JP2003307912A - Electrifier, process cartridge, and image forming apparatus - Google Patents
Electrifier, process cartridge, and image forming apparatusInfo
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Landscapes
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、被帯電体を帯電さ
せる帯電装置、より詳しくは、被帯電体に帯電部材を接
触させて被帯電体表面を帯電させる接触型の帯電装置
(接触帯電装置)に関するものである。又、本発明は、
上記帯電装置を像担持体の帯電処理手段として使用す
る、複写機、プリンタなどの画像形成装置に関するもの
である。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a charging device for charging a body to be charged, and more specifically, a contact type charging device (contact charging device) for charging a surface of the body to be charged by bringing a charging member into contact with the body to be charged. ) Is related to. The present invention also provides
The present invention relates to an image forming apparatus such as a copying machine or a printer, which uses the above charging device as a charging processing means for an image carrier.
【0002】本発明は、電子写真画像形成装置に着脱可
能なプロセスカートリッジ、及び、電子写真画像形成装
置に好適に適用しうるものである。ここで、電子写真画
像形成装置とは、電子写真画像形成方式を用いて記録媒
体に画像を形成するものである。電子写真画像形成装置
の例としては、例えば、電子写真複写機、電子写真プリ
ンタ(例えばレーザープリンタ、LEDプリンタな
ど)、ファクミリ装置、ワードプロセッサ及びこれらの
複合機(マルチファンクションプリンター等)が含まれ
る。又、プロセスカートリッジとは、電子写真感光体
と、電子写真感光体に作用するプロセス手段として少な
くとも帯電手段とを一体的にカートリッジ化し、このカ
ートリッジを電子写真画像形成装置本体に対して着脱可
能とするものである。或いは、プロセスカートリッジと
は、電子写真感光体と、帯電手段と、現像手段及びクリ
ーニング手段の少なくとも何れか一方とを一体的にカー
トリッジ化して電子写真画像形成装置本体に着脱可能と
するものである。The present invention can be suitably applied to a process cartridge detachably mountable to an electrophotographic image forming apparatus and an electrophotographic image forming apparatus. Here, the electrophotographic image forming apparatus is an apparatus that forms an image on a recording medium using an electrophotographic image forming method. Examples of the electrophotographic image forming apparatus include, for example, an electrophotographic copying machine, an electrophotographic printer (for example, laser printer, LED printer, etc.), a facsimile machine, a word processor, and a multifunction machine (multifunction printer, etc.) of these. Further, the process cartridge is an integrally formed cartridge of an electrophotographic photosensitive member and at least a charging unit as a process unit that acts on the electrophotographic photosensitive member, and the cartridge can be attached to and detached from the main body of the electrophotographic image forming apparatus. It is a thing. Alternatively, the process cartridge is a cartridge in which the electrophotographic photosensitive member, the charging unit, and at least one of the developing unit and the cleaning unit are integrally made into a cartridge and can be attached to and detached from the main body of the electrophotographic image forming apparatus.
【0003】[0003]
【従来の技術】従来、例えば、電子写真画像形成装置や
静電記録装置などの画像形成装置において、電子写真感
光体、静電記録誘電体などの像担持体を所要の極性・電
位に一様に帯電処理(除電処理も含む)する帯電装置と
しては、コロナ帯電器(コロナ放電器)がよく使用され
ていた。2. Description of the Related Art Conventionally, in an image forming apparatus such as an electrophotographic image forming apparatus or an electrostatic recording apparatus, an image carrier such as an electrophotographic photosensitive member or an electrostatic recording dielectric has a uniform polarity and potential. A corona charger (corona discharger) has been often used as a charging device that performs the charging process (including the charge removing process).
【0004】コロナ帯電器は非接触型の帯電装置であ
り、ワイヤ電極などの放電電極と、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極(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
帯電させるものである。The corona charger is a non-contact type charging device, and is provided with a discharge electrode such as a wire electrode and a shield electrode surrounding the discharge electrode, and a discharge opening is made to face an image carrier, which is a member to be charged. The surface of the image carrier is charged by exposing the surface of the image carrier to a discharge electrode (corona shower) generated by applying a high voltage to the discharge electrode and the shield electrode, which are arranged in a non-contact manner.
【0005】近年では、像担持体などの被帯電体の帯電
装置として、コロナ帯電器に比べて低オゾン・低電力な
どの利点があることから接触帯電装置が多く提案され、
又実用化されている。In recent years, a contact charging device has been proposed as a charging device for a charged member such as an image carrier because it has advantages such as low ozone and low power compared to a corona charger.
It has also been put to practical use.
【0006】(A)接触帯電
接触帯電装置は、像担持体などの被帯電体に、ローラ型
(帯電ローラ)、ファーブラシ型、磁気ブラシ型、ブレ
ード型など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。(A) Contact charging The contact charging device is a conductive charging member (contact charging) such as a roller type (charging roller), a fur brush type, a magnetic brush type, or a blade type, which is attached to a member to be charged such as an image carrier. (Member / contact charger), and a predetermined charging bias is applied to the contact charging member to charge the surface of the body to be charged to a predetermined polarity and potential.
【0007】接触帯電装置は、その帯電機構(帯電のメ
カニズム、帯電原理)の観点において個々の装置で大き
く異なっている。接触帯電の帯電機構には、(1)放電
帯電機構と、(2)直接注入帯電機構とが存在する。い
ずれの帯電機構による帯電装置であるかにより、帯電装
置の特徴が決まる。Contact charging devices differ greatly from one another in terms of their charging mechanism (charging mechanism, charging principle). The contact charging mechanism includes (1) a discharge charging mechanism and (2) a direct injection charging mechanism. The characteristics of the charging device are determined depending on which charging mechanism is used for the charging device.
【0008】(1)放電帯電機構
接触帯電部材と被帯電体との隙間に生じる放電現象によ
る放電生成物で被帯電体表面が帯電する機構である。(1) Discharge Charging Mechanism This is a mechanism in which the surface of the member to be charged is charged with a discharge product due to a discharge phenomenon that occurs in the gap between the contact charging member and the member to be charged.
【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、図11のA(従来の
ローラ帯電装置)に示すように、被帯電体電位より大き
な電圧を接触帯電部材に印加する必要がある。又、コロ
ナ帯電器に比べれば発生量は格段に少ないが、原理的に
放電生成物を生じる。Since the discharge charging system has a constant discharge threshold value between the contact charging member and the member to be charged, as shown in A (conventional roller charging device) of FIG. It is necessary to apply it to the contact charging member. Further, compared with the corona charger, the generated amount is remarkably small, but in principle, discharge products are generated.
【0010】放電による接触帯電部材として導電ローラ
(放電用帯電ローラ)を用いた帯電方式(ローラ帯電装
置)が放電の安定性という点で好ましく、広く用いられ
ている。この放電用帯電ローラは、導電或いは中抵抗の
ゴム材或いは発泡体を基層としてローラ状に形成した上
に、表面を高抵抗層で覆い作製される。この構成におい
て、放電現象は放電用帯電ローラと被帯電体との接触部
から少し離れた数十μmの隙間で起きる。従って、放電
現象を安定化させるために、放電用帯電ローラの表層
は、平坦で表面の平均粗さRaでサブμm以下であり、
硬度も高い表面を有している。A charging method (roller charging device) using a conductive roller (charging roller for discharging) as a contact charging member by discharge is preferable from the viewpoint of discharge stability and is widely used. This discharge charging roller is formed by forming a conductive or medium-resistance rubber material or foam as a base layer into a roller shape, and covering the surface with a high resistance layer. In this configuration, the discharge phenomenon occurs in a gap of several tens of μm, which is slightly apart from the contact portion between the discharge charging roller and the member to be charged. Therefore, in order to stabilize the discharge phenomenon, the surface layer of the discharge charging roller is flat and has an average surface roughness Ra of sub-μm or less,
It has a high hardness surface.
【0011】又、放電によるローラ帯電は、印加電圧が
高く、ピンホール(被帯電体膜の損傷による基盤の露
出)があると、その周辺にまで電圧降下が及び帯電不良
を生じる。従って、表層の表面抵抗は1011Ω/□以上
にすることで電圧降下を防止している。Further, in the roller charging by electric discharge, the applied voltage is high, and if there is a pinhole (exposure of the substrate due to damage of the film to be charged), a voltage drop will occur even around the pinhole and defective charging will occur. Therefore, the surface resistance of the surface layer is set to 10 11 Ω / □ or more to prevent the voltage drop.
【0012】(2)直接注入帯電機構
直接注入帯電とは、接触帯電部材と被帯電体との分子レ
ベルでの接触により、直接に電荷の授受をすることによ
り被帯電体表面を帯電(充電)する帯電機構である。直
接帯電或いは注入帯電とも称される。(2) Direct Injection Charging Mechanism The direct injection charging is to charge (charge) the surface of an object to be charged by directly giving and receiving an electric charge by contact between the contact charging member and the object to be charged at the molecular level. It is a charging mechanism that does. It is also called direct charging or injection charging.
【0013】この帯電機構においては、接触帯電部材と
被帯電体との電位差は数V〜数十V程度である。その帯
電特性を図11のB(磁気ブラシ帯電装置)に示す。帯
電電位は印加電圧とほぼ等しく、放電を生じる電圧差は
ない。又、帯電に必要な電圧は低く抑えられる。直接注
入帯電系は、帯電の機構として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。つまり、環境安
全、部材劣化、低電力の点で優れた帯電方式である。In this charging mechanism, the potential difference between the contact charging member and the body to be charged is about several volts to several tens of volts. The charging characteristics are shown in B (magnetic brush charging device) of FIG. The charging potential is almost equal to the applied voltage, and there is no voltage difference that causes discharge. In addition, the voltage required for charging can be kept low. The direct injection charging system does not cause the generation of ions as a charging mechanism, and therefore does not cause a harmful effect due to discharge products. That is, the charging method is excellent in environmental safety, member deterioration, and low power consumption.
【0014】直接注入帯電機構において、帯電性能を決
める重要なファクターとなるのが接触帯電部材と被帯電
体との接触性である。ここで言う接触性とは、被帯電体
が帯電装置を通過する間にいかに多くの面に接触帯電部
材がミクロ的に接触できるかという性能を意味してい
る。そのために、接触帯電部材には、緻密な表面構造と
柔軟に接触できる弾性を兼ね備えた表面が要求される。In the direct injection charging mechanism, the important factor that determines the charging performance is the contact between the contact charging member and the member to be charged. The term "contact property" as used herein means the ability of the contact charging member to make microscopic contact with many surfaces while the body to be charged passes through the charging device. For this reason, the contact charging member is required to have a surface having both a dense surface structure and elasticity capable of flexibly contacting.
【0015】直接注入帯電装置に用いる接触帯電部材の
形態としては、放電用帯電ローラなどによる試みも行わ
れてきたが、放電用帯電ローラでは直接注入帯電は不可
能であった。前述のような高硬度で平滑な表面構造では
外観上被帯電体と密着しているように見えるが、電荷注
入に必要な分子レベルでのミクロな接触性という意味で
はほとんど接触していないからである。As a form of the contact charging member used in the direct injection charging device, an attempt has been made to use a discharge charging roller or the like, but direct injection charging cannot be performed with the discharge charging roller. With the high hardness and smooth surface structure as described above, it looks like it is in close contact with the body to be charged, but in the sense of the microscopic contact property at the molecular level necessary for charge injection, there is almost no contact. is there.
【0016】現在、提案されている直接注入帯電方式と
しては、磁気ブラシを用いた粒子帯電がある。At present, as a direct injection charging method which has been proposed, there is particle charging using a magnetic brush.
【0017】(B)粒子帯電(磁気ブラシ型)
接触密度の向上を考えると、導電粒子を使った帯電方式
(粒子帯電)が有利である。導電粒子の例としては、導
電磁性粒子が挙げられ、マグネットにより磁気ブラシ帯
電部材を形成した例が提案されている。(B) Particle Charging (Magnetic Brush Type) Considering the improvement of contact density, a charging method using conductive particles (particle charging) is advantageous. Examples of the conductive particles include conductive magnetic particles, and an example in which a magnetic brush charging member is formed by a magnet has been proposed.
【0018】磁気ブラシ帯電装置は、例えば、固定支持
させたマグネットロールと、このマグネットロールの外
回りに、同心に回転自由に外嵌させた非磁性・導電性の
帯電スリーブと、この帯電スリーブの外周面に帯電スリ
ーブ内部のマグネットロールの磁力により吸着保持させ
て形成させた導電磁性粒子の磁気ブラシ層とからなる磁
気ブラシ帯電部材を有する。この磁気ブラシ帯電部材は
ケーシングに組み付けるとともに、ケーシング内に適当
量の導電磁性粒子を収容貯留させてある。そして、磁気
ブラシ層を、像担持体などの被帯電体に所定幅で接触さ
せるように磁気ブラシ帯電部材を配設する。帯電スリー
ブは剛体を使う必要があるので、接触帯電部材としての
柔軟性は、導電磁性粒子の磁気ブラシ層に具備させる必
要がある。そのため、磁気ブラシ層は一定の厚さ、導電
磁性粒子担持量を必要とする。The magnetic brush charging device is, for example, a fixedly supported magnet roll, a non-magnetic / conductive charging sleeve concentrically and rotatably fitted around the outer circumference of the magnet roll, and an outer periphery of the charging sleeve. A magnetic brush charging member having a magnetic brush layer of conductive magnetic particles formed by being attracted and held by a magnetic force of a magnet roll inside the charging sleeve is provided on the surface. This magnetic brush charging member is assembled in a casing, and an appropriate amount of conductive magnetic particles is contained and stored in the casing. Then, a magnetic brush charging member is arranged so that the magnetic brush layer is brought into contact with a member to be charged such as an image carrier with a predetermined width. Since it is necessary to use a rigid body as the charging sleeve, it is necessary to provide the magnetic brush layer of the conductive magnetic particles with flexibility as a contact charging member. Therefore, the magnetic brush layer requires a certain thickness and the amount of conductive magnetic particles supported.
【0019】(C)プロセスカートリッジ
従来、電子写真画像形成プロセスを用いた電子写真画像
形成装置においては、電子写真感光体と、前記電子写真
感光体に作用するプロセス手段としての帯電手段、現像
手段、クリーニング手段のうち少なくとも1つと、を一
体的にカートリッジ化して、このカートリッジを電子写
真画像形成装置本体に着脱可能とするプロセスカートリ
ッジ方式が採用されている。このプロセスカートリッジ
方式によれば、装置のメンテナンスをサービスマンによ
らずにユーザー自身で行うことができるので、格段に操
作性を向上させることができる。そこで、このプロセス
カートリッジ方式は、電子写真画像形成装置において広
く用いられている。(C) Process Cartridge Conventionally, in an electrophotographic image forming apparatus using an electrophotographic image forming process, an electrophotographic photosensitive member and a charging means, a developing means, as a process means acting on the electrophotographic photosensitive member, At least one of the cleaning means is integrally formed into a cartridge, and a process cartridge system is adopted in which the cartridge can be attached to and detached from the main body of the electrophotographic image forming apparatus. According to this process cartridge system, the maintenance of the apparatus can be performed by the user himself without resorting to a serviceman, so that the operability can be markedly improved. Therefore, this process cartridge system is widely used in electrophotographic image forming apparatuses.
【0020】(D)トナーリサイクルプロセス(クリー
ナレスシステム)
転写方式の画像形成装置においては、転写後の像担持体
に残存する転写残りの現像剤(転写残トナー)はクリー
ニング装置(クリーナ)によって像担持体面から除去さ
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、転写後の像担持体上の転写残トナーを現像装置によ
って「現像同時クリーニング」で像担持体上から除去
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(トナーリサイクルシステム、クリー
ナレスシステム)の画像形成装置も出現している。(D) Toner Recycle Process (Cleanerless System) In the transfer type image forming apparatus, the transfer residual developer (transfer residual toner) remaining on the image carrier after transfer is imaged by a cleaning device (cleaner). Although the waste toner is removed from the surface of the carrier to become waste toner, it is desirable that this waste toner does not appear from the viewpoint of environmental protection. Therefore, the toner recycling process is designed to eliminate the cleaner, remove residual toner on the image bearing member after transfer from the image bearing member by "developing simultaneous cleaning" by the developing device, and collect and reuse it in the developing device. Image forming apparatuses (toner recycling system, cleanerless system) have also appeared.
【0021】「現像同時クリーニング」とは、転写後に
像担持体上に残留したトナーを次工程以降の現像時、即
ち、電子写真方式においては引き続き像担持体を帯電
し、露光して潜像を形成し、この潜像を現像する時にか
ぶり取りバイアス(現像装置に印加する直流電圧と像担
持体の表面電位間の電位差であるかぶり取り電位差Vb
ack)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。又、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、或いはプロセスカートリッジを大幅に小型化
することができるようになる。The "simultaneous development cleaning" means that the toner remaining on the image carrier after the transfer is charged during the subsequent development process, that is, in the electrophotographic system, the image carrier is continuously charged and exposed to form a latent image. When the latent image is formed and developed, a fog removing bias (a fog removing potential difference Vb, which is a potential difference between the DC voltage applied to the developing device and the surface potential of the image bearing member).
It is a method of collecting by ack). According to this method, the transfer residual toner is collected by the developing device and reused after the next step, so that it is possible to eliminate the waste toner and reduce the troublesome maintenance. Further, since the cleaner is not used, there is a great space advantage, and the image forming apparatus or the process cartridge can be significantly downsized.
【0022】トナーリサイクルプロセスでは、転写残ト
ナーを接触帯電部材に一度取り込み、再利用できる状態
(本来のトナーの電荷量)にして像担持体を介して現像
装置に戻すことにより、再度現像に使う、或いは、不要
なら回収する。これにより、トナーリサイクルが可能と
なっている。ここで用いる帯電装置には、像担持体を帯
電することのほかに、転写残トナーの回収及びトナーの
再帯電が必要になる。In the toner recycling process, the transfer residual toner is once taken into the contact charging member and is returned to the developing device via the image carrier so that it can be reused (original toner charge amount) to be used again for development. Or, if unnecessary, collect it. This enables toner recycling. The charging device used here needs to collect the transfer residual toner and recharge the toner in addition to charging the image carrier.
【0023】(E)粒子帯電(粉末塗布型)
粒子帯電はトナーリサイクルシステムに適している。上
記導電磁性粒子を用いた磁気ブラシ帯電では、磁気ブラ
シは、それ自身が粒子により構成され、自由度をもって
動くことができ、又比表面積が大きいという特徴を有し
ている。従って、磁気ブラシにおいては、転写残トナー
を像担持体上から回収し、更に、取り込んだトナーの電
荷を適正にするなど、トナーリサイクルに必須となる機
能を有利に実現することが可能となる。(E) Particle charging (powder coating type) Particle charging is suitable for a toner recycling system. In the magnetic brush charging using the conductive magnetic particles, the magnetic brush itself is composed of particles, can move with a degree of freedom, and has a large specific surface area. Therefore, in the magnetic brush, it is possible to advantageously realize the functions that are indispensable for toner recycling, such as collecting the transfer residual toner from the image bearing member and making the charge of the taken-in toner proper.
【0024】このように磁気ブラシ帯電装置は優れた帯
電装置であるが、更なる帯電性能、トナーリサイクル性
能の向上が求められている。そのために、導電粒子の小
粒径化が望まれており、より緻密で柔軟な接触帯電部材
を構成することが理想である。As described above, the magnetic brush charging device is an excellent charging device, but further improvement in charging performance and toner recycling performance is required. Therefore, it is desired to reduce the particle size of the conductive particles, and it is ideal to form a more dense and flexible contact charging member.
【0025】しかしながら、従来の磁気ブラシによる粒
子帯電では、導電粒子である導電磁性粒子のサイズを単
に下げると(10μm以下)、導電磁性粒子の磁気保持
力が低下するため、磁気ブラシからの導電磁性粒子の脱
落するという問題が生じることがある。一定の粒子担持
量を必要とする磁気ブラシ帯電部材においては、帯電粒
子である磁性粒子の脱落の問題が生じた場合、その弊害
は大きい。又、磁気ブラシから脱落して像担持体に付着
した磁性粒子は、現像バイアスのリークや現像不良を生
じさせ、更に記録材(記録用紙など)に転写されてカブ
リとなり、様々な画像不良を生じる虞があるため、単に
磁性粒子を補給するだけでは解決にならない。又、磁気
ブラシ帯電装置は、機器構成が比較的複雑である。However, in particle charging by the conventional magnetic brush, if the size of the conductive magnetic particles, which are conductive particles, is simply reduced (10 μm or less), the magnetic coercive force of the conductive magnetic particles decreases, so that the conductive magnetism from the magnetic brush is reduced. The problem of particles falling off can occur. In a magnetic brush charging member that requires a certain amount of carried particles, if the problem of dropping of the magnetic particles, which are charged particles, occurs, the adverse effect is great. Further, the magnetic particles that have fallen off the magnetic brush and adhered to the image bearing member cause leakage of the developing bias and defective development, and are further transferred to a recording material (recording paper etc.) to cause fog, which causes various image defects. There is a possibility that it may not be solved by simply supplying magnetic particles. Further, the magnetic brush charging device has a relatively complicated device configuration.
【0026】以上のように、従来の導電磁性粒子を用い
る磁気ブラシ帯電においては、接触密度向上に限界があ
ると考えられる。As described above, it is considered that there is a limit to the improvement of the contact density in the conventional magnetic brush charging using the conductive magnetic particles.
【0027】これに対し、像担持体と接触帯電部材とで
形成する帯電接触部に非磁性の導電粒子を存在させた状
態で、直接注入帯電により像担持体帯電させる帯電装置
(粉末塗布型直接注入帯電装置)が提案されている。次
に、図12を参照して、従来のこの種の帯電装置につい
て説明する。On the other hand, in the state where non-magnetic conductive particles are present in the charging contact portion formed by the image carrier and the contact charging member, the charging device for charging the image carrier by direct injection charging (powder coating type direct An injection charging device) has been proposed. Next, a conventional charging device of this type will be described with reference to FIG.
【0028】図12に示す画像形成装置は、転写式電子
写真プロセスを利用した、直接注入帯電方式、トナーリ
サイクルプロセス(クリーナーレスシステム)のレーザ
ビームプリンタである。The image forming apparatus shown in FIG. 12 is a laser beam printer of a direct injection charging type and a toner recycling process (cleanerless system) which utilizes a transfer type electrophotographic process.
【0029】画像形成装置200は、像担持体として回
転ドラム型の電子写真感光体(以下、「感光ドラム」と
呼ぶ。)1を有する。感光ドラムは、図中矢印の時計方
向に所定の周速度(プロセススピード)で回転駆動され
る。The image forming apparatus 200 has a rotary drum type electrophotographic photosensitive member (hereinafter referred to as "photosensitive drum") 1 as an image bearing member. The photosensitive drum is rotationally driven in the clockwise direction indicated by the arrow in the figure at a predetermined peripheral speed (process speed).
