(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像を形成する像担持体と、該像担持体に帯電部材を接触させた状態でその帯電部材に電圧を印加することにより前記像担持体を注入帯電する帯電装置と、前記像担持体上の転写残トナーをクリーニングする機能も備えた現像装置とを備え、
前記像担持体の感光層の外周面に表面保護層を設け、
前記帯電装置が、平均粒径が１〜１００μｍで体積抵抗値が１０６〜１０１０Ω・ｃｍの帯電キャリアを磁力にて担持した磁気ブラシ式の帯電装置であり、
前記表面保護層は、体積抵抗が１０９〜１０１２Ω・ｃｍ、膜厚が０．５〜５μｍ、ヌープ硬度が４００ｋｇ／ｍｍ２以上で、光透過率が露光される光の波長に対して５０％以上であることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、像担持体を帯電部材により帯電して、その帯電面に画像を形成する電子写真方式の画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の画像形成装置である複写機，プリンタ，ファクシミリ等では、像担持体の表面に静電潜像を形成するのに先立って、その像担持体を色々な方法で均一に帯電させている。
その帯電方法で主流となっているのは、コロナ放電を利用したものである。しかしながら、このコロナ放電によるものは放電時に多量のオゾンが発生すると共に、４〜１０ｋＶ程度の高圧電源を必要とするという欠点があった。
【０００３】
また、コロナ放電による帯電方法の場合には、窒素酸化物（以下ＮＯｘと称する）などの放電生成物も生成され、それが画像形成に悪影響を与えてしまうということもあった。
すなわち、帯電動作を開始させることにより放電が発生し、それによりＮＯｘが形成されると、そのＮＯｘが空気中の水分と反応して硝酸が生成されると共に、金属と反応して金属硝酸塩が生成される。
【０００４】
その硝酸または硝酸塩が薄い膜になって像担持体の表面に形成されると、高湿環境下では画像が流れたような異常画像になる。これは硝酸や硝酸塩が吸湿することで低抵抗となり、像担持体の表面の静電潜像が壊れてしまうためである。
【０００５】
そこで、近年ではコロナ放電による帯電器に代わる帯電装置として、帯電部材を感光体等の像担持体の表面に接触させた状態で帯電を行う接触帯電式の帯電装置が実用化されてきている。
この接触帯電装置は、導電性の部材でローラ状やブラシ状や、弾性ブレード状にそれぞれ形成した帯電部材を像担持体の表面に接触させ、その状態で帯電部材に電圧を印加することにより像担持体を帯電させるものであり、低オゾン化と低電力化が図れる（例えば特許文献１及び特許文献２等参照）。
【特許文献１】特開昭５６−１４４４５３号公報
【特許文献２】特開平１−９３７６２号公報
【０００６】
その接触帯電装置における帯電部材としては、特に導電性ローラ（帯電ローラ）を用いるローラ帯電方式が、帯電の安定性という点から適している。
そのローラ帯電方式では、帯電部材を構成する導電性の弾性ローラ部分を像担持体の表面に加圧当接させ、その状態で帯電部材に電圧を印加することにより像担持体を帯電する。
【０００７】
ところで、帯電装置により帯電された帯電面に静電潜像が形成される像担持体としては、暗所で静電潜像（潜像電荷）を保持するために、一般にその表面の体積抵抗率が、暗中にて１０１２Ω・cm以上の比較的高い抵抗率を有するものが用いられる。
従来の接触帯電装置を用いた画像形成装置でも、上述したような高抵抗の像担持体を用いることを前提としており、現在の技術解明状態では帯電装置の導電性部材と像担持体との微小ギャップの間で行われる放電現象によって、かかる高抵抗の像担持体が均一帯電されるものとされている。
【０００８】
その根拠とするところは、像担持体と導電性部材との間でオゾンが発生することであり、図５に示すように帯電開始電圧が存在することである。
その図５に示した線図は、ローラ状やブラシ状に導電性部材で形成した帯電部材に印加する電圧をゼロから漸次上げていった場合に、像担持体の帯電電位がどのように変化するかを示したものであり、ゼロからＥまでの間の電圧では像担持体がほとんど帯電されることがなく、印加電圧がＥになると帯電電位が立ち上がるようになる。
【０００９】
また、ローラ帯電方式に限らず接触式の帯電装置において、抵抗値の低い帯電部材を使用した場合には、ドラム上にキズやピンホールがあると帯電部材から過大なリーク電流が流れ込み、周辺の帯電不良やピンホールの拡大，帯電部材の通電破壊が生じたりする。
【００１０】
それを防止するためには、帯電部材の抵抗値を１×１０４Ω 程度以上にする必要があるが、１×１０７Ω 以上にすると抵抗値が高過ぎて、今度は帯電に必要な電流を流すことができなくなる。
したがって、接触帯電部材の抵抗値は１×１０４〜１×１０７Ωの範囲でなければならない。つまり、電子写真に必要とされる像担持体表面電位Ｖｄを得るためには、帯電ローラにはＶｄ＋Ｅ以上のＤＣ電圧が必要となる。
【００１１】
このようにして、ＤＣ電圧のみを接触帯電部材に印加して帯電を行う方法をＤＣ帯電と称する。しかし、このＤＣ帯電においては環境変動等によって接触帯電部材の抵抗値が変動したり、像担持体が削れることによって膜厚が変化すると帯電電位が立ち上がる電圧Ｅ（図５参照）が変動したりするため、像担持体の電位を所望の値にするのが難しかった。
このように、上述したいずれの帯電方法であっても、オゾンは少量ながら発生すると共に、帯電開始電圧（Ｅ）の分のロスもあって帯電ムラが生じやすいということがあった。
【００１２】
そこで、このような帯電ムラを防いで帯電の均一を図るために、所望のＶdに相当するＤＣ電圧に、２×Ｅ以上のピーク間電圧を持つＡＣ成分を重畳した電圧を接触帯電部材に印加するＡＣ帯電方式が提案されている（例えば特許文献３参照）。
【特許文献３】特開昭６３−１４９６６９号公報
【００１３】
このＡＣ帯電方式は、ＡＣによる電位のならし効果を目的としたものであり、被帯電体（像担持体）の電位はＡＣ電位のピークの中央であるＶｄに収束し、環境変動の如き外乱には影響されることがない。
しかしながら、このようなＡＣ成分重畳の帯電方式による接触帯電装置であってもオゾンは発生する。
【００１４】
そのオゾンの発生をできるだけ抑えるためには、像担持体に接触させる帯電部材に印加する電圧の値を下げ、像担持体に対して電荷を注入してその像担持体を帯電させるようにすればよい。
ところが、従来のように高抵抗の像担持体を用いた場合には、導電性部材からなる帯電部材に印加する電圧が低いと、像担持体上に所定の静電潜像を形成できる程度までに像担持体のＶｄ（帯電電位）を高めることができないということがあった。
