(57)【要約】【課題】注入帯電ＩＩ（帯電ロール＋帯電導電粒子）において、長期の装置の使用にわたって、安定した帯電均一性を維持する。【解決手段】１．帯電部材がローラ形状の少なくとも表面に多孔体を有する弾性体で構成され、かつ、帯電ローラがドラム面に対して速度差を持っており、かつ、少なくとも帯電部材と被帯電体の接触面には導電粒子が存在し、感光ドラム表面の水に対する接触角が、８６゜以上１０３゜以下であることを特徴とする帯電装置。２．１の帯電装置を用いたクリーナレス画像形成装置。【選択図】　　　　図１
2004133014.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電圧を印加した帯電部材を被帯電体に接触させて被帯電体面を帯電する帯電装置であり、
前記帯電部材がローラ形状の少なくとも表面に多孔体を有する弾性体で構成され、
かつ、前記帯電部材表面は被帯電体面に対して速度差を持っており、
かつ、少なくとも帯電部材と被帯電体の接触面には導電粒子が存在し、
該被帯電体表面の水に対する接触角が、８６゜以上１０３゜以下であることを特徴とする帯電装置。
【請求項２】
前記帯電導電粒子の粒径が１０μｍ〜１０ｎｍであり、抵抗値が、１×１０１２（Ω・ｃｍ）以下であり、帯電部材上の粒子の担持量が０．１ｍｇ／ｃｍ＾２から５０ｍｇ／ｃｍ＾２であることを特徴とする請求項１に記載の帯電装置。
【請求項３】
前記帯電部材上を被覆している前記導電粒子の割合を被覆率Ｒｃとした場合、
１≧Ｒｃ≧０．２であることを特徴とする請求項１及び２に記載の帯電装置。
【請求項４】
前記被帯電体の最表面層の体積抵抗が１×１０１４（Ω・ｃｍ）以下であることを特徴とする請求項１から３に記載の帯電装置。
【請求項５】
前記被帯電体は電子写真感光体であり前記電子写真感光体の最表面層の体積抵抗が１×１０９（Ω・ｃｍ）以上１×１０１４（Ω・ｃｍ）以下であることを特徴とする請求項１から４に記載の帯電装置。
【請求項６】
接触帯電部材表面が被帯電体表面に対してカウンターで回転することを特徴とする請求項１から５に記載の帯電装置。
【請求項７】
触帯電部材がローラ形状の表面に多孔体を有する弾性体より構成されることを特徴とする請求項１から６に記載の帯電装置。
【請求項８】
像担持体の周りに配置された、
該像担持体に接触し、該像担持体を一様に帯電する帯電器と、
該像担持体に露光により静電潜像を形成する露光器と、
該静電潜像を現像剤で可視化し、かつ像担持体上に残留したトナーを回収する現像器と、
該像担持体上のトナー像を記録材に転写する転写帯電器から構成され、
該帯電器は少なくとも帯電部材と像担持体との接触面に帯電導電粒子を担持し、
電圧を印加した帯電部材が像担持体面に対して速度差を持って回転しながら像担持体面を帯電する帯電器において、
該像担持体表面の水に対する接触角が、８６゜以上１０３゜以下であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項９】
接触帯電部材表面が被帯電体表面に対してカウンターで回転することを特徴とする請求項１から８に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は複写機、プリンタ等の電子写真装置及びこの装置に着脱可能なプロセスカートリッジに関するもので、特に感光体に帯電部材を接触させて帯電を行なうものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば、電子写真装置や静電記録装置等の画像記録装置において、電子写真感光体・静電記録誘電体などの被帯電体（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。
【０００３】
コロナ帯電器は非接触型の帯電装置であり、例えば、ワイヤ電極等の放電電極と該放電電極を囲むシールド電極を備え、放電開口部を被帯電体である像担持体に対向させて非接触に配設し、放電電極とシールド電極に高圧を印加することにより、生じる放電電流（コロナシャワー）に像担持体面をさらすことで像担持体面を所定に帯電させるものである。
【０００４】
近時は、コロナ帯電器に比べて低オゾン・低電力等の利点があることから、像担持体に電圧を印加した帯電部材を当接させて像担持体を帯電する接触方式の帯電装置（接触帯電装置）が実用化されてきている。
【０００５】