【0030】そして、画像形成装置200は、接触帯電
部材としての導電性弾性ローラ(以下、単に「帯電ロー
ラ」と呼ぶ。)2と、この帯電ローラ2に帯電バイアス
電圧を印加する帯電バイアス電源S1とを備える帯電装
置2Aを有している。帯電ローラ2は、芯金2a上に可
撓性部材としてのゴム或いは発泡体の中抵抗層2bを形
成することにより作製される。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してある。これにより、感光ドラム
1と帯電ローラ2との間には、所定幅の帯電接触部nが
形成される。本例では、この帯電ローラ2を、帯電接触
部nにおいて帯電ローラ2の表面と感光ドラム1の表面
とが互いに逆方向に等速で移動するように、図中矢印の
時計方向に回転駆動される。The image forming apparatus 200 includes a conductive elastic roller (hereinafter simply referred to as "charging roller") 2 as a contact charging member, and a charging bias power source S1 for applying a charging bias voltage to the charging roller 2. It has a charging device 2A including. The charging roller 2 is manufactured by forming a rubber or foam medium resistance layer 2b as a flexible member on the cored bar 2a. The charging roller 2 is arranged so as to be pressed against the photosensitive drum 1 as a member to be charged with a predetermined pressing force against the elasticity. As a result, a charging contact portion n having a predetermined width is formed between the photosensitive drum 1 and the charging roller 2. In this example, the charging roller 2 is rotationally driven in the clockwise direction indicated by an arrow in the figure so that the surface of the charging roller 2 and the surface of the photosensitive drum 1 at the charging contact portion n move in opposite directions at a constant speed. It
【0031】帯電バイアス印加電源S1から帯電バイア
ス電圧が印加された帯電ローラ2によって一様に帯電さ
れた感光ドラム1の表面には、露光装置(光学系)3が
画像情報信号に応じたレーザ光Lで走査露光することで
静電潜像が形成される。On the surface of the photosensitive drum 1 uniformly charged by the charging roller 2 to which a charging bias voltage is applied from the charging bias applying power source S1, the exposure device (optical system) 3 emits a laser beam according to the image information signal. An electrostatic latent image is formed by scanning exposure with L.
【0032】感光ドラム1の表面に形成された静電潜像
は、現像装置4が現像剤(トナー)によりトナー像とし
て現像する。本例の現像装置4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。現像装置
4は、現像剤担持体として、マグネットロール4aを内
包する非磁性回転スリーブで構成される現像ローラ4a
を有する。現像剤は、現像剤層厚規制部材である現像ブ
レード4cにより層厚が規制されると共に、電荷が付与
され、現像ローラ4a上に薄層にコートされる。現像ロ
ーラ4aにコートされた現像剤は、現像ローラ4aの回
転により、感光ドラム1と現像ローラ4aとの対向部で
ある現像部(現像領域)aに搬送される。又、現像ロー
ラ4a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。現像バイアス電圧としては、通常
DC電圧と、AC電圧を重畳したものを用いる。The electrostatic latent image formed on the surface of the photosensitive drum 1 is developed as a toner image by the developing device 4 with a developer (toner). The developing device 4 of this example is a reversal developing device using magnetic one-component insulating toner (negative toner). The developing device 4 includes a developing roller 4a, which is a non-magnetic rotating sleeve that contains a magnet roll 4a as a developer carrying member.
Have. The layer thickness of the developer is regulated by the developing blade 4c, which is a developer layer thickness regulating member, and an electric charge is applied, so that the developing roller 4a is coated with a thin layer. The developer coated on the developing roller 4a is conveyed to the developing section (developing area) a, which is the facing portion between the photosensitive drum 1 and the developing roller 4a, by the rotation of the developing roller 4a. A developing bias voltage is applied to the developing roller 4a from a developing bias applying power source S2. As the developing bias voltage, a voltage in which a DC voltage and an AC voltage are superposed is usually used.
【0033】本例では、現像装置4は、現像剤として、
トナーtと帯電粒子(導電性粒子)mとの混合物(混合
剤)t+mを収容している。又、本例では導電性粒子m
として導電性酸化亜鉛粒子が用いられ、トナーt100
重量部に対して導電性粒子mは2重量部外添されてい
る。In this example, the developing device 4 uses a developer as a developer.
It contains a mixture (mixture) t + m of toner t and charged particles (conductive particles) m. In this example, the conductive particles m
Conductive zinc oxide particles are used as
2 parts by weight of the conductive particles m are externally added to the parts by weight.
【0034】更に、感光ドラム1の周囲には、接触転写
手段としての中抵抗の転写ローラ6が設けられている。
転写ローラ6は、感光ドラム1に所定の押圧力にて圧接
され、転写ニップ部bが形成されている。この転写ニッ
プ部bに給紙部(図示せず)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、且つ、転写ローラ
6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に形成されたト
ナー像が転写ニップ部bに給紙された転写材Pの表面に
順次に転写されていく。その後、転写材Pは、熱定着方
式などの定着装置7にてトナー像の定着を受け、画像形
成部(プリント、コピー)として装置外へ排出される。Further, around the photosensitive drum 1, there is provided a medium resistance transfer roller 6 as a contact transfer means.
The transfer roller 6 is pressed against the photosensitive drum 1 with a predetermined pressing force to form a transfer nip portion b. A transfer material P as a recording medium is fed to the transfer nip portion b from a paper feed portion (not shown) at a predetermined timing, and a predetermined transfer bias voltage is applied to the transfer roller 6 from a transfer bias applying power source S3. By doing so, the toner image formed on the photosensitive drum 1 is sequentially transferred to the surface of the transfer material P fed to the transfer nip portion b. After that, the transfer material P is subjected to fixing of the toner image by a fixing device 7 such as a heat fixing system, and is discharged outside the device as an image forming unit (print, copy).
【0035】本例の画像形成装置200はクリーナレス
システムを採用しており、転写材Pに対するトナー像の
転写後の感光ドラム1の表面に残留する転写残トナーt
は、クリーナで除去されることなく、感光ドラム1の回
転に伴い帯電接触部nを経由して現像部aに至り、現像
装置4により現像同時クリーニング(回収)される。感
光ドラム1の回転により帯電接触部nに到達し、帯電ロ
ーラ2に付着・混入した転写残トナーtは、帯電ローラ
2から徐々に感光ドラム7上に吐き出され、感光ドラム
1の表面の移動と共に現像部aに至り、現像装置4によ
り現像同時クリーニング(回収)される。The image forming apparatus 200 of this embodiment employs a cleanerless system, and the transfer residual toner t remaining on the surface of the photosensitive drum 1 after the transfer of the toner image onto the transfer material P is performed.
Is not removed by the cleaner, reaches the developing portion a through the charging contact portion n as the photosensitive drum 1 rotates, and is simultaneously cleaned (recovered) by the developing device 4 during development. The transfer residual toner t that reaches the charging contact portion n by the rotation of the photosensitive drum 1 and adheres to and is mixed with the charging roller 2 is gradually discharged from the charging roller 2 onto the photosensitive drum 7, and as the surface of the photosensitive drum 1 moves. It reaches the developing section a and is simultaneously cleaned (collected) by the developing device 4 during development.
【0036】又、現像装置4の現像剤に含有させた導電
粒子mは、静電潜像の現像時に、トナーtと共に適当量
が感光ドラム1に移行する。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影響で転写
材P側に引かれて積極的に転移するが、感光ドラム1上
の導電粒子m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、実質的に感光ドラム1上に付着保持さ
れて残留する。そして、転写材Pへのトナー像の転写後
の感光ドラム1の表面に残存する導電粒子mは、転写残
トナーtとともに感光ドラム1の回転によって帯電接触
部nにそのまま持ち運ばれる。The conductive particles m contained in the developer of the developing device 4 are transferred to the photosensitive drum 1 together with the toner t at the time of developing the electrostatic latent image. The toner image on the photosensitive drum 1 is attracted and actively transferred to the transfer material P side under the influence of the transfer bias in the transfer nip portion b, but the conductive particles m on the photosensitive drum 1 are conductive. It is not positively transferred to the transfer material P side, and is substantially adhered and held on the photosensitive drum 1 and remains. Then, the conductive particles m remaining on the surface of the photosensitive drum 1 after the transfer of the toner image onto the transfer material P are directly carried to the charging contact portion n by the rotation of the photosensitive drum 1 together with the transfer residual toner t.
【0037】このようにして、帯電接触部nに導電粒子
mが存在した状態で感光ドラム7の接触帯電が行われ
る。In this way, the contact charging of the photosensitive drum 7 is performed in the state where the conductive particles m are present in the charging contact portion n.
【0038】この導電粒子mの存在により、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による感光ドラム1の直接注入
帯電を行わせることができる。つまり、帯電ローラ2が
導電粒子mを介して密に感光ドラム1に接触して、又、
帯電接触部nに存在する導電粒子mが感光ドラム1の表
面を隙間なく摺擦することで、放電現象を用いない安定
且つ安全な直接注入帯電によって高い帯電効率が得ら
れ、帯電ローラ2に印加した電圧とほぼ同等の電位を感
光ドラム1に与えることができる。Since the presence of the conductive particles m makes it possible to maintain the close contact property and contact resistance of the charging roller 2 to the photosensitive drum 1, the direct injection charging of the photosensitive drum 1 by the charging roller 2 can be performed. That is, the charging roller 2 is in close contact with the photosensitive drum 1 via the conductive particles m, and
Since the conductive particles m existing in the charging contact portion n rub the surface of the photosensitive drum 1 without any gap, high charging efficiency can be obtained by stable and safe direct injection charging without using a discharge phenomenon, and the charging roller 2 can be applied with the charging efficiency. It is possible to apply a potential almost equal to the applied voltage to the photosensitive drum 1.
【0039】[0039]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来、
接触帯電部材と、像担持体などの被帯電体とで形成する
帯電接触部nの、被帯電体の移動方向における入り口の
配置に関しては、何ら配慮されていなかった。[Problems to be Solved by the Invention]
No consideration has been given to the arrangement of the entrance of the charging contact portion n formed by the contact charging member and the charged body such as the image carrier in the moving direction of the charged body.
【0040】図12に即して説明すると、従来、帯電ロ
ーラ2と感光ドラム1とで形成する帯電接触部nの、感
光ドラム1の回転方向における入り口(以下、単に「接
触部入り口」と呼ぶ。)sの配置には何らの配慮もなさ
れておらず、例えば、図示の通り、帯電ローラ2の表面
と感光ドラム1の表面とで形成される楔形の空間(以
下、「接触部入り口領域」と呼ぶ。)rが鉛直方向下向
きに開いている配置とされていた。Referring to FIG. 12, conventionally, an entrance of the charging contact portion n formed by the charging roller 2 and the photosensitive drum 1 in the rotation direction of the photosensitive drum 1 (hereinafter, simply referred to as "contact portion entrance"). .) S is not considered in any way. For example, as shown in the drawing, a wedge-shaped space formed by the surface of the charging roller 2 and the surface of the photosensitive drum 1 (hereinafter referred to as “contact portion entrance area”). It was supposed that r was open vertically downward.
【0041】このような構成によっても直接注入帯電を
行うことができるが、本発明者らは、多くの実験研究を
通して、更に良好な帯電性を安定して得るため、更には
より良好なトナーリサイクル性を得るためには、この接
触部入り口sの配置が重要となることを見出した。Although direct injection charging can be performed by such a structure, the present inventors have obtained a better charging property in a stable manner through a lot of experimental studies, and therefore, a better toner recycling. It has been found that the arrangement of the inlet s of the contact portion is important for obtaining the property.
【0042】例えば、図12に示すように接触部入り口
領域rが鉛直方向下向きに開いている場合、接触部入り
口領域rへの導電粒子mの溜まり量が少ないか、或いは
導電粒子mが接触部入り口領域rから脱落することがあ
った。For example, when the contact portion entrance region r is opened vertically downward as shown in FIG. 12, the amount of the conductive particles m accumulated in the contact portion entrance region r is small or the conductive particles m are in contact with each other. It was sometimes dropped from the entrance area r.
【0043】直接注入帯電機構においては、接触帯電部
材の被帯電体への接触性が帯電性に影響し、接触帯電部
材の被帯電体への接触均一性、緻密性を高めることが重
要である。又、粒子帯電の帯電能力を高めるには、導電
粒子mの粒径、抵抗値に並び、帯電ローラ2へのその担
持量、被覆率を適正に維持することが重要となる。In the direct injection charging mechanism, the contact property of the contact charging member to the member to be charged affects the charging property, and it is important to improve the contact uniformity and the denseness of the contact charging member to the member to be charged. . Further, in order to enhance the charging ability of particle charging, it is important to properly maintain the particle size and the resistance value of the conductive particles m, their carrying amount on the charging roller 2, and the coverage rate.
【0044】しかし、上述のように、接触部入り口領域
rへの導電粒子mの溜まり量が少ないか、或いは接触部
入り口領域rから導電粒子mが脱落すると、直接注入帯
電機構による帯電性能が低下することがあり、又適正な
担持量、被覆率が得られず、帯電性能が不安定となるこ
とがある。However, as described above, if the amount of the conductive particles m accumulated in the contact area entrance region r is small or if the conductive particles m fall off from the contact area entrance region r, the charging performance by the direct injection charging mechanism deteriorates. In some cases, the proper carrying amount and coverage cannot be obtained, and the charging performance may become unstable.
【0045】又、転写残トナーt及び導電粒子mが接触
部入り口領域rから脱落することで画像形成装置内を汚
すことになる。そして、このように接触部入り口領域r
から脱落することは、導電粒子mを消費することに繋が
る。導電粒子mの供給手段として現像装置4を用い、現
像剤に導電粒子mを混入させる場合には、現像性などの
観点から現像装置4内に必要以上に導電粒子mを混入さ
せることはできず、単に供給用の導電粒子mの量を増や
すことでは解決にならない。更に、トナーリサイクルプ
ロセスを採用している場合に、接触部入り口領域rから
トナーが脱落することで、トナーリサイクル性が低下す
る虞がある。Further, the transfer residual toner t and the conductive particles m fall off from the contact portion entrance region r, and the inside of the image forming apparatus is soiled. Then, in this way, the contact portion entrance region r
Falling off from the core leads to consumption of the conductive particles m. When the developing device 4 is used as a means for supplying the conductive particles m and the conductive particles m are mixed in the developer, it is impossible to mix the conductive particles m more than necessary in the developing device 4 from the viewpoint of developing property. However, simply increasing the amount of conductive particles m for supply does not solve the problem. Further, when the toner recycling process is adopted, the toner may fall off from the contact portion entrance region r, which may deteriorate the toner recycling property.
【0046】従って、本発明の目的は、一般には、直接
注入帯電機構による帯電性能が更に向上した帯電装置、
これを備えるプロセスカートリッジ及び画像形成装置を
提供することである。Therefore, an object of the present invention is generally to provide a charging device having a charging performance further improved by a direct injection charging mechanism,
An object of the present invention is to provide a process cartridge and an image forming apparatus including the same.
【0047】本発明の他の目的は、導電粒子の帯電部材
への担持量、被覆率を適正に維持し、良好な帯電性能を
常に発揮することができる帯電装置、これを備えるプロ
セスカートリッジ及び画像形成装置を提供することであ
る。Another object of the present invention is to provide a charging device capable of maintaining a proper amount of conductive particles to be carried on a charging member and a coverage rate, and constantly exhibiting good charging performance, a process cartridge equipped with the charging device, and an image. A forming device is provided.
【0048】本発明の他の目的は、帯電部材と被帯電体
とで形成する接触部の、被帯電体の移動方向における入
り口からの粒子の脱落を防止し、機内の汚れ、導電粒子
の消費などを防止することのできる帯電装置、これを備
えるプロセスカートリッジ及び画像形成装置を提供する
ことである。Another object of the present invention is to prevent particles from coming off from the entrance of the contact portion formed by the charging member and the body to be charged in the moving direction of the body to be charged, and to contaminate inside the machine and to consume the conductive particles. It is an object of the present invention to provide a charging device capable of preventing such problems, a process cartridge including the charging device, and an image forming apparatus.
【0049】本発明の他の目的は、トナーリサイクルシ
ステムを採用した画像形成装置において、帯電部材と像
担持体とで形成する接触部の、像担持体の移動方向にお
ける入り口からのトナーの脱落を防止し、トナーリサイ
クル性を向上させることのできる帯電装置、プロセスカ
ートリッジ及び画像形成装置を提供することである。Another object of the present invention is, in an image forming apparatus employing a toner recycling system, to prevent toner from falling off from an entrance of a contact portion formed by a charging member and an image carrier in the moving direction of the image carrier. It is an object of the present invention to provide a charging device, a process cartridge, and an image forming apparatus that can prevent the toner and improve the toner recycling property.
【0050】[0050]
【課題を解決するための手段】上記目的は本発明に係る
帯電装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置にて
達成される。要約すれば、第1の本発明は、回転可能な
被帯電体を帯電する帯電部材であって、前記被帯電体と
接触部を形成し、前記接触部において前記被帯電体の回
転方向と表面が逆方向に移動するように回転可能な帯電
部材を有し、導電粒子が前記被帯電体に担持されて前記
接触部へ搬送される帯電装置において、前記被帯電体の
回転中心を通る水平線をX軸、前記被帯電体の回転中心
を通る鉛直線をY軸とすると、前記被帯電体の回転方向
における前記接触部への入り口は、前記被帯電体の回転
方向が時計方向となる方向から見て、XY座標の第1象
限に設けられることを特徴とする帯電装置である。本発
明の一実施態様によると、前記被帯電体へ導電粒子を供
給する供給手段を有する。又、一実施態様では、前記被
帯電体は像担持体であり、前記供給手段は、前記像担持
体に形成された静電像を現像剤で現像する現像手段であ
り、現像剤は、トナーと前記導電粒子とを備える。更
に、一実施態様では、前記現像手段は、前記被帯電体に
残留するトナーを回収可能である。The above object can be achieved by a charging device, a process cartridge and an image forming apparatus according to the present invention. In summary, the first aspect of the present invention is a charging member for charging a rotatable charged body, wherein a contact portion is formed with the charged body, and the rotation direction and the surface of the charged body are formed at the contact portion. Has a rotatable charging member so as to move in the opposite direction, and in a charging device in which conductive particles are carried by the charged body and conveyed to the contact portion, a horizontal line passing through the rotation center of the charged body Assuming that the X axis is a vertical line passing through the rotation center of the charged body and the Y axis is the entrance to the contact portion in the rotation direction of the charged body, the rotation direction of the charged body is from the clockwise direction. As seen, the charging device is provided in the first quadrant of the XY coordinates. According to one embodiment of the present invention, it has a supply means for supplying conductive particles to the body to be charged. In one embodiment, the member to be charged is an image carrier, the supply unit is a developing unit that develops the electrostatic image formed on the image carrier with a developer, and the developer is toner. And the conductive particles. Further, in one embodiment, the developing unit can collect the toner remaining on the charged body.
【0051】第2の本発明によると、上記第1の本発明
の帯電装置が、被帯電体である像担持体とともに画像形
成装置の本体に着脱可能であることを特徴とするプロセ
スカートリッジが提供される。According to a second aspect of the present invention, there is provided a process cartridge characterized in that the charging device of the first aspect of the present invention can be attached to and detached from the main body of the image forming apparatus together with the image bearing member which is the member to be charged. To be done.
【0052】第3の本発明によると、上記第1の本発明
の帯電装置が、被帯電体である像担持体、前記像担持体
に形成された静電像を現像剤で現像する現像手段ととも
に画像形成装置の本体に着脱可能であることを特徴とす
るプロセスカートリッジが提供される。According to a third aspect of the present invention, the charging device according to the first aspect of the present invention includes an image carrier which is a member to be charged and a developing means for developing an electrostatic image formed on the image carrier with a developer. A process cartridge is also provided, which is removable from the main body of the image forming apparatus.
【0053】第4の本発明によると、回転可能な被帯電
体である像担持体と、この像担持体と接触部を形成し、
前記接触部において前記像担持体の回転方向と表面が逆
方向に移動するように回転可能な帯電部材と、前記像担
持体へ導電粒子を供給する供給手段と、を備え、前記像
担持体に担持された前記導電粒子が前記接触部へ搬送さ
れる画像形成装置において、前記像担持体の回転中心を
通る水平線をX軸、前記像担持体の回転中心を通る鉛直
線をY軸とすると、前記像担持体の回転方向における前
記接触部への入り口は、前記被帯電体の回転方向が時計
方向となる方向から見て、XY座標の第1象限に設けら
れることを特徴とする画像形成装置が提供される。本発
明の一実施態様によると、前記供給手段は、前記像担持
体に形成された静電像を現像剤で現像する現像手段であ
り、現像剤は、トナーと前記導電粒子とを備える。又、
一実施態様では、前記画像形成装置は、前記帯電部材に
より前記像担持体を帯電させ、像露光装置により前記像
担持体の被帯電面を像露光して静電像を形成し、前記像
担持体上の静電像を前記現像手段により現像剤で現像
し、その後前記像担持体上の現像剤像を被転写体へ転写
する各工程を含む作像プロセスにより画像を形成し、転
写工程後の前記像担持体表面に残留する現像剤を少なく
とも前記帯電部材に一時担持し、再び像担持体表面に転
移させて前記現像手段に回収可能である。前記帯電部材
は、前記像担持体とともに画像形成装置の本体に着脱可
能であってよい。又、前記帯電部材は、前記像担持体、
前記現像手段とともに画像形成装置の本体に着脱可能で
あってもよい。According to the fourth aspect of the present invention, the rotatable image bearing member, which is the charged member, and the contact portion with the image bearing member are formed.
The image carrier is provided with a charging member rotatable in the contact portion so that the surface of the image carrier rotates in the opposite direction to the rotation direction of the image carrier, and a supply unit for supplying conductive particles to the image carrier. In the image forming apparatus in which the carried conductive particles are conveyed to the contact portion, a horizontal line passing through the rotation center of the image carrier is an X axis, and a vertical line passing through the rotation center of the image carrier is a Y axis. The image forming apparatus is characterized in that the entrance to the contact portion in the rotation direction of the image carrier is provided in the first quadrant of XY coordinates when viewed from the direction in which the rotation direction of the charged body is clockwise. Will be provided. According to an embodiment of the present invention, the supplying unit is a developing unit that develops the electrostatic image formed on the image carrier with a developer, and the developer includes toner and the conductive particles. or,
In one embodiment, the image forming apparatus charges the image carrier by the charging member, and exposes the charged surface of the image carrier by an image exposure device to form an electrostatic image, An image is formed by an image forming process including the steps of developing the electrostatic image on the body with a developer by the developing means, and then transferring the developer image on the image carrier to the transfer target, and after the transfer step The developer remaining on the surface of the image carrier can be temporarily carried on at least the charging member, transferred to the surface of the image carrier again, and collected by the developing means. The charging member may be attachable to and detachable from the main body of the image forming apparatus together with the image carrier. Further, the charging member is the image carrier,
It may be detachable from the main body of the image forming apparatus together with the developing means.
【0054】上記各本発明の一実施態様によると、前記
X軸と、前記被帯電体の回転中心と前記接触部への入り
口とを結ぶ直線とが、前記第1象限内で成す角の角度
は、15度〜75度である。According to each of the embodiments of the present invention described above, the angle formed by the X axis and the straight line connecting the rotation center of the body to be charged and the entrance to the contact portion within the first quadrant. Is 15 to 75 degrees.
【0055】上記各本発明において、一実施態様による
と、前記導電粒子は、粒径が10nm〜10μm、前記
帯電部材上に担持した導電粒子の抵抗が10-1〜1012
Ω・cmであり、前記帯電部材上の導電粒子の担持量を
前記帯電部材の表面粗さRaμmで除した値が0.05
〜1mg/cm2/μmである。他の実施態様による
と、前記帯電部材上を被覆している導電粒子の割合を被
覆率Rcとした場合、0.2≦Rc≦1である。他の実
施態様によると、前記帯電部材の表面抵抗は、104〜
1010Ω/□である。又、他の実施態様によると、前記
帯電部材は、多孔体表面を有する弾性体である。In each of the above inventions, according to one embodiment, the conductive particles have a particle size of 10 nm to 10 μm, and the resistance of the conductive particles carried on the charging member is 10 −1 to 10 12
Ω · cm, and a value obtained by dividing the amount of conductive particles carried on the charging member by the surface roughness Raμm of the charging member is 0.05.