【００１５】
その点について、図６を参照して説明する。
図６に示す帯電装置は、導電性の部材からなる帯電部材１００を像担持体１０１に接触させた状態で、その帯電部材１００に電圧を印加することにより像担持体１０１を帯電させる接触帯電方式の帯電装置の一例を示すものである。
帯電部材１００は、ドラム状の像担持体１０１に接触幅Ｗをもって接触している。その像担持体１０１は、ドラム状に形成した導電性基体と、その表面に電荷発生層と電荷保持層(電荷輸送層)を順に積層した感光層とを有している。
【００１６】
そして、その像担持体１０１の各諸元は次のとおりである。
像担持体の線速度                      ｖ＝１００ｍｍ／ｓｅｃ
導電性部材が像担持体に接触する幅      Ｗ＝１ｍｍ
導電性部材に印加する電圧              Ｖ１＝１０００Ｖ
像担持体の表面の電荷保持層の静電容量  Ｃ＝１００PF／ｃｍ２
像担持体表面の電荷保持層の膜厚        Ｔ＝３０μｍ
像担持体表面の電荷保持層の体積抵抗率  Ｒ＝１０１２Ω・ｃｍ
【００１７】
この帯電装置で、帯電部材１００に１０００Ｖという比較的低い電圧を印加してて、上述のような仕様条件で像担持体を電荷注入方式で帯電させると、帯電部材１００と像担持体１０１との間には、ほとんど放電は起こらないものと考えられる。したがって、オゾンの発生も抑えられる。
ところが、像担持体表面の電荷保持層の体積抵抗率Ｒが１０１２Ω・ｃｍと高いと、像担持体の帯電電位は１００Ｖ以下となってしまうため、このような電位では静電潜像を形成するためには不充分である。
【００１８】
そうかといって、帯電部材１００に高い電圧を印加したのでは、放電によってオゾンが発生してしまう。そのため、電荷注入方式により、像担持体の表面を実用電位である例えば３００〜１０００Ｖ程度にまで高めるのは難しかった。これは、上述した形式以外の感光層を有する像担持体の場合も同様である。
【００１９】
一方、別の帯電方式として、像担持体へ電荷を直接注入する帯電方式が、特許文献４及び特許文献５に提案されている。
この帯電方式は、帯電ローラ，帯電ブラシ，帯電磁気ブラシ等の接触式の帯電部材に電圧を印加し、表面に注入層を設けた像担持体上のフロート電極に電荷を注入して接触注入帯電を行う方法である。
【特許文献４】特開平６−３９２１号公報
【特許文献５】欧州特許出願公開第０６１５１７７号明細書
【００２０】
具体的には、特許文献４には、電荷注入層として導電フィラーであるアンチモンドープで導電化したＳｎＯ２ 粒子をアクリル樹脂に分散したものを像担持体表面に塗工して用いることが可能であるとの記述がある。
また、帯電装置に使用する帯電磁気ブラシは、導電性磁性粒子をマグネットロールで磁気拘束してブラシ状に形成した帯電部材であり、そのブラシ部分を像担持体に当接させた状態で帯電を行うものである。
このような帯電方式では、放電現象を用いないため、帯電に必要とされる電圧は所望する像担持体表面電位分のみのＤＣ電圧であり、オゾンの発生もない。
【００２１】
ところで、電子写真方式を用いた画像形成装置では、一般には光導電性物質を利用した像担持体である感光体上に種々の画像書き込み手段により静電潜像を形成し、その静電潜像をトナーで現像することによりトナー像（可視像）とし、そのトナー像を必要に応じて紙等の転写材に転写した後、そのトナー像を熱や圧力等により転写材上に定着させて複写物や印刷物を得るようにしている。
そして、その際に転写材に転写されずに感光体上に残った転写残トナーは、クリーニング工程でクリーニング装置により感光体上から除去している。
【００２２】
そのクリーニング工程は、ブレード状やファーブラシ状やローラ状のクリーニング部材等を用いているのが一般的であり、それらのクリーニング部材により感光体上の転写残トナーを力学的に掻き落とすか、堰止めてそれを廃トナー容器に捕集したりしている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２３】
しかしながら、上述したように電荷注入層として導電フィラーであるアンチモンドープで導電化したＳｎＯ２ 粒子をアクリル樹脂に分散したものを像担持体表面に塗工して用いる感光体の場合には、その感光体上に画像の転写後に残った転写残トナーをクリーニング工程でクリーニング部材を摺擦することにより掻き落としてクリーニングすると、その際にＳｎＯ２ 粒子の電荷注入粒子が剥離しやすいという問題点があった。
【００２４】
また、アクリル樹脂内に約７０％程度バインドされた電荷注入層では電荷注入層の結束が弱いため、クリーニングブレード等のクリーニング部材により感光体表面を僅かずつ削り取るものでは、電荷注入層そのものを削ってしまうということがあった。
その電荷注入層の厚みが薄くなると、そのまま帯電電位の低下に繋がってしまうため、感光体の寿命が短くなってしまうということがあった。
【００２５】
そこで、アクリル樹脂分を多くすれば電荷注入層の強度は増すが、そのようにすればアクリル樹脂分を多くした分だけ電荷の注入が弱くなってしまうため、必要な帯電電位を得ることができなくなる。
反対にＳｎＯ２ 粒子を多くすれば、もろくなる現象が発生する。
【００２６】
そのため、このようなクリーニング部材を感光体の表面に押し当てて感光体の表面をクリーニングする画像形成装置では、感光体が摩耗して短命化してしまうという問題点があった。
そこで、感光体の光導電層の厚さを厚くすることも考えられる。しかしながら、それを厚くすれば像露光時に生じる光キャリアの拡散が多くなり、解像力が低下してしまう。そのため、像担持体の長寿命化と高画質化を両立させることは難しかった。
【００２７】
また、画像形成装置全体で考えると、転写残トナーをクリーニングする専用のクリーニング装置を具備すると、その分だけ装置が大きくなってしまうので、装置のコンパクト化を目指すときにはそれが障害になってしまうということがあった。
さらに、近年ではエコロジーの観点より、トナーの有効活用という意味で廃トナーが発生しないシステムの開発が望まれている。
【００２８】
この発明は、上記のような問題点に鑑みてなされたものであり、帯電の際にオゾンや窒素酸化物の発生がなく、像担持体の長寿命化が図れると共に高画質化を実現することができ、装置全体のコンパクト化を可能にすることができる画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２９】
