JP2002132015A

JP2002132015A - 画像形成装置及びプロセスカートリッジ

Info

Publication number: JP2002132015A
Application number: JP2000322591A
Authority: JP
Inventors: Fumito Nonaka; 文人野中
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2000-10-23
Filing date: 2000-10-23
Publication date: 2002-05-09

Abstract

(57)【要約】【課題】像担持体１の帯電手段として、帯電促進粒子Ｚ
を用いた接触帯電手段２を採用している、転写方式、ト
ナーリサイクルプロセス（クリーナーレスシステム）の
画像形成装置、および該画像形成装置本体に着脱可能な
プロセスカートリッジについて、装置の使用耐久にとも
なう、現像手段３から帯電ニップ部Ｎに対する帯電促進
粒子Ｚの供給量の減少による帯電不良の問題の発生を防
止すること。【解決手段】装置の使用耐久に伴い回転帯電部材（帯電
ローラ）２１と像担持体１とのニップ部Ｎのニップ幅Ｎ
Ｐを増加させる手段を有していること。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真感光体・
静電記録誘電体等の像担持体を所定の極性・電位に一様
に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、複写機、プリンタ等の画像形成装置に関す
る。

【０００２】より詳しくは、像担持体の帯電手段とし
て、帯電促進粒子を用いた接触帯電手段を採用してい
る、転写方式、トナーリサイクルプロセス（クリーナー
レスシステム）の画像形成装置、および該画像形成装置
本体に着脱可能なプロセスカートリッジに関する。

【０００３】

【従来の技術】帯電促進粒子を用いた接触帯電手段は特
開平１０−３０７４５４〜３０７４５９号公報等に開示
されている。この接触帯電手段は、被帯電体と、接触帯
電部材として被帯電体に対して接触させた、導電性・弾
性ローラ（帯電ローラ）を一般的とする回転帯電部材と
の少なくとも両者の接触部である帯電ニップ部に帯電促
進粒子を介在させることで、帯電機構（帯電のメカニズ
ム、帯電原理）について放電帯電機構よりも直接注入帯
電機構を支配的にしたものである。

【０００４】図７はこの接触帯電手段の一例の概略図で
あり、（ａ）は途中部分を省略した正面模型図、（ｂ）
は拡大側面模型図である。

【０００５】１は被帯電体であり、本例では、電子写真
装置における像担持体としての感光体ドラムである。こ
の感光体ドラム１は矢印ａの時計方向に回転駆動され
る。

【０００６】２１は回転帯電部材としての帯電ローラで
あり、感光体ドラム１に対して接触させて配設してあ
る。この帯電ローラ２１は、芯金２２と、この芯金周り
に同心一体にローラ状に形成した導電性・弾性（可撓
性）層２３と、導電性・弾性層２３の両端部側において
それぞれ芯金２２に遊嵌させて設けた当接コロ２４・２
４からなる。芯金２２の両端側はそれぞれ軸受部材２５
・２５に回転自由に軸受保持させてある。軸受部材２５
・２５は不図示のガイド部材に沿って感光体ドラム１の
径方向にスライド移動自由であり、この軸受部材２５・
２５と装置枠体・プロセスカートリッジ枠体などの不動
部材２７との間にバネ２６・２６を縮設して、帯電ロー
ラ２１を導電性・弾性層２３の弾性に抗して当接コロ
（突き当てコロ）２４・２４が感光体ドラム１面に突き
当たって受け止められた状態になるまで圧接させてあ
る。

【０００７】当接コロ２４・２４は、その外径を帯電ロ
ーラ２１の導電性・弾性層２３の自由状態時の外径より
も所定に小さくした、一定の半径を有する円形状部材で
あり、帯電ローラ２１の感光体ドラム１に対する圧接状
態時に感光体ドラム１面に接触して帯電ローラ２１と感
光体ドラム１の軸間距離ＣＤを所定の一定に規定する役
目をしている。

【０００８】これにより、帯電ローラ２１の導電性・弾
性層２３の感光体ドラム１に対する侵入量ｄが所定の一
定に規定され、帯電ローラ２１と感光体ドラム１の接触
部である帯電ニップ部Ｎのニップ幅ＮＰが所定の一定に
規定される。

【０００９】例えば、帯電ニップ部Ｎのニップ幅ＮＰが
１ｍｍになるように帯電ローラ２１の導電性・弾性層２
３の外径に対する当接コロ２４・２４の外径が設定され
る。

【００１０】帯電ローラ２１の外周面にはあらかじめあ
ら帯電促進粒子Ｚを塗布してあり、帯電ニップ部Ｎには
帯電促進粒子Ｚが介在する。

【００１１】そして上記の帯電ローラ２１は不図示の駆
動手段により矢印ｂの時計方向に所定の周速度をもって
回転駆動され、帯電ニップ部Ｎにおいて感光体ドラム１
に対して所定の相対速度差を保ちつつカウンター回転し
て感光体ドラム１面を摺擦する。また帯電ローラ２１の
芯金２２には不図示のバイアス印加電源から所定の帯電
バイアスが印加され、回転する感光体ドラム１の周面は
帯電ローラ２１に対する帯電バイアスとほぼ同じ電位に
直接注入帯電機構で帯電される。

【００１２】帯電促進粒子Ｚは帯電補助を目的とした導
電性粒子である。例えば粒径０．１〜５μｍ、体積抵抗
値１×１０¹²Ω・ｃｍ以下、より好ましくは１×１０¹⁰
Ω・ｃｍｍ以下の、導電性酸化亜鉛等の金属酸化物微粒
子、その他の導電性無機微粒子、有機物との混合物など
各種の導電性粒子が使用可能である。

