光ドラム1に与えることができ、接触帯電部材として簡易な帯電ローラ21を用いた場合でも、また帯電ローラ21の汚染にかかわらず、該帯電ローラ21に対する帯電に必要な印加バイアスは感光ドラム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装置、即ち低印加電圧・オゾンレスで、帯電均一性に優れ且つ長期に渡り安定した性能の直接帯電装置を簡易な構成で実現することができる。

0138

接触帯電方式の画像記録装置、接触帯電方式・転写方式の画像記録装置にあっては、接触帯電部材として簡易な帯電ローラ21を用いて、また該帯電ローラ21のトナー汚染にかかわらず、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ができる。

0139

像担持体としての感光ドラム1と接触帯電部材としての帯電ローラ21との帯電ニップ部Nにおける帯電促進粒子の介在量は、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21と感光ドラム1との摩擦が大きくて帯電ローラ21を感光ドラム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21や感光ドラム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21からの脱落が著しく増加し作像上に悪影響が出る。実験によると該介在量は103 個/mm2 以上が望ましい。103 個/mm2より低いと十分な潤滑効果と接触機会増加の効果が得られず帯電性能の低下が生じる。より望ましくは103 〜5×105 個/mm2 の該介在量が好ましい。5×105 個/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、感光ドラム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ドラム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。

0140

該介在量及び感光ドラム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21と感光ドラム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21に接触する前に感光ドラム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21表面の粒子量をもって該介在量とした。具体的には、帯電バイアスを印加しない状態で感光ドラム1及び帯電ローラ21の回転を停止し、感光ドラム1及び帯電ローラ21の表面をビデオマイクロスコープ(OLYMPUS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21については、帯電ローラ21を感光ドラム1に当接するのと同じ条件でスライドガラスに当接し、スライドガラスの背面からビデオマイクロスコープにて該接触面を1000倍の対物レンズで10箇所以上撮影した。得られたデジタル画像から個々の粒子を領域分離するため、ある閾値を持って2値化処理し、粒子の存在する領域の数を所望の画像処理ソフトを用いて計測した。また、感光ドラム1上の該存在量についても感光ドラム1上を同様のビデオマイクロスコープにて撮影し同様の処理を行い計測した。該介在量の調整は、帯電促進粒子供給器22による塗布具合を設定することにより行った。

0141

〈実施例2〉(図3
本実施例は前述実施例1のプリンタからクリーナ6をなくしたトナーリサイクルシステム(クリーナレス)のプリンタである。

0142

その他の装置構成は実施例1のプリンタと同様であるので再度の説明は省略する。

0143

クリーナレスの画像記録装置にあっては、転写後の感光ドラム面上の転写残トナーを除去する専用のクリーナを用いないため、転写後の感光ドラム面の転写残トナーが感光ドラム1と帯電ローラ21の帯電ニップ部Nに感光ドラム面の移動でそのまま持ち運ばれるので、実施例1のクリーナ6を具備させてあるプリンタよりも帯電ニップ部Nに介存するトナー量は多くなり、また帯電ローラ21に付着・混入するトナー量は多くなる。

0144

しかしこのような場合でも、帯電促進粒子mが感光ドラム1と帯電ローラ21との帯電ニップ部Nに十分量介存することにより、帯電ローラ21の汚れ防止とトナーによる接触性低下が補われて帯電ローラ21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、低印加電圧でオゾンレスの直接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。

0145

帯電ローラ21が感光ドラム1に対して速度差を持って接触していることで、転写ニップ部Tから、帯電ローラ21と感光ドラム1の帯電ニップ部Nへ至った転写残トナーの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。

0146

帯電ローラ21は転写残トナーを一時的に回収し均すために回転駆動し、さらに、その回転方向は感光ドラム表面の移動方向とは逆方向に回転するよう構成することが望ましい。

0147

転写残トナーはトナーリサイクルのため、帯電装置2の帯電ローラ21や帯電促進粒子供給器22へ混入するが、本実施例では、ファーブラシローラ22c・規制部材22aなどから帯電促進粒子供給器22を構成し、帯電促進粒子を飛散をさせることなく安定して帯電ローラ21に供給することが可能になるとともに、特に本実施例のようにトナーリサイクルシステム(クリーナレス)の構成において、帯電ローラ21に転写残トナーを滞らせることなく循環させ、帯電促進粒子mを供給できる大きな効果がある。即ち、帯電ローラ21に対する帯電促進粒子mの供給と帯電ローラ上のトナー均しが同時に行なわれる。

