JP2000321852A

JP2000321852A - 画像形成装置

Info

Publication number: JP2000321852A
Application number: JP12777599A
Authority: JP
Inventors: Kenichiro Waki; 健一郎脇; Masahiro Inoue; 雅博井上; Katsuaki Kobayashi; 克彰小林; Masaru Hibino; 勝日比野
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1999-05-07
Filing date: 1999-05-07
Publication date: 2000-11-24

Abstract

(57)【要約】【課題】体積抵抗率が１０⁹〜１０¹⁴Ωｃｍ程度に調
整された注入帯電用の表面層を有する像担持体に対し、
交流電界下で２成分接触現像を行なっても、画像のかぶ
りや濃度低下のない良好な画像を得ることである。【解決手段】体積抵抗率１０⁹〜１０¹⁴Ωｃｍの表面
層を有する感光ドラム１の表面を、スリーブ３１上に担
持した磁性粒子３５を接触させて電荷注入方式により帯
電し、その後、像露光により形成された潜像を、現像器
４により２成分現像剤を用いて、直流電圧と交流電圧を
重畳した現像バイアスを印加下に接触現像する。現像時
に、現像剤の磁性キャリアから感光ドラム１の表面に電
荷が注入されるのを防止するために、現像バイアスの交
流分の周波数を４ｋＨｚ以上とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、像担持体上に形成
された静電潜像を２成分現像剤により現像して画像を得
る、たとえば複写機あるいはプリンター等とされる電子
写真方式の画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図５に示す電子写真方式の従来の画像形
成装置の一例について説明する。

【０００３】図３において、まず、原稿台１０上に原稿
Ｇを複写すべき面を下側にしてセットする。つぎにコピ
ーボタンを押すことにより複写が開始される。原稿照明
用ランプ、短焦点レンズアレイ、ＣＣＤセンサーが一体
に構成されたユニット９が原稿を照射しながら走査する
ことにより、その照明走査光の原稿面反射光が、短焦点
レンズアレイによって結像されてＣＣＤセンサーに入射
される。

【０００４】ＣＣＤセンサーは受光部、転送部、出力部
より構成されており、ＣＣＤ受光部において光信号が電
荷信号に変えられ、転送部でクロックパルスに同期して
順次出力部へ転送され、出力部において電荷信号を電圧
信号に変換し、増幅、低インピーダンス化して出力す
る。このようにして得られたアナログ信号を周知の画像
処理を行って、デジタル信号に変換してプリンター部に
送る。

【０００５】プリンター部においては、上記の画像信号
を受けて以下のようにして静電潜像を形成する。像担持
体としての感光ドラム１１は、中心支軸を中心に所定の
周速度で矢印方向に回転駆動され、その回転過程で表面
が帯電器３により約−６５０Ｖになるように一様な帯電
処理を受け、その一様帯電処理された表面上を画像信号
に対応してＯＮ／ＯＦＦ発光される固体レーザー素子か
らのレーザー光を高速で回転する回転多面鏡によって走
査することにより、感光ドラム１の表面に原稿画像に対
応した静電潜像が順次形成されていく。

【０００６】図６は、前記の装置においてレーザー光を
走査するレーザー走査部１００の概略構成を示すもので
ある。このレーザー走査部１００によりレーザー光を走
査する場合には、まず入力された画像信号に基づき発光
信号発生器１０１により、固体レーザー素子１０２を所
定タイミングで明滅させる。そして固体レーザー素子１
０２から放射されたレーザー光は、コリメーターレンズ
系１０３により略平行な光束に変換され、さらに矢印Ｂ
方向に回転する回転多面鏡１０４により矢印Ｃ方向に走
査されるとともに、ｆθレンズ群１０５ａ、１０５ｂ、
１０５ｃにより感光ドラム１の被走査面１０６にスポッ
ト状に結像される。このようなレーザー光の走査により
被走査面１０６上に画像一走査分の露光分布が形成さ
れ、さらに各走査ごとに被走査面１０６を前記走査方向
とは垂直に所定量だけスクロールさせれば、被走査面１
０６上に画像信号に応じた露光分布が得られる。

【０００７】このようにして感光ドラム１の表面に形成
された静電潜像は、現像装置４によって現像してトナー
像として可視化される。

【０００８】現像工程について説明すると、一般的に現
像方法は、非磁性トナーについては、ブレード等で現像
スリーブ上にコーティングし、磁性トナーについては磁
気力によってコーティングして、現像スリーブの回転に
よりトナーを感光ドラムに搬送し、トナーを感光ドラム
に対して非接触状態で現像する１成分非接触現像法と、
接触状態で現像する１成分接触現像法と、非磁性トナー
と磁性キャリアを混合したものを現像剤として用い、こ
の現像剤を現像スリーブ上に磁気力によって担持して感
光ドラムに搬送し、現像剤を感光ドラムに対して非接触
状態で現像する２成分非接触現像法と、接触状態で現像
する２成分接触現像法の４種類に大別される。