【００１３】この帯電促進粒子Ｚの存在により、帯電ロ
ーラ２１は帯電ニップ部Ｎにおいて感光体ドラム１と速
度差をもって接触できると同時に、帯電促進粒子Ｚを介
して密に感光体ドラム１に接触して、つまり帯電ニップ
部Ｎに存在する帯電促進粒子Ｚが感光体ドラム１表面を
隙間なく摺擦することで感光体ドラム１に電荷を直接注
入するのである。即ち帯電ローラ２１による感光体ドラ
ム１の帯電は帯電促進粒子Ｚの存在により直接注入帯電
機構が支配的になる。

【００１４】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２１に印加し
た電圧とほぼ同等の電位を感光体ドラム１に与えること
ができ、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もので、電子写真画像形
成装置や静電記録画像形成装置において電子写真感光体
や静電記録誘電体等の像担持体を所定の極性・電位に一
様に直接注入帯電処理する帯電手段として有効である。

【００１５】また、上記の帯電促進粒子を用いた直接注
入帯電では、クリーナーレスシステムの画像形成装置に
おいて、被帯電体である像担持体の均一帯電を行うこと
が可能である。具体的な構成としては帯電促進粒子を現
像手段の現像剤（トナー）に混合し、現像部位で帯電促
進粒子をトナーとともに現像手段から像担持体表面に供
給し、転写部位では、おもにトナーのみを記録媒体（転
写材）に転写し、帯電促進粒子を回転帯電部材と像担持
体との接触部である帯電ニップ部に供給することで、ク
リーナーレスシステムの画像形成装置において注入帯電
により像担持体の均一帯電が可能である。

【００１６】このように回転帯電部材と像担持体との接
触部である帯電ニップ部に対する帯電促進粒子の供給を
現像手段から行う構成は特開平１０−３０７４５５号公
報等に開示されている。

【００１７】また、転写残トナーは引き続く像担持体の
回転にともない帯電ニップ部を経由して現像部位に至
り、現像手段において像担持体面から現像同時クリーニ
ング（回収）される（トナーリサイクルプロセス）。

【００１８】現像同時クリーニングは、転写後に像担持
体上に残留したトナーを引き続く画像形成工程の現像
時、即ち引き続き像担持体を帯電し、露光して潜像を形
成し、その潜像の現像時において、現像のかぶり取りバ
イアス、即ち現像手段に印加する直流電圧と像担持体の
表面電位電位差であるかぶり取り電位差Ｖbackによって
回収するものが知られている（特開平１０−３０７４５
６号公報等）。

【００１９】

【発明が解決しようとする課題】上記のように、像担持
体の帯電手段として、帯電促進粒子を用いた接触帯電手
段を採用している、転写方式、トナーリサイクルプロセ
ス（クリーナーレスシステム）の画像形成装置であっ
て、現像手段の現像剤（トナー）に予め帯電促進粒子を
添加混合しておいて、回転帯電部材と像担持体との接触
部である帯電ニップ部に対する帯電促進粒子の供給を現
像手段から行う構成の画像形成装置においては、現像手
段のトナーに添加されている帯電促進粒子の量（重量割
合）は、その割合が多すぎることで発生し得る非潜像領
域におけるカブリ、少なすぎることで発生し得る帯電不
良などの様々な不具合の起こらないような値にあらかじ
め設定されている。

【００２０】しかしながら、後述のように、現像手段か
ら像担持体へ飛ぶトナーの量に比べて、トナーに添加さ
れている帯電促進粒子飛び量の方が割合的に多いため、
装置の使用耐久が進むに連れて現像手段内のトナーに対
する帯電促進粒子の混入割合が初期設定の混入割合から
徐々に減少していくことになる。

【００２１】そして、現像手段内のトナーがなくなるこ
ろには、現像手段から帯電ニップ部に対する帯電促進粒
子の供給量が不足の状態になり、回転帯電部材から像担
持体への電荷の直接注入が十分に行えなくなって帯電不
良が生じる可能性がある。

【００２２】そこで本発明は、このような画像形成装置
において、装置の使用耐久にともなう、現像手段から帯
電ニップ部に対する帯電促進粒子の供給量の減少にかか
わらず帯電性能を確保することを目的とする。

【００２３】

【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及びプロセスカートリッジであ
る。

【００２４】（１）像担持体と、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画像
情報書き込み手段と、静電潜像をトナーによりトナー画
像として可視化する現像手段と、像担持体上のトナー画
像を記録媒体に転写させる転写手段と、を有し、帯電手
段は、像担持体に接触し、電圧が印加される可撓性の回
転帯電部材を有し、少なくとも回転帯電部材と像担持体
とのニップ部に導電性を有する帯電促進粒子を介在さ
せ、回転帯電部材を像担持体の面に対して速度差をもっ
て回転させて像帯電体を帯電する接触帯電手段であり、
現像手段は、トナー画像を記録媒体に転写した後に像担
持体上に残留したトナーを回収するクリーニング手段を
兼ねており、現像手段の現像剤は、トナー及び帯電促進
粒子を含み、この現像剤により像担持体の静電潜像の現
像がなされ、現像部で像担持体に付着し転写後の像担持
体上に残留した帯電促進粒子が回転帯電部材と像担持体
とのニップ部に持ち運ばれることでニップ部に対する帯
電促進粒子の補給がなされ、装置の使用耐久に伴い回転
帯電部材と像担持体とのニップ部のニップ幅を増加させ
る手段を有していることを特徴とする画像形成装置。

【００２５】（２）ニップ部のニップ幅を増加させる手
段は、回転帯電部材の回転中心軸と像担持体の回転中心
軸との距離を回転帯電部材の弾性に抗して減少させて像
担持体に対する回転帯電部材の侵入量を増加させる手段
であることを特徴とする（１）に記載の画像形成装置。