この発明による画像形成装置は、上記の目的を達成するため、画像を形成する像担持体と、その像担持体に帯電部材を接触させた状態でその帯電部材に電圧を印加することにより像担持体を注入帯電する帯電装置と、像担持体上の転写残トナーをクリーニングする機能も備えた現像装置とを備え、像担持体の感光層の外周面に表面保護層を設け、上記帯電装置が、平均粒径が１〜１００μｍで、体積抵抗値が１０６〜１０１０Ω・ｃｍの帯電キャリアを磁力にて担持した磁気ブラシ式の帯電装置であり、上記表面保護層は、体積抵抗が１０９〜１０１２Ω・ｃｍ、膜厚が０．５〜５μｍ、ヌープ硬度が４００ｋｇ／ｍｍ２以上で、光透過率が露光される光の波長に対して５０％以上であることを特徴とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１はこの発明による画像形成装置の作像部付近を示す概略構成図、図２は同じくその作像部に設けられているドラム状の感光体と帯電装置を示す概略図である。
図１に作像部を示した画像形成装置は、電子写真プロセスを利用して画像を被転写材(転写紙)７に転写する転写式のプリンタあるいは複写機の例を示している。
【００３２】
この画像形成装置は、作像部に画像を形成する像担持体であるドラム状の感光体１を備えている。
その感光体１の回りには、磁気ブラシを感光体１に接触させた状態で電圧を印加することにより感光体１を注入帯電する磁気ブラシ帯電器である帯電装置２と、露光装置３と、感光体１上の転写残トナーをクリーニングする機能を備えた現像装置４と、転写ローラ５１を備えた転写装置５等がそれぞれ配設されている。
なお、図１で８はトナーカートリッジであり、９は定着装置である。
【００３３】
感光体１は、例えば直径が３０ｍｍで、長さが３４０ｍｍに形成された電荷注入帯電性・負極性・回転ドラム型の電子写真ＯＰＣ感光体であり、それが矢示Ａ方向に１２５ｍｍ／ｓｅｃのプロセススピード（周速度）で回転駆動されるようになっている。
【００３４】
帯電装置２は、図２に示すように接触帯電部材である矢示Ｂ方向に１２５ｍｍ／ｓｅｃの周速度で回転する磁気ブラシローラ２１を備えており、その表面に形成した磁気ブラシ部を図示のように感光体１の周面に当接させた状態で、帯電バイアス印加電源２２から所定の帯電バイアスが印加されることにより感光体１の周面を表面電位−９６０Ｖに一様に電荷注入帯電処理する。
【００３５】
図１に示した露光装置３は、感光体１の帯電処理された周面に対し目的とする画像情報に対応する露光Ｌａ、すなわちレーザビーム走査露光、あるいは原稿画像のスリット露光等を行うことにより、感光体１の周面に露光画像情報に対応した静電潜像を形成する。
【００３６】
現像装置４は、露光装置３により感光体１の周面に形成された静電潜像にトナーを付着させてトナー像（可視像）とする。
その現像装置４は、この実施の形態では２成分接触現像方式であり、現像剤担持部材として機能して回転する現像スリーブ４３を、その周面を感光体１から０．６ｍｍ 離間させて配設している。その現像スリーブ４３には、電源(ＤＣ電源)４２から−６００Ｖの現像バイアスが印加されるようになっている。
なお、この現像装置４は、トナーにマイナストナーを用いる。
【００３７】
転写装置５は、前述したように回転自在な転写ローラ５１を備えており、その転写ローラ５１に電源５２からトナーと逆極性の所定の転写バイアスが、感光体１と転写ローラ５１とが被転写材７を挾持搬送している間に印加される。
その転写ローラ５１としては、例えば抵抗が５×１０７ Ωで、ローラの直径が１６ｍｍの導電性スポンジローラを使用し、そこに１５μＡの定電流制御によってＤＣ電圧を印加して、被転写材７の裏面側をトナーと逆極性に帯電することにより、感光体１上のトナー像を被転写材７の表面（図１で上側の面）に静電転写を行なう。
【００３８】
この画像形成装置は、作像動作を開始させると感光体１が矢示Ａ方向に回転し、その周面が帯電装置２により一様に帯電される。そして、その帯電面に、所定のタイミングで露光装置３から照射される露光Ｌａにより書き込みが行われ、そこに静電潜像が形成される。
その潜像は、感光体１が矢示Ａ方向に回転することにより現像装置４の位置まで移動されると、そこで現像ローラ４１の現像スリーブ４３によりトナーが付着されてトナー像（顕像）となる。
【００３９】
一方、図示しない給紙装置から被転写材７が給紙され、それがレジストローラ対６で一旦停止されて、その被転写材７の先端と感光体１上の画像の先端とが一致する正確なタイミングで、感光体１と転写装置５の転写ローラ５１との間の接触ニップ部へ搬送され、そこで感光体１と転写ローラ５１とにより挾持されて、図１で左方へ搬送されていく。
その際、感光体１上のトナー像が被転写材７に転写される。
【００４０】
その被転写材７は、感光体１から分離されて定着装置９へ搬送され、そこでトナー像が定着され、その後は装置本体の外部に設けられている排紙トレイ等に排出されるが、裏面にも画像を形成する両面画像形成モードが選択されているときには、図示しない再給紙手段により再び作像部に向けて再給紙される。
そして、その後は、感光体１上に残った転写残トナーが、クリーニング装置としても機能する現像装置４によりクリーニングされ、再び次の作像工程に移る。
【００４１】
次に、感光体１について、図２を参照して詳しく説明する。
図２に一例を示す感光体１は、機能分離型の感光感光体であり、同図にはその構成を模式的に示している。
その感光体１は、導電性基体１ａの上に複数の各層が積層された構成になっている。すなわち、導電性基体１ａの上に電荷発生層１ｂが、その上に電荷輸送層（電荷保持層）１ｃが、さらにその上に表面保護層である表面層１ｄがそれぞれ積層されている。
そして、その電荷発生層１ｂと電荷輸送層１ｃとで感光層を構成している。なお、その感光層は、単層型であっても積層型であってもよい。
【００４２】
この画像形成装置の特徴とするところは、上述したような構成の感光体１の表面層１ｄの体積抵抗率を１０１１Ω・cm以下とし、その感光体１の周面に静電潜像を形成するのに先立って、帯電装置２の磁気ブラシ部を回転する感光体１の表面層１ｄに接触させ、磁気ブラシローラ２１に電圧を印加することにより感光体１の表面を均一に帯電させる点にある。
【００４３】
このように、体積抵抗率の低い表面層１ｄを有する感光体１を用い、電圧が印加された磁気ブラシローラ２１の磁気ブラシ部をその表面層１ｄに接触させることにより、磁気ブラシローラ２１への印加電圧が低くても、感光体１の表面をそこに静電潜像を形成するのに必要な電位まで帯電させることができる。
その際、感光体１は主として電荷注入によって帯電されるが、その際に帯電装置２の磁気ブラシローラ２１への印加電圧は低いので、帯電装置２と感光体１との間でほとんど放電は発生しない。したがって、オゾンの発生を効果的に抑えることができ、実質的にオゾンの発生を抑制することができる。
【００４４】