【０００９】上記の４つの現像方法のなかで、トナーと
磁性キャリアを混合した現像剤、すなわち２成分現像剤
を使用し、感光ドラムに対して接触状態で現像する２成
分接触現像法が、高解像度でかつ中間調が得やすいこと
から、フルカラー複写機等の高画質を要求されるような
画像形成装置に多用されている。

【００１０】本例の現像装置４は上記の２成分接触現像
方法を採る。現像装置４は、図７に示すように、２成分
現像剤１９を収容した現像容器１６を備え、この現像容
器１６内の下半部は、隔壁１７によって現像室（第１
室）Ｒ１と攪拌室（第２室）Ｒ２とに区画され、攪拌室
Ｒ２の上方には、補給用トナー（非磁性トナー）１８を
収容したトナー貯蔵室Ｒ３が設けられている。このトナ
ー貯蔵室Ｒ３の底部には補給口２０が設けられ、現像で
消費されたトナーに見合った量の補給用トナー１８が補
給口２０を経て、攪拌室Ｒ２内に落下補給される。

【００１１】現像室Ｒ１および攪拌室Ｒ２内には、上記
の２成分現像剤１９が収容されている。現像剤１９は、
非磁性トナーと磁性キャリア（磁性粒子）とを混合して
なっており、現像剤の混合比は、重量比で非磁性トナー
が約４〜１０％とされている。非磁性トナーは約５〜１
５μｍ体積平均粒径を有する。磁性キャリアは樹脂コー
ティングされたフェライト粒子（最大磁化６０ｅｍｕ／
ｇ）からなり、その重量平均粒径は２５〜６０μｍであ
り、抵抗値は１０⁶〜１０¹⁰Ωｃｍを示す。磁性キャリ
アの透滋率は約５．０である。

【００１２】現像容器１６の感光ドラム１に近接する部
位には開口部が設けられ、現像剤担持体としての現像ス
リーブ１１が、この開口部から外部に半周分突出した態
様で、現像容器１６内に回転可能に組み込まれている。
現像スリーブ１１は３２ｍｍの外径寸法を有し、感光ド
ラム１との間隔が５００μｍとなるように配置され、２
８０ｍｍ／秒の周速で図中矢印の方向に回転される。現
像スリーブ１１の内部には、磁界発生手段であるローラ
状の磁石１２が非回転に配置されている。

【００１３】磁石１２は、現像スリーブ１１の回転方向
に磁極Ｓ１、Ｎ３、Ｎ２、Ｓ２およびＮ１を有し、感光
ドラム１と対向する位置の磁極Ｓ１は現像磁極で、現像
スリーブ１１と感光ドラム１との間の現像部の近傍に磁
界を発生し、現像スリーブ１１上に担持した現像剤を磁
気ブラシに形成する。

【００１４】現像スリーブ１１の上方にはブレード１５
が、現像スリーブ１１と８００μｍの間隔をおいて現像
容器１６に固定されており、このブレード１５は、磁石
１２によって現像スリーブ１１上に担持された現像剤１
９の層厚を規制する。ブレード１５はアルミニウム、Ｓ
ＵＳ３１６などの非磁性材料からなる。

【００１５】現像室Ｒ１内には搬送スクリュー１３が設
置されており、搬送スクリュー１３は図中の矢印が示す
方向に回転され、この搬送スクリュー１３の回転駆動に
よって、現像室Ｒ１内の現像剤１９が撹拌されながら現
像スリーブ１１の長手方向に向けて搬送され、隔壁１７
の一端の図示しない開口部から撹拌室Ｒ２内に受け渡さ
れる。

【００１６】同様に、撹拌室Ｒ２内に搬送スクリュー１
４が設置され、搬送スクリュー１４の回転によって、撹
拌室Ｒ２内の現像剤１９と貯蔵室Ｒ３から撹拌室Ｒ２内
に補給されたトナー１８とが撹拌混合されながら上記と
反対方向に搬送され、隔壁１７の他端の図示しない開口
部から現像室Ｒ１に受け渡される。かくして、現像容器
１６内を現像剤１９が循環される。

【００１７】現像容器１６内の現像剤１９は、現像室Ｒ
１の搬送スクリュー１３により搬送される過程で、磁石
１２の磁極（汲み上げ極）Ｎ２の磁力により現像スリー
ブ１１上に汲み上げて担持され、現像スリーブ１１の回
転にともない現像部へ向けて搬送され、ブレード１５に
よる層厚の規制を受けた後現像部へ至る。

【００１８】現像スリーブ１１上の現像剤１９は、現像
部の近傍に到達すると、その中の磁性キャリアが磁石１
２の現像極Ｓ１の磁力により連なりながら現像スリーブ
１１の表面から立ち上がることにより、現像剤１９が磁
気ブラシに形成され、感光ドラム１の表面に接触して表
面上の静電潜像を現像する。