【００２６】（３）少なくとも像担持体と回転帯電部材
とが一体的に画像形成装置本体に対して着脱可能なプロ
セスカートリッジとして構成されていることを特徴とす
る（１）または（２）に記載の画像形成装置。

【００２７】（４）像担持体と、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画像
情報書き込み手段と、静電潜像をトナーによりトナー画
像として可視化する現像手段と、像担持体上のトナー画
像を記録媒体に転写させる転写手段と、を有し、現像手
段がトナー画像を記録媒体に転写した後に像担持体上に
残留したトナーを回収するクリーニング手段を兼ねてい
る画像形成装置の装置本体に対して着脱可能なプロセス
カートリッジであり、少なくとも像担持体と帯電手段を
包含しており、帯電手段は、像担持体に接触し、電圧が
印加される可撓性の回転帯電部材を有し、少なくとも回
転帯電部材と像担持体とのニップ部に導電性を有する帯
電促進粒子を介在させ、回転帯電部材を像担持体の面に
対して速度差をもって回転させて像帯電体を帯電する接
触帯電手段であり、現像手段の現像剤はトナー及び導電
性を有する帯電促進粒子を含み、この現像剤により像担
持体の静電潜像の現像がなされ、現像部で像担持体に付
着し転写後の像担持体上に残留した帯電促進粒子が回転
帯電部材と像担持体とのニップ部に持ち運ばれることで
ニップ部に対する帯電促進粒子の補給がなされ、装置の
使用耐久に伴い回転帯電部材と像担持体とのニップ部の
ニップ幅を増加させる手段を有していることを特徴とす
るプロセスカートリッジ。

【００２８】（５）ニップ部のニップ幅を増加させる手
段は、回転帯電部材の回転中心軸と像担持体の回転中心
軸との距離を回転帯電部材の弾性に抗して減少させて像
担持体に対する回転帯電部材の侵入量を増加させる手段
であることを特徴とする（４）に記載のプロセスカート
リッジ。

【００２９】［作用］すなわち、装置の使用耐久にと
もない現像手段から帯電ニップ部に対する帯電促進粒子
の供給量が徐々に少なくなることを考慮して、装置の使
用耐久が進むに連れて像担持体に対する回転帯電部材の
侵入量すなわちニップ部幅を徐々に増加させていく構成
により、帯電促進粒子の不足による帯電性能の低下を帯
電ニップ部のニップ部幅の増加で補償させて、帯電不良
の問題の発生を防止することが可能となる。

【００３０】

【発明の実施の形態】図１は本発明に従う画像形成装置
例の概略構成模型図である。

【００３１】（１）画像形成装置の全体的な概略説明この画像形成装置は、転写式電子写真プロセス利用、帯
電促進粒子を用いた接触帯電方式、反転現像方式、トナ
ーリサイクルプロセス（クリーナーレスシステム）、プ
ロセスカートリッジ着脱方式、のレーザービームプリン
タである。

【００３２】１は像担持体としての電子写真感光体ドラ
ムであり、矢印ａの時計方向に所定の周速度をもって回
転駆動される。

【００３３】像担持体１は、帯電促進粒子Ｚを用いた接
触帯電装置２により所定の極性・電位に一様に直接注入
帯電機構にて一次帯電処理される。

【００３４】その帯電処理面に対して画像情報書き込み
手段としての露光装置４により像露光Ｌがなされて画像
情報の静電潜像が形成される。

【００３５】その静電潜像が現像装置３によりトナー画
像として反転現像される。

【００３６】次いで、そのトナー画像が、像担持体１と
転写手段としての転写ローラ５との接触部である転写ニ
ップ部に不図示の給紙機構から所定の制御タイミングに
て給紙された記録媒体（転写紙）Ｐに順次に転写され
る。

【００３７】転写ニップ部を通過した記録媒体Ｐは像担
持体１面から分離されて、定着装置６によりトナー画像
の定着処理を受けて、画像形成物（コピー、プリント）
として排出される。

【００３８】又、記録媒体分離後の像担持体面に残留の
転写残トナーを除去するための専用のクリーニング装置
は無く、転写残トナーは引き続く像担持体１の回転で帯
電部位を経由して現像部位に持ち運ばれて現像装置３に
より像担持体１面から現像同時クリーニング（回収）さ
れる（トナーリサイクルプロセス）。

【００３９】また、現像装置３の現像剤（トナー）Ｔに
は帯電促進粒子Ｚをあらかじめ所定の割合で添加・混合
してあり、現像部位で帯電促進粒子ＺをトナーＴととも
に現像装置３から像担持体１表面に供給し、転写部位で
は、おもにトナーＴのみを記録媒体Ｐに転写し、引き続
く像担持体１の回転で帯電促進粒子Ｚを帯電部位である
帯電ニップ部Ｎに持ち運ばせて供給するようになってい
る。

【００４０】１００はプロセスカートリッジであり、本
実施例では、像担持体１、帯電装置２の回転帯電部材２
１、現像装置３の３つのプロセス機器を所定の相互配置
関係をもって組付けて一括して画像形成装置本体に対し
て着脱可能なプロセスカートリッジとしてある。このプ
ロセスカートリッジ１００は画像形成装置本体の不図示
の装着手段により所定部に対して所定の要領で挿入装着
され、また画像形成装置本体から抜き外しできるように
されている。プロセスカートリッジ１００は画像形成装
置本体に所定に装着されることで画像形成装置本体と機
械的・電気的に接続して一体化した状態になる。