˜1 mg / cm 2 / μm. According to another embodiment, when the ratio of the conductive particles coating the charging member is Rc, 0.2 ≦ Rc ≦ 1. According to another embodiment, the surface resistance of the charging member is 10 4 to.
It is 10 10 Ω / □. According to another embodiment, the charging member is an elastic body having a porous body surface.
【0056】[0056]
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る帯電装置、プ
ロセスカートリッジ及び画像形成装置を図面に則して更
に詳しく説明する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The charging device, process cartridge and image forming apparatus according to the present invention will now be described in more detail with reference to the drawings.
【0057】実施例1
図1は、本発明に従う帯電装置を用いた画像形成装置の
概略構成を示す。この画像形成装置100は、転写式電
子写真プロセスを利用した、直接注入帯電方式、トナー
リサイクルプロセス(クリーナレスシステム)のレーザ
ビームプリンタである。Example 1 FIG. 1 shows a schematic structure of an image forming apparatus using a charging device according to the present invention. The image forming apparatus 100 is a laser beam printer of a direct injection charging type and a toner recycling process (cleanerless system) using a transfer type electrophotographic process.
【0058】(1) 画像形成装置100の全体的な構
成
画像形成装置100は、像担持体としてφ24mmの回
転ドラム型の負極性OPC感光体(ネガ感光体;以下、
「感光ドラム」と呼ぶ。)1を有する。感光ドラム1は
図中矢印の時計方向に周速度47mm/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。感光ドラム1についてはさらに別項で詳述
する。(1) Overall Structure of Image Forming Apparatus 100 The image forming apparatus 100 includes a rotating drum type negative OPC photosensitive member (negative photosensitive member;
Called "photosensitive drum". ) Has 1. The photosensitive drum 1 is rotationally driven in the clockwise direction indicated by the arrow in the figure at a constant peripheral speed of 47 mm / sec (= process speed PS, printing speed). The photosensitive drum 1 will be described in detail in another section.
【0059】そして、画像形成装置100は、本発明に
従う粒子帯電型(粉末塗布型)の接触帯電部材である帯
電ローラ2と、この帯電ローラ2に対する帯電バイアス
印加電源S1とを備える帯電装置2Aを有している。The image forming apparatus 100 includes a charging device 2A having a charging roller 2 which is a particle charging type (powder coating type) contact charging member according to the present invention and a charging bias applying power source S1 for the charging roller 2. Have
【0060】帯電ローラ2は、芯金2aと、この芯金2
aの外周に同心一体にローラ状に形成したゴム或いは発
泡体の弾性・中抵抗層(以下、「弾性層」と呼ぶ。)2
bからなり、更に、弾性層2bの外周面に導電粒子mを
担持させて構成される。この帯電ローラ2は感光ドラム
1に所定の侵入量をもって押圧当接させて、所定幅の帯
電部(帯電接触部、又はニップ部)nを形成させてい
る。帯電ローラ2に担持させた導電粒子mが、帯電接触
部nにおいて感光ドラム1の表面に接触する。The charging roller 2 includes a core metal 2a and the core metal 2a.
A rubber or foam elastic / medium resistance layer (hereinafter referred to as “elastic layer”) formed concentrically and in a roller shape on the outer periphery of a. 2
b, and conductive particles m are supported on the outer peripheral surface of the elastic layer 2b. The charging roller 2 is pressed and brought into contact with the photosensitive drum 1 with a predetermined amount of intrusion to form a charging portion (charging contact portion or nip portion) n having a predetermined width. The conductive particles m carried on the charging roller 2 come into contact with the surface of the photosensitive drum 1 at the charging contact portion n.
【0061】帯電ローラ2は、感光ドラム1と同じ図中
矢印の時計方向に回転駆動され、帯電接触部n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
することで、導電粒子mを介して感光ドラム1の表面に
対して速度差をもって接触する。本実施例では、感光ド
ラム1と帯電ローラ2とは、帯電接触部nにおいて、互
いに逆方向に等速(周速度)で回転駆動される。尚、帯
電ローラ2と感光ドラム1とを、例えば、感光ドラム1
の周速度を100%として、帯電ローラ2を80%の周
速度にて回転させるなど、互いに異なる周速度にて回転
駆動してもよい。The charging roller 2 is driven to rotate in the same clockwise direction as the arrow of the photosensitive drum 1 in the figure, and rotates in the charging contact portion n in the opposite direction (counter) to the rotating direction of the photosensitive drum 1 so that the conductive particles m. And contact the surface of the photosensitive drum 1 with a speed difference. In this embodiment, the photosensitive drum 1 and the charging roller 2 are rotationally driven in the charging contact portion n in opposite directions at a constant speed (peripheral speed). The charging roller 2 and the photosensitive drum 1 are, for example, the photosensitive drum 1
The peripheral speed may be 100%, and the charging roller 2 may be rotated at a peripheral speed of 80%.
【0062】直接注入帯電の帯電性は感光ドラム1の周
速度と帯電ローラ2の周速度との比に依存するため、帯
電ローラ2を感光ドラム1と同じ方向(帯電接触部にお
いて逆方向)に回転駆動させる方が、異なる方向(帯電
接触部において同方向)に周速度差をもって回転駆動す
るよりも、回転数の点で有利であるとともに、粒子の保
持性の点でも、この構成にすることが好ましい。Since the charging property of the direct injection charging depends on the ratio between the peripheral speed of the photosensitive drum 1 and the peripheral speed of the charging roller 2, the charging roller 2 is moved in the same direction as the photosensitive drum 1 (the opposite direction at the charging contact portion). Rotational driving is more advantageous in terms of the number of rotations than rotationally driving in different directions (the same direction in the charging contact portion) with a peripheral speed difference, and in terms of particle retention, this structure is also adopted. Is preferred.
【0063】画像形成装置100の画像形成時には、帯
電ローラ2の芯金2aに帯電バイアス印加電源S1から
所定の帯電バイアス電圧が印加される。これにより、感
光ドラム1の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。本実施例では帯電ロ
ーラ2の芯金2aに帯電バイアス印加電源S1から−6
10Vの帯電バイアスを印加して、感光ドラム1の表面
にその印加帯電バイアスとほぼ同じ帯電電位(−600
V)を得た。At the time of image formation by the image forming apparatus 100, a predetermined charging bias voltage is applied to the core metal 2a of the charging roller 2 from the charging bias applying power source S1. As a result, the peripheral surface of the photosensitive drum 1 is of a direct injection charging type and has a predetermined polarity.
Contact charging is applied uniformly to the electric potential. In this embodiment, a charging bias applying power source S1 to -6 is applied to the core metal 2a of the charging roller 2.
A charging bias of 10 V is applied to the surface of the photosensitive drum 1 so that the charging potential (-600) is almost the same as the applied charging bias.
V) was obtained.
【0064】帯電ローラ2の外周面に塗布されている導
電粒子mは、帯電ローラ2による感光ドラム1の帯電と
ともに感光ドラム1の表面に付着して持ち去られる。そ
して、一部は転写材Pに転写される。従って、それを補
うために帯電ローラ2に対する導電粒子の供給手段を必
要とする。後述するように、本実施例では、現像装置4
が導電粒子mの供給手段として機能する。The conductive particles m applied to the outer peripheral surface of the charging roller 2 adhere to the surface of the photosensitive drum 1 as the charging roller 2 charges the photosensitive drum 1 and are carried away. Then, a part is transferred to the transfer material P. Therefore, a means for supplying conductive particles to the charging roller 2 is required to compensate for this. As will be described later, in this embodiment, the developing device 4
Function as a means for supplying the conductive particles m.
【0065】そして、帯電ローラ2は、本発明に従っ
て、感光ドラム1の回転中心を通る水平線をX軸、感光
ドラム1の回転中心を通る鉛直線をY軸とすると、帯電
ローラ2と感光ドラム1とで形成する帯電接触部nの、
感光ドラム1の回転方向における入り口(接触部入り
口)sは、感光ドラム1の回転方向が時計方向となる方
向から見て、XY座標の第1象限に位置するように設け
る。特に、本実施例では、上記X軸と、感光ドラム1の
回転中心と接触部入り口sとを結ぶ直線とが第1象限内
で成す角αが45度となるように配置した。後述するよ
うに、角度αは、15度〜75度とするのが好ましく、
より好ましくは30度〜60度とする。帯電ローラ2に
よる直接注入帯電、帯電ローラ2の配置についてはさら
に別項で詳述する。According to the present invention, the charging roller 2 and the photosensitive drum 1 have a horizontal line passing through the rotation center of the photosensitive drum 1 as the X axis and a vertical line passing through the rotation center of the photosensitive drum 1 as the Y axis. Of the charging contact portion n formed by
The entrance (contact part entrance) s in the rotation direction of the photosensitive drum 1 is provided so as to be located in the first quadrant of the XY coordinates when viewed from the direction in which the rotation direction of the photosensitive drum 1 is clockwise. Particularly, in this embodiment, the X axis and the straight line connecting the rotation center of the photosensitive drum 1 and the contact portion entrance s are arranged so that the angle α formed in the first quadrant is 45 degrees. As described later, the angle α is preferably 15 degrees to 75 degrees,
It is more preferably 30 to 60 degrees. The direct injection charging by the charging roller 2 and the arrangement of the charging roller 2 will be described in detail in another section.
【0066】画像形成装置100は、像露光を行う露光
装置(光学系)として、レーザダイオード、ポリゴンミ
ラーなどを備えるレーザビームスキャナ2を有する。こ
のレーザビームスキャナ3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Lを出力し、このレーザ光Lで感光ドラム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の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。The image forming apparatus 100 has a laser beam scanner 2 having a laser diode, a polygon mirror, etc. as an exposure device (optical system) for performing image exposure. The laser beam scanner 3 outputs a laser beam L whose intensity is modulated in accordance with a time series electric digital pixel signal of target image information, and scans and exposes the uniformly charged surface of the photosensitive drum 1 with the laser beam L. . By this scanning exposure, an electrostatic latent image corresponding to target image information is formed on the surface of the photosensitive drum 1.
【0067】感光ドラム1上に形成された静電潜像は、
次いで現像装置4によって現像される。本実施例では、
現像装置4は、負帯電性の一成分磁性現像剤(ネガトナ
ー)を用いた反転現像装置である。現像装置4の現像容
器(現像装置本体)4e内には、詳しくは後述するよう
に、現像剤としてのトナーtと導電粒子mとの混合剤t
+mを収容させてある。感光ドラム1の表面に形成され
た静電潜像は現像装置4により現像部位(現像領域)a
にてトナー像として現像される。The electrostatic latent image formed on the photosensitive drum 1 is
Then, it is developed by the developing device 4. In this embodiment,
The developing device 4 is a reversal developing device using a negatively-charged one-component magnetic developer (negative toner). In the developing container (developing device main body) 4e of the developing device 4, as will be described later in detail, a mixture t of a toner t as a developer and a conductive particle m.
It houses + m. The electrostatic latent image formed on the surface of the photosensitive drum 1 is developed by the developing device 4 at a developing portion (developing area) a.
Is developed as a toner image at.
【0068】つまり、現像装置4は、現像剤担持体とし
て、マグネットロール4bを内包させた、非磁性回転現
像スリーブで構成される現像ローラ4aを有する。現像
容器4e内に備える混合剤t+m内のトナーtは、現像
ローラ4a上を搬送される過程において、現像剤層厚規
制部材である現像ブレード4cで層厚規制及び電荷付与
を受ける。又、現像装置4は、現像容器4e内の混合剤
t+mの循環を行い、順次現像ローラ4aの周辺に混合
剤t+mを搬送する攪拌部材4dを有する。That is, the developing device 4 has a developing roller 4a as a developer carrying member, which is a non-magnetic rotary developing sleeve in which a magnet roll 4b is contained. The toner t in the mixture t + m provided in the developing container 4e is subjected to the layer thickness regulation and the charge application by the developing blade 4c which is the developer layer thickness regulating member in the process of being conveyed on the developing roller 4a. Further, the developing device 4 has a stirring member 4d that circulates the mixed agent t + m in the developing container 4e and sequentially conveys the mixed agent t + m around the developing roller 4a.
【0069】現像ローラ4aにコートされたトナーt
は、現像ローラ4aの回転により、感光ドラム1と現像
ローラ4aとの対向部である現像部位(現像領域)aに
搬送される。又、現像ローラ4a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。本実施例
では、現像バイアス電圧は、DC電圧とAC電圧の重畳
電圧とした。これにより、感光ドラム1に形成された静
電潜像がトナーtにより反転現像される。Toner t coated on the developing roller 4a
Is conveyed to a developing portion (developing area) a, which is an opposing portion of the photosensitive drum 1 and the developing roller 4a, by rotation of the developing roller 4a. A developing bias voltage is applied to the developing roller 4a from a developing bias applying power source S2. In this embodiment, the developing bias voltage is a superimposed voltage of DC voltage and AC voltage. As a result, the electrostatic latent image formed on the photosensitive drum 1 is reversely developed by the toner t.
【0070】ここで、現像剤である1成分磁性現像剤
(トナー)t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、更に
帯電粒子mや流動化剤などを外添剤として添加して作製
したものである。トナーの平均粒径(D4)は、本実施
例では7μmであった。Here, the one-component magnetic developer (toner) t, which is a developer, is prepared by mixing a binder resin, magnetic particles and a charge control agent, and kneading, pulverizing and classifying, It is produced by adding charged particles m, a fluidizing agent and the like as external additives. The average particle diameter (D4) of the toner was 7 μm in this example.
【0071】又、本実施例では、導電粒子mは、トナー
t100重量部に対して2重量部添加(外添)した。Further, in this embodiment, the conductive particles m were added (externally added) in an amount of 2 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the toner t.
【0072】感光ドラム1に形成されたトナー像は、次
いで接触転写手段としての中抵抗の転写ローラ6により
被記録材としての転写材Pに転写される。転写ローラ6
は、感光ドラム1に所定の押圧力で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に給紙部
(図示せず)から所定のタイミングで転写材Pが給紙さ
れ、且つ、転写ローラ6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に形成されたトナー像が転写ニップ部bに給紙さ
れた転写材Pの表面に順次に転写されていく。The toner image formed on the photosensitive drum 1 is then transferred onto a transfer material P as a recording material by a medium resistance transfer roller 6 as a contact transfer means. Transfer roller 6
Has a transfer nip portion b formed by pressing it against the photosensitive drum 1 with a predetermined pressing force. The transfer material P is fed to the transfer nip portion b from a paper feeding portion (not shown) at a predetermined timing, and a predetermined transfer bias voltage is applied to the transfer roller 6 from the transfer bias applying power source S3. The toner images formed on the photosensitive drum 1 are sequentially transferred to the surface of the transfer material P fed to the transfer nip portion b.
【0073】本実施例で使用した転写ローラ6は、芯金
6aに中抵抗発砲層6bを形成した、ローラ抵抗値5×
108Ωのものであり、+2.0kVの電圧を芯金6a
に印加して転写を行った。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。The transfer roller 6 used in the present embodiment has a roller resistance value of 5 ×, in which a medium resistance foaming layer 6b is formed on a core metal 6a.
10 8 Ω, +2.0 kV voltage is applied to the core metal 6a
Was applied to transfer. The transfer material P introduced into the transfer nip portion b is nipped and conveyed through the transfer nip portion b, and the toner image formed and carried on the surface of the photosensitive drum 1 on the surface side thereof is sequentially subjected to electrostatic force and pressing force. Will be transcribed.
【0074】転写ニップ部bに給紙されて感光ドラム1
からトナー像の転写を受けた転写材Pは、感光ドラム1
の表面から分離されて、本実施例では熱定着方式とされ
る定着装置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)として装置外へ排出され
る。そして、感光ドラム1は再度帯電ローラ2により帯
電され、繰り返して画像形成に用いられる。The photosensitive drum 1 is fed to the transfer nip portion b.
The transfer material P that has received the transfer of the toner image from the photosensitive drum 1
After being separated from the surface of the sheet, the sheet is introduced into a fixing device 7, which is a thermal fixing system in the present embodiment, and the toner image is fixed and discharged as an image-formed product (print, copy) to the outside of the device. Then, the photosensitive drum 1 is charged again by the charging roller 2 and is repeatedly used for image formation.
【0075】本実施例では、導電粒子mは現像装置4の
トナーtに添加してあり、感光ドラム1上の静電潜像の
現像時にトナーtと共に感光ドラム1の表面に付着し、
感光ドラム1の回転で帯電接触部nに持ち運ばれる。つ
まり、導電粒子mは、感光ドラム1を介して帯電ローラ
2に供給される。In this embodiment, the conductive particles m are added to the toner t of the developing device 4, and adhere to the surface of the photosensitive drum 1 together with the toner t during the development of the electrostatic latent image on the photosensitive drum 1.
When the photosensitive drum 1 rotates, it is carried to the charging contact portion n. That is, the conductive particles m are supplied to the charging roller 2 via the photosensitive drum 1.
【0076】即ち、本実施例の画像形成装置100はト
ナーリサイクルプロセスを採用しており、画像転写後の
感光ドラム1の表面上に残留した転写残トナーtは専用
のクリーニング装置(クリーナ)で除去されることな
く、感光ドラム1の回転に伴い帯電接触部nに持ち運ば
れて、帯電接触部nにおいて感光ドラム1の回転に対し
てカウンター回転する帯電ローラ2に一時的に回収され
る。そして、このトナーtは、帯電ローラ2の外周を周
回するにつれて、反転したトナー電荷が正規化(本実施
例では負極性に)され、順次に感光ドラム1に吐き出さ
れる。そして、このトナーtは、感光ドラム1の回転に
伴って現像部位aに至り、現像装置4により現像同時ク
リーニングにて回収・再利用される。つまり、次工程以
降の現像時、即ち、引き続き感光ドラム1を帯電ローラ
2によって帯電し、露光して潜像を形成し、この潜像を
現像する時に、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。本実施例の
ように反転現像方式の場合では、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4aに
トナーを回収する電界と、現像ローラ4a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。That is, the image forming apparatus 100 of this embodiment adopts the toner recycling process, and the transfer residual toner t remaining on the surface of the photosensitive drum 1 after the image transfer is removed by a dedicated cleaning device (cleaner). Instead, it is carried to the charging contact portion n as the photosensitive drum 1 rotates and is temporarily collected by the charging roller 2 that counter-rotates with respect to the rotation of the photosensitive drum 1 at the charging contact portion n. Then, as the toner t goes around the outer periphery of the charging roller 2, the inverted toner charge is normalized (in the present embodiment, has a negative polarity) and is sequentially discharged to the photosensitive drum 1. Then, the toner t reaches the developing portion a as the photosensitive drum 1 rotates, and is collected and reused by the developing device 4 in the simultaneous cleaning of development. That is, at the time of development after the next step, that is, when the photosensitive drum 1 is continuously charged by the charging roller 2 and exposed to form a latent image, and the latent image is developed, the fog removing bias (DC applied to the developing device is applied). It is recovered by the fog-removal potential difference Vback) which is the potential difference between the voltage and the surface potential of the photoconductor. In the case of the reversal development method as in the present embodiment, this simultaneous development cleaning is performed by an electric field for collecting toner from the dark portion potential of the photosensitive drum 1 to the developing roller 4a and a toner from the developing roller 4a to the light portion potential of the photosensitive drum 1. It is made by the action of an electric field that adheres.
【0077】(2) 感光ドラム1
感光ドラム1について更に詳しく説明する。図7は感光
ドラム7の層構成の模式図である。図7(a)は電荷注
入層付きの感光ドラム1a、図7(b)は電荷注入層の
ない感光ドラム1bの層構成の模式図である。(2) Photosensitive Drum 1 The photosensitive drum 1 will be described in more detail. FIG. 7 is a schematic diagram of the layer structure of the photosensitive drum 7. FIG. 7A is a schematic diagram of the layer structure of the photosensitive drum 1a with a charge injection layer, and FIG. 7B is a layer configuration of the photosensitive drum 1b without a charge injection layer.
【0078】図7(b)に示す電荷注入層のない感光ド
ラム1bは、アルミドラム基体(Alドラム基体)11
上に、下引き層12、電荷発生層13、電荷輸送層14
の順に重ねて塗工された一般的な有機感光体ドラムであ
る。The photosensitive drum 1b having no charge injection layer shown in FIG. 7B is an aluminum drum base (Al drum base) 11
On top, an undercoat layer 12, a charge generation layer 13, a charge transport layer 14
It is a general organic photoconductor drum coated in the order of.
【0079】図7(b)に示す電荷注入層付きの感光ド
ラム1aは、上記の図7(b)に示す感光ドラム1b
に、更に電荷注入層15を塗布することにより、帯電性
能を向上したものである。The photosensitive drum 1a with a charge injection layer shown in FIG. 7B is the same as the photosensitive drum 1b shown in FIG. 7B.
In addition, the charge injection layer 15 is further applied to improve the charging performance.
【0080】電荷注入層15は、バインダーとしての光
硬化型のアクリル樹脂に、導電性粒子(導電フィラー)
としてのSnO2超微粒子15a(径が約0.03μ
m)、重合開始剤などを混合分散し、塗工後、光硬化法
により膜形成したものである。The charge injection layer 15 is made of a photo-curing acrylic resin as a binder and conductive particles (conductive filler).
SnO 2 ultrafine particles 15a (diameter of about 0.03μ
m), a polymerization initiator and the like are mixed and dispersed, and after coating, a film is formed by a photo-curing method.
【0081】又、加えて4フッ化エチレン樹脂などの滑
剤も内包させることにより、感光ドラム1の表面の表面
エネルギーを抑えて、導電粒子mの付着を全般的に抑え
る効果がある。その表面エネルギーは、水の接触角で表
すと、好ましくは85度以上、更に好ましくは90度以
上とする。In addition, by additionally including a lubricant such as tetrafluoroethylene resin, the surface energy of the surface of the photosensitive drum 1 is suppressed, and the adhesion of the conductive particles m is generally suppressed. The surface energy is preferably 85 degrees or more, and more preferably 90 degrees or more when expressed by the contact angle of water.
【0082】又、帯電性能の観点から表層の抵抗は重要
なファクターとなる。直接注入帯電方式においては、被
帯電体側の抵抗を下げることで、1つの注入ポイント
(接触ポイント)あたり、帯電できる被帯電体表面の面
積が広くなると考えられる。従って、帯電ローラ2が同
じ接触状態であっても、被帯電体表面の抵抗が低い場
合、効率よく電荷の授受が可能となる。一方、像担持体
としては、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15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。又、図7
(b)に示す電荷注入層15を用いていない感光ドラム
1bの場合でも、例えば電荷輸送層14が上記抵抗範囲
にある場合は、同等の効果が得られる。更に、表層の体
積抵抗が約10 13Ω・cmであるアモルファスシリコン
感光体などを用いても、同様の効果が得られる。The resistance of the surface layer is important from the viewpoint of charging performance.
It becomes a factor. In the direct injection charging method,
One injection point by reducing the resistance on the charged body side
Around the (contact point), the surface of the body to be charged that can be charged
The product will be widened. Therefore, the charging roller 2 is the same.
Even if they are in the same contact state, if the resistance of the surface to be charged is low.
In this case, it is possible to efficiently transfer charges. On the other hand, image carrier
As a result, it is necessary to hold the electrostatic latent image for a certain time.
Therefore, the volume resistance value of the charge injection layer 15 is 1 × 10.9~
1 x 1014The range of (Ω · cm) is appropriate. Also, FIG.
Photosensitive drum not using the charge injection layer 15 shown in (b)
Even in the case of 1b, for example, the charge transport layer 14 has the above resistance range.