【００１９】現像方式としては反転現像が用いられてお
り、現像スリーブ１１に図示しない電源から直流電圧と
交流電圧を重畳した現像バイアスが印加される。本例で
は、−５００Ｖの直流電圧と、ピークツウピーク電圧Ｖ
ｐｐ＝２００Ｖ、周波数Ｖｆ＝２０００Ｈｚの方形波の
交流電圧が印加されている。

【００２０】一般に交流電圧を印加すると現像効率が増
し、画像は高品位となるが、逆にかぶりが発生しやすく
なるという危険も生じる。このため、通常、現像スリー
ブ１１に印加する直流電圧と感光ドラム１の表面電位
（一次帯電電位）との間に電位差を設けることにより、
かぶり防止を実現している。本例では、感光ドラム１を
最初に一様帯電した電位−６５０Ｖと、現像スリーブ１
１に印加した現像バイアスの直流分−５００Ｖとの差の
１５０Ｖが、かぶり取り電位になる。

【００２１】一方、画像露光により減衰した電位−２０
０Ｖと現像スリーブ１１に印加した現像バイアスの直流
分−５００Ｖの電位差３００Ｖが、現像スリーブ１１か
ら感光ドラム１の潜像にトナーを付着させるコントラス
ト電位となる。

【００２２】このようにして感光ドラム１上に形成され
たトナー像は、図５の転写帯電器７によって、感光ドラ
ム１に供給された転写材Ｐ上に静電転写される。その
後、転写材Ｐは分離帯電器８によって感光ドラム１から
静電分離されて定着器６へと搬送され、そこでトナー像
が熱定着された後、画像形成装置の機外に排出される。

【００２３】一方、トナー像転写後の感光ドラム１は、
クリーナー５によって表面の転写残りトナー等の付着汚
染物を除去した後、つぎの画像形成に供される。

【００２４】ところで、近年の環境意識の高まりととも
に、コロナ放電を用いない直接帯電方式が使用されるよ
うになってきている。その中でも特に注入帯電方式が、
感光体を帯電する際に放電量が極めて少なく、非常に優
れている。

【００２５】この注入帯電方式とは、接触帯電部材によ
り感光ドラム表面の材料がもつトラップ電位に電荷を注
入して帯電するもの、あるいは感光ドラム表面に導電性
粒子を分散させた電荷注入層を設け、接触帯電部材によ
りこの導電性粒子に電荷を充電して帯電を行うものをさ
す。

【００２６】その際、感光ドラムの表面層の体積抵抗率
を１０⁹〜１０¹⁴Ωｃｍ程度にするとともに、接触帯電
部材に印加する帯電バイアスに交流電圧を重畳すると、
帯電効率が良好になり、また接触帯電部材の長寿命化を
達成し得ることが確認されている。重畳する交流電圧
は、ピークツウピーク電圧Ｖｐｐが５００Ｖ以上、好ま
しくは７００Ｖ以上、周波数Ｖｆが３００〜５０００Ｈ
ｚ、好ましくは５００〜２０００Ｈｚのものがよいこと
も確認されている。

【００２７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たような表面層の体積抵抗率が１０⁹〜１０¹⁴Ωｃｍ程
度に調整された感光ドラムを用いた場合、接触帯電部材
による注入帯電方式で帯電し、これに潜像を形成して２
成分現像方式で現像して画像形成を行ったところ、出力
画像にかぶりが発生し、また画像濃度も低いものしか得
られない問題が生じた。

【００２８】そこで、本発明者らは、上記のかぶりおよ
び画像濃度の低下が発生する現象について種々検討を重
ねたところ、表面層の体積抵抗率１０⁹〜１０¹⁴Ωｃｍ
の感光ドラムに対して、現像時に２成分現像剤の磁性キ
ャリアから電荷が注入されることが原因であることが判
明した。

【００２９】たとえば注入帯電方式の接触帯電法の一つ
として、帯電に磁性粒子を用いる方法がある。すなわ
ち、詳しくいえば、マグネットを内包した帯電用スリー
ブ上に、体積抵抗率が１０¹⁰Ωｃｍ以下、体積平均半径
が略１００μｍ以下、好ましくは１５〜５０μｍのフェ
ライト等の磁性粒子を、その表面の単位面積１ｃｍ²あ
たり１００ｍｇ以上（ただし、磁性粒子の比重が５．０
のとき）で担持し、このスリーブを表面層の体積抵抗率
１０⁹〜１０¹⁴Ωｃｍ程度の感光ドラムと略５００μｍ
の間隔を保って回転して、磁性粒子を感光ドラムの表面
に摺擦させながら、帯電させたい目標電位にほぼ等しい
直流電圧にＶｐｐ＝５００Ｖ以上、好ましくは７００Ｖ
以上、周波数Ｖｆ＝３００〜５０００Ｈz、好ましくは
５００〜２０００Ｈzの交流電圧を重畳したバイアスを
印加するもので、これによって、感光ドラムに電荷を注
入して目標電位に良好に帯電することができる。