【００４１】（２）像担持体１像担持体１は電荷注入効率が高く、また、電荷保持力の
高いことが望まれる。本実施例においては、一般的な有
機感光体の表面層である電荷移動層の更に表面に、低抵
抗で、かつ高硬度である、厚さ３μｍのオーバーコート
層を設けている。これにより、一般的な有機感光体より
高い帯電性能を得ることができる。

【００４２】（３）帯電装置２帯電装置２は、接触帯電部材としての回転帯電部材２１
を像担持体１に接触させ、その接触部である帯電ニップ
部Ｎには導電性を有する帯電促進粒子Ｚを介在させ、電
圧を印加し、像担持体１の面に対して速度差をもって回
転させて、像帯電体１を直接注入帯電機構で帯電する。

【００４３】回転帯電部材２１は、本実施例では、芯金
２２と、この芯金周りに同心一体にローラ状に形成した
導電性スポンジ層２３からなる導電性ローラ（帯電ロー
ラ）である。以下、帯電スポンジローラと記す。本実施
例での帯電スポンジローラ２１のスポンジ層２３の硬度
３０度、平均発泡径５０μｍである。

【００４４】この帯電スポンジローラ２１の外周面には
予め帯電促進粒子Ｚを塗布してある。帯電促進粒子Ｚ
は、二次集合体を含めた平均粒径が３μｍ、比抵抗１０
⁶Ω・ｃｍの導電性酸化亜鉛粒子を用いている。上記帯
電促進粒子Ｚの帯電極性は、後述する現像剤（トナー）
Ｔの帯電極性のマイナスに対して、逆の極性であるプラ
スである。帯電促進粒子Ｚは、スポンジの空泡部に重点
的に付着し、帯電スポンジローラ２１の表面を覆ってい
る。

【００４５】上記の帯電スポンジローラ２１は、像担持
体１の軸線にほぼ平行させて配列し、芯金２２の両端部
をそれぞれ図示の軸受部材に回転自在に軸受保持させ、
且つ不図示の押圧部材によりスポンジ層２３の弾性に抗
して像担持体１に圧接させて配設してある。

【００４６】Ｎは帯電スポンジローラ２１と像担持体１
との当接ニップ部（帯電ニップ部）である。本実施例で
は、このニップ部Ｎのニップ幅ＮＰは初期設定として３
ｍｍに設定し、装置の使用耐久に伴いニップ幅漸増手段
により徐々に増加させるようにしている。そのニップ幅
漸増手段については（８）項で詳述する。

【００４７】また、帯電スポンジローラ２１は不図示の
駆動手段により矢印ｂの時計方向に所定の周速度をもっ
て回転駆動され、ニップ部Ｎにおいて像担持体１に対し
て所定の相対速度差を保ちつつカウンター回転して像担
持体１面を摺擦する。本実施例では、帯電スポンジロー
ラ２１の回転表面速度は、画像形成時においては、像担
持体１の０．６倍の速度、すなわち、像担持体１との相
対速度では、像担持体１の表面速度に対して、６０％の
速さで移動している。

【００４８】像担持体１に対する帯電スポンジローラ２
１の相対速度差は、帯電スポンジローラ２１を像担持体
１と逆方向（像担持体１の回転に順方向）に周速度を異
ならせて回転駆動させることでも持たせることができ
る。ただ、直接注入帯電の帯電性は像担持体の周速と帯
電スポンジローラ２１の周速の比に依存するため、帯電
スポンジローラ２１を像担持体１と同じ方向に回転駆動
させる方が回転数の点で有利であり、この構成にするの
が好ましい。

【００４９】Ｓ１は帯電スポンジローラ２１に対する帯
電バイアス印加電源である。この電源Ｓ１から帯電スポ
ンジローラ２１の芯金２２に所定の帯電バイアスが印加
される。

【００５０】上記の帯電装置２により、回転する像担持
体１の周面は帯電スポンジローラ２１に対する帯電バイ
アスとほぼ同じ電位に直接注入帯電機構で帯電される。

【００５１】本実施例では、帯電スポンジローラ２１に
−６１０Ｖの帯電バイアス電圧が印加されている。この
ため、像担持体１と帯電スポンジローラ２１が接触する
領域すなわちニップ部Ｎにおいて、低抵抗物質である上
記帯電促進粒子Ｚがこれらに直接接触する部分では、こ
れらが同電位になろうとするため、像担持体１表面には
電荷が誘導され、帯電スポンジローラ２１側と同じ電位
である−６１０Ｖになろうとする。この後、帯電スポン
ジローラ２１と像担持体１表面が剥離するとき、再び、
電荷の移動も起こり、像担持体１上の電荷は減少しよう
とするが、その減少量は、帯電スポンジローラ２１や帯
電促進粒子Ｚの抵抗値、また、像担持体１の抵抗値や、
その層構成によって決まるものであり、本実施例におい
ては、その減少量を極力抑えるような系を得ることによ
って、１０Ｖの減少とし、−６００Ｖの表面電位を得て
いる。

【００５２】（４）露光装置４４は画像情報書き込み手段としての露光装置である。本
実施例ではレーザービームスキャナである。このスキャ
ナ４により、上記の像担持体１の一様帯電処理面に対し
て画像情報に対応したレーザービーム走査露光Ｌがなさ
れることにより、像担持体１面に画像情報の静電潜像が
形成される。

【００５３】すなわち、像担持体１の帯電処理面の露光
部分は一般的な電子写真プロセスと同様に電位が低くな
り、露光された部分とされない部分で電位差が作られ、
潜像が形成される。本実施例における、露光された部分
のいわゆる明部電位ＶＬは、露光されない部分のいわゆ
る暗部電位ＶＤ＝−６００Ｖに対して、ＶＬ＝−１５０
Ｖである。