In case of, the same effect can be obtained. Furthermore, the body of the superficial layer
Product resistance is about 10 13Amorphous silicon with Ω · cm
The same effect can be obtained by using a photoconductor or the like.
【0083】本実施例の画像形成装置100によれば、
表層の抵抗が1012Ω・cm以上である図7(a)に示
す感光ドラム1a、及び表層の対向が1014Ω・cm以
上である図7(b)に示す感光ドラム1bのいずれを用
いた場合でも、良好に帯電させることができた。According to the image forming apparatus 100 of this embodiment,
Either the photosensitive drum 1a shown in FIG. 7 (a) having a surface layer resistance of 10 12 Ω · cm or more and the photosensitive drum 1b shown in FIG. 7 (b) having surface layers facing each other of 10 14 Ω · cm or more are used. Even if it was, it could be charged well.
【0084】(3) 帯電ローラ2
本実施例にて接触帯電部材として用いた帯電ローラ2に
ついて更に詳しく説明する。帯電ローラ2は、前述した
ように、芯金2aと、この芯金2aの外周に同心一体と
なるようにローラ状に形成した帯電粒子担持体としての
ゴム或いは発泡体の弾性層2bからなる。そして、この
帯電ローラ2の弾性層2bの外周面に導電粒子mを担持
させている。(3) Charging Roller 2 The charging roller 2 used as the contact charging member in this embodiment will be described in more detail. As described above, the charging roller 2 is composed of the cored bar 2a and the elastic layer 2b of rubber or foam as a charged particle carrier formed in a roller shape so as to be concentrically integrated with the outer periphery of the cored bar 2a. The conductive particles m are carried on the outer peripheral surface of the elastic layer 2b of the charging roller 2.
【0085】本実施例では、弾性層2b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、発砲剤などにより処方され、芯金2aの
上にローラ状に形成した。その後、表面を研磨した。In this embodiment, the elastic layer 2b is made of a resin (for example, urethane), conductive particles (for example, carbon black), a sulfurizing agent, a foaming agent and the like, and is formed in a roller shape on the core metal 2a. Then, the surface was polished.
【0086】本実施例にて用いる帯電ローラ2は、従来
一般的に用いられる放電用帯電ローラとは、特に以下の
点で異なる。
i)表層に高密度の帯電粒子mを担持するための表面構
造や粗さ特性
ii)直接注入帯電に必要な抵抗特性(体積抵抗、表面
抵抗)The charging roller 2 used in this embodiment is different from the discharging charging roller generally used conventionally in the following points. i) Surface structure and roughness characteristics for supporting high-density charged particles m on the surface layer ii) Resistance characteristics required for direct injection charging (volume resistance, surface resistance)
【0087】(3)−1 表面構造及び粗さ特性
従来の放電用帯電ローラの表面は平坦で、表面の平均粗
さはRaでサブμm以下であり、ローラ硬度も高い。放
電を用いた帯電においては、放電現象は放電用帯電ロー
ラと被帯電体の接触部から少し離れた数十μmの隙間で
起きる。放電用帯電ローラ及び被帯電体表面に凹凸が存
在する場合、部分的に電界強度が異なるため放電現象が
不安定になり、帯電ムラを生じる。従って、従来の放電
用帯電ローラは平坦で高硬度な表面を必要とする。(3) -1 Surface Structure and Roughness Characteristics The surface of the conventional charging roller for discharge is flat, the average surface roughness Ra is sub-μm or less, and the roller hardness is high. In charging using discharge, the discharge phenomenon occurs in a gap of several tens of μm, which is slightly apart from the contact portion between the discharge charging roller and the body to be charged. When unevenness exists on the surface of the discharging charging roller and the surface of the member to be charged, the electric field strength is partially different and the discharging phenomenon becomes unstable, resulting in uneven charging. Therefore, the conventional discharge charging roller requires a flat and hard surface.
【0088】しかし、前述のような放電用帯電ローラの
表面構造では、外観上感光ドラムと密着しているように
見えるが、電荷注入に必要な分子レベルでのミクロな接
触性という意味では、ほとんど接触していない。従っ
て、放電用帯電ローラでは直接注入帯電は不可能であ
る。However, in the surface structure of the discharge charging roller as described above, it seems that the surface is in close contact with the photosensitive drum, but in terms of the microscopic contact property at the molecular level necessary for charge injection, it is almost the same. Not in contact. Therefore, direct injection charging cannot be performed with the discharging charging roller.
【0089】一方、本実施例にて接触帯電部材として用
いた帯電ローラ2は、導電粒子mを高密度に担持する必
要から、ある程度の粗さが要求される。平均粗さRaに
して、1μm〜500μmが好ましい。On the other hand, the charging roller 2 used as the contact charging member in this embodiment is required to have a certain degree of roughness because it is necessary to carry the conductive particles m at a high density. The average roughness Ra is preferably 1 μm to 500 μm.
【0090】上記平均粗さRaが1μmよりも小さい
と、導電粒子mを担持するための表面積が不足するとと
もに、絶縁物(例えばトナー)などが帯電ローラ2の表
面に付着した場合にその周辺が感光ドラム1に接触でき
なくなり、帯電性能が低下する。又、粒子の保持能力に
ついて考慮した場合、用いる導電粒子mの粒径より大き
な粗さを持つことが好ましい。When the average roughness Ra is less than 1 μm, the surface area for supporting the conductive particles m is insufficient, and when an insulating material (for example, toner) or the like adheres to the surface of the charging roller 2, the surrounding area becomes small. The photosensitive drum 1 cannot be contacted, and the charging performance deteriorates. Further, in consideration of the particle retaining ability, it is preferable that the roughness be larger than the particle diameter of the conductive particles m used.
【0091】逆に、上記平均粗さRaが500μmより
も大きいと、帯電ローラ2の表面の凹凸が、被帯電体表
面内の帯電均一性を低下させることになる。On the contrary, when the average roughness Ra is larger than 500 μm, the unevenness of the surface of the charging roller 2 reduces the charging uniformity on the surface of the body to be charged.
【0092】本実施例では、帯電ローラ2の表面の平均
粗さRaは50μmであった。In this example, the average roughness Ra of the surface of the charging roller 2 was 50 μm.
【0093】尚、平均粗さRaの測定には、キーエンス
社製表面形状測定顕微鏡VF−7500、VF7510
を用い、対物レンズ250倍から1250倍を用いた。
そして、非接触にて帯電ローラ2の表面の形状及びRa
の測定を行った。Incidentally, the surface roughness measuring microscopes VF-7500 and VF7510 manufactured by Keyence Corporation were used for measuring the average roughness Ra.
The objective lens was used from 250 times to 1250 times.
The shape and Ra of the surface of the charging roller 2 are contactlessly
Was measured.
【0094】(3)−2 抵抗特性
従来の放電用帯電ローラは、芯金に低抵抗の基層を形成
した後、表面を高抵抗層で被覆している。放電によるロ
ーラ帯電は印加電圧が高く、ピンホール(膜の損傷によ
る基盤の露出)があるとその周辺にまで電圧降下が及び
帯電不良を生じる。従って、その表面抵抗は1011Ω/
□以上にする必要がある。(3) -2 Resistance Characteristics In the conventional charging roller for discharge, after a low resistance base layer is formed on a core metal, the surface is covered with a high resistance layer. The roller charging due to discharge has a high applied voltage, and if there is a pinhole (exposure of the substrate due to damage to the film), the voltage drops to the periphery thereof and charging failure occurs. Therefore, its surface resistance is 10 11 Ω /
□ Need to be above.
【0095】一方、直接注入帯電方式においては、低電
圧による帯電を可能とするため、接触帯電部材の表層を
高抵抗にする必要がなく、帯電ローラ2を単層で構成す
ることができる。むしろ、直接注入帯電において帯電ロ
ーラ2の表面抵抗で104〜1010Ω/□であることが
必要である。On the other hand, in the direct injection charging method, since charging at a low voltage is possible, it is not necessary to make the surface layer of the contact charging member have high resistance, and the charging roller 2 can be composed of a single layer. Rather, the surface resistance of the charging roller 2 in direct injection charging needs to be 10 4 to 10 10 Ω / □.
【0096】表面抵抗が1010Ω/□よりも大きくなる
と、帯電ローラ2の表面に大きな電位差を生じるため、
導電粒子に吐き出しバイアスが作用し、吐き出されやす
くなる。又、帯電面内の均一性が低下し、帯電ローラ2
の摺擦によるムラが中間調画像にスジ状となって現れ、
画像品位の低下が見られる。When the surface resistance is larger than 10 10 Ω / □, a large potential difference is generated on the surface of the charging roller 2,
Expulsion bias acts on the conductive particles to facilitate expulsion. Further, the uniformity on the charging surface is reduced, and the charging roller 2
The unevenness due to rubbing appears as streaks in the halftone image,
The image quality is degraded.
【0097】一方、表面抵抗が104Ω/□よりも小さ
い場合は、注入帯電であっても、感光ドラム1のピンホ
ールによる周辺の電圧降下を生じる。On the other hand, when the surface resistance is smaller than 10 4 Ω / □, the peripheral voltage drop occurs due to the pinhole of the photosensitive drum 1 even by the injection charging.
【0098】更に、体積抵抗については、104〜107
Ωの範囲であることが好ましい。104Ωよりも小さい
場合は、ピンホールリークによる電源の電圧降下を生じ
易くなる。一方、107Ωよりも大きい場合は、帯電に
必要な電流が確保できなくなり、帯電電圧が低下する。Further, regarding the volume resistance, 10 4 to 10 7
It is preferably in the range of Ω. If it is smaller than 10 4 Ω, the voltage drop of the power source is likely to occur due to the pinhole leak. On the other hand, when it is larger than 10 7 Ω, the current required for charging cannot be secured, and the charging voltage is lowered.
【0099】本実施例にて用いた帯電ローラ2の表面抵
抗及び体積抵抗は、107Ω/□及び106Ωであった。The surface resistance and volume resistance of the charging roller 2 used in this example were 10 7 Ω / □ and 10 6 Ω.
【0100】帯電ローラ2の抵抗測定は以下の手順で行
った。測定時の構成について概略図を図8に示す。帯電
ローラ2の抵抗は、帯電ローラ2の芯金2aに総圧9.
8N(1kgf)の荷重がかかるように、外径24mm
の絶縁体ドラム93に電極を施し測定した。電極は主電
極92の周りにガード電極91を配し、図8(a)、
(b)に示す配線図にて測定を行った。主電極92とガ
ード電極91との間の距離は、およそ帯電ローラ2の弾
性層2bの厚さ程度に調整し、主電極92はガード電極
91に対し十分な幅を確保した。測定は主電極92に電
源S4から+100Vを印加し、電流計Av及びAsに
流れる電流を測定し、それぞれ体積抵抗、表面抵抗を測
定した。The resistance of the charging roller 2 was measured by the following procedure. FIG. 8 shows a schematic diagram of the configuration at the time of measurement. The resistance of the charging roller 2 is such that the total pressure of the core metal 2a of the charging roller 2 is 9.
24mm outer diameter so that a load of 8N (1kgf) is applied
An electrode was applied to the insulating drum 93 of No. 1 and measured. As for the electrodes, a guard electrode 91 is arranged around the main electrode 92, and as shown in FIG.
The measurement was performed with the wiring diagram shown in (b). The distance between the main electrode 92 and the guard electrode 91 was adjusted to about the thickness of the elastic layer 2b of the charging roller 2, and the main electrode 92 had a sufficient width with respect to the guard electrode 91. The measurement was performed by applying +100 V from the power source S4 to the main electrode 92, measuring the currents flowing through the ammeters Av and As, and measuring the volume resistance and the surface resistance, respectively.
【0101】(3)−3 その他のローラ特性
直接注入帯電方式において、接触帯電部材は柔軟な電極
として機能することが重要である。本実施例において
は、帯電ローラ2の弾性層2bの弾性特性を調整して達
成している。アスカーC硬度で15度〜50度が好まし
い範囲である。更に好ましくは、20〜40度である。(3) -3 Other roller characteristics In the direct injection charging system, it is important that the contact charging member functions as a flexible electrode. In the present embodiment, this is achieved by adjusting the elastic characteristics of the elastic layer 2b of the charging roller 2. The Asker C hardness is preferably in the range of 15 to 50 degrees. More preferably, it is 20 to 40 degrees.
【0102】硬度が高すぎると、必要な侵入量が得られ
ず、被帯電体との間に帯電接触部nを確保できないた
め、帯電性能が低下する。又、物質の分子レベルの接触
性が得られないため、異物の混入などによりその周辺へ
の接触が妨げられる。If the hardness is too high, the required amount of penetration cannot be obtained and the charging contact portion n cannot be secured between the charged body and the charged body, so that the charging performance is deteriorated. Further, since the molecular level contact property of the substance cannot be obtained, contact with the periphery thereof is hindered by the inclusion of foreign matter.
【0103】一方、硬度が低すぎると、形状が安定しな
いために、被帯電体との接触圧にムラを生じ、帯電ムラ
を生じる。或いは、長期放置による帯電ローラ2の永久
ひずみによる帯電不良を生じる。On the other hand, if the hardness is too low, the shape is not stable, so that the contact pressure with the member to be charged becomes uneven, resulting in uneven charging. Alternatively, charging failure occurs due to permanent distortion of the charging roller 2 due to long-term standing.
【0104】本実施例ではアスカーC硬度で22度の帯
電ローラ2を使用した。更に、帯電ローラ2は感光ドラ
ム1に対して0.3mmの侵入量に配設し、接触幅約2
mmの帯電接触部nを形成させてある。In this embodiment, the charging roller 2 having an Asker C hardness of 22 degrees was used. Further, the charging roller 2 is arranged with an intrusion amount of 0.3 mm with respect to the photosensitive drum 1, and has a contact width of about 2 mm.
A charging contact portion n of mm is formed.
【0105】(3)−4 帯電ローラの材質、構造、寸
法
帯電ローラ2の弾性層2bの材質としては、EPDM、
ウレタン、NBR、シリコーンゴムや、IRなどに抵抗
調整のためのカーボンブラックや金属酸化物などの導電
性物質を分散したゴム材があげられる。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。その後必要に応じて表面の粗さ調整、
研磨などによる成型を行う。又、機能分離した複数層に
よる構成も可能である。(3) -4 Material, Structure, and Size of Charging Roller The material of the elastic layer 2b of the charging roller 2 is EPDM,
Examples thereof include urethane, NBR, silicone rubber, and rubber materials in which a conductive substance such as carbon black or metal oxide for resistance adjustment is dispersed in IR or the like. It is also possible to adjust the resistance by using an ion conductive material without dispersing the conductive substance. Then adjust the surface roughness if necessary,
Mold by polishing. Further, a structure having a plurality of layers with separated functions is also possible.
【0106】しかし、帯電ローラ2の弾性層2bの形態
としては、多孔体構造がより好ましい。前述の表面粗さ
をローラの成型と同時に得られるという点で製造的にも
有利である。発泡体のセル径としては、1〜500μm
が適切である。発泡成形した後に、その表面を研磨する
ことにより多孔体表面を露出させ、前述の粗さを持った
表面構造を作製することができる。However, as the form of the elastic layer 2b of the charging roller 2, a porous structure is more preferable. It is also advantageous in manufacturing in that the above-mentioned surface roughness can be obtained at the same time when the roller is molded. The cell diameter of the foam is 1 to 500 μm
Is appropriate. After foam molding, the surface of the porous body is exposed by polishing the surface, and the surface structure having the aforementioned roughness can be produced.
【0107】そして、最終的に、径6mm、長手長さ2
40mmの芯金2aに、多孔体表面を有する層厚3mm
の弾性層2bを形成し、外径12mm、弾性層2bの長
手長さ220mmの帯電ローラ2を作製した。Finally, the diameter is 6 mm and the longitudinal length is 2
Layer thickness 3 mm with porous body surface on 40 mm core metal 2a
The elastic layer 2b was formed, and a charging roller 2 having an outer diameter of 12 mm and a longitudinal length of the elastic layer 2b of 220 mm was produced.
【0108】(4) 導電粒子m
本実施例では、導電粒子mとして、比抵抗が106Ω・
cm、平均粒径が3μmの導電性酸化亜鉛を用いた。こ
の導電粒子mは、本実施例では現像装置4内に収容され
る。(4) Conductive Particle m In this example, the specific resistance of the conductive particle m was 10 6 Ω.
A conductive zinc oxide having a cm and an average particle diameter of 3 μm was used. The conductive particles m are contained in the developing device 4 in this embodiment.
【0109】導電粒子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や、有機物との混合物、或い
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。又、導電粒子mは磁気拘束する必要
がないため、磁性を有する必要はない。例えば、アルミ
ナ粉、酸化錫をドープした酸化チタン粒子を好適に用い
うる。As the material for the conductive particles m, various conductive particles such as conductive inorganic particles such as other metal oxides, a mixture with an organic substance, or those subjected to surface treatment can be used. Further, since the conductive particles m do not need to be magnetically restrained, they need not have magnetism. For example, titanium oxide particles doped with alumina powder or tin oxide can be preferably used.
【0110】導電粒子mの抵抗は、粒子を介した電荷の
授受を行うために、比抵抗として1012Ω・cm以下が
必要であり、好ましくは1010Ω・cm以下が望まし
い。又、導電粒子mの抵抗は、現像時の現像バイアスの
リークを考えると、比抵抗で10-1Ω・cm以上とされ
る。The resistance of the conductive particles m is required to be 10 12 Ω · cm or less, preferably 10 10 Ω · cm or less, in order to transfer charges through the particles. Further, the resistance of the conductive particles m is set to be 10 −1 Ω · cm or more in terms of resistivity in consideration of the leak of the developing bias during development.
【0111】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の導電粒子mを入れ、上下電極に147N
(15kgf)の加圧を行うと同時に、100Vの電圧
を印加して抵抗値を計測し、その後正規化して比抵抗を
算出した。The resistance was measured by the tablet method and normalized. That is, approximately 0.5 g of conductive particles m are put in a cylinder having a bottom area of 2.26 cm 2 , and 147 N is put on the upper and lower electrodes.
Simultaneously with the pressurization of (15 kgf), a voltage of 100 V was applied to measure the resistance value, and then normalized to calculate the specific resistance.
【0112】導電粒子mの抵抗を種々変更して検討した
結果、導電粒子mの抵抗が1012Ω・cmより大きい
と、電荷の授受を行えず、帯電性能は不十分(不良)で
あった。一方、導電粒子mの抵抗が10-1Ω・cmより
小さいと、現像時に現像バイアスのリークが発生し画像
不良が顕著であった。As a result of examining variously changing the resistance of the conductive particles m, when the resistance of the conductive particles m was larger than 10 12 Ω · cm, charge transfer could not be performed and the charging performance was insufficient (defective). . On the other hand, when the resistance of the conductive particles m is smaller than 10 −1 Ω · cm, leak of the developing bias occurs during development and the image defect is remarkable.
【0113】又、導電粒子mの粒径は、磁気ブラシ帯電
装置を越える高い帯電効率と、帯電均一性を得るため
に、10μm以下が望ましい。ここで、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、電子顕微鏡による
観察から100個以上抽出し、水平方向最大延長をもっ
て体積粒径分布を算出し、その50%平均粒径をもって
決定した。Further, the particle diameter of the conductive particles m is preferably 10 μm or less in order to obtain high charging efficiency exceeding the magnetic brush charging device and charging uniformity. Here, the particle size in the case where the particles form an aggregate is defined as the average particle size of the aggregate. To measure the particle size, 100 or more particles were extracted from the observation with an electron microscope, the volume particle size distribution was calculated with the maximum extension in the horizontal direction, and the 50% average particle size was determined.
【0114】導電粒子m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
何ら問題はない。どのような凝集状態であれ、凝集体と
して導電粒子mとしての機能が実現できればその形態は
重要ではない。There is no problem that the conductive particles m exist not only in the state of primary particles but also in the state of agglomeration of secondary particles. Whatever the aggregated state, the form is not important as long as the aggregate can realize the function of the conductive particles m.
【0115】導電粒子mは、特に、感光ドラム1の帯電
に用いる場合に潜像露光の妨げにならないように、白色
又は透明に近いことが望ましい。又、導電粒子mが感光
ドラム1上から転写材Pに一部転写されてしまうことを
考えると、カラー画像形成では、無色或いは白色のもの
が望ましい。更に、画像露光時に導電粒子m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、更にはトナーtの粒径以下であることが望ましい。It is desirable that the conductive particles m are close to white or transparent so as not to interfere with latent image exposure when used for charging the photosensitive drum 1. Further, considering that the conductive particles m are partially transferred from the photosensitive drum 1 to the transfer material P, colorless or white particles are desirable in color image formation. Further, in order to prevent light scattering due to the conductive particles m at the time of image exposure, it is desirable that the particle size is equal to or smaller than the constituent pixel size and further equal to or smaller than the particle size of the toner t.
【0116】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。つま
り、導電粒子mの粒径は、10nm〜10μmの範囲が
好ましい。更に転写材P上のカブリ特性を考慮すると、
0.1〜5μmが特に好ましい範囲である。The lower limit of the particle size is considered to be 10 nm as a particle which can be stably obtained as particles. That is, the particle size of the conductive particles m is preferably in the range of 10 nm to 10 μm. Furthermore, considering the fog characteristics on the transfer material P,
0.1 to 5 μm is a particularly preferable range.
【0117】導電粒子mの粒径を種々変更して検討した
結果、一般的な導電粒子mである粒径0.01μmの酸
化亜鉛粒子を用いた場合、現像不良やカブリの点では若
干不利であるが、帯電性能としては十分な性能を示し
た。一方、粒径10μmを越える酸化亜鉛粒子を用いた
場合、粒径が大きいことから接触密度の点で不利であり
帯電性能も不十分(不良)となった。更に、粒径30μ
mの酸化亜鉛粒子を用いた場合、粒径が大きく帯電ロー
ラ2に付着する力が弱いため脱落する粒子も多く、現像
不良やカブリを生じた。As a result of studying variously changing the particle diameter of the conductive particles m, when zinc oxide particles having a particle diameter of 0.01 μm, which is a general conductive particle m, are used, there is a slight disadvantage in terms of poor development and fogging. However, the charging performance was sufficient. On the other hand, when zinc oxide particles having a particle size of more than 10 μm are used, the particle size is large, which is disadvantageous in terms of contact density and the charging performance is insufficient (defective). Furthermore, particle size 30μ
When the zinc oxide particles of m were used, the particle size was large and the force of adhering to the charging roller 2 was weak, so many particles fell off, resulting in poor development and fog.
【0118】(5) 導電粒子担持量
粒子帯電における導電粒子mの粒径を小径化することに
より帯電性能は向上するが、導電粒子mの感光ドラム1
への脱落は顕著になる。帯電ローラ2上に導電粒子mを
保持し得る力は弱い付着力であるので、多くの粒子を供
給しても、粒子を拘束することは困難であり、感光ドラ
ム1に脱落して、その後の現像工程や転写材P上への転
写工程において、画像不良の影響を与える。従って、理
想的には、帯電ローラ2の表層に一層、均一に塗布する
ことが望ましい。しかし、実際には担持量を調整するこ
とにより、帯電性を確保するとともに、付着する粒子を
弊害のないレベルで減らすことが可能となる。(5) Conductive Particle Carrying Amount Although the charging performance is improved by reducing the particle size of the conductive particles m in the particle charging, the photosensitive particles 1 of the conductive particles m are improved.
The dropout to Since the force capable of holding the conductive particles m on the charging roller 2 is a weak adhesive force, it is difficult to restrain the particles even if a large number of particles are supplied. In the developing process and the transfer process onto the transfer material P, the image defect is affected. Therefore, ideally, it is desirable that the surface layer of the charging roller 2 is evenly coated. However, in actuality, by adjusting the carried amount, it becomes possible to secure the chargeability and reduce the particles to be attached to a level that does not have a harmful effect.