感光体１は、上述したように導電性基体１ａの上に複数の各層を積層した構成になっているが、その導電性基体１ａとしては、導電体を使用するか、あるいは導電処理をした絶縁体を使用する。
例えば、アルミニウム（Ａｌ）、鉄（Ｆｅ）、銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）などの金属や、それらの合金を使用する。
【００４５】
あるいは、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリイミド、ガラス等の絶縁性基体上にアルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）等の金属あるいはＩｎ２Ｏ３、酸化スズ(ＳｎＯ２）等の導電材料の薄膜を形成したものや、導電処理をした紙等も使用することができる。
【００４６】
また、その導電性基体１ａの形状は、特に制約はない。したがって、ドラム状の他に、板状やベルト状のものを使用するようにしてもよい。
なお、その導電性基体１ａ上に、感光層（電荷発生層１ｂと電荷輸送層１ｃとからなる）との接着性の向上及び、モアレのなどの防止を目的とした下引き層を設けるようにしてもよい。
【００４７】
電荷発生層１ｂは、電荷発生物質を主成分とする層であり、必要に応じてバインダー樹脂を用いることもある。
その電荷発生物質としては、無機系材料と有機系材料を用いることができる。電荷発生層を形成する方法には、例えば真空薄膜作製法と溶液分散系からのキャスティング法とが挙げられる。
【００４８】
前者の真空薄膜作製法には、真空蒸着法，グロ−放電重合法，イオンプレ−ティング法，スパッタリング法，反応性スパッタリング法，ＣＶＤ法等が用いられ、そのいずれの方法を用いても、上述した無機系材料や有機系材料を良好に形成することができる。
【００４９】
また、後述のキャスティング法により電荷発生層を形成するには、上述した無機系もしくは有機系電荷発生物質を必要ならばバインダー樹脂と共に、テトラヒドロフラン，シクロヘキサノン，ジオキサン，ジクロロエタン，ブタノン等の溶媒を用いてボ−ルミル，アトライタ，サンドミル等により分散し、その分散液を適度に希釈して塗布することにより形成することができる。
このようにして形成する電荷発生層１ｂの膜厚は、０.０１〜５μｍ 程度が適当であり、好ましくは０.０５〜２μｍである。
【００５０】
電荷輸送層１ｃは、帯電電荷を保持させ、かつ露光により電荷発生層１ｂで発生分離した電荷を移動させて保持していた帯電電荷と結合させることを目的とする層である。したがって、帯電電荷を保持させる目的があることから、電気抵抗が高いことが要求される。
また、この電荷輸送層１ｃは、保持していた帯電電荷で高い表面電位を得るため、誘電率が小さく、且つ電荷移動性がよいことが要求される。
【００５１】
電荷輸送層１ｃは、これらの要件を満足させるため、電荷輸送物質、及び必要に応じて用いられるバインダー樹脂より構成される。
すなわち、電荷輸送物質及びバインダー樹脂を適当な溶剤に溶解ないし分散し、それを形成しようとする場所に塗布して乾燥させることにより形成する。
また、必要に応じて上述した電荷輸送物質やバインダー樹脂以外に、可塑剤，酸化防止剤，レベリング剤等を適量添加したりする。
【００５２】
電荷輸送物質としては、正孔輸送物質と電子輸送物質とがある。電荷輸送層の膜厚は５〜１００μｍ程度が適当である。
また、その電荷輸送層の中に、ゴム，プラスチック，油脂類などに用いられる他の酸化防止剤や可塑剤を添加していてもかまわない。あるいは、その電荷輸送層の中に、レベリング剤を添加するようにしてもよい。
【００５３】
そのレベリング剤としては、ジメチルシリコーンオイル，メチルフェニルシリコーンオイル等のシリコーンオイル類や、測鎖にパーフルオロアルキル基を有するポリマーあるいはオリゴマーが使用され、その使用量はバインダー樹脂１００重量部に対して０〜１重量部が適当である。
【００５４】
なお、感光体１の感光層は、次に説明するように単層構成にしてもよい。
すなわち、感光体１の感光層をキャスティング法で単層感光層に形成する場合には、電荷発生物質と低分子ならびに高分子電荷輸送物質を適当な溶剤に溶解ないし分散し、これを塗布、乾燥することにより形成する。
その電荷発生物質ならびに電荷輸送物質としては、積層型の感光層の説明の際に前述した各材料を用いることができる。
【００５５】
また、必要に応じて可塑剤を添加するようにしてもよい。さらに、必要に応じて用いることのできるバインダー樹脂としては、先に電荷輸送層の説明の際に挙げたバインダー樹脂をそのまま用いる他に、電荷発生層の説明の際に挙げたバインダー樹脂を混合して用いるようにしてもよい。なお、単層感光体の膜厚は、５〜１００μｍ程度が適当である。
そして、このようにして形成した感光層の上に、表面層(表面保護層)１ｄを更に形成する。
【００５６】
その表面層１ｄは、例えば次のような材料で形成する。
すなわち、表面層１ｄは、複写機の場合には複写枚数５０万枚程度の使用に耐え得る耐摩耗性及び機械的強度を併せ持つように、樹脂の中に抵抗制御剤を分散し塗布したもので形成する。あるいは、ａ−Ｃ、ａ−Ｓｉ：Ｎなど気相製膜法で形成してもよい。
【００５７】
次に、樹脂中に抵抗制御剤を分散させて表面層１ｄを形成する場合について説明する。
表面層１ｄのバインダー樹脂としては、可視光に対して実質上透明であって、電圧絶縁性，強度，接着性に優れたものが望ましい。
具体的には、例えばポリスチレン，ＭＭＡ，ｎ−ＢＭＡ，ポリアミド、ポリエスタル，ポリウレタン，ポリカーボネート，ポリビニルホルマール，シリコーン樹脂，ポリビニルアセタール，ポリビニルブチラール，エチルセルロース，メラミン樹脂及びそれらの共重合体や混合物等を用いる。
【００５８】
また、それらの樹脂の中に分散させる抵抗制御剤としては、例えば脂肪酸塩類，高級アルコール類，硫酸エステル類，脂肪酸アミン類，第４級アンモニウム塩類，アルキルピリジウム塩類，ポリオキシエチレンアルキルエーテル類，ポリオキシエチレンアルキルエステル類，ソルビタンアルキルエステル類，イミダゾリン誘導体等のアニオン系、カチオン系、又はノニオン系有機電解質が挙げられる。
【００５９】
あるいは、金（Ａu），銀（Ａg），銅（Ｃu），ニッケル（Ｎi），アルミニウム（Ａl）等の金属や、ＺnＯ、ＴiＯ２、ＳnＯ２ 、Ｉn２Ｏ３ 、Ｓb２Ｏ３ 含有ＳnＯ２ 、Ｉn２Ｏ３ 含有ＳnＯ２ 等の金属酸化物、さらにはＭgＦ２、ＣaＦ２、ＢiＦ２、ＡlＦ２、ＳnＦ２、ＳnＦ４、ＴiＦ４等の金属フッ化物も挙げられる。
【００６０】
さらにまた、その抵抗制御剤としては、テトラインプロピルチタネート，テトラノルマルブチルチタネート，チタンアセチルアセトネート，チタンラクテートエチルエステル等の有機チタン化合物及びそれらの混合物等も挙げられる。