【００５４】（５）現像装置３本実施例においては、像担持体１上に形成された静電潜
像は、像担持体１に接触しない、いわゆるジャンピング
現像法を用いた現像装置３を用いて現像剤（以下、トナ
ーと記す）Ｔにより現像される。

【００５５】現像装置３は、固定された現像マグネット
３２を内包した回転可能な現像スリーブ３１と、上記現
像スリーブ３１に当接している現像ブレード３３、及び
トナー（１成分磁性トナー）Ｔを収納する現像容器３４
により形成される。

【００５６】また、上記現像容器３４中には、トナーＴ
と共に、上記帯電促進粒子Ｚが重量比２部で混合されて
おり、強い電気力が働かない場合は、トナーＴにその多
くが付着した状態で移動している。

【００５７】現像スリーブ３１は、表面が荒らされてお
り、内包する現像マグネット３２の磁力と合わせて磁性
トナーＴをその表面に保持し矢印ｃ方向に搬送する。搬
送されたトナーＴは、現像ブレード３３との接触面を通
過する際に、現像スリーブ３１上での高さ（層厚）の規
制を受けると共に、摩擦による帯電が行われ電荷付与を
受ける。この時の上記トナーＴの帯電性は、その材料の
持つ帯電極性により、本実施例においては、その多くが
マイナスになる。また、同時にこの領域を通過する帯電
促進粒子Ｚはプラスに帯電する。

【００５８】ここで、帯電したトナーＴ及び帯電促進粒
子Ｚが、現像スリーブ３１と像担持体１の間でどのよう
な挙動をするかを図２に示す。

【００５９】上記のマイナスに帯電したトナーＴは、像
担持体１に接近する領域に達したとき、像担持体１と現
像スリーブ３１との間に形成された電界により上記の静
電潜像を現像する。本実施例においては、現像スリーブ
３１には電源Ｓ２により現像バイアスとして、−４００
Ｖの直流電圧に、周波数１５００Ｈｚ、１６００Ｖｐｐ
の矩形波の交流電圧を重畳した電圧が印加されており、
像担持体１と現像スリーブ３１間に形成された３００μ
ｍのギャップにおいて、マイナスに帯電しているトナー
Ｔは、ＶＤ＝−６００Ｖの暗部電位部には飛翔しない
が、ＶＬ＝−１５０Ｖの明部電位部には飛翔する。

【００６０】（６）現像装置３から帯電ニップ部Ｎへの
帯電促進粒子Ｚの供給また、この時、プラスに帯電している帯電促進粒子Ｚは
電気的には上記トナーＴとは逆に、暗部電位部に飛翔し
やすいが、その大きさによりトナーＴ自体に付着してい
るものが多く、トナーＴとの静電気力の方が強い場合に
は、トナーＴと逆の挙動を示すことなく、トナーＴと同
様な移動の仕方を示す。従って、帯電促進粒子Ｚは明部
電位部にも暗部電位部にも飛翔可能である。

【００６１】現像工程によって、像担持体１上に移動し
たトナーＴは、転写工程により、記録媒体Ｐに転写され
る。転写装置である転写ローラ５には、電源Ｓ３によ
り、像担持体１に対して、２ＫＶの直流電圧が印加され
ており、像担持体１と転写ローラ５との間で形成される
電界に対して、マイナスに帯電しているトナーＴは、転
写ローラ５側に引き寄せられるために、その多くが記録
媒体Ｐに転写される。

【００６２】一方、プラスに帯電した帯電促進粒子Ｚ
は、明部電位部において、トナーＴに付着したものの多
くは、記録媒体ＰにトナーＴと共に転移するが、電気的
には、像担持体１上にある方が安定であるため、トナー
Ｔに比べて多くの量が像担持体１にそのまま残る。ま
た、暗部電位に付着した帯電促進粒子Ｚはそのほとんど
がそのまま像担持体１上に残る。

【００６３】従って、転写工程を終えた像担持体１上に
は、明部電位部で転写工程で僅かに残ったトナーＴと、
像担持体１全面に比較的多く残った帯電促進粒子Ｚが存
在することとなる。

【００６４】そして引き続く像担持体１の回転にともな
い、その像担持体１全面に付着残留の帯電促進粒子Ｚが
帯電ニップ部Ｎに持ち運ばれて供給される。すなわち、
現像装置３から帯電ニップ部Ｎへの帯電促進粒子Ｚの供
給がなされる。

【００６５】帯電スポンジローラ２１には−６１０Ｖの
電圧が印加してあるため、プラスに帯電している帯電促
進粒子Ｚは、転写工程により、帯電スポンジローラ２１
よりプラス側に帯電している像担持体１表面より帯電ス
ポンジローラ２１に移動しようとする。そして、スポン
ジの細密な表面に保持されることにより、既に述べたよ
うな帯電工程の働きを担う。

【００６６】（７）トナーリサイクルプロセス一方で、転写されずに像担持体１上に残ったトナーＴ
は、元々、プラスに帯電していた、転写されにくい、い
わゆる反転成分であるか、もしくは、転写の電圧を受け
た後であるため、プラスに帯電したものが、多くを占め
ている。従って、これらのトナーＴも、帯電スポンジロ
ーラ２１に付着するが、付着しながら、像担持体１と帯
電スポンジローラ２１とが帯電工程を行う領域を何度か
通過する内に、マイナスへの電荷付与が行われるため、
元々、マイナスに帯電しやすいトナーＴは、比較的はや
い時間でマイナスに帯電し、像担持体１に再び戻り、現
像部位に持ち運ばれて、現像工程が行われている、現像
スリーブ３１との近接する領域を通過する際に、新たに
現像されるトナーＴと同化するため、トナーリサイクル
プロセスが成り立っている。