接触帯電装置は、像担持体に、ローラ型（帯電ローラ）、ファーブラシ型、磁気ブラシ型、ブレード型等の導電性の帯電部材を接触させ、この帯電部材（接触帯電部材・接触帯電器、以下、接触帯電部材と記す）に所定の帯電バイアスを印加して、像担持体面を所定の極性・電位に帯電させるものである。
【０００６】
接触帯電の帯電機構（帯電のメカニズム、帯電原理）には、（１）放電帯電機構と（２）直接注入帯電機構の２種類の帯電機構が混在しており、どちらが支配的であるかにより各々の特性が現れる。
【０００７】
（１）放電帯電機構
接触帯電部材と像担持体との微少間隙に生じる放電現象により像担持体表面が帯電する機構である。
【０００８】
放電帯電系は接触帯電部材と像担持体に一定の放電閾値を有するため、帯電電位より大きな電圧を接触帯電部材に印加する必要がある。また、コロナ帯電器に比べれば発生量は格段に少ないけれども放電生成物を生じることが原理的に避けられないため、オゾンなど活性イオンによる弊害は避けられない。
【０００９】
たとえば、接触帯電部材として導電ローラ（帯電ローラ）を用いたローラ帯電方式は帯電の安定性と言う点で好ましく、広く用いられているが、このローラ帯電ではその帯電機構は放電帯電機構が支配的である。
【００１０】
即ち、帯電ローラは導電あるいは中抵抗のゴム材あるいは発泡体を用いて生成される。さらにこれらを積層して所望の特性を得たものもある。帯電ローラは像担持体との一定の接触を得るために弾性を持たせているが、そのため摩擦抵抗が大きく、多くの場合、像担持体に従動あるいは若干の速度差をもって駆動される。従って、ローラ上の形状のムラや像担持体の付着物により非接触状態が避けられないため、従来のローラ帯電ではその帯電機構は放電帯電機構が支配的となる。
【００１１】
より具体的に説明すると、像担持体としての厚さ２５μｍのＯＰＣ感光体に対して帯電ローラを加圧当接させて帯電処理を行なわせる場合には、帯電ローラに対して約６４０Ｖ以上の電圧を印加すれば感光体の表面電位が上昇し始め、それ以降は印加電圧に対して傾き１で線形に感光体表面電位が増加する。以降、このしきい値電圧を帯電開始電圧Ｖｔｈと定義する。
【００１２】
つまり、電子写真に必要とされる感光体表面電位Ｖｄを得るためには帯電ローラにはＶｄ＋Ｖｔｈという必要とされる以上のＤＣ電圧が必要となる。このようにしてＤＣ電圧のみを接触帯電部材に印加して像担持体の帯電を行なう方式を「ＤＣ帯電方式」と称する。
【００１３】
しかし、ＤＣ帯電方式においては環境変動等によって接触帯電部材の抵抗が変動するため、また像担持体としての感光体が削れることによって膜厚が変化するとＶｔｈが変動するため、感光体の電位を所望の値にすることが難しかった。
【００１４】
このため更なる帯電の均一化を図るために特開昭６３−１４９６６９公報等に開示されるように、所望のＶｄに相当するＤＣ電圧に２×Ｖｔｈ以上のピーク間電圧を持つＡＣ成分を重畳した振動電圧を接触帯電部材に印加して像担持体の帯電を行なう「ＡＣ帯電方式」が用いられる。これはＡＣによる電位のならし効果を目的としたものであり、像担持体の電位はＡＣ電圧のピークの中央であるＶｄに収束し、環境等の外乱には影響されることはない。
【００１５】
しかしながら、このような接触帯電装置においても、その本質的な帯電機構は帯電部材から像担持体への放電現象を用いているため、先に述べたように帯電に必要とされる電圧は像担持体表面電位＋放電しきい値以上の値が必要とされ、微量のオゾンは発生する。
【００１６】
また、帯電均一化のためにＡＣ帯電を行った場合にはさらなるオゾンの発生、ＡＣ電圧の電界による接触帯電部材と感光体の振動騒音（ＡＣ帯電音）の発生、また、放電による像担持体表面の劣化が顕著になり、新たな問題点となっていた。
【００１７】
（２）直接注入帯電機構
接触帯電部材から像担持体へ電荷が直接注入されることで、像担持体表面を帯電する機構である。特開平０６−００３９２１号公報等で提案されている。
【００１８】
中抵抗の接触帯電部材が像担持体表面に接触して、放電現象を介さずに、つまり放電機構を基本的に用いないで、像担持体表面に直接電荷注入を行うものである。よって、接触帯電部材への印加電圧が放電閾値以下であっても、像担持体を印加電圧相当の電位に帯電することができる。この直接注入帯電機構はイオンの発生を伴わないため放電生成による弊害は生じない。
【００１９】
より具体的には、帯電ローラ、帯電ブラシ、帯電磁気ブラシ等の接触帯電部材に電圧を印加し、像担持体（被帯電体）表面にあるトラップ順位または電荷注入層の導電粒子等の電荷保持部材に電荷を注入して直接注入帯電を行う機構である。放電現象が支配的でないため、帯電に必要とされる電圧は所望する像担持体表面のみであり、オゾンの発生も無い。