【0119】導電粒子mの担持量は、帯電ローラ2の表
面の平均粗さRaにより適切に保つ必要がある。つま
り、担持量を平均粗さRaで除した値(以下、単に「担
持量/Ra」という。)が1mg/cm2/μm以下、
更に好ましくは0.3mg/cm2/μm以下であるよ
うにする。The amount of the conductive particles m to be carried needs to be appropriately maintained by the average roughness Ra of the surface of the charging roller 2. That is, the value obtained by dividing the supported amount by the average roughness Ra (hereinafter, simply referred to as “supported amount / Ra”) is 1 mg / cm 2 / μm or less,
It is more preferably 0.3 mg / cm 2 / μm or less.
【0120】本実施例では、導電粒子mの担持量は凡そ
3mg/cm2で、Raは50μmであり、担持量/R
aは0.06mg/cm2/μmであった。In this example, the amount of the conductive particles m supported was about 3 mg / cm 2 , and Ra was 50 μm.
a was 0.06 mg / cm 2 / μm.
【0121】従来の磁気ブラシ帯電装置で用いる導電磁
性粒子の担持量が、担持量/Raで凡そ167mg/c
m2/μm(200mg/cm2、帯電スリーブの表面の
Ra=1.2μm)であるのに対して、本発明において
は、非磁性の導電粒子mの担持量を、担持量/Raで1
mg/cm2/μm(例えば、50mg/cm2、Ra=
50μm)以下、より好ましくは、0.3mg/cm2
/μm(例えば、15mg/cm2、Ra=50μm)
以下とすることで、良好な結果を得ることができる。The carrying amount of the conductive magnetic particles used in the conventional magnetic brush charging device is about 167 mg / c in carrying amount / Ra.
m 2 / μm (200 mg / cm 2 , Ra on the surface of the charging sleeve = 1.2 μm), whereas in the present invention, the supported amount of the non-magnetic conductive particles m is 1 in the supported amount / Ra.
mg / cm 2 / μm (for example, 50 mg / cm 2 , Ra =
50 μm) or less, more preferably 0.3 mg / cm 2
/ Μm (for example, 15 mg / cm 2 , Ra = 50 μm)
Good results can be obtained by setting the following.
【0122】一方、帯電性能を確保する必要から最小担
持量は、同じく担持量/Raで0.05mg/cm2/
μm(例えば、0.25mg/cm2、Ra=50μ
m)以上、より好ましくは、0.02mg/cm2/μ
m(例えば、1mg/cm2、Ra=50μm)以上と
する。On the other hand, since it is necessary to secure the charging performance, the minimum carrying amount is the same as the carrying amount / Ra of 0.05 mg / cm 2 /
μm (eg, 0.25 mg / cm 2 , Ra = 50 μm
m) or more, more preferably 0.02 mg / cm 2 / μ
m (for example, 1 mg / cm 2 , Ra = 50 μm) or more.
【0123】つまり、帯電ローラ2の導電粒子mの担持
量は、担持量/Raで、0.005〜1mg/cm2/
μm、より好ましくは、0.02〜0.3mg/cm2
/μmとする。That is, the carrying amount of the conductive particles m on the charging roller 2 is 0.005 to 1 mg / cm 2 / carrying amount / Ra.
μm, more preferably 0.02-0.3 mg / cm 2
/ Μm.
【0124】表面粗さRaが50μmの帯電ローラ2
で、導電粒子mとして粒径3μm、抵抗104(Ω・c
m)である酸化亜鉛粒子を用い、担持量を0.05、
0.25、1、5、15、50、100mg/cm2と
した場合と、表面粗さRaが10μmの帯電ローラ2
で、同粒子の担持量を0.01、0.05、0.2、
1、3、10、50mg/cm2とした場合について検
討した。Charging roller 2 having a surface roughness Ra of 50 μm
Then, the conductive particles m have a particle size of 3 μm and a resistance of 10 4 (Ω · c
m) using zinc oxide particles, the loading amount is 0.05,
0.25, 1, 5, 15, 50, 100 mg / cm 2 and the charging roller 2 having a surface roughness Ra of 10 μm.
Then, the supported amount of the particles is 0.01, 0.05, 0.2,
Examinations were made for cases of 1, 3, 10, and 50 mg / cm 2 .
【0125】その結果、同じ担持量0.05mg/cm
2の場合であっても、帯電ローラ2の表面粗さRaが1
0μmである場合は担持量/Raは0.005mg/c
m2/μmであり、Raが50μmであるときの0.0
01mg/cm2/μmと比較して多く、帯電性の点で
優れていた。As a result, the same loading amount of 0.05 mg / cm
Even in the case of 2, the surface roughness Ra of the charging roller 2 is 1
When it is 0 μm, the loaded amount / Ra is 0.005 mg / c
m 2 / μm and 0.0 when Ra is 50 μm
Compared to 01 mg / cm 2 / μm, the number was large, and the charging property was excellent.
【0126】担持量が100mg/cm2で、帯電ロー
ラ2の表面粗さRaが50μmである場合、帯電性能は
十分であるが、担持量が多すぎ、帯電ローラ2に十分保
持することができず、感光ドラム1に脱落して現像不良
やカブリの原因となった。この担持量を50mg/cm
2(Ra=50μm)として、担持量/Raを1mg/
cm2/μmに下げることにより、帯電ローラ2に対し
て適切な担持量となり、現像不良やカブリなどの改善を
図ることができた。When the carried amount is 100 mg / cm 2 and the surface roughness Ra of the charging roller 2 is 50 μm, the charging performance is sufficient, but the carried amount is too large and the charging roller 2 can be sufficiently held. Instead, it dropped onto the photosensitive drum 1 and caused defective development and fogging. This loading amount is 50 mg / cm
2 (Ra = 50 μm), carried amount / Ra is 1 mg /
By lowering the value to cm 2 / μm, the amount carried on the charging roller 2 became appropriate, and the development failure and fog could be improved.
【0127】一方、同じく50mg/cm2の担持量で
あっても、帯電ローラ2の表面粗さRaが10μmで担
持量/Raが5mg/cm2/μmである場合、帯電ロ
ーラ2の表面粗さに対しては担持量が多すぎるため、現
像不良の発生が著しくなった。On the other hand, even if the carrying amount is 50 mg / cm 2 , the surface roughness Ra of the charging roller 2 is 10 μm and the carrying amount / Ra is 5 mg / cm 2 / μm. On the other hand, since the carried amount was too large, the occurrence of defective development became remarkable.
【0128】このように、担持量としては、帯電ローラ
2の表面粗さRaに応じた適切な担持量が存在する。従
って、Raで正規化した担持量/Raを指標にすると画
像との良好の相関が得られる。担持量/Raを0.00
5〜1mg/cm2/μm、好ましくは0.02〜0.
3mg/cm2/μmに調整することにより、帯電性、
現像性ともに優れた条件設定が可能となる。As described above, there is an appropriate carrying amount according to the surface roughness Ra of the charging roller 2. Therefore, a good correlation with the image can be obtained by using the carried amount / Ra normalized by Ra as an index. Carrying amount / Ra 0.00
5 to 1 mg / cm 2 / μm, preferably 0.02 to 0.
By adjusting to 3 mg / cm 2 / μm, the chargeability,
It is possible to set conditions with excellent developability.
【0129】尚、本実施例においては、画像形成装置1
00はトナーリサイクルシステムを採用しているため、
クリーニング装置を別途設ける場合に比べて多くのトナ
ーが帯電ローラ2の表面を汚染する。トナーtは摩擦帯
電による電荷を表面に維持するため抵抗値としては10
13Ω・cm以上の抵抗を有する。従って、帯電ローラ2
がトナーtにより汚染されると、帯電ローラ2上に担持
している粒子(導電粒子mのほか、トナーtや紙粉など
の混入物も含む)の抵抗が増加し、帯電性能が低下す
る。たとえ、導電粒子mの抵抗が低くとも、トナーtの
混入により、帯電ローラ2に担持している粉体の抵抗は
上昇し、帯電性に障害を生じる虞がある。従って、導電
粒子の担持量が上記範囲、即ち、担持量/Raで0.0
05〜1mg/cm2/μm、より好ましくは0.02
〜0.3mg/cm2/μmであっても、その成分には
多くのトナーtが含まれていることがあり、帯電性が低
下する虞がある。この場合、帯電ローラ2に担持された
粒子(導電粒子mのほか、トナーtや紙粉などの混入物
も含む)の抵抗が上昇するので、その状況を捉えること
ができる。つまり、実使用状態において、帯電ローラ2
に担持している粒子(導電粒子mのほか、トナーtや紙
粉などの混入物も含む)について、上述の方法により抵
抗測定を行い、その値が10-1〜1012Ω・cm、より
好ましくは、10 -1〜1010Ω・cmであることが必要
となる。In the present embodiment, the image forming apparatus 1
Since 00 uses a toner recycling system,
Compared to the case where a cleaning device is installed separately,
-Contaminates the surface of the charging roller 2. Toner t is a friction band
The resistance value is 10 in order to maintain the electric charge on the surface.
13Has a resistance of Ω · cm or more. Therefore, the charging roller 2
When the toner is contaminated with the toner t, the toner is carried on the charging roller 2.
Particles (in addition to conductive particles m, toner t, paper powder, etc.
(Including contaminants) will increase and the charging performance will decrease.
It Even if the resistance of the conductive particles m is low,
When mixed, the resistance of the powder carried on the charging roller 2 is
There is a possibility that the temperature rises and the charging property is impaired. Therefore conductive
The supported amount of particles is in the above range, that is, the supported amount / Ra is 0.0
05-1mg / cm2/ Μm, more preferably 0.02
~ 0.3 mg / cm2Even if it is / μm,
Since a large amount of toner t may be contained, the chargeability is low.
There is a risk of falling. In this case, it was carried on the charging roller 2.
Particles (conductive particles m as well as contaminants such as toner t and paper powder)
(Including also) will increase, so grasp the situation
You can That is, in the actual use state, the charging roller 2
Particles carried by the toner (conductive particles m, toner t, paper
(Including powders and other contaminants)
Anti-measurement is performed and the value is 10-1-1012Ω · cm, more
Preferably 10 -1-10TenMust be Ω · cm
Becomes
【0130】(6) 導電粒子被覆率
更に、導電粒子mの帯電における実効的な存在量を把握
するために、導電粒子mの被覆率を調整することが更に
重要となる。例えば導電粒子mとして導電性酸化亜鉛を
用いる場合導電粒子mは白色であるため、トナーの色
(本実施例では磁性トナーの黒色)と区別可能である。
顕微鏡での観察において、白色を呈している領域を面積
率として求める。被覆率が0.1以下の場合は、帯電ロ
ーラ2の周速度を高めても帯電性能としては不十分であ
ることから、導電粒子mの被覆率を0.2〜1の範囲に
保つことが重要となる。(6) Coverage of Conductive Particles Further, in order to grasp the effective amount of the conductive particles m in charging, it is more important to adjust the coverage of the conductive particles m. For example, when conductive zinc oxide is used as the conductive particles m, since the conductive particles m are white, they can be distinguished from the color of the toner (black of the magnetic toner in this embodiment).
In the observation with a microscope, a white area is obtained as an area ratio. If the coverage is 0.1 or less, the charging performance is insufficient even if the peripheral speed of the charging roller 2 is increased. Therefore, the coverage of the conductive particles m should be kept in the range of 0.2 to 1. It becomes important.
【0131】導電粒子mの被覆率を種々変更して検討し
た結果、現像装置4内に導電粒子mを混入させず、導電
粒子mを用いることなく帯電を行った場合(被覆率
0)、又、トナーt100重量部に対して導電粒子mを
0.3重量部(被覆率0.1)添加(外添)した現像剤
を用いた場合、帯電ローラ2への粒子担持量が同じであ
っても、トナーの粒子抵抗が1014Ω・cmと高いため
帯電不十分(不良)となった。As a result of various changes in the coverage of the conductive particles m, when the charging was performed without mixing the conductive particles m into the developing device 4 and without using the conductive particles m (coverage 0), In the case of using a developer in which 0.3 parts by weight of conductive particles m (coverage of 0.1) is added (externally added) to 100 parts by weight of toner t, the amount of particles carried on the charging roller 2 is the same. However, since the particle resistance of the toner was as high as 10 14 Ω · cm, the charging was insufficient (defective).
【0132】一方、トナーt100重量部に対して、そ
れぞれ0.5重量部(被覆率0.2)、2重量部(被覆
率0.5)添加(外添)した現像剤を用いた場合、粒子
抵抗も担持量も前述した適正範囲内にあり、若干被覆率
が低いものの十分な帯電性と現像、カブリ特性を示し
た。従って、被覆率は0.2〜1の範囲が好ましい。On the other hand, in the case of using the developer added (externally added) with 0.5 parts by weight (coverage of 0.2) and 2 parts by weight (coverage of 0.5) to 100 parts by weight of the toner t, respectively, Both the particle resistance and the supported amount were within the above-mentioned appropriate ranges, and although the coverage was a little low, sufficient chargeability, development and fog characteristics were exhibited. Therefore, the coverage is preferably in the range of 0.2 to 1.
【0133】担持量の調整は、基本的には導電粒子mの
トナーtへの添加量の調整により行うことができる。
又、必要に応じて、帯電ローラ2の外周の一部に担持量
調整部材として弾性ブレードを当接することにより調整
を行うことができる。担持量調整部材を当接させること
により、トナーの摩擦帯電極性を正規化する効果があ
り、帯電ローラ2に担持されている粒子量を調整するこ
とが可能となる。The amount of the carried particles can be adjusted basically by adjusting the amount of the conductive particles m added to the toner t.
If necessary, an elastic blade as a carrying amount adjusting member may be brought into contact with a part of the outer circumference of the charging roller 2 for adjustment. By bringing the carrying amount adjusting member into contact with the toner, there is an effect of normalizing the triboelectrification polarity of the toner, and the amount of particles carried on the charging roller 2 can be adjusted.
【0134】(7) 粒子担持量及び抵抗の測定方法、
帯電性能及び画像評価方法
ここで、以上で言及した粒子担持量及び抵抗の測定方
法、帯電性能及び画像評価方法について説明する。(7) A method for measuring the amount of carried particles and the resistance,
Charging Performance and Image Evaluation Method Here, the particle carrying amount and the resistance measuring method, the charging performance and the image evaluation method mentioned above will be described.
【0135】(a)粒子担持量及び抵抗測定
帯電ローラ2に担持している粒子を洗浄し、粒子の重量
及び抵抗の測定を行った。超音波洗浄機内にエタノール
と水(1:2)によりなる洗浄液を調合し、その中に帯
電ローラ2を浸し洗浄を行った。帯電ローラ2の表面を
光学顕微鏡などで確認しながら、又必要に応じて帯電ロ
ーラ2の表面をブレードなどにより摺擦しながら洗浄を
繰り返し行うことにより、帯電ローラ2上の付着物を除
去することができる。(A) Measurement of amount of particles carried and resistance The particles carried on the charging roller 2 were washed, and the weight and resistance of the particles were measured. A cleaning liquid composed of ethanol and water (1: 2) was prepared in the ultrasonic cleaning machine, and the charging roller 2 was dipped in the cleaning liquid for cleaning. Removal of deposits on the charging roller 2 by confirming the surface of the charging roller 2 with an optical microscope or the like, and repeating the cleaning while rubbing the surface of the charging roller 2 with a blade or the like as necessary. You can
【0136】得られた洗浄液は1〜2時間静置し、明ら
かに上澄みと分離できる場合は、上澄みを除去する。そ
の後、105℃で充分乾燥して帯電ローラ2の担持物を
抽出した。The obtained washing solution is allowed to stand for 1 to 2 hours, and when it can be clearly separated from the supernatant, the supernatant is removed. Then, the material carried on the charging roller 2 was extracted by sufficiently drying at 105 ° C.
【0137】粒子抵抗の測定は前述した錠剤法に従う。The particle resistance is measured according to the above-mentioned tablet method.
【0138】担持量は、得られた粒子の総重量と帯電ロ
ーラ8の表面積(帯電ローラ8の長手長さ及び外径から
算出される)から、単位面積当たりの担持量として求め
る。The carrying amount is obtained as a carrying amount per unit area from the total weight of the obtained particles and the surface area of the charging roller 8 (calculated from the longitudinal length and outer diameter of the charging roller 8).
【0139】尚、磁気ブラシの担持量に関し言及する場
合は、その測定は、コート後の帯電スリーブ表面の磁性
粒子を直接採取し、コート量を計測したものである。When referring to the amount of the magnetic brush carried, the measurement is made by directly collecting the magnetic particles on the surface of the charging sleeve after coating and measuring the coating amount.
【0140】(b)被覆率の測定
被覆率の測定に関しては、帯電ローラ2の当接条件に近
い状態で顕微鏡観察し、導電粒子mに覆われている面積
を計測した。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2の回転を停止し、感
光ドラム1及び帯電ローラ2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(DELTS製SR−3100)で
撮影した。帯電ローラ2については、帯電ローラ2を感
光ドラム1に当接するのと同じ条件でスライドガラスに
当接させ、スライドガラスの背面からビデオマイクロス
コープにてその接触面を1000倍の対物レンズで撮影
した。その後、事前に計測した導電粒子mの色或いは輝
度をもって、粒子で被覆されている領域を分離し、面積
率を求めて被覆率とした。又、色による判別が困難な場
合は、帯電ローラ2の最表面の物質を蛍光X線分析装置
SYSTEM3080(理学電機工業(株)製)により
行った。先ず、初期状態において導電粒子mに覆われた
帯電ローラ2と感光ドラム1との間に、ポリエステルテ
ープ(ニチバン製No.550(#25))の粘着面を
帯電ローラ2に向けてはさみ、感光ドラム1と帯電ロー
ラ2を従動回転させて、帯電ローラ2と感光ドラム1と
の帯電接触部nを一度通過させる。このとき、テープ面
には、帯電ローラ2の最表面の粒子を一層サンプリング
することになる。一方、印字テストを終えた帯電ローラ
2についても同様にサンプリングを行う。導電粒子m中
に含まれる特定の元素について、含有量を定量すること
により、被覆率を求めることができる。つまり、導電粒
子mのみを担持した帯電ローラ2のテープ試料を1とし
て、印字テスト後の試料の割合を算出し、被覆率を求め
ることが可能となる。(B) Measurement of Coverage Regarding the measurement of the coverage, the area covered with the conductive particles m was measured by observing with a microscope under a condition close to the contact condition of the charging roller 2. Specifically, the rotation of the photosensitive drum 1 and the charging roller 2 is stopped without applying the charging bias, and the surfaces of the photosensitive drum 1 and the charging roller 2 are covered with a video microscope (OVM1000N made by OLYMPUS) and a digital still recorder (made by DELTS). It was photographed with SR-3100). Regarding the charging roller 2, the charging roller 2 was brought into contact with the slide glass under the same conditions as when the charging roller 2 was brought into contact with the photosensitive drum 1, and the contact surface of the charging roller 2 was photographed from the back surface of the sliding glass with a video microscope using a 1000 × objective lens. . After that, the region covered with the particles was separated based on the color or the brightness of the conductive particles m measured in advance, and the area ratio was calculated and used as the coverage. Further, when it was difficult to discriminate by color, the substance on the outermost surface of the charging roller 2 was measured by a fluorescent X-ray analyzer SYSTEM3080 (manufactured by Rigaku Denki Kogyo Co., Ltd.). First, between the charging roller 2 covered with the conductive particles m in the initial state and the photosensitive drum 1, the adhesive surface of a polyester tape (Nichiban No. 550 (# 25)) is inserted toward the charging roller 2 to expose it to light. The drum 1 and the charging roller 2 are driven to rotate so that the charging contact portion n between the charging roller 2 and the photosensitive drum 1 passes once. At this time, particles on the outermost surface of the charging roller 2 are further sampled on the tape surface. On the other hand, the charging roller 2 that has completed the printing test is also sampled in the same manner. The coverage can be obtained by quantifying the content of a specific element contained in the conductive particles m. That is, with the tape sample of the charging roller 2 carrying only the conductive particles m as 1, the ratio of the sample after the printing test can be calculated and the coverage can be obtained.
【0141】(c)帯電性能の評価
ここでは、帯電性の評価はゴーストで評価した。本実施
例では、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周目で画像
露光した部分(トナー画像部)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1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
生することをいう。評価基準は、ベタ黒後の白地部にお
いてゴーストが見られる場合は不良とし、ベタ黒後の白
地部においてゴーストは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場合は良とし、ベタ黒
後の白地部及び中間頂部のいずれにおいてもゴーストが
見られない場合は優良とした。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。(C) Evaluation of Charging Performance Here, the evaluation of charging property was performed by ghost. In this embodiment, since image recording is performed by the reversal developing system, a ghost here means that a portion (toner image portion) image-exposed in the first round of the photosensitive drum 1 is the second round of the photosensitive drum. It means that the previous image pattern on the photosensitive drum 1 is more strongly developed due to insufficient charging, and a ghost image is generated. The evaluation standard is bad when a ghost is seen in the white background after solid black, and is good when no ghost is seen in the white background after solid black but a slight ghost pattern is seen in the halftone area. When no ghost was observed in both the white background portion and the intermediate top portion, it was considered excellent. The print rate of the image pattern was 5%, and the print test was conducted using a pattern having no difference in print rate in the longitudinal direction.
【0142】(d)画像の評価
画像評価は、中間調画像を出力して画像の欠陥数から評
価を行った。露光装置3として600dpiのレーザス
キャナを使用し画像記録を行った。この評価において、
中間調画像とは主走査方向の1ラインを記録し、その後
2ラインを非記録とする縞模様を意味し、全体として中
間調の濃度を表現している。(D) Image evaluation Image evaluation was performed by outputting a halftone image and evaluating the number of defects in the image. An image was recorded using a 600 dpi laser scanner as the exposure device 3. In this evaluation,
The halftone image means a striped pattern in which one line in the main scanning direction is recorded and then two lines are not recorded, and represents the density of halftone as a whole.
【0143】ここでは、反転現像系で画像記録を行って
いるので、画像露光が阻害された場合、現像時にリーク
が生じた場合、いずれも、白点として画像に現れる。こ
れらの欠陥部位の数を評価した。特に、中間調画像の均
一性を重視し、0.3mm以上の欠陥を評価した。評価
基準は、中間調画像中に直径0.3mm以上の白点が5
0個を越えて存在する場合は不良とし、5〜50個存在
する場合は良とし、5個未満存在する場合は優良とし
た。Here, since image recording is carried out by the reversal developing system, when image exposure is blocked or leak occurs during development, white spots appear on the image. The number of these defect sites was evaluated. In particular, the uniformity of the halftone image was emphasized and defects of 0.3 mm or more were evaluated. The evaluation standard is 5 white dots with a diameter of 0.3 mm or more in the halftone image.
When there were more than 0 pieces, it was judged as bad, when there were 5 to 50 pieces, it was judged as good, and when there were less than 5 pieces, it was judged as excellent.
【0144】(e)カブリ評価
カブリとは、本来印字しない白部(未露光部)がわずか
に現像され、地汚れのように現れる画像不良のことであ
る。カブリ量は、光学反射率測定機(東京電飾製TC−
6DS)によりグリーンフィルタによる光学反射率を測
定し、記録紙のみの反射率から差し引いてカブリ分の反
射率量をもとめ、カブリ量として評価した。カブリ量は
記録紙上を10点以上測定しその平均値を求めた。評価
基準は、カブリ量が10%を越える場合は不良とし、2
〜10%である場合は良とし、2%未満である場合は優
良とした。(E) Fog Evaluation Fog is an image defect in which white areas (unexposed areas) that are not originally printed are slightly developed and appear like background stains. The amount of fog is measured by an optical reflectometer (TC-
6DS), the optical reflectance by a green filter was measured, and the reflectance amount of fog was subtracted from the reflectance of only the recording paper to evaluate the fog amount. The fog amount was obtained by measuring 10 or more points on the recording paper and averaging the measured values. The evaluation standard is that if the fog amount exceeds 10%, it is judged as defective.