【００３０】一方、２成分接触現像法は、通常、磁性キ
ャリアとして体積抵抗率１０⁴〜１０⁸Ωｃｍの磁性粒子
用い、これにトナーを混合した現像剤を現像スリーブの
表面に担持して感光ドラムの表面に直接接触させ、現像
スリーブにたとえば上記したような−５００Ｖの直流電
圧と、Ｖｐｐ＝２０００Ｖ、周波数Ｖｆ＝２０００Ｈｚ
の方形波の交流電圧を重畳した電圧を印加して、現像
（本例では反転現像）を行うものである。

【００３１】これから分かるように、磁性粒子による接
触帯電は２成分接触現像法と、使用する磁性粒子の体積
抵抗率や印加するバイアスの条件が重なっており、従っ
て、これを逆に考えれば、２成分接触現像法において
も、現像時に接触帯電と同様な磁性粒子からの感光ドラ
ムへの電荷注入現象が発生している場合があるものと思
われる。

【００３２】このように、現像時に、現像剤の磁性キャ
リアから感光ドラムに電荷注入が行なわれると、白地部
（画像未露光部）および黒字部（画像露光部）とも、そ
の電位が現像スリーブに印加している現像バイアスのＤ
Ｃ成分に収束するようになる。このため、白地部と現像
スリーブの電位差が減少してかぶりが発生し、また黒字
部と現像スリーブの電位差が減少して、画像濃度が低下
してしまうことを見出した。

【００３３】上記では、現像時の磁性キャリアからの電
荷注入を反転現像方式で説明したが、本発明者らの研究
によれば、以上の問題は、反転現像方式による２成分接
触現像法に特有のものではなく、正規現像方式による２
成分現像法を用いた場合にも同様に発生する。

【００３４】したがって、本発明の目的は、体積抵抗率
１０⁹〜１０¹⁴Ωｃｍ程度の注入電荷用の表面層を有す
る像担持体に対し、磁性キャリアの体積抵抗率１０⁶〜
１０¹ ⁰Ωｃｍ程度の２成分現像剤を用いて、交流電圧を
重畳した現像バイアスの印加下で現像を行っても、かぶ
りや画像濃度の低下を発生することなく、良好な画像を
得ることを可能とした画像形成装置を提供することであ
る。

【００３５】

【課題を解決するための手段】上記目的は本発明に係る
画像形成装置にて達成される。要約すれば、本発明は、
体積抵抗率１０⁹〜１０¹⁴Ωｃｍの表面層を有する像担
持体と、前記像担持体の表面に接触した接触帯電部材に
電圧を印加して像担持体の表面を帯電する帯電手段と、
前記帯電された像担持体に対する像露光により形成され
た潜像を、現像剤担持体上に担持したトナーおよび磁性
キャリアを含む現像剤により、前記現像剤担持体に直流
電圧と交流電圧を重畳した現像バイアスを印加した下で
接触現像する現像手段とを備えた画像形成装置におい
て、前記現像バイアスの交流電圧の周波数を４ｋＨｚ以
上としたことを特徴とする画像形成装置である。

【００３６】本発明によれば、前記現像バイアスの交流
電圧の周波数の上限は１０ｋＨｚである。前記磁性キャ
リアの体積抵抗率が１０⁶〜１０¹⁰Ωｃｍである。前記
帯電手段は前記接触帯電部材として、非回転に内蔵した
磁石により磁性粒子が表面に付着した回転するスリーブ
を有し、前記付着した磁性粒子を前記像担持体の表面に
接触して、前記スリーブの回転によって摺擦することに
より、前記像担持体を帯電する。

【００３７】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る画像形成装置
について詳述する。

【００３８】本発明では、像担持体の帯電を磁性粒子等
による電荷注入方式の接触帯電で行い、潜像形成後の現
像を２成分接触現像法で行う。

【００３９】まず、本発明の特徴部分について説明する
と、本発明者らは、体積抵抗率１０ ⁹〜１０¹⁴Ωｃｍ程
度の注入電荷用の表面層を有する像担持体に対し、磁性
キャリアの体積抵抗率１０⁶〜１０¹⁰Ωｃｍ程度の２成
分現像剤を用いて、交流電圧を重畳した現像バイアスの
印加下で現像するに際し、白地部や現像スリーブの電位
差が減少してかぶりが発生し、また黒字部と現像スリー
ブの電位差が減少して画像濃度の低下が発生するといっ
た問題を解消するべく、現像バイアスについて鋭意研究
を重ねた結果、現像スリーブに印加する現像バイアス
を、４ｋＨｚ以上の周波数とすることにより、上述の問
題を解消できることがわかった。