なお、表面層１ｄの中には、接着性や平滑性等を向上させる目的で種々添加剤を加えるようにしてもよい。
【００６１】
一方、気相製膜法で表面層１ｄを形成する場合には、膜を炭素や珪素を主成分とする気相製膜法で高硬度の膜を作製する。その膜は、炭素、珪素を含有するガスやターゲットを用いて、プラズマＣＶＤ法，グロー放電分解法，光ＣＶＤ法、スパッタリング法等により、製膜する。
【００６２】
なお、その膜には、抵抗や光透過率の制御を目的として、炭素，珪素以外のドーピング元素を添加していてもよい。特に、その製膜法は限定されるものではないが、表面層として良好な特性を有する膜を形成する方法として、プラズマＣＶＤ法でありながらスパッタ効果を伴わせつつ製膜させる方法（特開昭５８−４９６０９号公報に記載有り）等が知られている。
そのプラズマＣＶＤ法を利用した表面層の製膜法では、支持体を特に加熱する必要がなく、約１５０℃以下の低温で被膜を形成できるため、耐熱性の低い有機系感光層上に表面層を形成する際にも、何ら支障がないというメリットがある。
【００６３】
なお、表面層１ｄの膜厚は１０μｍ以下が好ましく、樹脂に抵抗制御剤を添加したものは強度の点から２〜６μｍがより好ましい。また、ａ−ｃ、ａ−Ｓｉ；Ｎ等の膜強度の高いものは、膜厚を０．５〜２μｍにすることが好ましい。
また、表面層１ｄの体積抵抗率は、前述したように１０１１Ω・cm以下に設定するが、その抵抗率が低すぎると、感光体１に形成される静電潜像が乱される恐れがあるので、この点について注意する必要がある。
【００６４】
また、表面層１ｄは、水素を含有するダイヤモンド状カーボン若しくは非晶質カーボン構造にしてもよい。
そして、その表面層１ｄは、好ましくはＳＰ３軌道を有するダイアモンドと類似のＣ−Ｃ結合を有する方が望ましい。なお、この表面層１ｄは、ＳＰ２軌道を有するグラファイトと類似の構造を持つ膜でも構わないし、更に非晶質性のものであってもよい。
【００６５】
その表面層１ｄの添加物元素は、窒素，フッ素，硼素，リン，塩素，臭素及び沃素が含有されていることが望ましい。また。その表面層１ｄの体積抵抗は、１０９〜１０１２Ω・ｃｍ であることが望ましい。
その表面層１ｄの膜厚は、０.５〜５μｍ であることが望ましい。また、その表面層１ｄは、ヌープ硬度が４００ｋｇ／ｍｍ２ 以上であることが望ましく、光透過率も露光される光の波長に対して、５０％以上であることが望ましい。
【００６６】
この表面層１ｄを作製するときには、炭化水素ガス（メタン、エタン、エチレン、アセチレン等）を主材料として、Ｈ２、アルゴン（Ａｒ）等のキャリアガスを用いる。更に、添加物元素を供給するガスとしては、減圧下で気化できるもの、加熱することにより気化できるガスを使用する。
【００６７】
例えば、窒素を供給するガスとしてＮＨ３ 、Ｎ２ 等を用い、フッ素を供給するガスとしてＣ２Ｆ６、ＣＨ３Ｆ 等を用い、硼素を供給するガスとしてはＢ２Ｈ６等を用い、リンを供給するガスとしてはＰＨ３ 等を用い、塩素を供給するガスとしてはＣＨ３Ｃｌ、ＣＨ２Ｃｌ２、ＣＨＣｌ３、ＣＣｌ４等を用い、臭素を供給するガスとしてはＣＨ３Ｂｒ等を用い、沃素を供給するガスとしては、ＣＨ３Ｉ等を用いることができる。
【００６８】
また、添加物元素を複数供給するガスとしては、ＮＦ３、ＢＣｌ３、ＢＢｒ、ＢＦ３、ＰＦ３、ＰＣｌ３ 等を用いる。上記のようなガスを用い、プラズマＣＶＤ法、グロー放電分解法、光ＣＶＤ法などやグラファイト等をターゲットとしたスパッタリング法等により表面層１ｄを形成する。
特にその製膜法は限定されるものではないが、表面層１ｄとして良好な特性を有する炭素を主成分とする膜を形成する方法として、プラズマＣＶＤ法でありながらスパッタ効果を伴わせつつ製膜させる方法（特開昭５８−４９６０９号公報参照）等が知られている。
【００６９】
プラズマＣＶＤ法を利用した炭素を主成分とする表面層の製膜法では、支持体を特に加熱する必要がなく、約１５０℃以下の低温で被膜を形成できるため、耐熱性の低い有機系感光層上に保護層を形成する際にも、何ら支障がないというメリットがある。
【００７０】
このように、感光体１の最表層には、電荷注入層の機能を有する表面層１ｄを形成する。その電荷注入層は、いわゆるコンデンサの電極的役割を果たすものであり、その電極に対して導電性の接触帯電部材である帯電装置２の磁気ブラシローラ２１に形成する磁気ブラシの部分を当接させ、そこに電圧を印加すると、感光体１の表面を電荷注入帯電することができる。
【００７１】
したがって、このような電荷注入層を設けていない場合には、感光体１の表面には電極となりうるものがないので、十分な電荷注入ができない。
ところが、この感光体１のように、電荷注入層を感光層の表面に設けることにより、その電荷注入層の下側に位置する感光層面に均一なチャージシートを形成することができる。
【００７２】
なお、電荷注入層は、帯電装置２により印加された電荷を速やかに感光層の表層に移動させ、均一なチャージシートを形成する特性が要求される。
その均ーなチャージシートを形成させるためには、電荷注入層及び接触式の帯電装置２の双方が均一な接触性を有すると共に、それらのニップ、接触抵抗及び各部材の体積固有抵抗等が適正なものである必要がある。
【００７３】
次に、帯電装置２について詳しく説明する。
図２に示した磁気ブラシ式の帯電装置２は、磁気ブラシローラ（非磁性スリーブ）２１と、その磁気ブラシローラ２１に内包したマグネットロール２３と、磁気ブラシローラ２１上に磁気拘束された帯電キャリア２４とによって構成されている。
【００７４】
この帯電装置２の磁気ブラシの磁力の強さは、磁気ブラシローラ２１の表面において４００〜１５００ガウス、好ましくは６００〜１３００ガウスであり、そうすることにより、磁気ブラシ内から磁性トナーの良好な吐き出しができる。
また、この帯電装置２に用いるマグネットロール２３の磁極は、２極以上であることが好ましい。
【００７５】
この帯電装置２のマグネットロール２３の磁極の位置は、好ましくは帯電装置２の中心（磁気ブラシローラ２１の中心）と感光体１の中心（ドラム中心）を結ぶ位置から、帯電装置２の中心から感光体１の回転方向に２０°までの範囲にする。
そして、そのマグネットロール２３の磁極の位置は、より好ましくは帯電装置２の中心（磁気ブラシローラ２１の中心）と感光体１の中心（ドラム中心）を結ぶ位置から、帯電装置２の中心から感光体ドラムの回転方向の１０°までの範囲に磁極のピークが向くように設定するのがよい。そうすることにより、磁気ブラシ内部からの磁性トナーの良好な吐き出しができる。
【００７６】