When it was -10%, it was evaluated as good, and when it was less than 2%, it was evaluated as excellent.
【0145】(8) 帯電ローラ2の配置
次に、本発明において最も特徴的な、帯電ローラ2の配
置について説明する。本発明では、帯電ローラ2と感光
ドラム1とで形成する帯電接触部nの、感光ドラム1の
移動方向における入り口(接触部入り口)sの配置を規
定する。(8) Arrangement of Charging Roller 2 Next, the most characteristic arrangement of the charging roller 2 in the present invention will be described. In the present invention, the arrangement of the inlet (contact portion inlet) s of the charging contact portion n formed by the charging roller 2 and the photosensitive drum 1 in the moving direction of the photosensitive drum 1 is defined.
【0146】本発明では、図3に示すように、感光ドラ
ム1の回転中心を通る水平線をX軸、感光ドラム1の回
転中心を通る鉛直線をY軸としたとき、接触部入り口s
は、感光ドラム1の回転方向が時計方向となる方向から
見て、XY座標の第1象限に位置するように設ける。In the present invention, as shown in FIG. 3, when the horizontal line passing through the center of rotation of the photosensitive drum 1 is the X axis and the vertical line passing through the center of rotation of the photosensitive drum 1 is the Y axis, the contact portion entrance s
Is provided so as to be located in the first quadrant of the XY coordinates when viewed from the direction in which the photosensitive drum 1 rotates in the clockwise direction.
【0147】本明細書において、上記XY座標の象限に
言及する場合、回転する被帯電体の回転方向が時計方向
となる方向から見た場合についていう。又、接触部入り
口sは、帯電接触部nの、感光ドラム1の回転方向上流
側端部とする。又、感光ドラム1の回転方向において接
触部入り口sの手前側近傍の、帯電ローラ2の表面と感
光ドラム1の表面とで形成される楔形の空間を接触部入
り口領域rとする。In the present specification, when referring to the quadrant of the XY coordinates, it refers to a case where the rotating charged body is viewed from the clockwise direction. Further, the contact portion inlet s is the upstream end of the charging contact portion n in the rotation direction of the photosensitive drum 1. Further, a wedge-shaped space formed by the surface of the charging roller 2 and the surface of the photosensitive drum 1 near the front side of the contact portion entrance s in the rotation direction of the photosensitive drum 1 is defined as a contact portion entrance region r.
【0148】先ず、図2を参照して、本実施例の画像形
成装置の稼働時における帯電接触部nの様子を更に詳し
く説明する。First, referring to FIG. 2, the state of the charging contact portion n when the image forming apparatus of this embodiment is in operation will be described in more detail.
【0149】尚、以下の説明では、理解を容易とするた
めに、初め帯電ローラ2に導電粒子mが担持されていな
い状態から画像形成動作が開始されるものとして説明す
る。しかし、帯電ローラ2の使用初期に帯電ローラ2の
表面に導電粒子mが供給されていない場合、感光ドラム
1の帯電が行われ得ないので、帯電ローラ2の表面には
予め導電粒子mを塗布しておくことができる。In the following description, for ease of understanding, it is assumed that the image forming operation is started from the state where the electrically conductive particles m are not carried on the charging roller 2. However, when the conductive particles m are not supplied to the surface of the charging roller 2 at the beginning of use of the charging roller 2, the photosensitive drum 1 cannot be charged, so the conductive particles m are applied to the surface of the charging roller 2 in advance. You can keep it.
【0150】(ステップ1)図2(a)に示すように、
感光ドラム1は所定の周速で回転しており、感光ドラム
1の表面は図中矢印方向に移動している。又、帯電ロー
ラ2は、感光ドラム1との接触部nにおいて対向する面
が感光ドラム1と逆方向に移動するように、所定の速度
で回転駆動されている。転写工程後に感光ドラム1上に
残留したトナー(転写残トナー)tと導電粒子mとは、
静電気力(クーロン力)、分子間力或いは摩擦力やその
他の付着力により、感光ドラム1の表面に付着した状態
で帯電接触部nに接近する。(Step 1) As shown in FIG.
The photosensitive drum 1 is rotating at a predetermined peripheral speed, and the surface of the photosensitive drum 1 is moving in the arrow direction in the figure. The charging roller 2 is rotationally driven at a predetermined speed so that the surface facing the contact portion n with the photosensitive drum 1 moves in the direction opposite to the photosensitive drum 1. The toner (transfer residual toner) t remaining on the photosensitive drum 1 after the transfer process and the conductive particles m are
Due to electrostatic force (Coulomb force), intermolecular force, frictional force, or other adhesion force, the charging contact portion n is approached while being attached to the surface of the photosensitive drum 1.
【0151】(ステップ2)図2(b)に示すように、
感光ドラム1上の転写残トナーt及び導電粒子mが接触
部入り口領域rに到達すると、転写残トナーt及び導電
粒子mは接触部入り口領域rに溜まり、帯電ローラ2に
よる機械的な力が作用して、徐々に帯電ローラ2の表面
に持ち運ばれる。(Step 2) As shown in FIG.
When the transfer residual toner t and the conductive particles m on the photosensitive drum 1 reach the contact portion entrance region r, the transfer residual toner t and the conductive particles m accumulate in the contact portion entrance region r, and the mechanical force of the charging roller 2 acts. Then, it is gradually carried to the surface of the charging roller 2.
【0152】(ステップ3)図2(c)に示すように、
帯電ローラ2は、接触部入り口領域rに溜まった転写残
トナーt及び導電粒子mを機械的に少しずつ運びながら
回転する。このとき、帯電ローラ2には帯電バイアス印
加電源S1より所定の帯電バイアス電圧(本実施例では
−610V)が印加されており、帯電ローラ2の回転で
帯電接触部nに運ばれる導電粒子mを介して、感光ドラ
ム1の表面を直接注入帯電により所定の電位(本実施例
では−600V)に帯電させる。図中、感光ドラム1上
の帯電された部分を斜線部により模式的に示す。(Step 3) As shown in FIG.
The charging roller 2 rotates while mechanically gradually conveying the transfer residual toner t and the conductive particles m accumulated in the contact portion entrance area r. At this time, a predetermined charging bias voltage (-610V in this embodiment) is applied to the charging roller 2 from the charging bias applying power source S1, and the conductive particles m carried to the charging contact portion n by the rotation of the charging roller 2 are transferred. The surface of the photosensitive drum 1 is charged to a predetermined potential (in this embodiment, -600 V) by direct injection charging. In the figure, the charged portion on the photosensitive drum 1 is schematically shown by the shaded portion.
【0153】帯電ローラ2は、弾性層2bに微小粉体で
ある導電粒子m、及び、転写残トナーtを塗布した状態
で感光ドラム1の表面を摺擦回転し、感光ドラム1との
潤滑性や、接触性、帯電性を維持する。帯電時には、帯
電ローラ2と感光ドラム1との間には電位差による電界
及び電流が生じている。The charging roller 2 slidably rotates the surface of the photosensitive drum 1 with the conductive particles m, which are fine powder, and the transfer residual toner t applied to the elastic layer 2b, and the lubricity with the photosensitive drum 1 is maintained. It also maintains contact and chargeability. At the time of charging, an electric field and a current are generated between the charging roller 2 and the photosensitive drum 1 due to the potential difference.
【0154】こうして、転写残トナーtは一時的に帯電
ローラ2に回収され、又導電粒子mは帯電ローラ2に供
給塗布される。In this way, the transfer residual toner t is temporarily collected by the charging roller 2, and the conductive particles m are supplied and applied to the charging roller 2.
【0155】ここで、帯電ローラ2の表面上の粒子にか
かる力において、帯電ローラ2の表面へ保持する方向の
力としては、帯電ローラ2の表面と粒子との摩擦力や、
帯電ローラ2の表面形状などによる機械的な保持力があ
る。一方、感光ドラム1の表面へ移動させる方向の力と
しては、帯電ローラ2と感光ドラム1との電位差に基づ
く電界、クーロン力、摩擦力などが挙げられる。導電粒
子mは、感光ドラム1の帯電とともに少しずつ感光ドラ
ム1の表面側に転移して、感光ドラム1の回転に伴って
持ち去られる。そして、一部は、転写材Pに転写され
る。Here, in the force applied to the particles on the surface of the charging roller 2, the force for holding the surface of the charging roller 2 is the frictional force between the surface of the charging roller 2 and the particles,
There is a mechanical holding force due to the surface shape of the charging roller 2. On the other hand, examples of the force in the direction of moving the surface of the photosensitive drum 1 include an electric field, a Coulomb force, and a frictional force based on the potential difference between the charging roller 2 and the photosensitive drum 1. The conductive particles m gradually transfer to the surface side of the photosensitive drum 1 as the photosensitive drum 1 is charged, and are carried away as the photosensitive drum 1 rotates. Then, a part is transferred to the transfer material P.
【0156】(ステップ4)図2(d)に示すように、
帯電ローラ2に付着・混入した転写残トナーtは、帯電
ローラ2の外周を周回するにつれて、帯電ローラ2に印
加されている帯電バイアス電圧、或いは摩擦帯電によ
り、反転したトナー電荷が正規化(本実施例では負極性
に)され、注入帯電により帯電された感光ドラム1の表
面電位と帯電ローラ2との間の電位差により、順次、感
光ドラム1に転移する。つまり、感光ドラム1上に吐き
出される。そして、このトナーtは、感光ドラム1の表
面の移動に伴って現像部位aに至り、現像装置4により
現像同時クリーニングにて回収・再利用される。(Step 4) As shown in FIG.
The transfer residual toner t adhering to and mixing with the charging roller 2 is normalized by reversing the toner charge due to the charging bias voltage applied to the charging roller 2 or the frictional charging as it goes around the outer circumference of the charging roller 2. In the embodiment, the surface potential of the photosensitive drum 1 which is negatively charged and is charged by injection charging and the potential difference between the charging roller 2 are sequentially transferred to the photosensitive drum 1. That is, it is discharged onto the photosensitive drum 1. Then, the toner t reaches the developing portion a as the surface of the photosensitive drum 1 moves, and is collected and reused by the developing device 4 in the simultaneous cleaning of development.
【0157】以上のようにして、感光ドラム1は、現像
装置4から供給される導電粒子mが塗布された帯電ロー
ラ2で直接注入帯電機構により帯電され、又転写残トナ
ーtが現像装置4により回収される。As described above, the photosensitive drum 1 is charged by the direct injection charging mechanism by the charging roller 2 coated with the conductive particles m supplied from the developing device 4, and the transfer residual toner t is charged by the developing device 4. Be recovered.
【0158】前述のように、粒子帯電(粉末塗布型)に
よる直接注入帯電機構においては、接触帯電部材の被帯
電体への接触性が帯電性に影響し、接触帯電部材の被帯
電体への接触均一性、緻密性を高めることが重要であ
る。又、良好な帯電性を得るためには、接触帯電部材へ
の導電粒子の担持量、被覆率を、予め設定した適正な範
囲にあるように維持する必要がある。As described above, in the direct injection charging mechanism by the particle charging (powder coating type), the contact property of the contact charging member to the member to be charged affects the charging property, and the contact charging member to the member to be charged is affected. It is important to improve contact uniformity and denseness. Further, in order to obtain good chargeability, it is necessary to maintain the amount of conductive particles carried on the contact charging member and the coverage thereof so as to be within proper preset ranges.
【0159】本発明者らはこの観点から多くの実験研究
を行い、上述のように、接触部入り口sを上記第1象限
内に配置することで、帯電性能が更に向上するととも
に、現像不良(画像欠陥)、カブリの発生が防止され、
良好な画像を更に安定して形成し得ることを見出した。
又、帯電ローラ2をこのように配置することで、トナー
リサイクル性をも向上させ得ることを見出した。The present inventors have conducted many experimental studies from this viewpoint, and as described above, by disposing the contact part inlet s in the first quadrant, the charging performance is further improved and the development failure ( Image defects) and fogging are prevented,
It has been found that a good image can be formed more stably.
It has also been found that by disposing the charging roller 2 in this way, the toner recyclability can also be improved.
【0160】つまり、接触部入り口sを上記定義のXY
座標の第1象限内に配置することで、図3に示すよう
に、接触部入り口領域rは、鉛直上向き方向に開いた配
置となる。これにより、
(1a)接触部入り口領域rに到達した転写残トナーt
及び導電粒子mには、帯電接触部nに向かう方向、且
つ、感光ドラム1に向かう方向の重力作用が働き、図3
中矢印G1にて示すように、接触部入り口領域rに転写
残トナーt及び導電粒子mが溜まりやすい。これによ
り、接触部入り口領域rから転写残トナーt及び導電粒
子mが脱落せず、装置内を汚すことなく、又導電粒子m
の脱落による消費が少なく、更には、トナーリサイクル
性も向上する。
(2a)接触部入り口領域rに導電粒子mが溜まること
により、接触均一性、緻密性が良く、直接注入帯電によ
る帯電性が向上する。又、接触部入り口領域rに溜まっ
た転写残トナーt及び導電粒子mが、帯電ローラ2によ
り少しずつ機械的に運ばれる。これにより、帯電ローラ
2上を運ばれる転写残トナーt及び導電粒子mの量が均
一化され、予め設定された帯電ローラ2への導電粒子m
の担持量、被覆率を、適正な状態で維持できる。
(3a)又、感光ドラム1に、一度に転写残トナーtが
吐き出されるようなことがなく、露光装置3による潜像
露光を妨げることがない。といった効果が得られる。That is, the contact part entrance s is defined as XY defined above.
By arranging in the first quadrant of the coordinates, as shown in FIG. 3, the contact portion entrance region r becomes an arrangement that is open in the vertically upward direction. As a result, (1a) the transfer residual toner t reaching the contact portion entrance area r
3 and the conductive particles m are subjected to a gravitational force in the direction toward the charging contact portion n and the direction toward the photosensitive drum 1.
As indicated by the middle arrow G1, the transfer residual toner t and the conductive particles m are likely to accumulate in the contact portion entrance region r. As a result, the transfer residual toner t and the conductive particles m do not drop off from the contact portion entrance area r, the inside of the apparatus is not polluted, and the conductive particles m
It is less consumed due to falling off, and the toner recyclability is also improved. (2a) Since the conductive particles m are accumulated in the inlet region r of the contact portion, the contact uniformity and the denseness are good, and the charging property by the direct injection charging is improved. Further, the transfer residual toner t and the conductive particles m accumulated in the contact portion entrance region r are mechanically carried little by little by the charging roller 2. As a result, the amounts of the transfer residual toner t and the conductive particles m carried on the charging roller 2 are made uniform, and the conductive particles m to the charging roller 2 set in advance are set.
It is possible to maintain the supported amount and the coverage rate of P in an appropriate state. (3a) Further, the transfer residual toner t is not discharged onto the photosensitive drum 1 at one time, and the latent image exposure by the exposure device 3 is not hindered. Such an effect can be obtained.
【0161】これに対して、接触部入り口sが第2、第
3及び第4象限にある場合、いずれも接触部入り口領域
rからの粒子の脱落、帯電性、画像欠陥などの点で、接
触部入り口sが第1象限にある場合よりも劣る。On the other hand, when the contact part entrance s is in the second, third and fourth quadrants, all of them are contacted in terms of dropout of particles from the contact part entrance region r, charging property, image defect and the like. It is inferior to the case where the entrance s is in the first quadrant.
【0162】先ず、図4に示すように、接触部入り口領
域rが上記定義のXY座標の第2象限にある場合、接触
部入り口領域rは、鉛直下向き方向に開いている。この
ような配置では、
(1b)接触部入り口領域rに到達した転写残トナーt
及び導電粒子mには、帯電接触部nから離れる方向、且
つ、鉛直下方向に重力作用が働くする配置となっている
ため、図4中矢印G2にて示すように、接触部入り口領
域rから転写残トナーt及び導電粒子mが脱落し易くな
る。これにより、装置内を汚す虞があり、又導電粒子m
を消費し、更にはトナーリサイクル性が低下することが
ある。
(2b)接触部入り口領域rに導電粒子mが溜まり難い
ことで、接触均一性、緻密性が低下しやすく、直接注入
帯電による帯電性が劣る。又、接触部入り口領域rから
転写残トナーt及び導電粒子mが脱落した場合などに、
帯電ローラ2上を運ばれる転写残トナーt及び導電粒子
mの量が不均一となり、予め設定された帯電ローラ2へ
の導電粒子mの担持量、被覆率を、適正な状態で維持で
きない場合がある。
(3b)又、感光ドラム1に、一度にまとまった量の転
写残トナーtが吐き出されることで、露光装置3による
潜像露光を妨げる(遮光する)ことがある。といった問
題が発生することがある。First, as shown in FIG. 4, when the contact portion entrance region r is in the second quadrant of the XY coordinates defined above, the contact portion entrance region r is opened vertically downward. In such an arrangement, (1b) transfer residual toner t reaching the contact portion entrance region r
Since the conductive particles m are arranged so that gravity acts on the conductive particles m in a direction away from the charging contact part n and vertically downward, as shown by an arrow G2 in FIG. The transfer residual toner t and the conductive particles m easily fall off. This may pollute the inside of the device, and the conductive particles m
May be consumed, and the toner recyclability may be deteriorated. (2b) Since it is difficult for the conductive particles m to collect in the contact portion entrance region r, the contact uniformity and the density are likely to be deteriorated, and the charging property by direct injection charging is poor. Further, when the transfer residual toner t and the conductive particles m fall off from the contact portion entrance area r,
In some cases, the amounts of the transfer residual toner t and the conductive particles m carried on the charging roller 2 become non-uniform, and the preset carrying amount and coverage of the conductive particles m on the charging roller 2 cannot be maintained in an appropriate state. is there. (3b) Further, the transfer residual toner t collected in a large amount at one time is discharged onto the photosensitive drum 1, which may hinder (shield) latent image exposure by the exposure device 3. Such problems may occur.
【0163】次に、図5に示すように、接触部入り口s
が上記定義のXY座標の第3象限にある場合には、図5
中矢印G3にて示すように、接触部入り口領域rから転
写残トナーt及び導電粒子mがより脱落し易くなり、接
触部入り口sが第2象限にある場合の上記不具合(1
b)、(2b)、及び(3b)がより顕著となる。特に
(1b)については、接触部入り口領域rにある粒子の
重力が最大限接触部nから遠ざかる方向に働くととも
に、帯電ローラ2にも直接作用することから、粒子は帯
電ローラ2によって持ち運ばれ、接触部入り口領域rの
粒子量は減少する。Next, as shown in FIG. 5, the contact part entrance s
Is in the third quadrant of the XY coordinates defined above,
As indicated by the middle arrow G3, the transfer residual toner t and the conductive particles m are more likely to fall off from the contact portion entrance region r, and the contact portion entrance s is in the second quadrant.
b), (2b), and (3b) become more prominent. Particularly in (1b), since the gravity of the particles in the contact portion entrance region r acts in the direction of moving away from the contact portion n to the maximum, and also acts directly on the charging roller 2, the particles are carried by the charging roller 2. , The amount of particles in the contact area r is reduced.
【0164】一方、図6に示すように、接触部入り口s
が上記定義のXY座標の第4象限にある場合、
(1c)感光ドラム1の回転方向において、帯電接触部
nを挟んで接触部入り口領域rと対向する接触部出口領
域eが鉛直方向下向きに開いた配置となるため、図6中
矢印G5にて示すように、ここから転写残トナー及び導
電粒子mが脱落しやすい。このため、装置内を汚す虞が
あり、又導電粒子mを消費し、更にはトナーリサイクル
性が低下することがある。
(2c)接触部入り口領域rは、鉛直上向き方向に開い
ているが、接触部入り口領域rに到達した転写残トナー
t及び導電粒子mには、帯電ローラ2に向かう方向に重
力が作用し、図6中矢印G4にて示すように、転写残ト
ナーt及び導電粒子mは、接触部入り口領域rに溜まる
よりも、寧ろ直ちに帯電ローラ2に持ち運ばれ易くな
る。これにより、接触部入り口領域rに導電粒子mが溜
まり難く、接触均一性、緻密性が低下しやすく、直接注
入帯電による帯電性が劣る。又、帯電ローラ2上を運ば
れる転写残トナーt及び導電粒子mの量が不安定とな
り、予め設定された帯電ローラ2への導電粒子mの担持
量、被覆率を適正な状態で維持できない場合がある。
(3c)又、一度にまとまった量の導電粒子m、転写残
トナーtが帯電ローラ2上を運ばれ、これが感光ドラム
1に吐き出されることで、露光装置3による潜像露光を
妨げる(遮光する)ことがある。
といった問題が発生することがある。On the other hand, as shown in FIG. 6, the contact part entrance s
Is in the fourth quadrant of the XY coordinates defined above, (1c) in the rotational direction of the photosensitive drum 1, the contact portion outlet area e facing the contact portion inlet area r with the charging contact portion n interposed therebetween is vertically downward. Because of the open arrangement, the transfer residual toner and the conductive particles m are easily dropped from here, as shown by an arrow G5 in FIG. Therefore, the inside of the apparatus may be polluted, the conductive particles m may be consumed, and the toner recyclability may be deteriorated. (2c) The contact portion entrance area r is opened vertically upward, but gravity acts on the transfer residual toner t and the conductive particles m reaching the contact portion entrance area r in the direction toward the charging roller 2. As indicated by an arrow G4 in FIG. 6, the transfer residual toner t and the conductive particles m are more likely to be carried to the charging roller 2 immediately rather than being accumulated in the contact portion entrance region r. As a result, the conductive particles m are less likely to be accumulated in the contact portion entrance region r, the contact uniformity and the denseness are likely to be deteriorated, and the charging property by the direct injection charging is deteriorated. Further, when the amounts of the transfer residual toner t and the conductive particles m carried on the charging roller 2 become unstable, and the preset carrying amount of the conductive particles m on the charging roller 2 and the preset coverage cannot be maintained in an appropriate state. There is. (3c) Further, a large amount of conductive particles m and transfer residual toner t are carried on the charging roller 2 and discharged to the photosensitive drum 1, thereby hindering the exposure of the latent image by the exposure device 3 (blocking light). )Sometimes. Such problems may occur.
【0165】ここで、本発明者らの検討によると、一度
にまとまった量の転写残トナーtが感光ドラム1に吐き
出される現象(上記(3b)、(3c))の理由は、次
のように考えられる。According to a study made by the present inventors, the reason for the phenomenon that a large amount of transfer residual toner t is discharged to the photosensitive drum 1 at a time (the above (3b) and (3c)) is as follows. Conceivable.
【0166】本実施例では、接触部入り口領域rにある
負極性の粒子には、帯電ローラ2と感光ドラム1との電
位差による感光ドラム1に向かう方向の力が働いてい
る。つまり、本実施例では、帯電ローラ2に−610V
の帯電バイアスを印加して、感光ドラム1を当初凡そ−
600Vに帯電させるが、感光ドラム1が帯電接触部部
nから一周して再び帯電接触部nに至るまでの間に、転
写ローラ6による逆極性のバイアス印加などの影響によ
り電位が減衰する。In this embodiment, a force in the direction toward the photosensitive drum 1 due to the potential difference between the charging roller 2 and the photosensitive drum 1 acts on the negative particles in the contact portion entrance region r. That is, in this embodiment, the charging roller 2 has a voltage of −610V.