【００４０】つぎに、注入電荷方式の帯電特性について
説明する。前述したように、マグネットを内包した帯電
用スリーブ上に、体積抵抗率が１０¹⁰Ωｃｍ以下、体積
平均半径が略１００μｍ以下（好ましくは１５〜５０μ
ｍ）のフェライト等の磁性粒子を、帯電用スリーブの表
面単位面積１ｃｍ²あたり１００ｍｇ以上（ただし、磁
性粒子の比重が５．０のとき）のコート状態で担持し、
表面層体積抵抗率が１０⁹〜１０¹⁴Ωｃｍ程度の感光ド
ラムに対して、帯電用スリーブを約５００μｍの間隔を
保って回転して、磁性粒子を感光ドラムの表面に摺擦さ
せながら、帯電させたい目標電位６００Ｖの直流電圧
に、適当な周波数のＶｐｐ＝７００Ｖの交流電圧を重畳
した帯電バイアスを印加することによって、感光ドラム
に電荷を注入して目標電位に良好に帯電することができ
る。

【００４１】図３に、帯電用スリーブに印加した帯電バ
イアスの周波数とそのときの感光ドラムの帯電電位の関
係を示す。図３に示されるように、感光ドラムの帯電電
位は、帯電バイアス（交流分）の周波数が低い方から４
ｋＨｚあたりになるまでは、帯電バイアスのＤＣ値より
多少低い５９０Ｖ近辺の値を示すが、４ｋＨｚあたりか
ら高くなるにつれて徐々に帯電能が低下している。

【００４２】この結果からわかるように、本発明で使用
する注入帯電方式では帯電バイアスの周波数が高くなる
と、帯電能が低下することがわかる。この理由は詳しく
は不明であるが、帯電バイアス印加時間に帯電が追いつ
かないような現象が起きているのではないかと考えられ
る。

【００４３】つぎに、注入電荷方式により感光ドラムを
−６００Ｖ近辺に帯電させた後、画像を露光して、画像
部を−２５０Ｖ、非画像部を−５９０Ｖとして静電潜像
を形成し、図７に示したような２成分現像装置により反
転現像し、そのときの現像部通過後の感光ドラムの表面
電位を測定した。現像バイアスはＤＣ−４５０Ｖで、Ａ
Ｃ電圧は周波数とＶｐｐを種々変更して測定した。

【００４４】注入帯電用感光ドラムは電荷の注入が行わ
れやすいために、体積抵抗率が１０ ⁶〜１０¹⁰Ωｃｍ程
度の２成分現像剤が接触して電界がかかっていると、２
成分現像剤から感光ドラムへの電荷の注入が発生してし
まうことがある。

【００４５】図４に、現像スリーブに印加した現像バイ
アスの周波数とそのときの感光ドラムの帯電電位の関係
を示す。図４に示されるように、感光ドラムの帯電電位
は、現像バイアス（交流分）のピークツウピーク電圧Ｖ
ｐｐ値によって異なるが、現像バイアスの周波数が低い
ところでは、非画像部も画像部も電位が、その現像バイ
アスのＤＣ値に向かって変化してしまっていることがわ
かる。

【００４６】これは、現像器による、つまり現像剤の磁
性キャリアからの感光ドラムへの電荷注入が発生してい
るためである。ところが見てわかるように、現像バイア
スのＶｐｐ値の２ｋＶ以下では、４ｋＨｚ以上の高い周
波数のところで電荷注入は発生していない。現像バイア
スのＶｐｐ値を２ｋＶ以上とすることは、リーク等の発
生防止を考慮したら現実的でなく、したがって、現像バ
イアスのＶｐｐ値は２ｋＶ以下とし、これに対し、本発
明のように、現像バイアスの周波数を４ｋＨｚ以上にす
ることにより、現像器による感光ドラムへの電荷注入を
抑えることができる。

【００４７】これは、図３で帯電に関して説明したが、
現像部でも帯電部と同様な現象が起きているからである
と考えられる。つまり、４ｋＨｚ以上の現像バイアスで
あると、現像器による感光ドラムへの電荷注入がバイア
ス印加時間が短すぎて起こりにくい状態になっているた
め、電荷注入が抑制された可能性が大きい。

【００４８】ただし、現像バイアスの周波数を１０ｋＨ
ｚ以上にすると現像効率が低下するので、上限は１０ｋ
Ｈｚ以内にすることが好ましい。

【００４９】現像器による感光ドラムへの電荷注入性
は、現像スリーブと感光ドラムとの距離にも依存する。
図４の場合は現像スリーブと感光ドラムとの距離が５０
０μｍであるが、本発明者らの知見によれば、たとえこ
の距離を変化させても、リーク防止等を考えた最大のＶ
ｐｐに対して現像バイアスの周波数を４ｋＨｚ以上にす
れば、感光ドラムへの電荷注入を抑えることができるこ
とが判明した。