0148

そして、感光ドラム1に対し緻密な接触性と接触抵抗を保つことができ、直接帯電が可能になる。

0149

更に、帯電ローラ21や帯電促進粒子供給器22へ混入した転写残トナーは帯電ローラ21から徐々に感光ドラム1上に吐き出されて感光ドラム面の移動とともに現像部位Aに至り、現像装置3により現像同時クリーニング(回収)される(トナーリサイクル)。現像同時クリーニングは前述したように、転写後に感光体1上に残留したトナーを引き続く画像形成工程の現像時、即ち引き続き感光体を帯電し、露光して潜像を形成し、その潜像の現像時において、現像装置のかぶり取りバイアス、即ち現像装置に印加する直流電圧と感光体の表面電位間の電位差であるかぶり取り電位差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。

0150

また本実施例においては帯電ローラ21に供給する帯電促進粒子mとして酸化亜鉛粒子を使用しており、この帯電促進粒子mとしての酸化亜鉛粒子はトナーとの摩擦帯電特性においてトナーをネガに帯電しやすい特性を有している。つまり、帯電ローラ21上でトナーをネガにならす効果があり、トナーの吐き出し性を向上する効果もある。

0151

以上の行程を繰り返すことによりトナーリサイクルを可能にしながら、直接帯電を行い、かつそれを長期に渡り維持することができる。

0152

〈実施例3〉(図4
本実施例は実施例1のプリンタ(図1図2)において、帯電装置2の帯電ローラ21に対する帯電促進粒子供給器22について、その構成を図4のように変更したものである。

0153

即ち、ファーブラシについて、回転駆動されるファーブラシローラ22cでなく、非回転の固定ファーブラシ22gに変更した。またハウジング容器22b内に新たに帯電促進粒子mの攪拌部材22hを配設した。その他の帯電促進粒子供給器22の構成は実施例1における帯電装置2の帯電促進粒子供給器22の構成と同様であるから再度の説明は省略する。

0154

非回転の固定ファーブラシ22gは、帯電ローラ21とほぼ同じ長さの横長の部材であり、繊維を基布に折り込みパイル状にしてなるファーブラシを支持板に固定し作成される。

0155

繊維密度は基布上の折り込み密度で500本/mm2 程度のもので、毛足の長さ(自由長)は3mmであった。このファーブラシ22gをファーブラシを帯電ローラ21に接触させてハウジング容器22b内に非回転に固定して配設した。

0156

攪拌部材22hは、本実施例においてはハウジング容器22b内に上記の非回転の固定ファーブラシ22gよりも帯電ローラ回転方向下流側に配設してあり、芯金に数枚のフィンを取り付けたものである。この攪拌部材22hはハウジング容器22b内に両端軸部をハウジング容器22bの両端板間に回転自由に軸受けさせて帯電ローラ21に非接触に配設してあり、帯電ローラ21とほぼ同じ長さの横長の部材である。

0157

本実施例において、上記の帯電促進粒子供給器22の攪拌部材22hは帯電ローラ21の回転駆動時には不図示の駆動系により矢印dの時計方向に所定の周速度で回転駆動するようにした。

0158

回転する帯電ローラ21は帯電促進粒子供給器22において非回転の固定ファーブラシ22gにより摺擦されて外周面のリフレッシュが行われ、その後回転する攪拌部材22hにより帯電促進粒子mの付着を受ける。そして規制部材22aが帯電ローラ21に過剰に塗布された帯電促進粒子mを適当量に規制し均一な帯電促進粒子mの供給を行うことが可能であった。

0159

帯電促進粒子供給器22により帯電ローラ21の外面に適当量に規制されて塗布供給された帯電促進粒子mは引き続く帯電ローラ21の回転により帯電ローラ21と感光ドラム1との相互接触部である帯電ニップ部Nに持ち運ばれて常に安定に供給されて該帯電ニップ部Nの各部に常に十分量の帯電促進粒子mが均一に介存することになる。