【００２０】
図６に放電帯電機構と直接注入帯電機構の帯電特性の一例を示す。
【００２１】
放電帯電機構はＡで表わされるように凡そ−５００Ｖの放電閾値を過ぎてから帯電が始まる。従って、−５００Ｖに帯電する場合は−１０００Ｖの直流電圧を印加するか、あるいは、−５００Ｖ直流の帯電電圧に加えて、放電閾値以上の電位差を常に持つようにピーク間電圧１２００Ｖの交流電圧を印加して感光体電位を帯電電位に収束させる方法が一般的である。
【００２２】
一方、直接注入帯電機構はＢにあるように、放電閾値がなく印加バイアスとほぼ比例した帯電電位を得ることが可能になる。
【００２３】
特に、帯電導電粒子を帯電部材と像担持体との接触面に存在させる、かつ帯電部材を像担持体面に対して速度差を持って回転することでローラ状の簡易な帯電部材であっても帯電均一性に優れ且つ長期に渡り安定した直接帯電を実現することができる。
【００２４】
また、上記の帯電導電粒子を用いた直接注入帯電では、クリーナレス装置において、均一帯電を行うことが可能である。具体的な構成としては帯電導電粒子を現像剤に混合し、現像部で帯電導電粒子をトナーと伴に現像器から感光体表面に供給し、転写部では、おもにトナーのみを転写材に転写し、帯電導電粒子を帯電接触部（帯電部材と像担持体の接触部）に供給することでクリーナレス装置において注入帯電により均一帯電が可能である。
【００２５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような帯電導電粒子を用いた直接注入帯電において、以下に示す問題点がある。
【００２６】
帯電部材（帯電ローラ）と像担持体（感光ドラム）の帯電接触部に帯電導電粒子が存在しているが、感光ドラムの表面の水との接触角が低い場合には、導電粒子が感光ドラム表面に付着しやすいために、感光ドラムに対してカウンター回転では帯電接触部のドラム下流側で、順方向回転では、接触部の上流側で、粒子がドラム側に付着してしまい、接触部を通過する導電粒子が減少しやすく、さらには、導電粒子は感光ドラム表面に引っかかり易いため、接触部内で導電粒子の存在が不均一になってしまう。この場合、粒子の存在状態の不均一はそのまま注入帯電の不均一となるので、帯電均一性が低下してしまう。
【００２７】
さらには、ローラは周速差をもって感光ドラムと接触するため、ドラムの表面接触角が低い場合には、ローラ表面がドラム表面の最初に接触した場所に引っ張られ、大きなストレスを受け、長期に使用すると、ローラ表面の構造が破壊する場合が有り、その場合は、帯電ローラと感光ドラムとの均一な接触が難しくなり、帯電均一性が低下してしまう。
【００２８】
また、感光ドラムの表面接触角が高すぎる場合においては、帯電ローラと感光ドラムとの密着度が低くなり、帯電接触部が不均一になるため、帯電部材が十分に感光ドラム表面に接触して帯電を行うことが出来ないので、帯電性能が低下してしまう。密着度を低下させないために、帯電ローラを感光ドラムに対してより侵入させる構成をとることも可能であるが、この場合は、ロールへの負荷が大きくなり、ロールの寿命を早めてしまう。
【００２９】
さらに、クリーナレス装置においては、感光ドラムの表面離型性が低い場合には、帯電接触部内にトナーが入り込み、帯電不良を生じてしまう。
【００３０】
【課題を解決するための手段】
よって、本発明では、
１）電圧を印加した帯電部材を被帯電体に接触させて被帯電体面を帯電する帯電装置であり、前記帯電部材がローラ形状の少なくとも表面に多孔体を有する弾性体で構成され、かつ、前記帯電部材表面は被帯電体面に対して速度差を持っており、かつ、少なくとも帯電部材と被帯電体の接触面には導電粒子が存在し、該被帯電体表面の水に対する接触角が、８６゜以上１０３゜以下であることを特徴とする。
【００３１】
２）前記帯電導電粒子の粒径が１０μｍ〜１０ｎｍであり、抵抗値が、１×１０１２（Ω・ｃｍ）以下であり、帯電部材上の粒子の担持量が０．１ｍｇ／ｃｍ＾２から５０ｍｇ／ｃｍ＾２であることを特徴とする。
【００３２】
３）前記帯電部材上を被覆している前記導電粒子の割合を被覆率Ｒｃとした場合、１≧Ｒｃ≧０．２であることを特徴とする。
【００３３】
４）前記被帯電体の最表面層の体積抵抗が１×１０１４（Ω・ｃｍ）以下であることを特徴とする。
【００３４】