【００５０】本発明によれば、以上により、かぶりや画
像濃度低下の発生を防止することが可能となった。

【００５１】実施例１本発明の画像形成装置の一実施例について図１および図
２により説明する。

【００５２】本実施例の画像形成装置は、図１に示すよ
うに、帯電器３０が異なる他は、前出の図５に示した従
来の画像形成装置と概略同様の構成を有している。従っ
て、図１において図５の部材と同一の部材については同
一の符号を付し、画像形成装置の全体的構成および機能
の説明については省略する。

【００５３】先ず、本実施例における帯電器３０につい
て、図２により説明する。帯電器３０は、注入帯電用の
磁性粒子３５を収容した容器３４の下部に、容器３４の
下端の開口部から露出した帯電用スリーブ３１を備え、
このスリーブ３１内にマグネット３２を非回転に内包し
て、マグネット３２の磁力により帯電用磁性粒子３５を
スリーブ３１の表面に担持し、スリーブ３１の矢印方向
の回転により容器３４の開口部へ向けて搬送し、容器３
４の開口部の部分に設けた規制部材３３により、スリー
ブ３１上の磁性粒子３５の層厚を規制してコーティング
した後、矢印方向に回転する感光ドラム１の表面を磁性
粒子３５で逆方向に移動しながら摺擦して、感光ドラム
１の表面を帯電させる。スリーブ３１と感光ドラム１と
の距離は約５００μｍに設定してある。

【００５４】帯電用の磁性粒子３５としては、（１）樹
脂とマグネタイト等の磁性粉体を混合し、もしくはこれ
に抵抗値調節のために導電カーボン等を混合し、混練し
て粒子に成型したもの、（２）焼結したマグネタイト、
フェライト、もしくはこれらを還元または酸化処理して
抵抗値を調節したもの、（３）上記の粒子を抵抗調整し
たコート材（フェノール樹脂にカーボンを分散したもの
等）でコートまたはＮｉ等の金属でメッキ処理して、抵
抗値を適当な値にしたもの、等が使用できる。

【００５５】帯電用の磁性粒子３５の抵抗値が高すぎる
と、感光ドラム１に電荷を均一に注入できず、感光ドラ
ム１の微小な帯電不良によりかぶり画像を招く。一方、
抵抗値が低すぎると、感光ドラム１の表面にピンホール
があったときに、ピンホールに電流が集中して帯電電圧
が降下するので、感光ドラム表面を帯電することができ
ず、帯電ニップ状の帯電不良となる。従って、磁性粒子
３５の抵抗値は１０²〜１０¹⁰Ω程度がよく、感光ドラ
ムにピンホールのようなものが存在することを考慮する
と、好ましくは１０⁶Ω以上である。

【００５６】本発明では、帯電用の磁性粒子３５の抵抗
値は、電圧が印加できる金属セル（底面積２２８ｍ
ｍ²）に帯電磁性粒子を２ｇ入れた後加重し、１００Ｖ
の電圧を印加して測定した。

【００５７】磁性粒子３５の磁気特性としては、感光ド
ラム１への付着を防止するために磁気拘束力を高くする
方がよく、飽和磁化が１００（ｅｍｕ／ｃｍ³）以上が
望ましい。本実施例で用いた磁性粒子３５は、平均粒径
が３０μｍ、抵抗値が１０⁶Ω、飽和磁化が２００（ｅ
ｍｕ／ｃｍ³）である。

【００５８】本実施例では、帯電器３０のスリーブ３１
にバイアス−６５０ＶにＶｐｐ＝７００Ｖ、Ｖｆ＝１０
００Ｈｚのサイン波からなる交流電圧を重畳した電圧を
印加して、感光ドラム１の表面を−６５０Ｖに一様に帯
電した。その後は、従来例で説明したのと同様な工程を
経て画像を形成する。

【００５９】なお、感光ドラム１の帯電にはコロナ帯電
器を用いることもできるが、本実施例で用いた注入帯電
方式の帯電器３０は、コロナ帯電器と違って、感光ドラ
ムを帯電する際の放電量が極めて少ないので、放電生成
物等による感光ドラム表面の汚染を抑えることができ、
非常に優れている。

【００６０】つぎに、本実施例で用いた感光ドラムにつ
いて説明する（以下、必要に応じてこの感光ドラムを感
光ドラムＡという）。

【００６１】本実施例において、感光ドラムＡはＯＰＣ
感光体で、外径３０ｍｍのアルミニウム製のドラム基体
上に、下引き層から表面層までの５層でＯＰＣ感光層を
形成してなっている。

【００６２】第１層は下引き層で、この下引き層は露光
の反射によるモアレの発生を防止するための層で、厚さ
２０μｍの導電層からなっている。第２層は正電荷注入
防止層であり、ドラム基体から注入された正電荷が感光
ドラム表面に帯電された負電荷を打ち消すのを防止する
役割を果たす。正電荷注入防止層は、アミラン樹脂とメ
トキシメチル化ナイロンを主体として形成され、体積抵
抗率１０⁶Ωｃｍ程度に抵抗調整した厚さ約０．１μｍ
の中抵抗層からなっている。第３層は電荷発生層であ
り、ジスアゾ系の顔料を樹脂に分散した厚さ約０．３μ
ｍの層で、露光によって正負の電荷対を発生する。