【００６７】（８）帯電ニップ部Ｎのニップ幅漸増手段このシステムで重要な項目の一つとしては、帯電スポン
ジローラ２１及び帯電促進粒子Ｚによる像担持体１の帯
電能力があげられる。常時必要な帯電能力を得るため
に、本実施例においては、先に述べたように、像担持体
１と帯電スポンジローラ２１との相対速度を像担持体１
の周速の６０％としている。また帯電ニップ部Ｎに対す
る帯電促進粒子Ｚの供給を現像装置３から行う。そし
て、装置の使用耐久にともない現像装置３から帯電ニッ
プ部Ｎに対する帯電促進粒子Ｚの供給量が徐々に少なく
なることを考慮して、下記のように、装置の使用耐久が
進むに連れて帯電ニップ部Ｎのニップ幅ＮＰを徐々に増
加させていく構成により、帯電促進粒子Ｚの不足による
帯電性能の低下を補償させている。

【００６８】すなわち、前述したように、現像装置３の
現像容器３４内に収容させた現像剤（トナー）Ｔにあら
かじめ重量比２部で外添された帯電促進粒子Ｚは、実使
用環境において、実際には現像容器３４内で常に同じ混
合比を保つことが困難なため、装置の使用耐久が進むに
連れて多少の帯電能力の低下が発生することがある。そ
れは以下に示す理由からであると考えられる。

【００６９】本実施例のジャンピング現像法の現像過程
において、現像スリーブ３１に付着したトナーはすべて
現像に消費されるわけではなく、像担持体１の暗部電位
部に飛んだトナーの一部は再び現像容器３４に戻ること
となるが、ここでその戻るトナーに元々外添されていた
帯電促進粒子Ｚだけは像担持体１の暗部電位部に飛び、
ほとんど像担持体１に付着するので、その戻るトナーは
帯電促進粒子Ｚが比較的少ない状態のトナーになって、
現像容器３４に戻ることになる。現像容器３４内のトナ
ーの循環によって、その帯電促進粒子Ｚの少なくなった
トナーは新しいトナーと混合されることになり、現像剤
Ｔが消費され尽くすころには、現像容器３４内の全体の
トナーＴに含まれる帯電促進粒子Ｚの量は少なくなって
くることになる。そして帯電促進粒子Ｚが不足してくる
ことによって、安定した帯電性能が得られにくくなると
考えられる。

【００７０】そこで、画像形成によって現像容器３４内
のトナーＴ中の帯電促進粒子Ｚが徐々に少なくなること
を考慮し、ニップ幅漸増手段により装置の使用耐久にと
もない帯電スポンジローラ２１と像担持体１との帯電ニ
ップ部Ｎのニップ幅ＮＰを徐々に大きくして、つまり接
触面積を増加させて帯電性能を補う。

【００７１】図３は本実施例のニップ幅漸増手段の説明
図である。像担持体１はプロセスカートリッジ１００の
筐体に回転自由に軸受保持させて配設されている。また
帯電スポンジローラ２１もプロセスカートリッジ１００
の筐体に芯金２２の両端側を回転自由に軸受保持させる
とともに、不図示の付勢部材で像担持体１に対して常時
圧接させて配設してある。

【００７２】像担持体１はその一端部側に設けたドラム
ギアＧＤに対して画像形成装置本体側の駆動系（不図
示）から回転力が伝達されて図１において矢印ａの時計
方向に所定の周速度で回転駆動される。

【００７３】帯電スポンジローラ２１は芯金２２に画像
形成装置本体側の駆動系（不図示）から回転力が伝達さ
れて図１において矢印ｂの時計方向に所定の周速度で回
転駆動され、帯電ニップ部Ｎにおいて像担持体１に対し
て所定の相対速度差を保ちつつカウンター回転して像担
持体１面を摺擦する。

【００７４】帯電スポンジローラ２１の導電性・弾性層
２３の両端部側にはそれぞれ帯電スポンジローラ２１と
は独立して像担持体１に対して回転摺動可能に芯金２２
に遊嵌させて当接カムコロ（突き当てカムコロ）２８・
２８を設けてある。

【００７５】この当接カムコロ２８・２８は、前述した
図７の従来例装置の当接コロ２４・２４のように半径が
各部一様な円形状部材とは異なって、図４のように半径
が大径部ｒ１から小径部ｒ２へ徐々に小さくなる外周面
をもつ略円形状（渦巻状）のカム部材である。ｒ０は帯
電スポンジローラ２１の自由状態時の半径であり、上記
当接カムコロ２８の大径部ｒ１よりも大きい（ｒ０＞ｒ
１＞ｒ２）。上記両側の当接カムコロ２８・２８は同形
であり、またそれぞれ同心一体にギアＧ１３・Ｇ９を設
けてある。

【００７６】Ｇ１は像担持体１のドラムギアＧＤ側とは
反対側の端部に設けたフランジギアであり、像担持体１
と一体に回転する。

【００７７】７は減速手段部であり、像担持体１と一体
に回転するフランジギアＧ１の回転力が、減速手段部７
の減速ギア列Ｇ２〜Ｇ７、および中継ギアＧ８を介して
一方側の当接カムコロ２８の同心一体ギアＧ９に伝達さ
れて該当接カムコロ２８が微速度で回転駆動される。図
５の（ａ）はこの側のギア列の正面図である。

【００７８】また、他方側の当接カムコロ２８も、中継
ギアＧ８の回転がギアＧ１０、軸８、中継ギア列Ｇ１１・
Ｇ１２を介してこの他方の当接カムコロ２８に同心一体
ギアＧ１３に伝達されて該当接カムコロ２８が微速度で
回転駆動される。図５の（ｂ）はこの側のギア列の正面
図である。