５）前記被帯電体は電子写真感光体であり前記電子写真感光体の最表面層の体積抵抗が１×１０９（Ω・ｃｍ）以上１×１０１４（Ω・ｃｍ）以下であることを特徴とする。
【００３５】
６）接触帯電部材が被帯電体に対してカウンターで回転することを特徴とする。
【００３６】
７）触帯電部材がローラ形状の表面に多孔体を有する弾性体より構成されることを特徴とする。
【００３７】
以上のように構成することで、
帯電導電粒子が均一に帯電ローラ表面に留まることと、帯電ローラの劣化が最小限に抑えられるので、帯電が安定する。
【００３８】
また、ロールとドラムとの密着性も安定するので、耐久を通して均一な帯電が可能である。
【００３９】
８）像担持体の周りに配置された、該像担持体に接触し、該像担持体を一様に帯電する帯電器と、該像担持体に露光により静電潜像を形成する露光器と、該静電潜像を現像剤で可視化し、かつ像担持体上に残留したトナーを回収する現像器と、該像担持体上のトナー像を記録材に転写する転写帯電器から構成され、該帯電器は少なくとも帯電部材と像担持体との接触面に帯電導電粒子を担持し、電圧を印加した帯電部材が像担持体面に対して速度差を持って回転しながら像担持体面を帯電する帯電器において、該像担持体表面の水に対する接触角が、８６゜以上１０３゜以下であることを特徴とする。
【００４０】
９）８）において、接触帯電部材表面が被帯電体表面に対してカウンターで回転することを特徴とする。
【００４１】
クリーナレス装置においては、上記構成をとることで、基本的な注入帯電性能が安定する上に、転写残トナーが帯電接触部に入り難くなるため、クリーナが有る場合とほぼ同等に安定した帯電性能を維持することが出来る。
【００４２】
【発明の実施の形態】
（発明の実施の形態１）
以下に、本発明の１実施形態について装置や部材、及びそれらの動作について図１を用いて説明する。
【００４３】
［装置構成］
本記録装置は図１に示されるように、感光ドラム１の周囲に配置された、帯電器２、露光装置Ｌ、現像器３、転写帯電器４、定着器５、クリーニング装置６から構成される。ここで、感光ドラム１、帯電器２、現像器３、クリーニング装置６は一体型のカートリッジ７に内包される構成をとっているが、装置形態はこれに限定するものではない。
【００４４】
次に、各部材や装置について説明する。
【００４５】
［帯電ローラ］
帯電ローラ２１は芯金２ａ上に弾性体の中抵抗層２ｂを形成することにより作成される。
【００４６】
中抵抗層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、等により処方され、芯金２ａの上にローラ状に形成した。その後、表面を研磨して直径１２ｍｍ、長手長さ２５０ｍｍの弾性導電ローラ２１を作成した。
【００４７】
本実施例に用いているローラの抵抗を測定したところ１００ｋΩであった。ローラ２１の芯金に総圧１ｋｇの加重がかかるようφ３０のアルミドラムに圧着した状態で、芯金２ａとアルミドラムに１００Ｖを印加し計測した。帯電ローラ２１は電極として機能することが重要であり、弾性を持たせ十分な接触状態を得ると同時に、移動する像担持体を充電するに十分低い抵抗を有する必要がある。しかし、一方では像担持体にピンホールなどの欠陥部位が存在した場合に電圧のリークを防止する必要がある。よって、像担持体として電子写真用感光体を用いた場合、十分な帯電性と耐リーク性を得るには１０４〜１０７Ωの抵抗が望ましい。
【００４８】
帯電ローラの硬度は、硬度が低すぎると形状安定しないために接触性が悪くなり、高すぎると帯電接触部を確保できないだけでなく、感光体表面へのミクロな接触性が悪くなるので、アスカーＣ硬度で２５度から５０度が好ましい範囲である。
【００４９】
帯電ローラの弾性体の材料として、ＥＰＤＭ、ウレタン、ＮＢＲ、シリコーンゴムや、ＩＲ等に抵抗調整のためにカーボンブラックや金属酸化物等の導電性物質を分散したゴム剤があげられる。また、特に導電性物質を分散せずに、イオン導電性の材料を用いて抵抗調整をすることも可能であり、さらには、金属酸化物とイオン導電性の材料を混合して抵抗調整することも可能である。
【００５０】
［帯電導電粒子供給手段］
帯電導電粒子は、帯電とともに感光ドラムに付着する。従って、それを補うために帯電導電粒子供給器３Ａを必要とする。粒子の塗布はハウジング容器内に蓄えられた帯電導電粒子Ｍを攪拌羽により攪拌し導電性弾性ローラ２１に供給して行われる。
【００５１】
そして、目標の塗布量に応じて過剰となる帯電導電粒子をファーブラシによりかきとり、帯電導電粒子の塗布を行う。塗布量の制御は、ファーブラシの回転数により随時調整可能である。