0160

非回転の固定ファーブラシ22gは帯電促進粒子mの飛散防止効果も有する。

0161

〈実施例4〉(図5
本実施例は上記実施例3の帯電促進粒子供給器22において、ハウジング容器22b内における非回転の固定ファーブラシ22gと攪拌部材22hの配設位置を図5のように逆配置に変更したものである。即ち、ハウジング容器22b内において、攪拌部材22hを帯電ローラ回転方向上流側に、非回転の固定ファーブラシ22gを帯電ローラ回転方向下流側に配設したものである。

0162

本実施例の場合には、回転する帯電ローラ21は帯電促進粒子供給器22において先ず回転する攪拌部材22hにより帯電促進粒子mの付着を受け、次いで非回転の固定ファーブラシ22gにより摺擦されて外周面のリフレッシュが行われる。そして規制部材22aが帯電ローラ21に過剰に塗布された帯電促進粒子mを適当量に規制し均一な帯電促進粒子mの供給を行うことが可能であった。

0163

帯電促進粒子供給器22により帯電ローラ21の外面に適当量に規制されて塗布供給された帯電促進粒子mは引き続く帯電ローラ21の回転により帯電ローラ21と感光ドラム1との帯電ニップ部Nに持ち運ばれて常に安定に供給されて該帯電ニップ部Nの各部に常に十分量の帯電促進粒子mが均一に介存することになる。

0164

本実施例の場合は、非回転の固定ファーブラシ22gがある程度の帯電促進粒子量規制能力を有しているため、帯電促進粒子供給器22において帯電ローラ回転方向下流側の最後に配置して規制部材22aを省略することも可能であった。

0165

〈実施例5〉(図6
本実施例は上記実施例3の帯電促進粒子供給器22において、攪拌部材22hを無しにし、また非回転の固定ファーブラシ22gを帯電ローラ21の長手方向に揺動自由に配設し、該ファーブラシ22gを帯電ローラ21の回転駆動時には不図示のファーブラシ揺動手段(例えば電磁ソレノイド機構クランク機構など)で帯電ローラ21の長手方向に揺動運動させるようにしたものである。

0166

本実施例の場合には、回転する帯電ローラ21は帯電促進粒子供給器22において帯電ローラ21の長手方向に揺動運動する揺動ファーブラシ22gにより摺擦されて外周面のリフレッシュがより効果的になされ、また帯電促進粒子mの循環供給が促される。そして規制部材22aが帯電ローラ21に過剰に塗布された帯電促進粒子mを適当量に規制し均一な帯電促進粒子mの供給を行うことが可能であった。

0167

帯電促進粒子供給器22により帯電ローラ21の外面に適当量に規制されて塗布供給された帯電促進粒子mは引き続く帯電ローラ21の回転により帯電ローラ21と感光ドラム1との帯電ニップ部Nに持ち運ばれて常に安定に供給されて該帯電ニップ部Nの各部に常に十分量の帯電促進粒子mが均一に介存することになる。

0168

本実施例の場合は、揺動ファーブラシ22gがある程度の帯電促進粒子量規制能力を有しているため、帯電促進粒子供給器22において帯電ローラ回転方向下流側の最後に配置して規制部材22aを省略することも可能であった。

0169

〈比較例1〉(図1図7
実施例1のプリンタ(図1図2)において、帯電装置2の帯電ローラ21に対する帯電促進粒子供給器22について、図7のように、ファーブラシローラ22cを無しにしたものである。即ち帯電促進粒子供給器22は、ハウジング容器22b、規制部材22a、シーリングシート22d、ハウジング容器22b内に収容させた帯電促進粒子mから構成される。

0170

その他の構成は実施例1のプリンタと同様である。

0171

図7のような帯電促進粒子供給器22でも回転する帯電ローラ21に対する帯電促進粒子mの供給はなされるけれども、帯電促進粒子mの供給能力を考慮すると、ファーブラシによる積極的な帯電促進粒子塗布供給行程や帯電ローラ外面のリフレッシュ行程を有していないため、供給の安定化等の点で問題がある。

0172

〈比較例2〉(図3図7
実施例2のクリーナレスのプリンタ(図3)において、帯電装置2の帯電ローラ21に対する帯電促進粒子供給器22について、図7のように、ファーブラシローラ22cを無しにしたものである。即ち帯電促進粒子供給器22は、ハウジング容器22b、規制部材22a、シーリングシート22d、ハウジング容器22b内に収容させた帯電促進粒子mから構成される。