帯電装置２は、感光体１に磁気ブラシローラ２１と感光体１の表面との距離が０.６ｍｍ になるよう、磁気ブラシローラ２１の長手方向の端部を面板部材（非図示）によって支持し、マグネットロール２３を固定したまま磁気ブラシローラ２１を感光体１と同方向（図２において矢示Ｂ方向）に回転させるようにしている。
そして、帯電時には磁気ブラシローラ２１に、帯電バイアス印加電源２２から所望の電圧を印加することで電荷注入層として機能する表面層１ｄに電荷を注入し、感光体１の表面を最終的に磁気ブラシと同電位に帯電（充電）する。
【００７７】
帯電キャリア２４は、フェライト，マグネタイトの如き導電性金属の単一、あるいは混晶の種々の材料が使用可能である。そして、一度焼結した帯電キャリアを還元又は酸化処理し、後述する抵抗値に調節したものである。
帯電キャリア２４は、導電性及び磁性を有する微粒子をバインダーポリマーと混練し、粒状に成型することによって得られた導電性及び磁性を有する微粒子がバインダーポリマー中に分散された粒子や、上記の導電性磁性粒子を更に樹脂でコートする構成にしてもよい。
そのときは、コートした樹脂層の抵抗をカーボンの如き導電剤の含有量を調整することで、帯電キャリア２４の全体の抵抗調整を行う。
【００７８】
なお、この帯電装置２では、帯電キャリア２４の平均粒径は、１〜１００μｍ（好ましくは５〜５０μｍ）のものが使用可能であり、その粒径のものは帯電性と粒子の保持の両立という点て優れている。
また、その帯電キャリア２４の体積抵抗値は、１０１０Ωｃｍ以下のものを使用するが、好ましくは、１０６〜１０９Ωｃｍのものを使用するとよい。
【００７９】
すなわち、帯電キャリア２４の体積抵抗値が１０１０Ωｃｍを超えると、帯電に必要な電流を流すことができなくなるため、帯電不良が生じて画質が劣化する。
また、この実施の形態では、帯電キャリア２４の体積抵抗値は、底面積２２８ｍｍ２ の筒状の容器に帯電キャリア２４を２ｇ充填して加圧し、上下から１００Ｖの電圧を印加して、この系に流れる電流から算出して正規化したもので定義した。
なお、磁気ブラシの構成は、磁気ブラシローラ２１を用いずに、直接マグネットロール２３に帯電キャリア２４を担持させて帯電を行うようにすることも可能である。
【００８０】
次に、感光体１の電荷輸送層１ｃ(電荷保持層)の帯電電位を計算により求める数式について説明する。
各諸元を次のように定めると、図２に示すように、帯電装置２の感光体１に対する接触部の接触幅（ニップ幅）Ｗの部分における感光体１の電荷輸送層１ｃの電圧ｅ２ は数１のようになる。
なお、図３はその等価回路を示しており、Ｓはスイッチである。
【００８１】
ｖ ：感光体１の表面の線速度
Ｖ１：帯電装置２への印加電圧
Ｔ１：表面層１ｄの厚さ
Ｃ１：表面層１ｄの静電容量（比誘電率ε１）
Ｇ１：表面層１ｄの導電率（＝Ｗ／（Ｒ・Ｔ１））
Ｃ２：電荷輸送層１ｃ(電荷保持層)の静電容量
ｅ２：電荷輸送層１ｃの電圧
ｔ ：帯電装置２の接触時間（最大Ｗ／ｖ）
Ｒ ：表面層１ｄの体積抵抗率
【００８２】
【数１】
0004444262.tif 000002
【００８３】
ここで、帯電装置２から離れた感光体１の部分においては、図３に示した等価回路における抵抗Ｇ1 、すなわち表面層１ｄを通過した電荷のみが、電荷輸送層１ｃの電位に寄与するものと考えられるので、その電荷量をＱとすると、電荷量Ｑは数２で求められる。
また、その帯電電位をｅ′２とすると、ｅ′２は数３で求められる。
【００８４】
【数２】
0004444262.tif 000003
【００８５】
【数３】
0004444262.tif 000004
【００８６】
ところで、感光体１の実用的な電位は−３００から−１０００Ｖ程度である。したがって、帯電電位ｅ′２を、そのような電位にするためには、各諸元数値を表１の例１又は例２のように定めればよい。
【００８７】
【表１】
0004444262.tif 000005
【００８８】
すなわち、例１に示したように、感光体１の表面層１ｄの体積抵抗率Ｒを１０１０Ωｃｍにすれば、帯電装置２を介しての電荷注入だけで、感光体１を帯電装置２への印加電圧（−１０００Ｖ）とほぼ同等の−９６０Ｖに帯電させることができ、それによって感光体１の表面に所望の静電潜像を確実に形成することができる。
【００８９】
また、例２では、表面層１ｄの体積抵抗率Ｒを１０１１Ωｃmにした結果、感光体１の帯電電位は−２７０Ｖとなり、実用電位の下限値である−３００Ｖには若干不足するが、その不足分の帯電電位については帯電装置２の感光体１に対する接触部の接触幅Ｗを広げることで補うことができるので、充分に使用可能である。
【００９０】
いずれにしても、１０１１Ωｃｍ以下、好ましくは１０１０Ωｃｍ以下の表面層１ｄを有する感光体を用いることにより、帯電装置２に比較的低い電圧、例えば−１０００Ｖ（表１）程度の電圧を印加するだけで、感光体を必要とされる電位にまで帯電させることができる。
したがって、従来のコロナ放電による帯電方法のように、大量のオゾンが発生するようなこともないし、高圧電源も必要としない。
【００９１】
また、従来は高抵抗の感光体を使用して行う接触式の帯電方法であっても、少量のオゾンが発生した。さらに、帯電ムラを無くすために帯電装置に交流電圧を印加したりしていたが、この実施の形態による画像形成装置の帯電装置２によれば、その必要がない。
【００９２】
すなわち、この実施の形態による帯電装置２では、図２に示した磁気ブラシローラ２１に印加する電圧の値が低いので、ほとんど又は全く放電は発生せず、それによってオゾンの発生を一層効果的に抑えることができる。そして、帯電装置２に交流電圧を印加する必要もない。
【００９３】
ところで、帯電装置により帯電を行う際に、磁気拘束力が強い磁性トナーを使用した場合には、磁性トナーが図２に示した磁気ブラシローラ２１にその内側に設けられているマグネットロール２３の磁力により付着して、磁気ブラシローラ２１の抵抗を上昇させてしまうため帯電不良になりやすい。
【００９４】
これは、磁性トナーが帯電に用いる帯電キャリア２４に混入すると帯電キャリア２４間や、帯電キャリア２４と感光体１との間の導電経路を遮断してしまうことによるものである。
さらに、帯電キャリア２４間に介在する磁性トナーが多い場合には、磁性トナーは帯電キャリア２４に融着して帯電性を著しく劣化させるので、長期に亘る帯電は困難になる。
【００９５】
しかしながら、この実施の形態では、非磁性トナーにマグネタイト等の磁性部材を重量比で３０部以下を混入させた弱磁性トナーを使用するようにしている。
このように、低い磁気拘束力を有する弱磁性トナーを用いると、クリーナーレス構成において多くの転写残の磁性トナーが磁気ブラシローラ２１に混入する場合であっても、その磁性トナーを速やかに回収して磁気ブラシローラ２１の外部に吐き出すことができる。