【００５２】
帯電ローラ上の導電粒子担持量は良好な帯電性能を維持するためには０．１〜１００ｍｇ／ｃｍ＾２好ましくは０．１〜１０ｍｇ／ｃｍ＾２である。
【００５３】
［帯電導電粒子］
本実施例では、比抵抗が１．７×１０３Ω・ｃｍ、凝集体としての平均粒径１．５μｍの酸化亜鉛粒子２ｄを用いた。粒子の材料としては、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、さらには表面を処理して抵抗調整を行った粒子などが使用可能である。例えば具体的には酸化チタン粒子などである。
【００５４】
ここで、粒子抵抗は粒子を介した電荷の授受を行うため比抵抗としては１０１２Ω・ｃｍ以下が望ましいが、好ましくはさらに１０１０Ω・ｃｍ以下が良い。粒子の抵抗測定は、錠剤法により測定し正規化して求めた。低面積２．２６ｃｍ２の円筒内に凡そ０．５ｇの粉体試料を入れ上下電極に１５ｋｇの加圧を行うと同時に１００Ｖの電圧を印加し抵抗値を計測、その後正規化して比抵抗を算出した。
【００５５】
本発明において、粒子が凝集体としても構成されている場合の粒径は、その凝集体としての平均粒径として定義した。粒径の測定には、光学あるいは電子顕微鏡による観察から、１００個以上抽出し、水平方向最大弦長をもって体積粒度分布を算出しその５０％平均粒径をもって決定した。
【００５６】
次に各装置の動作について詳細に述べる。
【００５７】
［帯電器の動作］
帯電器２の動作について説明する。本実施例では、像担持体として電子写真用感光体を想定して記述する。
【００５８】
像担持体である感光体１はφ３０ｍｍのドラム状であり矢印Ａの方向に周速が１００ｍｍ／ｓｅｃの一定速度で回転する。この表面を一様に帯電する帯電器とし本発明の帯電器を使用した。帯電ローラ２１は帯電接触部約３ｍｍを確保するようにコロで感光ドラムに対して侵入量を規制し、矢印Ｂの方向（感光ドラム面に対してはカウンター方向）に感光ドラムと等速で回転した。
【００５９】
そして、ローラ芯金２ａに−７００Ｖの直流電圧を印加した。これにより、感光体表面は印加電圧とほぼ等しい電位に帯電される。
【００６０】
［装置全体の動作］
まず、画像形成時においては、前述の帯電ローラ芯金２ａには−７００Ｖの直流電圧が印加され、感光ドラム１表面は印加電圧とほぼ同電位に帯電される。その後プリントパターンに応じ画像部をレーザスキャナ等の露光器Ｌで走査し感光ドラム１上に静電潜像を作る。その後、感光ドラム１上の静電潜像を一般的な現像器により摩擦帯電したトナー３ａにより可視化する。現像された感光体１上のトナー像は最終的に記録材Ｐに転写され定着５により記録画像を得る。その後、感光ドラム上の転写残となったトナーはクリーニング装置でクリーニングされ、次回の画像形成に供される。
【００６１】
（実施例１）
本実施例は、感光ドラムとして、ドラム表面の水との接触角が最適なドラムを用いることを特徴としている。
【００６２】
以下に、本実施例の特徴である感光ドラムについて説明する。
【００６３】
［感光体］
図２に本実施例で用いた感光体１の断面図を示す。感光体１はアルミドラム基体１２上に、正電荷注入防止層１３、電荷発生層１４、電荷輸送層１５の順に重ねて塗工された一般的な有機感光体ドラムにであるが、電荷輸送層１５が本実施例の特徴的な構成となっており、テフロン（Ｒ）（（デュポン社の商標でフッ素樹脂：ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）である。）を含有し、表面接触角を高めている。
【００６４】
一般的に、電荷輸送層は電荷輸送材料を結着剤と共に溶剤に溶解させて形成される。有機の電荷輸送材料の例としては、ヒドラゾン系化合物、スチルベン系化合物、ピラゾリン系化合物、オキサゾール系化合物、トリアリールアミン系化合物等が挙げられる。これらの電荷輸送材料は１種類、または２種類以上組み合わせて用いることができる。
【００６５】
本実施例では、ポリカーボネイト樹脂にヒドラゾンを分散し、これらの総固形分に対して、テフロン（Ｒ）を分散している。
【００６６】
以下に、感光ドラムの電荷輸送層１５に添加するテフロン（Ｒ）の量を変化させて異なる表面接触角の感光ドラムを作成し、前述した画像形成装置を用いて、画像形成を行った結果を示す。
【００６７】
【表１】
2004133014.tif 000003
【００６８】