Is applied to the photosensitive drum 1 so that
Although it is charged to 600 V, the potential is attenuated by the influence of the bias application of the reverse polarity by the transfer roller 6 or the like until the photosensitive drum 1 makes one round from the charging contact portion n and reaches the charging contact portion n again.
【0167】非露光部では、帯電接触部nに突入する際
の感光ドラム1の表面電位は、通常、−400〜−50
0V程度の表面電位となっている。従って、接触部入り
口領域rでは、負極性の粒子は、帯電ローラ2と感光ド
ラム1との電位差((−610V)−(−400〜−5
00V))により感光ドラム1方向に押されている。こ
れに対して、露光部では、帯電接触部nに突入する際の
感光ドラム1の表面電位は、通常、−0〜−100Vの
表面電位となっている。従って、接触部入り口領域rを
感光ドラム1上の露光部が通過する際には、負極性の粒
子(転写残トナー及び導電粒子)は、非露光部に比べて
強く感光ドラム1に向かって押されている。In the non-exposed area, the surface potential of the photosensitive drum 1 when entering the charging contact area n is usually -400 to -50.
The surface potential is about 0V. Therefore, in the contact portion entrance region r, the negative particles have a potential difference between the charging roller 2 and the photosensitive drum 1 ((-610V)-(-400 to -5).
00V)) is pressed toward the photosensitive drum 1. On the other hand, in the exposed portion, the surface potential of the photosensitive drum 1 when entering the charging contact portion n is usually a surface potential of −0 to −100V. Therefore, when the exposed portion on the photosensitive drum 1 passes through the contact portion entrance region r, the negative polarity particles (transfer residual toner and conductive particles) are pushed toward the photosensitive drum 1 more strongly than the non-exposed portion. Has been done.
【0168】このようにして感光ドラム1上に、露光部
と非露光部とによる電位段差が形成されていると、接触
部入り口領域rを露光部、非露光部の順に電位段差が通
過する際に、接触部入り口領域r内の負極性の粒子を感
光ドラム1に向かって押す力が急に弱くなる。これによ
り、接触部入り口領域r内の負極性の粒子は帯電ローラ
2側へと転移し易くなる。In this way, when the potential step due to the exposed portion and the non-exposed portion is formed on the photosensitive drum 1, when the potential step passes through the contact portion entrance region r in the order of the exposed portion and the non-exposed portion. Moreover, the force of pushing the negative-polarity particles in the contact portion entrance region r toward the photosensitive drum 1 suddenly weakens. As a result, the negative-polarity particles in the contact portion entrance region r are easily transferred to the charging roller 2 side.
【0169】このとき、本発明に従って接触部入り口s
が上記定義のXY座標の第1象限内にある場合、接触部
入り口領域r内の粒子には、帯電接触部nに向かう方向
の重力が作用しており、接触部入り口領域r内に留まろ
うとする力が大きくなる。又、接触部入り口領域rに溜
まった粒子は、同領域に溜まった粒子に対し重力の一部
が帯電ローラ2方向にも作用することにより、帯電ロー
ラ2によって少しずつ機械的に運ばれるため、上記電位
段差の影響を受け難いものと考えられる。At this time, according to the present invention, the contact part entrance s
Is in the first quadrant of the XY coordinates defined above, the particles in the contact portion entrance region r are subjected to gravity in the direction toward the charging contact portion n and remain in the contact portion entrance region r. The power to try increases. Further, the particles accumulated in the contact portion inlet region r are mechanically carried little by little by the charging roller 2 because part of gravity acts on the particles accumulated in the contact region entrance region r in the direction of the charging roller 2 as well. It is considered that it is unlikely to be affected by the potential step.
【0170】これに対して、接触部入り口sが上記定義
のXY座標の第2象限内にある場合は、接触部入り口領
域r内の粒子が同領域から離れる方向に重力が作用する
ため、接触部入り口領域rに留まろうとする力が弱くな
ることから、上記電位段差の影響を受けやすいものと予
想される。実際、接触部入り口sが上記定義のXY座標
の第2象限内にある場合、接触部入り口領域rから一度
にまとまった量の粒子が帯電ローラ2によって運ばれ
て、これが感光ドラム1に転移して像露光を遮光するこ
とで形成されたものと考えられるスジ画像が記録される
ことがある。On the other hand, when the contact portion entrance s is in the second quadrant of the XY coordinates defined above, the particles in the contact portion entrance area r are gravitationally acted in the direction away from the area, and thus the contact area Since the force that tries to stay in the part entrance region r becomes weak, it is expected that the potential step is easily affected. In fact, when the contact part entrance s is in the second quadrant of the XY coordinates defined above, a large amount of particles collected at one time from the contact part entrance area r are carried by the charging roller 2 and transferred to the photosensitive drum 1. In some cases, a streak image, which is considered to be formed by blocking the image exposure, is recorded.
【0171】又、接触部入り口sが第3象限及び第4象
限内にある場合、潜像露光を遮る画像不良がみられる
が、その特徴が第2象限でみられるものとは若干異な
り、ゴースト画像となってあらわれることがある。ゴー
ストとは、前回感光ドラム1上に記録した画像が、一定
距離離れてまた現れる現象であるが、その距離は、時間
にすると、感光ドラム1の1周及び帯電ローラ2の1周
の時間に相当する。つまり、画像パターンの転写残トナ
ーtが帯電ローラ2の外周を一周して、再び帯電接触部
nの感光ドラム1の回転方向下流側から感光ドラム1に
移動するという経路をたどり、そして感光ドラム1上に
移動したこの転写残トナーtが潜像露光を遮ることによ
り発生していると予想される。第3象限及び第4象限に
おいては、帯電ローラ2の方向に重力が作用するため、
転写残トナーtと帯電粒子mの多くはそのまま、帯電ロ
ーラ2に転移しゴースト画像として画像不良を生じさせ
る。When the contact part entrance s is in the third quadrant and the fourth quadrant, an image defect obstructing the latent image exposure is seen, but the characteristic is slightly different from that seen in the second quadrant, and the ghost is different. It may appear as an image. The ghost is a phenomenon in which an image previously recorded on the photosensitive drum 1 appears again at a certain distance, but when the time is taken, the distance is one rotation of the photosensitive drum 1 and one rotation of the charging roller 2. Equivalent to. That is, the transfer residual toner t of the image pattern goes around the outer circumference of the charging roller 2, and again moves to the photosensitive drum 1 from the downstream side of the charging contact portion n in the rotational direction of the photosensitive drum 1, and then the photosensitive drum 1 It is presumed that this transfer residual toner t that has moved upward is generated by blocking the latent image exposure. In the third and fourth quadrants, gravity acts in the direction of the charging roller 2,
Most of the transfer residual toner t and the charged particles m are transferred to the charging roller 2 as they are and cause an image defect as a ghost image.
【0172】又、このことから、第1象限及び第2象
限、特に、第1象限において、接触部入り口領域rへの
粒子の溜まりが重要な働きをしていることも証明でき
る。接触部入り口領域rに溜まった粒子は、同領域に溜
まることにより、帯電ローラ2の長手方向などにおいて
転写残りの画像パターンを均す作用があることが理解で
きる。From this, it can also be proved that the accumulation of particles in the contact portion entrance region r plays an important role in the first and second quadrants, particularly in the first quadrant. It can be understood that the particles accumulated in the contact portion entrance region r have an action of leveling the transfer-untransferred image pattern in the longitudinal direction of the charging roller 2 by accumulating in the region.
【0173】尚、接触部入り口sが第1象限と第2象限
との境界(即ち、Y軸上)にある場合においても、接触
部入り口sが第2象限内にある場合の上記不具合(1
b)、(2b)及び(3b)は改善される。又、接触部
入り口sが第1象限と第4象限との境界(即ち、X軸
上)にある場合も同様に、接触部入り口sが第4象限内
にある場合の上記不具合(1c)、(2c)及び(3
c)は改善される。従って、接触部入り口sは、第1象
限と第2象限との境界、或いは第1象限と第2象限との
境界に配置されていてもよい。Even when the contact portion entrance s is at the boundary between the first quadrant and the second quadrant (that is, on the Y axis), the above-mentioned inconvenience (1) when the contact portion entrance s is in the second quadrant
b), (2b) and (3b) are improved. Similarly, when the contact part entrance s is at the boundary between the first quadrant and the fourth quadrant (that is, on the X axis), the above-mentioned problem (1c) when the contact part entrance s is in the fourth quadrant, (2c) and (3
c) is improved. Therefore, the contact portion entrance s may be arranged at the boundary between the first quadrant and the second quadrant, or at the boundary between the first quadrant and the second quadrant.
【0174】但し、本発明者らの検討によると、より高
い帯電性能と中間調画像均一性を得るためには、上記定
義のX軸のうちXが正の軸から、感光ドラム1の回転中
心と接触部入り口sとを結ぶ直線への角α(図3)は、
15度以上、75度以下とすることが好ましい。より好
ましくは30度以上、60度以下とする。However, according to the studies by the present inventors, in order to obtain higher charging performance and higher halftone image uniformity, from the positive X axis of the X axis defined above, the rotation center of the photosensitive drum 1 is determined. The angle α (Fig. 3) to the straight line connecting the
It is preferable that the angle is 15 degrees or more and 75 degrees or less. More preferably, it is 30 degrees or more and 60 degrees or less.
【0175】次に、本発明者らは、下記の試験により、
本発明に従って接触部入り口sを第1象限に設ける配置
の優位性を確認した。Next, the inventors of the present invention conducted the following tests.
According to the present invention, the superiority of the arrangement in which the contact part entrance s is provided in the first quadrant was confirmed.
【0176】(評価項目)下記の評価結果表に示す各配
置(具体例(本願発明)1〜7、比較例1〜7)におい
て、2000枚の印字テストを行い、そのときの(1)
機内汚染、(2)帯電性能評価、(3)中間調画像均一
性の評価を以下の方法で行った。(Evaluation Items) A print test of 2000 sheets was carried out in each arrangement (specific examples (present invention) 1 to 7 and comparative examples 1 to 7) shown in the following evaluation result table, and (1) at that time
In-machine contamination, (2) charging performance evaluation, and (3) halftone image uniformity evaluation were performed by the following methods.
【0177】(評価方法)
(1)機内汚染
トナーtと帯電粒子mによる機内汚染状態を各構成で比
較した。定量化が困難であったため、各構成における機
内汚染状態を3段階(A:5例、B:5例、C4例)に
分類し、相対的に評価を行った。(Evaluation Method) (1) In-apparatus Contamination Toner t and in-apparatus contamination state due to charged particles m were compared for each constitution. Since it was difficult to quantify, the in-flight contamination state in each configuration was classified into 3 stages (A: 5 cases, B: 5 cases, C4 cases) and relatively evaluated.
【0178】(2)帯電性評価
ここでは以下の新たな評価方法により帯電性をより厳密
に評価した。帯電性能の指標として、帯電不足によるゴ
ースト画像の評価と、帯電均一性とを用いた。(2) Evaluation of charging property Here, the charging property was evaluated more strictly by the following new evaluation method. As an index of charging performance, evaluation of a ghost image due to insufficient charging and charging uniformity were used.
【0179】評価は、先端に5mm〜25mm角の黒い
四角形を配した画像パターンを描いた後に、前述の中間
調画像、つまり、主走査方向の1ラインを記録し、その
後2ラインを非記録とする縞模様であり、全体として中
間調の濃度を表現している画像を配置した評価画像をも
とに行った。帯電性能が低い場合は、四角形の露光パタ
ーンを帯電ローラ2において一様に帯電できないため、
中間調画像域において、淡い四角形のパターンが確認さ
れる。このパターンの有無を持って帯電性能の指標とし
た。更に、帯電性能の微少な変化をとらえるために、中
間調画像の均一性にも着目した。帯電性能が低下すると
き、帯電ローラ2の摺擦した跡が黒い短い線となって現
れる。特に、中間調画像におけるこのスジの有無を持っ
て、もう一つの帯電性能の指標とした。In the evaluation, after drawing an image pattern in which a black square of 5 mm to 25 mm square is arranged at the tip, the above-mentioned halftone image, that is, one line in the main scanning direction is recorded, and then two lines are not recorded. It was performed based on an evaluation image in which an image having a striped pattern and expressing a halftone density as a whole is arranged. When the charging performance is low, the square exposure pattern cannot be uniformly charged on the charging roller 2,
In the halftone image area, a light square pattern is observed. The presence or absence of this pattern was used as an index of charging performance. Further, in order to catch a slight change in charging performance, attention was paid to the uniformity of the halftone image. When the charging performance deteriorates, the rubbing traces of the charging roller 2 appear as black short lines. In particular, the presence or absence of the streak in the halftone image was used as another index of the charging performance.
【0180】本発明を実施する画像形成装置によって現
像装置4内のトナー充填量が異なるため、その寿命は一
定ではない。又、本発明者らの検討によると、特に、ト
ナー終了間際に画像不良が顕著となることから、本評価
についてもトナーエンド時及びその200枚前の時点で
の印字画像について行った。Since the toner filling amount in the developing device 4 varies depending on the image forming apparatus embodying the present invention, its life is not constant. Further, according to the study by the present inventors, in particular, an image defect becomes remarkable just before the end of the toner. Therefore, this evaluation was also performed on the printed images at the toner end and 200 sheets before that.
【0181】 A:ゴーストもスジもみられない B:ゴーストは見られないが軽微なスジが確認される C:軽微なゴーストとスジが確認される D:明確なゴーストとスジが確認される[0181] A: No ghosts or streaks B: No ghost can be seen, but a slight streak is confirmed. C: Minor ghost and streak are confirmed D: Clear ghost and streak are confirmed
【0182】(3)中間調均一性(画像欠陥の評価)
ここでは、中間調のゴースト状の画像欠陥も含めて、以
下の評価方法により評価を行った。画像評価は中間調画
像を出力して画像の欠陥数から評価を行った。各例のプ
リンタにおいて600dpiレーザスキャナを使用し画
像記録を行った。(3) Halftone Uniformity (Evaluation of Image Defects) Here, the evaluation including the halftone ghost image defects was carried out by the following evaluation method. For the image evaluation, a halftone image was output and the number of defects in the image was evaluated. Image recording was performed using a 600 dpi laser scanner in the printer of each example.
【0183】評価は、帯電性評価にも用いた、先端に2
5mm角の黒い四角形を5つ配した画像パターンを描い
た後に、中間調画像を配置した評価画像をもとに行っ
た。本評価においても、中間調画像とは主走査方向の1
ラインを記録し、その後2ラインを非記録とする縞模様
を意味し、全体として中間調の濃度を表現している。The evaluation was also carried out for the evaluation of the charging property.
After drawing an image pattern in which five black squares of 5 mm square were arranged, it was performed based on the evaluation image in which the halftone image was arranged. Also in this evaluation, the halftone image is 1 in the main scanning direction.
It means a striped pattern in which a line is recorded and then two lines are not recorded, and a halftone density is expressed as a whole.
【0184】各例のプリンタは反転現像系で画像記録を
行っているので画像露光が阻害された場合、白点として
画像に現れる。特に、本発明では中間調画像の均一性を
重視し、これらの欠陥部位の数を以下の基準で評価し
た。画像欠陥評価において、白点は0.3mm以上の点
を欠陥部位としてカウントして評価した。Since the printers of the respective examples carry out image recording by the reversal developing system, when image exposure is blocked, they appear as white spots on the image. In particular, in the present invention, importance is attached to the uniformity of the halftone image, and the number of these defective portions is evaluated according to the following criteria. In the image defect evaluation, white dots were evaluated by counting points of 0.3 mm or more as defective parts.
【0185】
A:画像欠陥が0から5未満存在する
B:画像欠陥が5から50未満存在する
C:画像欠陥が50から100未満存在する
D:画像欠陥が100を越えて存在する
又、白点がつながり一線上に現れる場合も、全画像のゴ
ースト上に現れる場合も同様にカウントした。A: There are 0 to less than 5 image defects B: There are 5 to less than 50 image defects C: There are 50 to less than 100 image defects D: There are more than 100 image defects, and also white Counting was performed in the same way when the dots appeared on a straight line and when they appeared on the ghost of all images.
【0186】(評価結果)(Evaluation result)
【表1】 [Table 1]
【0187】以上、本実施例によれば、導電粒子mの帯
電ローラ2への担持量、被覆率を適正に維持し、良好な
帯電性能を常に発揮することができる。又、帯電接触部
nの、感光ドラム1の回転方向における入り口sからの
導電粒子m、トナーtの脱落を防止し、機内の汚れ、導
電粒子mの消費を防止することができ、又、トナーリサ
イクル性をも向上させることができる。そして、小粒径
の導電粒子mを用いて高い帯電密度を得るとともに、導
電粒子の脱落を低減することができ、帯電能力を高める
ことができる。従って、粒子帯電(粉末塗布型)による
直接注入帯電機構での帯電性能を更に向上させることが
できる。As described above, according to this embodiment, the amount of the conductive particles m carried on the charging roller 2 and the coverage thereof can be appropriately maintained, and good charging performance can always be exhibited. Further, it is possible to prevent the conductive particles m and the toner t from coming off from the entrance s of the charging contact portion n in the rotation direction of the photosensitive drum 1, and to prevent the inside of the machine from being consumed and the consumption of the conductive particles m. Recyclability can also be improved. Then, it is possible to obtain a high charge density by using the conductive particles m having a small particle diameter, to reduce the dropping of the conductive particles, and to enhance the charging ability. Therefore, the charging performance of the direct injection charging mechanism by particle charging (powder coating type) can be further improved.
【0188】実施例2
次に、本発明をプロセスカートリッジが着脱可能とされ
る電子写真画像形成装置に具現化した一実施例について
説明する。尚、図9は、プロセスカートリッジを装着し
た電子写真画像形成装置の構成模式説明図、図10はプ
ロセスカートリッジの構成模式説明図である。Embodiment 2 Next, an embodiment in which the present invention is embodied in an electrophotographic image forming apparatus in which a process cartridge is detachable will be described. FIG. 9 is a schematic explanatory view of the configuration of the electrophotographic image forming apparatus in which the process cartridge is mounted, and FIG. 10 is a schematic schematic illustration of the configuration of the process cartridge.
【0189】図9に示すレーザビームプリンタとされる
電子写真画像形成装置100の基本構成は、図1を参照
して説明したものと同様であり、転写方式電子写真プロ
セスを利用し、直接注入帯電方式、トナーリサイクルプ
ロセス(クリーナレスシステム)を採用している。The basic construction of the electrophotographic image forming apparatus 100, which is the laser beam printer shown in FIG. 9, is the same as that described with reference to FIG. Method, toner recycling process (cleanerless system).
【0190】画像形成装置100は、像担持体としての
ドラム形状の電子写真感光体(感光ドラム)1を有す
る。光学系3から画像情報に基づいた情報光を感光ドラ
ム1へ照射して感光ドラム1に潜像を形成し、この潜像
を現像剤(トナー)で現像してトナー像を形成する。The image forming apparatus 100 has a drum-shaped electrophotographic photosensitive member (photosensitive drum) 1 as an image bearing member. Information light based on image information is emitted from the optical system 3 to the photosensitive drum 1 to form a latent image on the photosensitive drum 1, and the latent image is developed with a developer (toner) to form a toner image.
【0191】感光ドラム1へのトナー像の形成と同期し
て、記録媒体としての転写材Pを収容した給紙カセット
8aからピックアップローラ8b及びこれに圧接する圧
接部材8cで一枚ずつ分離給送すると共に、搬送手段8
eで搬送する。In synchronism with the formation of the toner image on the photosensitive drum 1, the sheet feeding cassette 8a containing the transfer material P as a recording medium is separated and fed one by one by the pickup roller 8b and the pressure contact member 8c in pressure contact with the pickup roller 8b. And transporting means 8
Transport by e.
【0192】そして、プロセスカートリッジBとしてカ
ートリッジ化された感光ドラム1に形成したトナー像
を、転写手段としての転写ローラ6に電圧印加すること
によって転写材Pに転写し、その転写材Pを搬送手段8
fによって定着手段7へと搬送する。Then, the toner image formed on the photosensitive drum 1 which has been made into the process cartridge B is transferred to the transfer material P by applying a voltage to the transfer roller 6 as the transfer means, and the transfer material P is conveyed. 8
It is conveyed to the fixing means 7 by f.
【0193】定着手段7は駆動ローラ7aと、ヒータ7
bを内蔵すると共に支持体7cによって回転可能に支持
された筒状シートで構成した定着回転体7dからなり、
通過する転写材Pに熱及び圧力を印加して転写トナー像
を定着する。そして、この転写材Pを排出ローラ対8d
で搬送し、反転搬送経路を通して排出部9へと排出す
る。The fixing means 7 comprises a driving roller 7a and a heater 7
and a fixing rotator 7d that is a cylindrical sheet that is rotatably supported by a support 7c.
Heat and pressure are applied to the passing transfer material P to fix the transferred toner image. Then, the transfer material P is ejected by a pair of discharge rollers 8d.
And then discharged to the discharge unit 9 through the reverse conveyance route.
【0194】本実施例のプロセスカートリッジBは、図
10に示すように、感光層を有する電子写真感光体であ
る感光ドラム1を回転し、帯電手段である帯電ローラ2
へ電圧印加して感光ドラム1の表面を一様に帯電し、こ
の帯電した感光ドラム1に対して光学系3からの光像を
露光開口部10aを介して露光して潜像を形成し、潜像
を現像手段である現像装置4によって現像するように構
成している。As shown in FIG. 10, the process cartridge B of this embodiment rotates the photosensitive drum 1 which is an electrophotographic photosensitive member having a photosensitive layer, and the charging roller 2 which is a charging means.
Voltage is applied to uniformly charge the surface of the photosensitive drum 1, and the charged photosensitive drum 1 is exposed to an optical image from the optical system 3 through the exposure opening 10a to form a latent image. The latent image is developed by the developing device 4, which is a developing unit.
【0195】現像装置4は、トナー収納枠体10f1と
蓋部材10f2とで形成される現像容器4eの現像剤収
納部4e1内のトナー送り手段である、回転可能なトナ
ー送り部材(攪拌部材)4dにより、現像剤収納部4e
1の開口部10kを通じて現像室4e2へ送り出し、固
定磁石4bを内蔵した現像回転体(現像剤担持体)であ
る現像ローラ4aを回転させると共に、現像ブレード4
cによって摩擦帯電電荷を付与したトナー層を現像ロー
ラ4aの表面に形成し、そのトナーを感光ドラム1上の
潜像に応じて感光ドラム1へ転移させることによってト
ナー像を形成して可視像化するものである。The developing device 4 is a rotatable toner feeding member (stirring member) 4d, which is a toner feeding means in the developer accommodating portion 4e1 of the developing container 4e formed by the toner accommodating frame 10f1 and the lid member 10f2. Allows the developer storage section 4e
1 to the developing chamber 4e2 through the opening 10k to rotate the developing roller 4a, which is a developing rotary member (developer carrying member) having the fixed magnet 4b built therein, and the developing blade 4a.
A toner layer to which a triboelectric charge has been applied by c is formed on the surface of the developing roller 4a, and the toner is transferred to the photosensitive drum 1 according to the latent image on the photosensitive drum 1 to form a toner image and a visible image. It will be transformed.
【0196】そして、転写ローラ6にトナー像と逆極性
の電圧を印加してトナー像を転写材Pに転写する、感光
ドラム1上に残留した転写残トナーは次工程以降の現像
時に現像装置4によって回収する。Then, a voltage having a polarity opposite to that of the toner image is applied to the transfer roller 6 to transfer the toner image to the transfer material P. The transfer residual toner remaining on the photosensitive drum 1 is developed by the developing device 4 at the time of the subsequent development process. Collect by.