【００６３】第４層は電荷輸送層であり、ポリカーボネ
イト樹脂にヒドラゾンを分散して形成されたｐ型の半導
体層である。この第４層は、画像形成時に感光ドラムに
与えられるマイナスの電荷に対しては、体積抵抗率に換
算して１０¹⁶Ωｃｍ以上の絶縁性を示す。従って、第５
層とは電気物性的に違いがあり、体積抵抗率の関係で見
ると、体積抵抗率は第４層＞第５層になる。第５層は厚
さ２μｍの表面層で、ポリカーボネイト樹脂に表面抵抗
率を落とすために、ＳｎＯ₂等の低抵抗粒子を樹脂３重
量部に対し５重量部分散して形成しており、その体積抵
抗率を１０¹³Ωｃｍに調整している。表面の体積抵抗率
をこのようにコントロールすることにより、直接帯電性
が向上し、高品位な画像を得ることができる。

【００６４】本発明において、上記の表面層の体積抵抗
率は、１対の金属電極を２００μｍの間隔で配置し、そ
の電極間に表面層の調合液を流入して成膜させ、電極間
に１００Ｖの電圧を印加して測定した値である。測定条
件は温度２３℃、湿度５０％ＲＨである。

【００６５】電荷注入帯電に用いる感光ドラムの表面層
の体積抵抗率は、一般に１０⁹〜１０¹⁴Ωｃｍであるこ
とが好適である。

【００６６】なお、感光ドラム１の感光層は、ＯＰＣに
限らずａ−Ｓｉでも実現でき、さらに高耐久化を実現で
きる。

【００６７】つぎに、本実施例における画像かぶりおよ
び画像濃度に対する効果を示す実験例について述べる。

【００６８】本実施例において、図１に示す画像形成装
置に上述の感光ドラムＡを用い、これを図２の帯電器３
０により帯電し、像露光後、図７の現像器４と同様な現
像器で現像して画像形成を行い、出力した転写紙上の画
像のかぶりおよび画像濃度の評価を行なった。画像形成
条件はつぎの通りである。

【００６９】非画像部表面電位Ｖｄ：−５９０Ｖ高濃度画像部表面電位Ｖｌ：−２５０Ｖ現像バイアスのＶｐｐ：２ｋＶ現像バイアスの周波数Ｖｆ：６ｋＨｚ現像バイアスの直流電圧Ｖdc ：−４５０Ｖ現像スリーブと感光ドラムの距離：５００μｍかぶり濃度は、ＴＯＫＹＯＤＥＮＳＨＯＫＵＣ
Ｏ．，ＬＴＤ製の濃度計ＴＣ−ＤＳにより、転写紙上の
かぶり部と画像形成前の転写紙のそれぞれの反射濃度
（％）を求め、下記の式、かぶり濃度（％）＝転写紙上のかぶり部の反射濃度−転
写紙の反射濃度で求めた。かぶり濃度の評価基準は下記表１の通りであ
る。

【００７０】

【表１】また画像濃度については、Ｘ−ｌｉｔｅ社製の濃度計９
４１型を用いて転写紙上画像の反射濃度を測定した。

【００７１】その結果、表１の評価基準レベルＡで、か
ぶりがなく、濃度も１．４以上の非常に良好な画像を得
ることができた。

【００７２】実施例２本実施例は、下記の条件で画像形成を行い、実施例１と
同様にして、転写紙上に得られた画像のかぶりおよび画
像濃度を評価した。

【００７３】非画像部表面電位Ｖｄ：−５９０Ｖ高濃度画像部表面電位Ｖｌ：−２５０Ｖ現像バイアスのＶｐｐ：２ｋＶ現像バイアスの周波数Ｖｆ：４ｋＨｚ現像バイアスの直流電圧Ｖdc ：−４５０Ｖ現像スリーブと感光ドラムの距離：５００μｍその結果、表１の評価基準のレベルＣで、かぶりが若干
あるが、許容できる程度であり、濃度も１．２以上の良
好な画像を得ることができた。

【００７４】実施例３本実施例は、以下の条件で画像形成を行った。実施例１
と同様にして、転写紙上に得られた画像のかぶりおよび
画像濃度を評価した。

【００７５】非画像部表面電位Ｖｄ：−５９０Ｖ高濃度画像部表面電位Ｖｌ：−２５０Ｖ現像バイアスのＶｐｐ：１ｋＶ現像バイアスの周波数Ｖｆ：６ｋＨｚ現像バイアスの直流電圧Ｖdc ：−４５０Ｖ現像スリーブと感光ドラムの距離：３００μｍその結果、表１の評価基準のレベルＢで、かぶりがほと
んどなく、濃度も１．５以上の良好な画像を得ることが
できた。