ここで、接触角の測定は協和界面化学（株）、接触角計ＣＡ−ＤＳ型を用いた。また、測定時は初期のドラムではなく、１００枚程度使用したものとした。初期の感光体表面は特殊な状態にあり、通常仕様の状態を反映していないためである。
【００６９】
＜３０００枚時帯電性能＞
帯電性の評価はゴーストの有無で行った。
【００７０】
本実施形態のプリンタは反転現像系で画像記録を行っているので、ここで意味するゴーストとは感光体１の１周目において画像露光した部分（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、感光ドラム上における前回の画像パターン部がより強く現像され、ゴースト画像が発生するということをいう。
【００７１】
画像評価は以下の基準で行った。
【００７２】
上述の装置で、３０００枚画出しをした場合にべた黒後の白地部にゴーストが見られる場合場合を×、べた黒後の白地部にはゴーストは見られないが、中間調にゴーストが見られる場合を△。べた黒後の白地部及び中間調部のどちらにもゴーストが見られない場合を○とした。
【００７３】
表１の結果において、接触角が低い場合には、帯電ローラ上の粒子が感光ドラムに付着し易いために、ローラ上に存在して接触部を通過する導電粒子が減少し、さらには、導電粒子は感光ドラム表面に引っかかり易いため、接触部内で導電粒子の存在が不均一になってしまい帯電性能が低下している。
【００７４】
また、感光ドラムの接触角が高い場合においては、帯電ローラと感光ドラムとの密着度が低くなり、帯電接触部が不均一になるため、帯電部材が十分に感光ドラム表面に接触して帯電を行うことが出来ないので、帯電性能が低下している。
【００７５】
以上の結果より、感光ドラムの表面接触角の最適なものを用いることにより、耐久を通して帯電性能を安定して維持することができる。
【００７６】
特開平０８−６９１６５号公報に開示されている、磁気ブラシやファーブラシの注入帯電においては、本発明の構成と比べて、帯電部材と感光ドラムとの摩擦抵抗が大きいため、より高接触角が望まれたが、本発明では、ドラムとローラの接触部に導電粒子が存在することにより、ドラムとローラの摩擦抵抗が減り、従来の注入帯電よりも低い接触角のドラムを用いることができる。しかしながら、接触角が低すぎると、帯電ローラとドラムとの間の摩擦が高くなり導電粒子の存在の不均一を生じてしまうため、ある程度の高表面接触角が望まれる。
【００７７】
しかし、逆に高接触角の感光ドラムを用いた場合には、滑性が高くなりすぎることで、帯電ローラと感光ドラム表面との十分な密着性を得ることが出来なくなってしまう。
【００７８】
このように、本発明では、弾性スポンジローラと導電粒子を用いた注入帯電に最適なドラムの表面接触角を見出した。
【００７９】
本実施例においては、添加するテフロン（Ｒ）の量を変化させて、異なる表面接触角を得たが、本実施例はこれに限るものではなく、他の離型材を添加することや、バインダとして離型性に優れたものを用いても同様な効果を得ることができる。
【００８０】
（実施例２）
本実施例では、感光ドラムの表層に体積抵抗を調整した表面接触角の高い表面層を持つことにより、より長期の使用に適した構成について記述する。
【００８１】
［表面層付き感光ドラム］
図３に表面層付き感光ドラム１の断面図を示す。感光ドラム１はアルミドラム基体１２上に、正電荷注入防止層１３、電荷発生層１４、電荷輸送層１５の順に重ねて塗工された一般的な有機感光ドラムに表面層１６を塗布することにより、表面強度の向上した感光ドラムを用いた。表面層は光硬化型のアクリル樹脂にＳｎＯ２超微粒子１６ａ（粒径が約０．０３μｍ）、滑剤としてのテフロン（Ｒ）、重合開始剤等を混合分散し、塗工後、光硬化法により膜形成したものである。
【００８２】
本発明の表面層を電荷輸送層の上に設ける場合は、電荷輸送層のバインダー樹脂は比較的広範囲な絶縁性樹脂または有機光導電性ポリマーから選択できる。例えば絶縁性樹脂としては、ポリカーボネート、ポリアリレート、ポリエステル、ポリアクリル酸エステル、ポリウレタン等を挙げることができる。また、有機光導電ポリマーとしては、ポリビニルカルバゾール、ポリビニルアントラセン、ポリビニルピレン等が挙げられる。
【００８３】
電荷輸送層の上に、表面層が設けられる。構成としては、上記のような絶縁性樹脂に、例えばポリ４フッ化エチレンの粉体を分散する。また、必要に応じて、電位特性改善の為に電荷輸送材料を加えても良い。
【００８４】
表面層として重要な点は、抵抗にある。
【００８５】