【００９６】
したがって、磁気ブラシローラ２１の部分に存在する磁性トナーを制限することができるため、磁気ブラシローラ２１の特性の低下を防ぐことができる。
それにより、感光体を最適な状態に帯電して良好な画像を得ることができる。
また、画像形成を長期に亘って続けた場合、ある適程の量のトナーが磁気ブラシローラ２１に混入し、帯電装置２の抵抗も上昇しているので、感光体１上に存在するトナーが帯電を妨げるようになる。
したがって、その場合にはトナーに一定量の磁気拘束力を付与すれば、速やかなトナーの回収と磁気ブラシローラ２１からの吐き出しができるので、長期に亘って優れた画像を得ることができる。
【００９７】
次に、非磁性トナーを使用する場合について説明する。
帯電装置２は、磁気ブラシの部分に印加するバイアスは、磁気ブラシローラ２１の電位に等しい負の直流電圧を印加する。それにより、転写残のトナーが帯電装置２に混入した場合でも、転写残のトナーを拡散し感光体１を帯電することが可能になる。
【００９８】
感光体１上のトナー像を被転写材７に転写した後に、その感光体１の表面に残留した転写残トナーは、その多くが反転して正に帯電している。そして、それらの転写残トナーは、磁気ブラシローラ２１の部分を通過すると、一様に正規の負に帯電される。
【００９９】
したがって、現像装置４のバイアスを調節することにより、感光体１上の潜像をトナーにより現像してトナー像にするのと、そのトナー像を被転写材７に転写した後に感光体１上に残留する転写残トナーのクリーニングとを、現像装置４で同時に行うことができる。
【０１００】
例えば、感光体１の表面の帯電電位が−９６０Ｖで、露光された部分の電位が−１５０Ｖであったとすると、現像スリーブ４３には−６００Ｖの直流電圧を印加することにより、ドラムの未露光部（非画像部）のトナーを現像スリーブ４３上に回収することができると共に、露光部（静電潜像部）は現像スリーブ４３上のトナーにより現像することができる。
【０１０１】
ここで、使用するトナーとしては、転写残トナーの量を少なくすることに対して有効な球形のトナーが適当である。すなわち、球形のトナーは流動性に優れており、トナー間あるいはトナーと感光体１との間の離型性に優れているため、転写効率が高いからである。
【０１０２】
一般的に、転写残トナーをクリーニングする専用のクリーニング装置を備えていないクリーナーレス画像形成装置の場合には、転写残トナーが現像装置まで戻る際に帯電装置を通過するため、クリーニングブレードの如きクリーニング手段を有するクリーナーの装着された画像形成装置に比較すると多くの転写残のトナーが帯電装置に混入されやすい。
【０１０３】
しかしながら、上述したような球形のトナーを用いるようにすれば転写効率が高くなるので、帯電装置に混入するトナーの量が少なくなる。したがって、帯電装置の感光体に接触させている接触帯電部材の劣化を起こしにくくすることができる。
【０１０４】
なお、図１及び図２を使用して説明した実施の形態では、感光体１上に形成したトナー像を転写する被転写材７が紙の如き記録材（最終転写材）であったが、この発明は、被転写材をベルト状又はパイプ状中間転写体とし、その中間転写体を感光体に対向配置して、その感光体上のトナー像を中間転写体に転写した後に、その中間転写体上のトナー像を最終転写材に再度転写する場合にも、同様に適用することができる。
その場合には、転写工程が複数になるので、より転写効率のよい球形のトナーを用いることが好ましい。
【０１０５】
次に、現像装置４について、詳しく説明する。
図１に示すように、現像装置４に設けられている現像剤を担持する現像ローラ４１は、感光体１に近接するように配置されており、両者の対向部分に現像領域が形成されるようになっている。
現像ローラ４１は、アルミニウム，真鍮，ステンレス，導電性樹脂などの非磁性体を円筒状に形成してなる現像スリーブ４３を備えており、図示を省略している回転駆動機構により矢示Ｃ方向に回転されるようになっている。
【０１０６】
現像スリーブ４３は、スリーブ径が１６ｍｍに形成されており、その現像スリーブ４３の線速度は３１２.５ｍｍ／ｓｅｃ に設定されている。
なお、感光体１は、ドラム径が３０ｍｍに形成されており、そのドラムの線速度は１２５ｍｍ／ｓｅｃに設定されている。
したがって感光体１のドラム線速度に対する現像スリーブ４３のスリーブ線速度比は２.５ になっている。
【０１０７】
また、感光体１と現像スリーブ４３との間隔である現像ギャップは０.６ｍｍ に設定されている。なお、その現像ギャップは、現像剤粒径の３０倍以下に設定するとよい。それよりも現像ギャップが広いと、画像濃度が十分でない画像になる。
また、上述したスリーブ線速比は１.１ 以上であれば十分な画像濃度を得ることができる。
【０１０８】
現像スリーブ４３内には、図４に示すようにその現像スリーブ４３の外面上に現像剤を穂立ちさせるように磁界を形成する磁石ローラ体４４が固定状態で設けられている。
そして、現像剤を構成するキャリアは、磁石ローラ体４４から発せられる磁力線に沿うようにして現像スリーブ４３上にチェーン状に穂立ちされると共に、そのチェーン状に穂立ちされたキャリアに対して帯電トナーが付着されて磁気ブラシが構成されるようになっている。
【０１０９】
その磁気ブラシは、現像スリーブ４３の回転移動に伴って、その現像スリーブ４３の回転方向（矢示Ｃ方向）に移送される。
磁石ローラ体４４は、複数の磁極を備えている。すなわち、現像領域部分に現像剤を穂立ちさせる現像主磁極Ｐ１と、現像スリーブ４３上に現像剤を汲み上げるための磁極Ｐ５と、現像スリーブ４３上に現像剤を汲み上げられた現像剤を現像領域まで搬送させる磁極Ｐ６と、現像後の領域で現像剤を搬送させる磁極Ｐ２及びＰ３を備えている。
【０１１０】
これら各磁極Ｐ１，Ｐ５，Ｐ６，Ｐ２及びＰ３は、現像スリーブ４３の半径方向に向けてそれぞれ配置されている。
この磁石ローラ体４４は、６極の磁石によって構成されているが、現像剤の汲み上げ性や黒ベタ画像追従性を向上させるために、Ｐ３極からドクタブレード４５の間に磁極を更に増やして８極以上で構成するようにしてもよい。
【０１１１】
なお、この実施の形態では、現像ローラ４１上で８５ｍＴ以上の磁力を有する磁石を用いているが、６０ｍＴ以上の磁力を有すれば、キャリア付着などの異常画像の発生が無いことも既に確認している。
実際に現像に寄与する磁極は主磁力である磁極Ｐ１であり、その磁極Ｐ１により感光体１上の潜像をトナー像に現像する。
【０１１２】
現像領域に対して、現像剤の搬送方向（図４で反時計回り方向）上流側には、現像剤によるチェーン穂の穂高さ、すなわち現像剤の量を規制する前述したドクタブレード４５が設置されている。