【００７６】比較例１本比較例は、以下の条件で画像形成を行った。その他は
実施例１と同様にして、転写紙上に得られた画像のかぶ
りおよび画像濃度を評価した。

【００７７】非画像部表面電位Ｖｄ：−５９０Ｖ高濃度画像部表面電位Ｖｌ：−２５０Ｖ現像バイアスのＶｐｐ：２ｋＶ現像バイアスの周波数Ｖｆ：２ｋＨｚ現像バイアスの直流電圧Ｖdc ：−４５０Ｖ現像スリーブと感光ドラムの距離：５００μｍその結果、表１の評価基準のレベルＤで、かぶりがあ
り、濃度も１．０しか得られず、低品位な画像であっ
た。

【００７８】比較例２本比較例は、以下の条件で画像形成を行った。その他は
実施例１と同様にして、転写紙上に得られた画像のかぶ
りおよび画像濃度を評価した。

【００７９】非画像部表面電位Ｖｄ：−５９０Ｖ高濃度画像部表面電位Ｖｌ：−２５０Ｖ現像バイアスのＶｐｐ：１ｋＶ現像バイアスの周波数Ｖｆ：１ｋＨｚ現像バイアスの直流電圧Ｖdc ：−４５０Ｖ現像スリーブと感光ドラムの距離：３００μｍその結果、表１の評価基準のレベルＤで、かぶりがあ
り、濃度も１．０しかなく、低品位な画像が得られた。

【００８０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
体積抵抗率１０⁹〜１０¹⁴Ωｃｍ程度の表面層を有する
像担持体の表面に接触帯電部材を接触して、接触帯電部
材に交番電圧を重畳した帯電バイアスを印加することに
より、像担持体の表面を電荷注入方式により帯電し、像
担持体の表面に静電潜像を形成後、磁性キャリアの体積
抵抗率１０⁶〜１０¹⁰Ωｃｍ程度の２成分現像剤を用い
て、現像手段の現像剤担持体に交流電圧を重畳した現像
バイアスの印加下で現像を行って、画像形成するに際
し、現像バイアスの交流電圧の周波数を４ｋＨｚ以上と
したので、交流電圧印加下においてもかぶりや画像濃度
の低下を発生することなく、良好な画像を得ることがで
き、また像担持体の帯電時の放電量を極めて少なくでき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の画像形成装置の一実施例を示す概略構
成図である。

【図２】図１の画像形成装置に設置された帯電器を示す
断面図である。

【図３】本発明で行う電荷注入方式の帯電での帯電用ス
リーブに印加した帯電バイアスの周波数とそのときの感
光ドラムの帯電電位の関係を示す図である。

【図４】本発明で行う２成分現像剤による現像での現像
スリーブに印加した現像バイアスの周波数とそのときの
感光ドラムの帯電電位の関係を示す図である。

【図５】従来の画像形成装置を示す概略図である。

【図６】図５の画像形成装置における露光装置のレーザ
ー走査部を示す図である。

【図７】図５の画像形成装置で使用する２成分接触現像
器を示す断面図である。

【符号の説明】

１感光ドラム４現像器１１現像スリーブ３０帯電器３１スリーブ３２マグネット３４容器３５磁性粒子

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者小林克彰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)発明者日比野勝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 BA00 EA01 FA01 2H068 AA08 FC01 FC08 2H073 AA03 AA05 BA04 BA13 BA45 CA03 2H077 AC02 AD02 AD06 AD13 AD36 DB08 EA03 GA17

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】体積抵抗率１０⁹〜１０¹⁴Ωｃｍの表面
層を有する像担持体と、前記像担持体の表面に接触した
接触帯電部材に電圧を印加して像担持体の表面を帯電す
る帯電手段と、前記帯電された像担持体に対する像露光
により形成された潜像を、現像剤担持体上に担持したト
ナーおよび磁性キャリアを含む現像剤により、前記現像
剤担持体に直流電圧と交流電圧を重畳した現像バイアス
を印加した下で接触現像する現像手段とを備えた画像形
成装置において、前記現像バイアスの交流電圧の周波数を４ｋＨｚ以上と
したことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】前記現像バイアスの交流電圧の周波数の
上限は１０ｋＨｚである請求項１の画像形成装置。
【請求項３】前記磁性キャリアの体積抵抗率が１０⁶
〜１０¹⁰Ωｃｍである請求項１の画像形成装置。
【請求項４】前記帯電手段は前記接触帯電部材とし
て、非回転に内蔵した磁石により磁性粒子が表面に付着
した回転するスリーブを有し、前記付着した磁性粒子を
前記像担持体の表面に接触して、前記スリーブの回転に
よって摺擦することにより、前記像担持体を帯電する請
求項１の画像形成装置。