電荷の直接注入による帯電方式においては、像担持体側の抵抗を下げることでより効率良く電荷の授受が行えるようになる。一方、感光ドラムとして用いる場合には静電潜像を一定時間保持する必要があるため、電荷注入層１６の体積抵抗値としては１×１０９（Ω・ｃｍ）以上１×１０１４（Ω・ｃｍ）の範囲が適当である。
【００８６】
以下に、感光ドラムの電荷注入層１６に添加するテフロン（Ｒ）の量を変化させて異なる表面接触角の感光ドラムを作成し、前述した画像形成装置を用いて、画像形成を行った結果を示す。
【００８７】
【表２】
2004133014.tif 000004
【００８８】
本実施例においては、感光ドラムの表面層が抵抗調整をして、注入帯電性能が向上しているため、実施例の１よりも長期の耐久において良好な帯電性能を維持している。
【００８９】
ただし、帯電ローラが周速差をもって感光ドラムと接触しているため、ドラムの表面接触角が低い場合には、ローラ表面がドラム表面の最初に接触した場所に引っ張られ、大きなストレスを受け、長期に使用すると、ローラ表面の構造が破壊し、帯電ローラと感光ドラムとの均一な接触が難しくなり、帯電性能が低下している。
【００９０】
上記表２の８５゜の場合は、３０００枚時においては、感光ドラムの表面層の抵抗により、帯電性能が向上していることがわかるが、１００００枚時においては、帯電ローラ表面を拡大観察してみたところ、セル壁がちぎれて、ローラ表面が荒れた状態になっていることがわかった。
【００９１】
以上の結果より、感光ドラムの表面層に抵抗調整し、さらに接触角の最適なものを用いることにより、より長い耐久を通して帯電性能を安定して維持することができる。
【００９２】
（実施例３）
本実施例においては、感光体としてさらに本発明に最適なアモルファスシリコンドラムを使用した例を示す。
【００９３】
本実施例において特に記述をしないところは実施例１での説明と同じ構成を用いている。
【００９４】
［感光ドラム］
図４は代表的なａ−Ｓｉ感光体の構造を示す模式的な断面図である。本感光ドラムは光導電層が機能分離されていない、いわゆる単層型の感光ドラムである。
【００９５】
図４に示すａ−Ｓｉ感光ドラムは、アルミニウム（Ａｌ）等からなる導電性支持体１０１上に順次堆積された電荷注入阻止層１０２と光導電層１０３と表面層１０４とからなる。ここで、電荷注入阻止層１０２は導電性支持体１０１から光導電層１０３への電荷の注入を抑制するためのものである。
【００９６】
また、光導電層１０３は少なくとも硅素原子を含む非晶質材料で構成され、光導電性を示すものである。さらに、表面層１０４は硅素原子と炭素原子を含み、表面からの電荷の注入を抑制したり、電子写真における画像を安定化させる能力等を有するものである。
【００９７】
表面層１０４を構成する元素の種類や比率を変えることで、表面接触角は任意にコントロールできる。
【００９８】
該感光ドラムは、プラズマＣＶＤ法により作成した。
【００９９】
このようにして作成した感光ドラムは、非常に強固な表面を得ることが出来る。
【０１００】
本実施例では表面接触角が９０゜から９５゜の感光ドラムを用い実施形態１の装置を用いて画像形成を行ったところ、５００００枚の耐久を通して安定した画像が得られた。また、本実施例のａ−Ｓｉドラムは、材料強度が高いので、装置使用での削れ量が少なく、画像形成装置として非常に長い耐久性能を維持できる。
【０１０１】
（発明の実施の形態２）
以下に、本発明の第２の実施形態であるクリーニング部材の無い、クリーナレス画像形成装置に本発明を施した場合について説明する。特に本実施形態では、導電粒子を現像器から供給していることが特徴的である。
【０１０２】
［装置構成］
本記録装置は図５に示されるように、感光ドラム１の周囲に配置された、帯電器２、露光装置Ｌ、現像器３、転写帯電器４、定着器５から構成される。ここで、感光ドラム１、帯電器２、現像器３は一体型のカートリッジ７に内包される構成をとっているが、装置形態はこれに限定するものではない。
【０１０３】
次に本実施例に特徴的な各装置について詳細に述べる。特に記述しないものは、実施例１と同様である。
【０１０４】
［現像器］
本実施例の現像器は磁性一成分トナーを用いた、感光ドラムと非接触の現像器である。現像器３はマグネットロール３ｂを内包した現像スリーブ３ａ、規制ブレード３ｄから構成される。現像器内のトナーはスリーブ上を搬送される過程において、規制ブレード３ｄで層厚規制及び電荷付与され、現像部位に導入され、感光ドラム１上に形成された静電潜像を現像する。
【０１０５】