そして、このドクタブレード４５と現像スリーブ４３の外面との間隔であるドクタギャップを０.６ｍｍ に設定している。
【０１１３】
さらに、現像ローラ４１の後方には、図１に示したように現像ケーシング４６内の現像剤を撹拌しながらその現像剤を現像ローラ４１側に汲み上げる前スクリュウ４７が設けられている。
また、現像ケーシング４６内には、その長手方向の前後に開口部を持つ仕切り板４８を境にして、後スクリュ４９も設けられている。
【０１１４】
さらに、現像ケーシング４６の後端部には、新規トナーを蓄えたトナーカートリッジ８が着脱自在に装着されている。そのトナーカートリッジ８により供給されるトナーは後スクリュ４９に供給され、それが後スクリュ４９の回転により、図１で奥側に搬送され、現像剤と混合撹拌される。
【０１１５】
その混合撹拌された現像剤は、仕切り板４８の開口部より前スクリュ４７に供給される。さらに、その前スクリュに４７に供給された現像剤は、前スクリュ４７の回転により図１で手前側に搬送される。
このとき、現像ローラ４１に磁界によって現像剤が供給され、その現像剤が現像スリーブ４３上で搬送される。
【０１１６】
すなわち、現像ローラ４１に、現像ケーシング４６内に蓄えられた現像剤が撹拌・帯電された上で磁極Ｐ５（図４）により汲み上げられる。その現像ローラ４１の現像スリーブ４３上に汲み上げられた現像剤は、磁極Ｐ６により現像領域まで搬送され、現像主極Ｐ１によって現像領域部分に現像剤が穂立ちされる。
【０１１７】
そして、残った現像剤は、図１で手前側に搬送され、仕切り板４８の開口部より後スクリュ４９に供給され循環する。
この現像装置４では、現像を行うことにより現像剤の濃度が低下したときにはトナーを供給しなければならないが、その際にはトナー濃度センサ８１が現像ケーシング４６内のトナー濃度を検知し、そのトナー濃度センサ８１の出力値から規定トナー濃度値を割る値になったと判断したときに、トナーカートリッジ８からトナーを現像ケーシング４６内に連続もしくは断続的に供給し、その現像ケーシング４６内の現像剤のトナー濃度を既定値にまで上昇させる。
【０１１８】
次に、トナー像の転写後に感光体１上に残った転写残トナーの回収について説明する。
図１に作像部を示した画像形成装置は、クリーナレス（転写残トナー回収用の専用のクリーニング装置を持たない）の画像形成装置であり、感光体１から被転写材７へトナー像を転写した後に感光体１上に残留した転写残トナーは、感光体１の矢示Ａ方向への回転により現像装置４まで移動し、いわゆる現像同時クリーニング作用により現像装置４に回収される。
また、帯電装置２から吐き出され、極性制御されたトナー（負の帯電）も、感光体１の回転により現像装置４に搬送されて回収される。
【０１１９】
すなわち、図１示した画像形成装置では、２成分接触式の現像装置４を用いているため、感光体１には現像スリーブ４３に形成されている磁気ブラシの部分が接触していて、その間に現像バイアスが印加されている。
そして、上述した感光体１上の転写残トナー及び帯電装置２から吐き出されたトナーは、それが感光体１の回転により現像ニップ（感光体１と磁気ブラシとの接触部）に到達すると、現像スリーブ４３上に形成されている磁気ブラシによって掻き取られて現像装置４内に回収される。
その際に、現像装置４は、同時に現像も行うため、感光体１上の静電潜像はトナーにより現像される。
【０１２０】
このように、この画像形成装置はクリーナレスであり、専用のクリーニング装置を持たないので、その分だけ画像形成装置全体を小型化できると共に、低コストにできる。
また、通常の転写残トナーを回収するクリーニング装置のように、クリーニングブレードを感光体１の表面に摺接させないので、感光体１の表面削れによる感光体の劣化も防止できる。
【０１２１】
なお、このようなクリーナレスの画像形成装置であっても、実験によれば、クリーニング装置を有する装置と同一の印加帯電バイアスを接触帯電部材（磁気ブラシローラ２１）に印加しても、帯電不良による帯電ムラや画像ムラを生じることがなかった。
【産業上の利用可能性】
【０１２２】
この発明は、像担持体を帯電部材により帯電して、その帯電面に画像を形成する電子写真方式の画像形成装置、すなわち複写機，プリンタ，ファクシミリ等の画像形成装置に利用できる。
そして、像担持体に帯電部材を接触させた状態でその像担持体を電荷注入によって帯電するので、低電力で均一な帯電ができると共に、コロナ放電による帯電の場合に比べてオゾンや窒素酸化物の発生を抑えることができる。
したがって、オゾンの発生に伴う像担持体の感光層破壊による不均一帯電を防止することができると共に、像担持体上の窒素酸化物による画像低下を抑えることができるため、高品位の画像を経時に亘って持続することができる。
【０１２３】
さらに、転写工程の後に像担持体上に残留したトナーを現像装置で回収するので、専用のクリーニング装置を設ける場合に比べて装置全体を小型化することができると共に、コストの低減も図れる。
また、像担持体の感光層の外周面に表面保護層を設けているので、像担持体の表面の削れを防止できるため、長期に亘って安定した帯電ができ、それにより安定した画像形成ができる。
【０１２４】
さらに、その像担持体の表面保護層を、水素を含有するダイヤモンド炭素構造もしくは非晶質カーボン構造にしたことによって、像担持体の表面の耐摩耗性及び画像特性が向上すると共に、良好な注入帯電が可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１２５】
【図１】この発明による画像形成装置の作像部付近を示す概略構成図である。
【図２】同じくその作像部に設けられているドラム状の感光体と帯電装置を示す概略図である。
【図３】図１の画像形成装置の帯電系の等価回路を示す電気回路図である。
【図４】図１の画像形成装置が有する現像装置に設けられている磁石ローラ体を説明するための概略図である。
【図５】帯電装置における帯電開始電圧を説明するための線図である。
【図６】従来の接触帯電方式の帯電装置の一例を示す概略図である。
【符号の説明】
【０１２６】
１：感光体（像担持体）  １ｂ：電荷発生層（感光層）
１ｃ：電荷輸送層（感光層）
１ｄ：表面層（表面保護層）    ２：帯電装置
４：現像装置
２１：磁気ブラシローラ（帯電部材）
【図１】
0004444262.tif 000006
【図２】
0004444262.tif 000007
【図３】
0004444262.tif 000008
【図４】
0004444262.tif 000009
【図５】
0004444262.tif 000010
【図６】
0004444262.tif 000011