0173

その他の構成は実施例2のクリーナレスのプリンタと同様である。

0174

比較例1で述べたように図7のような帯電促進粒子供給器22でも回転する帯電ローラ21に対する帯電促進粒子mの供給はなされるけれども、帯電促進粒子mの供給能力を考慮すると、ファーブラシによる積極的な帯電促進粒子塗布供給行程や帯電ローラ外面のリフレッシュ行程を有していないため、供給の安定化等の点で問題がある。

0175

〈評 価〉上記の実施例1〜5及び比較例1・2の各プリンタについて、その有効性を評価した。その結果を表1にまとめて示した。

0176

ID=000003HE=100 WI=120 LX=0450 LY=0300
a)帯電特性の評価
各例のプリンタにおいて帯電性の評価はゴースト画像の劣化で評価した。

0177

各例のプリンタは反転現像系で画像記録を行っているので、ここで意味するゴーストとは、感光ドラム1の1周目において画像露光した部分(トナー画像部でもある)が、感光ドラム2周目で帯電不足を起こすため、感光ドラム上の前回の画像パターンのところがより強く現像され、ゴースト画像が発生することを言う。

0178

ここでは、その画像評価を以下の基準で行った。また、これらの評価は全面ベタ黒の画像を1枚印字し、その後連続して出した次の画像について以下のように評価した。

0179

×:ベタ黒後白地部においてゴーストが見られる。

0180

○:ベタ黒後の白地部においてゴーストが見られないが、中間調部において若干ゴーストパターンが見られる。

0181

◎:ベタ黒後の白地部及び中間調部の何れにおいてゴーストが見られない。

0182

また、評価は印字初期と300枚(A4縦方向)の印字を後に行った。

0183

画像パターンの印字率は5%、長手方向の印字率に差がないパターンを用いて印字テストを行った。

0184

b)実施例1〜5の優位性
.比較例1のプリンタにおいては、帯電ローラ21に対する帯電促進粒子mの供給はあるが、帯電促進粒子の循環が悪く適切量の帯電促進粒子量を確保できないため、中間調部においてゴーストが発生していた。さらに耐久を続けると、トナーの混入と帯電不良の悪循環となり帯電性能は大きく劣化した。クリーナ6を装備していても帯電ローラ21の帯電性能を維持することはできなかった。

0185

.比較例2のプリンタにおいては、クリーナレスであるため帯電ローラ21へのトナー混入が多く、さらに帯電性を低下させていた。また、感光ドラム1上に転写残としてパターン化したトナーが帯電ローラ21に転写されてはぎ取られるが、これが非パターン化せずにパターン状の帯電不良を生じていた。

0186

.一方、実施例1のプリンタにおいては、帯電ローラ21に対する帯電促進粒子mの塗布供給を帯電促進粒子供給器22により適切に行うことで、良好な帯電特性を得ている。

0187

.また、クリーナレスである実施例2のプリンタにおいても、帯電装置にトナーが混入し帯電性能は低下しているが、比較例2に比べ改善されていることがわかる。帯電促進粒子供給器22のハウジング容器22b内にスプールした帯電促進粒子mにトナーが混入していたが、トナーの電荷を適正化するなどの効果から帯電促進粒子供給器22のトナー汚染を低く抑えることができた。その結果、直接帯電の性能を維持しながらトナーリサイクルを可能にしている。加えて比較例2のプリンタで見られた、転写残トナーが帯電ローラに転写して発生していたパターン状の帯電不良も見られず、ファーブラシ22cによる帯電ローラ21上のリフレッシュが行われていることがわかる。

0188

.実施例3のプリンタにおいても、帯電ローラ21上のリフレッシュをファーブラシ22gで行うことで帯電促進粒子の入れ替わりやトナーの攪拌などが行え、更に攪拌部材22hで帯電促進粒子mを付着せしめ塗布することにより帯電性能を維持することができた。

0189

.実施例4のプリンタにおいては、攪拌部材22hで帯電促進粒子mの攪拌を先に行い帯電ローラ21に帯電促進粒子mを付着させ、その後でファーブラシ22gで付着帯電促進粒子とともに帯電ローラ上のリフレッシュを行っているので、若干帯電性能を低下させているもののシステムとしては安定して動作できるため帯電性の悪化は見られなかった。