【００７９】上記両側の当接カムコロ２８・２８が、そ
れぞれ像担持体１との当接部が大径部ｒ１から小径部ｒ
２へ移行していく方向に、同じ速度・位相をもって、帯
電スポンジローラ２１とは独立して像担持体１に対して
微速度で回転摺動するように、そして該両側の当接カム
コロ２８・２８が、プロセスカートリッジ１００に具備
させた現像装置３の寿命（トナー切れ）までの間に１回
転弱ほど回転するように減速手段部７の減速比が設定さ
れている。

【００８０】そして、プロセスカートリッジ１００の使
用開始の初期の時点（耐久初期）では、図６の（ａ）の
ように、当接カムコロ２８・２８の半径の大きい部分ｒ
１付近が像担持体１と当接している。このときの帯電ス
ポンジローラ２１と像担持体１との軸間距離ＣＤ１は所
定の最大となっており、帯電スポンジローラ２１の像担
持体１に対する侵入量ｄ１は所定の最小に保持されて、
当接ニップ幅ＮＰ１はそれに対応した所定の初期設定幅
となる。本実施例ではその初期設定幅ＮＰ１が１ｍｍと
なるように当接カムコロ２８・２８の大径部ｒ１の径を
設定している。

【００８１】プロセスカートリッジ１００が使い込まれ
て現像装置３内のトナー消費が進んでくると、プロセス
カートリッジ１００の耐久の進行につれて当接カムコロ
２８・２８が像担持体１との当接部が大径部ｒ１から小
径部ｒ２へ移行していく方向ｆに微速度で回転駆動され
ていく。それによって徐々に当接ニップ幅ＮＰは増加し
ていく。

【００８２】そして、耐久終期には、図６の（ｂ）のよ
うに、当接カムコロ２８・２８の半径の小さい部分ｒ２
付近が像担持体１と当接している。このときの帯電スポ
ンジローラ２１と像担持体１との軸間距離ＣＤ２は所定
の最小となっており、帯電スポンジローラ２１の像担持
体１に対する侵入量ｄ２は所定の最大に保持されて、当
接ニップ幅ＮＰ２はそれに対応した所定の最大幅とな
る。本実施例ではその最終的最大幅ＮＰ２が４ｍｍとな
るように当接カムコロ２８・２８の小径部ｒ２の径を設
定している。

【００８３】その結果、プロセスカートリッジ１００の
耐久の進行につれて、現像装置３の寿命までに上記の当
接カムコロ２８・２８が1回転弱回転することで帯電ロ
ーラ２１と像担持体１の軸間距離ＣＤが徐々に小さくな
り（ＣＤ１→ＣＤ２）、ニップ幅ＮＰ（侵入量ｄ）が徐
々に大きくなる（ＮＰ１（ｄ１）→ＮＰ２（ｄ２））、
すなわち帯電スポンジローラ２１と像担持体１との接触
面積が増加していくため、前述の問題点の帯電促進粒子
Ｚが不足していくことによる帯電性能の低下を補うこと
が可能となる。

【００８４】（９）その他．帯電ニップ部Ｎのニップ幅漸増手段は上述実施形態
例の構成に限られないことは勿論である。他の構成例と
して、例えば、当接カムコロ２８・２８は無しにして、
帯電ローラ２１をその弾性に抗して像担持体１に対して
押圧する押圧部材の押圧力を装置の耐久に伴わせて漸増
させていく構成により、帯電ニップ部Ｎのニップ幅を漸
増させることもできる。

【００８５】．プロセスカートリッジとは、例えば電
子写真感光体と、少なくとも帯電手段を備えたものであ
る。従って、そのプロセスカートリッジの態様として
は、例えば電子写真感光体及び現像手段と帯電手段とを
一体的にカートリッジ化し、装置本体に着脱可能にする
もの、電子写真感光体と帯電手段とを一体的にカートリ
ッジ化し、装置本体に着脱可能にするもの等がある。即
ち、プロセスカートリッジとは、現像手段、帯電手段と
電子写真感光体とを一体的にカートリッジ化し、このカ
ートリッジを画像形成装置本体に対して着脱可能とする
ものである。及び、帯電手段と電子写真感光体とを一体
的にカートリッジ化して画像形成装置本体に着脱可能と
するものである。

【００８６】実施形態例のプロセスカートリッジ着脱方
式の画像形成装置は単色画像を形成するためのものであ
ったが、プロセスカートリッジを複数設け、複数色の画
像（例えば２色画像、３色画像或はフルカラー等）を形
成する画像形成装置にも本発明は好適に適用することが
できる。

【００８７】また、プロセスカートリッジ着脱方式では
ない画像形成装置にも本発明は好適に適用することがで
きる。

【００８８】．像担持体としての電子写真感光体とし
ては、前記感光体ドラムに限定されることなく、例えば
次のものが含まれる。まず感光体としては光導電体が用
いられ、光導電体としては例えばアモルファスシリコ
ン、アモルファスセレン、酸化亜鉛、酸化チタン及び有
機光導電体（ＯＰＣ）等が含まれる。なお、一般的には
ドラム状のものが用いられており、アルミ合金等のシリ
ンダー上に光導電体を蒸着または塗工等を行ったもので
ある。

【００８９】．像担持体として静電記録誘電体を用い
ることもできる。この場合の画像情報書き込み手段は露
光装置ではなく、除電針アレイ、電子銃等の選択的除電
装置である。

【００９０】．実施形態では画像形成装置としてレー
ザービームプリンタを例示したが、本発明はこれに限定
する必要はなく、例えば電子写真複写機、ファクシミリ
装置、或はワードプロセッサ等の他の画像形成装置に使
用することも当然可能である。