【0197】プロセスカートリッジBは、画像形成装置
本体Aに設けたカートリッジ装着手段10bに対して、
カートリッジ両端部に設けられたガイド部分(図示せ
ず)用いて着脱可能に装着される。The process cartridge B is different from the cartridge mounting means 10b provided in the main body A of the image forming apparatus,
It is removably mounted by using guide portions (not shown) provided at both ends of the cartridge.
【0198】又、プロセスカートリッジBは、感光ドラ
ム1及び帯電ローラ2を保持するドラム枠体ユニットC
と、現像装置4を構成する現像ユニットDとを一体に組
み立てることによって構成される。The process cartridge B is a drum frame unit C that holds the photosensitive drum 1 and the charging roller 2.
And the developing unit D constituting the developing device 4 are integrally assembled.
【0199】画像形成装置がプロセスカートリッジ着脱
式とされていることを除けば、本実施例において、被帯
電体である感光ドラム1、帯電ローラ2の構成及び配
置、或いはトナーt、導電粒子mなどの詳細は、全て前
述の実施例に準じる。帯電ローラ2の配置に関し、角度
αは45°とした。従って、ここでは、これらの重複す
る説明は省略し、前述の実施例の全説明を援用する。Except that the image forming apparatus is of a process cartridge detachable type, in the present embodiment, the configuration and arrangement of the photosensitive drum 1 and the charging roller 2, which are the members to be charged, the toner t, the conductive particles m, etc. The details of are all based on the above-mentioned embodiment. Regarding the arrangement of the charging roller 2, the angle α was set to 45 °. Therefore, the duplicated description will be omitted here, and the entire description of the above-described embodiment will be cited.
【0200】本実施例によれば、本発明に従う粒子帯電
(粉末塗布型)をプロセスカートリッジ着脱式の画像形
成装置に適用することで、直接注入帯電機構での帯電性
能が更に向上し、しかも、クリーナレスシステムを採用
し、導電粒子mを現像装置から供給することで、プロセ
スカートリッジ及び装置本体を格段に小型化、低コスト
化することができる。According to the present embodiment, by applying the particle charging (powder coating type) according to the present invention to the image forming apparatus of the process cartridge detachable type, the charging performance in the direct injection charging mechanism is further improved, and moreover, By adopting the cleanerless system and supplying the conductive particles m from the developing device, the process cartridge and the apparatus main body can be remarkably downsized and the cost can be reduced.
【0201】(他の実施例)
(1)上記実施例では、画像形成装置としてレーザビー
ムプリンタを例示したが、本発明はこれに限定されるも
のではなく、電子写真複写機、ファクシミリ装置、ワー
ドプロセッサなど他の画像形成装置にも適用しうること
は勿論である。(Other Embodiments) (1) In the above embodiments, a laser beam printer was illustrated as an image forming apparatus, but the present invention is not limited to this, and an electrophotographic copying machine, a facsimile machine, a word processor. Of course, it can be applied to other image forming apparatuses.
【0202】(2)被帯電体としての像担持体は静電記
録装置の場合には、静電記録誘電体である。(2) In the case of the electrostatic recording device, the image bearing member as the member to be charged is an electrostatic recording dielectric.
【0203】(3)像担持体はドラム型に限られず、エ
ンドレス状或いは有端のベルト型、シート状などであっ
てもよい。但し、このときの角度αの定義は、次の通り
である。像担持体と帯電部材との接触部nと、接触部入
り口領域rに相当する、像担持体の外周部分に凡そ近い
仮想の円を想定し、この円の中心を前述の実施例におけ
る感光ドラム1の中心に当てはめることにより、同様に
して角度αを求める。(3) The image bearing member is not limited to the drum type, and may be an endless type, a belt type having an end, a sheet type or the like. However, the definition of the angle α at this time is as follows. Assuming a contact portion n between the image bearing member and the charging member and a virtual circle corresponding to the contact portion entrance area r, which is approximately close to the outer peripheral portion of the image bearing member, and the center of this circle is the photosensitive drum in the above-described embodiment. By fitting it to the center of 1, the angle α is similarly obtained.
【0204】(4)接触帯電部材はローラ型に限られ
ず、エンドレス状或いは有端のベルト型であってもよ
い。(4) The contact charging member is not limited to the roller type, but may be an endless type or an endless belt type.
【0205】(5)本発明に係る帯電装置は、画像形成
装置の像担持体(電子写真感光体、静電記録誘電体な
ど)の帯電装置に限られず、広く被帯電体の帯電処理手
段(除電処理も含む)として使用して有効であることを
は勿論である。(5) The charging device according to the present invention is not limited to the charging device for the image bearing member (electrophotographic photosensitive member, electrostatic recording dielectric member, etc.) of the image forming apparatus, and is widely used as a charging processing means for charged members ( Of course, it is effective when used as a static elimination process).
【0206】(6)現像方式としては、公知の2成分磁
気ブラシ現像法、カスケード現像法、タッチダウン現像
法、クラウド現像法等の種々の現像法を用いることが可
能である。(6) As the developing method, various known developing methods such as a two-component magnetic brush developing method, a cascade developing method, a touchdown developing method and a cloud developing method can be used.
【0207】(7)電子写真感光体としては、前記感光
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。先ず、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(OP
C)等が含まれる。また、前記感光体を搭載する形状と
しては、例えばドラム状、ベルト状等の回転体及びシー
ト状等が含まれる。なお、一般的にはドラム状又はベル
ト状のものが用いられており、例えばドラムタイプの感
光体にあっては、アルミ合金等のシリンダー上に光導電
体を蒸着又は塗工等を行ったものである。(7) The electrophotographic photosensitive member is not limited to the photosensitive drum, but includes, for example, the following. First, a photoconductor is used as the photoconductor, and examples of the photoconductor include amorphous silicon, amorphous selenium, zinc oxide, titanium oxide, and organic photoconductor (OP).
C) etc. are included. The shape on which the photosensitive member is mounted includes, for example, a drum-shaped or belt-shaped rotating body and a sheet-shaped member. Generally, a drum-shaped or belt-shaped one is used. For example, in the case of a drum type photoconductor, a photoconductor is vapor-deposited or coated on a cylinder of aluminum alloy or the like. Is.
【0208】(8)上記各実施例では、導電粒子は、供
給手段としての現像装置が現像と同時に被帯電体である
像担持体を介して帯電部材に供給するとして説明した
が、本発明はこれに限定されるものではない。被帯電体
を介して帯電部材に導電粒子を供給するための専用の供
給手段を、被帯電体表面の移動方向において帯電部材よ
り上流側に設けてもよい。(8) In each of the above-described embodiments, the conductive particles are described as being supplied to the charging member via the image bearing member, which is the member to be charged, at the same time as the developing device as the supplying unit. It is not limited to this. A dedicated supply unit for supplying the conductive particles to the charging member via the member to be charged may be provided upstream of the charging member in the moving direction of the surface of the member to be charged.
【0209】(9)更に、上記各実施例では、画像形成
装置はクリーナレスプロセスを採用するものとして説明
したが、本発明はこれに限定されるものではなく、画像
形成装置が、被帯電体である像担持体(感光ドラムな
ど)の表面をクリーニングするための、従来周知のクリ
ーナ(クリーニング装置)を備えている場合にも本発明
は適用しうる。この場合、像担持体を介して帯電部材に
導電粒子を供給するための供給手段を、例えば、像担持
体表面の移動方向においてクリーナよりも下流、且つ、
帯電部材よりも上流に設けることができる。但し、クリ
ーナレスプロセスに本発明を適用したほうが、その効果
は大きく、又、廃トナーを出さない、装置の小型化、低
コスト化が可能であるなどの利点を有するクリーナレス
を実現する意味においても優位である。(9) Furthermore, in each of the above-mentioned embodiments, the image forming apparatus is described as adopting the cleanerless process. However, the present invention is not limited to this, and the image forming apparatus is a member to be charged. The present invention can be applied to the case where a conventionally known cleaner (cleaning device) for cleaning the surface of the image carrier (photosensitive drum or the like) is provided. In this case, a supply means for supplying the conductive particles to the charging member via the image carrier, for example, downstream of the cleaner in the moving direction of the image carrier surface, and
It can be provided upstream of the charging member. However, the effect of applying the present invention to a cleanerless process is greater, and in the sense that a cleanerless process having advantages such as not producing waste toner, reducing the size of the apparatus, and reducing the cost can be realized. Is also superior.
【0210】(10)像担持体からトナー像の転写を受
ける被転写体は、転写ドラム、転写ベルトなどの中間転
写体であってもよい。(10) The transferred material which receives the transfer of the toner image from the image carrier may be an intermediate transfer material such as a transfer drum or a transfer belt.
【0211】[0211]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
粒子帯電(粉末塗布型)による直接注入帯電機構での帯
電性能を更に向上させることができる。又、本発明によ
れば、導電粒子の帯電部材への担持量、被覆率を適正に
維持し、良好な帯電性能を常に発揮することができる。
更に、帯電部材と被帯電体とで形成する接触部の、被帯
電体の移動方向における入り口からの粒子の脱落を防止
し、機内の汚れ、導電粒子の消費を防止し、トナーリサ
イクルシステムを採用した画像形成装置において、トナ
ーリサイクル性を向上させることができる。As described above, according to the present invention,
It is possible to further improve the charging performance in the direct injection charging mechanism by particle charging (powder coating type). Further, according to the present invention, it is possible to properly maintain the amount of conductive particles carried on the charging member and the coverage thereof, and always exhibit good charging performance.
In addition, the toner recycle system is adopted to prevent particles from dropping from the entrance of the contact part formed by the charging member and the body to be charged from the entrance in the moving direction of the body to be charged, and to prevent dirt inside the machine and consumption of conductive particles. In the image forming apparatus, the toner recyclability can be improved.
【図1】本発明に係る画像形成装置の一実施例の概略構
成を示す断面模式図である。FIG. 1 is a schematic sectional view showing a schematic configuration of an embodiment of an image forming apparatus according to the present invention.
【図2】画像形成装置稼働時の帯電接触部の様子を示す
模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram showing a state of a charging contact portion when the image forming apparatus is in operation.
【図3】本発明に従う帯電接触部の配置態様を示す模式
図である。FIG. 3 is a schematic view showing an arrangement mode of charging contact portions according to the present invention.
【図4】本発明に従わない帯電接触部の配置態様を示す
模式図である。FIG. 4 is a schematic view showing an arrangement mode of charging contact portions not according to the present invention.
【図5】本発明に従わない帯電接触部の配置態様を示す
模式図である。FIG. 5 is a schematic view showing an arrangement mode of charging contact portions not according to the present invention.
【図6】本発明に従わない帯電接触部の配置態様を示す
模式図である。FIG. 6 is a schematic view showing an arrangement mode of charging contact portions not according to the present invention.
【図7】感光ドラムの層構成模型図である。FIG. 7 is a layer configuration model diagram of a photosensitive drum.
【図8】帯電ローラの対向置測定方法の説明図である。FIG. 8 is an explanatory diagram of a method of measuring the charging roller facing each other.
【図9】本発明に係る画像形成装置の他の実施例の概略
断面図である。FIG. 9 is a schematic sectional view of another embodiment of the image forming apparatus according to the present invention.
【図10】図9の画像形成装置に着脱可能なプロセスカ
ートリッジの概略断面図である。10 is a schematic cross-sectional view of a process cartridge that can be attached to and detached from the image forming apparatus of FIG.
【図11】帯電方式による帯電特性を説明するためのグ
ラフ図である。FIG. 11 is a graph for explaining charging characteristics by a charging method.
【図12】従来の画像形成装置の一例の概略構成を示す
断面模式図である。FIG. 12 is a schematic sectional view showing a schematic configuration of an example of a conventional image forming apparatus.
1 感光ドラム(像担持体、被帯電体、電子写真
感光体)
2 帯電ローラ(帯電部材)
3 露光装置(光学系)
4 現像装置
6 転写ローラ(転写部材)
7 定着装置
100 画像形成装置
A 画像形成装置本体
B プロセスカートリッジ1 Photosensitive Drum (Image Bearing Member, Charged Member, Electrophotographic Photosensitive Member) 2 Charging Roller (Charging Member) 3 Exposure Device (Optical System) 4 Developing Device 6 Transfer Roller (Transfer Member) 7 Fixing Device 100 Image Forming Device A Image Forming device B Process cartridge
───────────────────────────────────────────────────── 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 15/08 507 G03G 15/08 507B (72)発明者 川村 武志 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 奥田 幸一 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 岡野 啓司 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キヤ ノン株式会社内 Fターム(参考) 2H005 AA08 CB07 DA07 DA09 EA01 EA05 2H077 AD00 2H200 FA16 GA23 GA44 GB37 HA03 HA21 HA29 HB12 HB22 HB23 HB46 HB47 LA23 MB05 MC01 3J103 AA02 AA14 AA32 AA51 AA72 BA31 BA41 BA43 FA05 FA14 FA18 FA30 GA02 GA52 GA57 GA58 GA60 HA03 HA04 HA12 HA18 HA20 HA52 HA53 HA60─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI theme code (reference) G03G 15/08 507 G03G 15/08 507B (72) Inventor Takeshi Kawamura 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo No. Canon Inc. (72) Inventor Koichi Okuda 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Canon Inc. (72) Keiji Okano 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Canon Inc. In-house F-term (reference) 2H005 AA08 CB07 DA07 DA09 EA01 EA05 2H077 AD00 2H200 FA16 GA23 GA44 GB37 HA03 HA21 HA29 HB12 HB22 HB23 HB46 HB47 LA23 MB05 MC01 3J103 AA02 AA14 AA5 FA14 GA18 BA52 FA18 BA43 FA43 FA18 FA18 FA43 FA43 FA05 HA03 HA04 HA12 HA18 HA20 HA52 HA53 HA60
Claims (21)
であって、前記被帯電体と接触部を形成し、前記接触部
において前記被帯電体の回転方向と表面が逆方向に移動
するように回転可能な帯電部材を有し、導電粒子が前記
被帯電体に担持されて前記接触部へ搬送される帯電装置
において、前記被帯電体の回転中心を通る水平線をX
軸、前記被帯電体の回転中心を通る鉛直線をY軸とする
と、前記被帯電体の回転方向における前記接触部への入
り口は、前記被帯電体の回転方向が時計方向となる方向
から見て、XY座標の第1象限に設けられることを特徴
とする帯電装置。1. A charging member for charging a rotatable member to be charged, the member being in contact with the member to be charged, and the surface of the member to be moved is opposite to the rotation direction of the member in the contact portion. In such a charging device having a rotatable charging member, in which conductive particles are carried on the charged body and conveyed to the contact portion, a horizontal line passing through the rotation center of the charged body is indicated by X.
Assuming that the axis is a vertical line passing through the rotation center of the body to be charged, and the Y axis is the axis, the entrance to the contact portion in the rotation direction of the body to be charged is viewed from the direction in which the rotation direction of the body to be charged is clockwise. And a charging device provided in the first quadrant of XY coordinates.
前記接触部への入り口とを結ぶ直線とが、前記第1象限
内で成す角の角度は、15度〜75度であることを特徴
とする請求項1の帯電装置。2. The angle formed by the X axis and a straight line connecting the center of rotation of the body to be charged and the entrance to the contact portion in the first quadrant is 15 degrees to 75 degrees. The charging device according to claim 1, wherein:
μm、前記帯電部材上に担持した導電粒子の抵抗が10
-1〜1012Ω・cmであり、前記帯電部材上の導電粒子
の担持量を前記帯電部材の表面粗さRaμmで除した値
が0.05〜1mg/cm2/μmであることを特徴と
する請求項1又は2の帯電装置。3. The conductive particles have a particle size of 10 nm to 10 nm.
μm, the resistance of the conductive particles carried on the charging member is 10
−1 to 10 12 Ω · cm, and a value obtained by dividing the amount of conductive particles carried on the charging member by the surface roughness Raμm of the charging member is 0.05 to 1 mg / cm 2 / μm. The charging device according to claim 1 or 2.
の割合を被覆率Rcとした場合、0.2≦Rc≦1であ
ることを特徴とする請求項1、2又は3の帯電装置。4. The charging device according to claim 1, wherein the ratio Rc of the conductive particles coating the charging member is 0.2 ≦ Rc ≦ 1. .
010Ω/□であることを特徴とする請求項1〜4のいず
れかの項に記載の帯電装置。5. The surface resistance of the charging member is 10 4 to 1
The charging device according to claim 1, wherein the charging device has a resistance of 0 10 Ω / □.
性体であることを特徴とする請求項1〜5のいずれかの
項に記載の帯電装置。6. The charging device according to claim 1, wherein the charging member is an elastic body having a surface of a porous body.
手段を有することを特徴とする請求項1〜6のいずれか
の項に記載の帯電装置。7. The charging device according to claim 1, further comprising a supply unit that supplies conductive particles to the body to be charged.
給手段は、前記像担持体に形成された静電像を現像剤で
現像する現像手段であり、現像剤は、トナーと前記導電
粒子とを備えることを特徴とする請求項7の帯電装置。8. The member to be charged is an image carrier, the supply unit is a developing unit for developing an electrostatic image formed on the image carrier with a developer, and the developer is toner and the toner. The charging device according to claim 7, further comprising conductive particles.
るトナーを回収可能であることを特徴とする請求項8の
帯電装置。9. The charging device according to claim 8, wherein the developing unit is capable of collecting the toner remaining on the member to be charged.
帯電装置が、被帯電体である像担持体とともに画像形成
装置の本体に着脱可能であることを特徴とするプロセス
カートリッジ。10. A process cartridge, wherein the charging device according to any one of claims 1 to 7 can be attached to and detached from a main body of an image forming apparatus together with an image bearing member which is a member to be charged.
体である像担持体、前記像担持体に形成された静電像を
現像剤で現像する現像手段とともに画像形成装置の本体
に着脱可能であることを特徴とするプロセスカートリッ
ジ。11. The main body of the image forming apparatus, wherein the charging device according to claim 8 or 9 is provided with an image carrier that is a member to be charged and a developing unit that develops an electrostatic image formed on the image carrier with a developer. A process cartridge that is removable.
と接触部を形成し、前記接触部において前記像担持体の
回転方向と表面が逆方向に移動するように回転可能な帯
電部材と、前記像担持体へ導電粒子を供給する供給手段
と、を備え、前記像担持体に担持された前記導電粒子が
前記接触部へ搬送される画像形成装置において、前記像
担持体の回転中心を通る水平線をX軸、前記像担持体の
回転中心を通る鉛直線をY軸とすると、前記像担持体の
回転方向における前記接触部への入り口は、前記被帯電
体の回転方向が時計方向となる方向から見て、XY座標
の第1象限に設けられることを特徴とする画像形成装
置。12. A rotatable image carrier and a charging member which forms a contact portion with the image carrier and is rotatable so that a surface of the image carrier moves in a direction opposite to the rotation direction of the image carrier at the contact portion. And a supply means for supplying conductive particles to the image carrier, wherein the conductive particles carried by the image carrier are conveyed to the contact portion, the center of rotation of the image carrier When a horizontal line passing through is the X axis and a vertical line passing through the rotation center of the image carrier is the Y axis, the entrance to the contact portion in the rotation direction of the image carrier has a clockwise rotation direction of the charged body. The image forming apparatus is provided in the first quadrant of XY coordinates when viewed from the direction.
と前記接触部への入り口とを結ぶ直線とが、前記第1象
限内で成す角の角度は、15度〜75度であることを特
徴とする請求項12の画像形成装置。13. The angle formed by the X axis and a straight line connecting the center of rotation of the image carrier and the entrance to the contact portion in the first quadrant is 15 to 75 degrees. The image forming apparatus according to claim 12, wherein.
0μm、前記帯電部材上に担持した導電粒子の抵抗が1
0-1〜1012Ω・cmであり、前記帯電部材上の導電粒
子の担持量を前記帯電部材の表面粗さRaμmで除した
値が0.05〜1mg/cm2/μmであることを特徴
とする請求項12又は13の画像形成装置。14. The conductive particles have a particle size of 10 nm to 1
0 μm, the resistance of the conductive particles carried on the charging member is 1
0 −1 to 10 12 Ω · cm, and a value obtained by dividing the amount of conductive particles carried on the charging member by the surface roughness Raμm of the charging member is 0.05 to 1 mg / cm 2 / μm. The image forming apparatus according to claim 12, wherein the image forming apparatus is an image forming apparatus.
子の割合を被覆率Rcとした場合、0.2≦Rc≦1で
あることを特徴とする請求項12、13又は14の画像
形成装置。15. The image formation according to claim 12, 13 or 14, wherein when the ratio of the conductive particles coating the charging member is Rc, 0.2 ≦ Rc ≦ 1. apparatus.
1010Ω/□であることを特徴とする請求項12〜15
のいずれかの項に記載の画像形成装置。16. The surface resistance of the charging member is from 10 4 to
It is 10 10 Ω / □ and it is characterized by being 12-15.
The image forming apparatus according to any one of 1.
弾性体であることを特徴とする請求項12〜16のいず
れかの項に記載の画像形成装置。17. The image forming apparatus according to claim 12, wherein the charging member is an elastic body having a porous body surface.
された静電像を現像剤で現像する現像手段であり、現像
剤は、トナーと前記導電粒子とを備えることを特徴とす
る請求項12〜17のいずれかの項に記載の画像形成装
置。18. The supplying means is a developing means for developing the electrostatic image formed on the image bearing member with a developer, and the developer comprises toner and the conductive particles. The image forming apparatus according to any one of Items 12 to 17.
より前記像担持体を帯電させ、像露光装置により前記像
担持体の被帯電面を像露光して静電像を形成し、前記像
担持体上の静電像を前記現像手段により現像剤で現像
し、その後前記像担持体上の現像剤像を被転写体へ転写
する各工程を含む作像プロセスにより画像を形成し、転
写工程後の前記像担持体表面に残留する現像剤を少なく
とも前記帯電部材に一時担持し、再び像担持体表面に転
移させて前記現像手段に回収可能であることを特徴とす
る請求項18の画像形成装置。19. The image forming apparatus charges the image carrier by the charging member, and exposes a charged surface of the image carrier by an image exposing device to form an electrostatic image, An image is formed by an image forming process including the steps of developing the electrostatic image on the body with a developer by the developing means, and then transferring the developer image on the image carrier to the transfer target, and after the transfer step 19. The image forming apparatus according to claim 18, wherein the developer remaining on the surface of the image carrier is temporarily carried by at least the charging member, transferred to the surface of the image carrier again, and collected by the developing means. .
に画像形成装置の本体に着脱可能であることを特徴とす
る請求項12〜17のいずれかの項に記載の画像形成装
置。20. The image forming apparatus according to claim 12, wherein the charging member is attachable to and detachable from the main body of the image forming apparatus together with the image carrier.
現像手段とともに画像形成装置の本体に着脱可能である
ことを特徴とする請求項18又は19の画像形成装置。21. The image forming apparatus according to claim 18, wherein the charging member is attachable to and detachable from the main body of the image forming apparatus together with the image carrier and the developing unit.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002115062A JP2003307912A (en) | 2002-04-17 | 2002-04-17 | Electrifier, process cartridge, and image forming apparatus |
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Cited By (1)
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---|---|---|---|---|
JP2012133051A (en) * | 2010-12-20 | 2012-07-12 | Canon Inc | Image forming apparatus |
-
2002
- 2002-04-17 JP JP2002115062A patent/JP2003307912A/en active Pending
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2012133051A (en) * | 2010-12-20 | 2012-07-12 | Canon Inc | Image forming apparatus |
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