0190

.実施例5のプリンタにおいては、揺動ファーブラシ22gにより帯電促進粒子mの攪拌、帯電ローラ21上のリフレッシュ、及び帯電ローラ21に対する帯電促進粒子mの付着供給がなされて、実施例4のプリンタと同様の帯電性能が維持された。

0191

〈その他〉
1)可撓性の接触帯電部材としての帯電ローラ21の構成形態は実施例の帯電ローラの構成に限られるものではない。また可撓性の接触帯電部材は帯電ローラの他に、ファーブラシ、フェルト、布などの材質・形状のものも使用可能である。また、これらを積層し、より適切な弾性と導電性を得ることも可能である。

0192

接触帯電部材には予め帯電促進粒子を塗布しておくのがよい。

0193

2)接触帯電部材21や現像スリーブ3aに対する印加バイアスにAC電圧(交番電圧)を含ませる場合におけるそのAC電圧の波形としては、正弦波、矩形波、三角波等適宜使用可能である。また、直流電源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。

0194

3)静電潜像形成のための画像露光手段としては、実施例の様にデジタル的な潜像を形成するレーザ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。

0195

4)像担持体(被帯電体)としての感光体の表面に電荷注入層を設けて感光体表面の抵抗を調節することもできる。

0196

図8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15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。

0197

電荷注入層16は、バインダーとしての光硬化型アクリル樹脂に、導電性粒子(導電フィラー)としてのSnO2超微粒子16a(径が約0.03μm)、4フッ化エチレン樹脂商品テフロン)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。

0198

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。

0199

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。

0200

さらに、表層の体積抵抗が約1013Ωcmであるアモルファスシリコン感光体等を用いても同様な効果が得られる。

0201

5)像担持体は静電記録誘電体等であっても良い。この場合は、該誘電体面を所定の極性・電位に一様に一次帯電した後、除電針ヘッド電子銃等の除電手段で選択的に除電して目的の静電潜像を書き込み形成する。

0202

6)現像手段3は実施形態例では一成分磁性トナーによる反転現像装置器を例に説明したが、現像装置構成について特に限定するものではない。正規現像装置であってもよい。

0203

7)像担持体からトナー画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。

0204

8)トナー粒度の測定方法の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、電解液一級塩化ナトリウムを用いて1%NaCl水溶液を調製する。

0205

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。

0206

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。

発明の効果

0207

以上述べたように本発明によれば、接触帯電部材として帯電ローラやファーブラシなど簡易な部材を用いた場合でも、また接触帯電部材の汚染にかかわらず、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装置、即ち低印加電圧・オゾンレスで、帯電均一性に優れ且つ長期に渡り安定した性能の直接帯電装置を簡易な手段構成で実現することができる。

0208

また簡易な手段構成により、帯電促進粒子の飛散などによる弊害もなく、帯電促進粒子を安定して接触帯電部材に供給することができる。

0209

そしてこの帯電装置を像担持体の帯電手段として用いることで、接触帯電方式の画像記録装置、接触帯電方式・転写方式の画像記録装置、さらには接触帯電方式・転写方式・トナーリサイクルシステムの画像記録装置について、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、また該接触帯電部材のトナー汚染にかかわらず、低印加電圧でオゾンレスの直接帯電とトナーリサイクル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ができる。

図面の簡単な説明

0210

図1実施例1の画像記録装置の概略構成模型図
図2接触帯電装置部分の拡大横断面模型図
図3実施例2の画像記録装置(クリーナレス)の概略構成模型図
図4実施例3の画像記録装置の接触帯電装置部分の拡大横断面模型図
図5実施例4の画像記録装置の接触帯電装置部分の拡大横断面模型図
図6実施例5の画像記録装置の接触帯電装置部分の拡大横断面模型図
図7比較例1・2の画像記録装置の接触帯電装置部分の拡大横断面模型図
図8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9帯電特性グラフ

--

0211

1感光ドラム(像担持体、被帯電体)
2接触帯電装置
21帯電ローラ(接触帯電部材)
22帯電促進粒子供給器
22a規制部材
22bハウジング
22cファーブラシローラ
22dシーリングシート
22g 固定ファーブラシあるいは揺動ファーブラシ
22h攪拌部材
m 帯電促進粒子
3現像装置
4転写ローラ
5定着装置
6クリーニング装置(クリーナ)
7レーザビームスキャナ(露光装置)
S1〜S3バイアス印加電源

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