【００９１】．接触帯電部材である回転帯電部材はロ
ーラタイプに限らず、回動エンドレスベルトタイプのも
のにすることもできる。導電性・弾性層はスポンジ肉質
に限られず、充実肉質のものとすることもできる。また
ファーブラシ、織布、不織布などとすることもできる。

【００９２】

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、像
担持体の帯電手段として、帯電促進粒子を用いた接触帯
電手段を採用している、転写方式、トナーリサイクルプ
ロセス（クリーナーレスシステム）の画像形成装置、お
よび該画像形成装置本体に着脱可能なプロセスカートリ
ッジについて、装置の使用耐久にともなう、現像手段か
ら帯電ニップ部に対する帯電促進粒子の供給量の減少に
かかわらず、帯電促進粒子の不足による帯電性能の低下
を帯電ニップ部のニップ部幅の増加で補償させて、帯電
不良の問題の発生を防止することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態例の画像形成装置の概略構成模型図で
ある。

【図２】現像部位におけるトナーと帯電促進粒子の挙動
の説明図である。

【図３】ニップ幅漸増手段の構成説明図である。

【図４】当接カムコロの構成説明図である。

【図５】（ａ）と（ｂ）はそれぞれ一方側と他方側の当
接カムコロに対する回転力伝達ギア列の正面図である。

【図６】（ａ）と（ｂ）はそれぞれニップ幅漸増手段の
動作による、装置の耐久初期と耐久終期におけるニップ
幅変化の説明図である。

【図７】（ａ）は帯電促進粒子を用いた接触帯電手段の
従来例の途中部分を省略した正面模型図、（ｂ）は拡大
側面模型図である。

【符号の説明】

１・・・像担持体２・・・帯電装置２１・・・帯電ローラ２４・・・当接コロ２５・・・軸受部２６・・・バネ２７・・・装置枠体２８・・・当接カムコロ３・・・現像装置３１・・・現像スリーブ３２・・・現像マグネット３３・・・現像ブレード３４・・・現像容器５・・・転写装置６・・・定着装置４・・・露光装置ａ、ｂ、ｃ、ｆ・・・回転方向ＣＤ、ＣＤ１、ＣＤ２・・・軸間距離Ｋ・・・駆動伝達Ｌ・・・露光信号ＮＰ、ＮＰ１、ＮＰ２・・・ニップ幅Ｐ・・・転写紙ｒ０、ｒ１、ｒ２・・・半径Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３・・・電源

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】像担持体と、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画像情報書
き込み手段と、静電潜像をトナーによりトナー画像とし
て可視化する現像手段と、像担持体上のトナー画像を記
録媒体に転写させる転写手段と、を有し、帯電手段は、像担持体に接触し、電圧が印加される可撓
性の回転帯電部材を有し、少なくとも回転帯電部材と像
担持体とのニップ部に導電性を有する帯電促進粒子を介
在させ、回転帯電部材を像担持体の面に対して速度差を
もって回転させて像帯電体を帯電する接触帯電手段であ
り、現像手段は、トナー画像を記録媒体に転写した後に像担
持体上に残留したトナーを回収するクリーニング手段を
兼ねており、現像手段の現像剤は、トナー及び帯電促進粒子を含み、
この現像剤により像担持体の静電潜像の現像がなされ、
現像部で像担持体に付着し転写後の像担持体上に残留し
た帯電促進粒子が回転帯電部材と像担持体とのニップ部
に持ち運ばれることでニップ部に対する帯電促進粒子の
補給がなされ、装置の使用耐久に伴い回転帯電部材と像担持体とのニッ
プ部のニップ幅を増加させる手段を有していることを特
徴とする画像形成装置。
【請求項２】ニップ部のニップ幅を増加させる手段は、
回転帯電部材の回転中心軸と像担持体の回転中心軸との
距離を回転帯電部材の弾性に抗して減少させて像担持体
に対する回転帯電部材の侵入量を増加させる手段である
ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】少なくとも像担持体と回転帯電部材とが一
体的に画像形成装置本体に対して着脱可能なプロセスカ
ートリッジとして構成されていることを特徴とする請求
項１または２に記載の画像形成装置。
【請求項４】像担持体と、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画像情報書
き込み手段と、静電潜像をトナーによりトナー画像とし
て可視化する現像手段と、像担持体上のトナー画像を記
録媒体に転写させる転写手段と、を有し、現像手段がト
ナー画像を記録媒体に転写した後に像担持体上に残留し
たトナーを回収するクリーニング手段を兼ねている画像
形成装置の装置本体に対して着脱可能なプロセスカート
リッジであり、少なくとも像担持体と帯電手段を包含しており、帯電手段は、像担持体に接触し、電圧が印加される可撓
性の回転帯電部材を有し、少なくとも回転帯電部材と像
担持体とのニップ部に導電性を有する帯電促進粒子を介
在させ、回転帯電部材を像担持体の面に対して速度差を
もって回転させて像帯電体を帯電する接触帯電手段であ
り、現像手段の現像剤はトナー及び導電性を有する帯電促進
粒子を含み、この現像剤により像担持体の静電潜像の現
像がなされ、現像部で像担持体に付着し転写後の像担持
体上に残留した帯電促進粒子が回転帯電部材と像担持体
とのニップ部に持ち運ばれることでニップ部に対する帯
電促進粒子の補給がなされ、装置の使用耐久に伴い回転帯電部材と像担持体とのニッ
プ部のニップ幅を増加させる手段を有していることを特
徴とするプロセスカートリッジ。
【請求項５】ニップ部のニップ幅を増加させる手段は、
回転帯電部材の回転中心軸と像担持体の回転中心軸との
距離を回転帯電部材の弾性に抗して減少させて像担持体
に対する回転帯電部材の侵入量を増加させる手段である
ことを特徴とする請求項４に記載のプロセスカートリッ
ジ。