［現像剤］
ここで、トナーの重量平均粒径（Ｄ４）は７μであった。帯電導電粒子３２（２２）は、平均粒径が１．５μｍの酸化亜鉛粒子で添加量は重量部で２部である。
【０１０６】
次に、装置の動作について述べる。
【０１０７】
［帯電器の動作］
本実施例の帯電器２の動作について説明する。感光ドラム１はφ３０ｍｍのドラム状であり、周速が１００（ｍｍ／ｓｅｃ）の一定速度で回転する。帯電ローラ２１は面速度１００（ｍｍ／ｓｅｃ）で感光ドラム表面とは逆方向に駆動され、感光ドラム表面と−２００％の周速差を持っている。そのローラ芯金２ａに−７００Ｖの直流電圧を印加した。
【０１０８】
次に本装置全体の動作について述べる。
【０１０９】
［装置全体の動作］
前述の帯電ローラ芯金２ａには−７００Ｖの直流電圧が印加され、感光ドラム１表面は印加電圧とほぼ同電位に帯電される。その後プリントパターンに応じ画像部をレーザスキャナ等の露光器Ｌで走査し感光ドラム１上に静電潜像を作る。その後、感光ドラム１上の静電潜像を摩擦帯電したトナー３ａにより可視化する。現像された感光体１上のトナー像は最終的に記録材Ｐに転写され定着５により記録画像を得る。その後、転写残となったトナーはトナーリサイクルのため、帯電ローラ表面の微小な突起により帯電接触部へ撹乱されつつ混入するが、トナーと同時に帯電導電粒子も帯電ローラ表面に保持されるため、感光ドラムに対し緻密な接触性と接触抵抗を保つことができる。従って、直接帯電が可能になる。そして、ローラ上に保持されたトナーは、対帯電ローラ、対ドラムや対導電粒子との摩擦によってトナーが本来なるべき極性に帯電され（本実施例ではネガ帯電）帯電ローラ表面から排出され次回現像工程で現像器にて再度回収あるいは現像される。
【０１１０】
（実施例４）
本実施例は、先に記述した実施形態２のクリーナレス装置に実施例２で用いた表面に電荷注入層を持つドラムを適用し、画像形成を行った。その結果を表３に示す。
【０１１１】
【表３】
2004133014.tif 000005
【０１１２】
本発明の表面接触角の感光ドラムを用いることで、実施形態２のクリーナレス装置を用いた場合においても、表面接触角の高いドラムを用いているので、転写残トナーが感光ドラムからはがれやすく、帯電接触部に混入する転写残トナーが非常に少なく、かつ、接触部内での導電粒子の存在状態が安定しているため、耐久を通して安定した帯電性能を得ることができる。
【０１１３】
ただし、接触角が高い場合においては、帯電接触部の接触状態が不足するため、また、若干ではあるが、トナーの接触部への混入により、帯電性能は低下する。よって、表３の１０３゜の感光ドラムは、実施例２においては、３０００枚時点で○であったが、本実施例では、若干劣る△の評価である。これは、トナーの存在によるものである。
【０１１４】
しかしながら、接触角が８６゜以上１０３゜以下の感光ドラムを用いることで、クリーナレス装置においても、耐久を通して安定した帯電性能を得ることができる。
【０１１５】
【発明の効果】
本発明では、表面接触角が８６゜以上１０３゜以下の感光ドラムを、帯電導電粒子を用いた注入帯電に用いることで、帯電導電粒子が、均一に安定して帯電接触部に存在し、かつ帯電ロールとドラムの密着性も安定するので、耐久を通して帯電性能が良好な帯電装置を提供できる。
【０１１６】
また、さらにはクリーナレス装置に適応することで、クリーナレス画像形成装置においても、転写残トナーによる影響を最小限に抑え耐久を通して安定した帯電性能を維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１を実施した装置の構成図。
【図２】実施例１で用いた感光ドラムの断面図。
【図３】実施例２で用いた感光ドラムの断面図。
【図４】実施例３で用いた感光ドラムの断面図。
【図５】実施例４を実施した装置の構成図。
【図６】図６は、帯電特性を示すグラフ。
【符号の説明】
１　感光ドラム
２　帯電装置
２ａ　芯金
２ｂ　弾性体ローラ
３Ａ　帯電導電粒子供給器
２１　帯電ローラ
３２　帯電導電粒子
３７Ａ　攪拌羽
３９Ａ　ファーブラシ
Ｍ　帯電導電粒子（帯電粒子）
【図１】
2004133014.tif 000006
【図２】
2004133014.tif 000007
【図３】
2004133014.tif 000008
【図４】
2004133014.tif 000009
【図５】
2004133014.tif 000010
【図６】
2004133014.tif 000011