JPH0580541A

JPH0580541A - 画像形成装置

Info

Publication number: JPH0580541A
Application number: JP3268428A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Ito; 浩伊藤
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 1991-09-19
Filing date: 1991-09-19
Publication date: 1993-04-02
Anticipated expiration: 2014-12-06
Also published as: JP2985984B2

Abstract

(57)【要約】【構成】感光体２１の感光層２７側に現像剤７１を供
給し、現像剤溜り７３を形成し、感光体２１の透光性導
電層２５側から画像露光する画像形成装置において、現
像剤のキャリアとして、バインダー樹脂中に磁性体粒子
を含有せしめた母粒子の表面に導電層を形成した導電性
磁性キャリアを用い、感光体２１の表面粗さをｒ、キャ
リアの平均粒径をＲｃ、磁性体粒子の平均粒径をＲｍと
したとき、ｒ≦Ｒｃ、好ましくはｒ≦Ｒｍとする。【効果】キャリアと感光体に掛かるストレスが低減
し、キャリア寿命の延長、画質の長期安定性、プロセス
の信頼性が改善される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、プリンター、デジタル
式複写機、ファクシミリ、複写機などに利用される、電
子写真方式を応用した画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】カールソン方式に代表される電子写真方
式は現在広く用いられており、感光体の均一帯電→選択
露光による潜像の形成→現像剤によるトナー像の形成→
転写→定着を基本プロセスとする。

【０００３】一方、背面露光記録方式を採用した非カー
ルソン方式の画像形成方法についても近年各種の報告が
なされており、装置の小型化、プロセスの簡略化が可能
であるとされている（画像電子学会誌，１６，（５），
３０６，（１９８７）、特開昭６１−１４９９６８号公
報、同６３−１００７１号公報、同６３−２１４７８１
号公報）。

【０００４】背面露光記録方式は、感光体の表面側に現
像剤を供給して現像剤溜りを形成し、この現像剤溜りで
クリーニング、背面画像露光−同時現像を行なうもので
あり、クリーニング、画像（信号）露光および現像を同
時に行なうことができる。

【０００５】しかし、現像剤を介して電荷を注入する必
要があるため、一成分現像剤にあっては、トナーに導電
性が要求され、導電性磁性トナーが使用される。そのた
め、コロナ転写方式やバイアスローラ転写方式などの静
電転写方式を用いて普通紙転写を行なうことができず、
高抵抗紙の使用が必要となる。

【０００６】一方、絶縁性トナーを用いる方法として
は、１０⁴〜１０⁸Ω・ｃｍの鉄粉キャリアと絶縁性磁性
トナーとからなる二成分現像剤を用い、帯電用バイアス
電極と現像用バイアス電極の２つの対向電極を設け、背
面画像露光−同時現像を行ない、画像形成することが報
告されている（電子写真学会誌、Ｖｏｌ．２７，Ｎｏ．
３，ｐ４４２，１９８８、特開昭６１−４６９６１号公
報）。

【０００７】しかしこのシステムを実機に搭載しようと
すると、実際上の制御が難しく、安定して鮮明な画像を
得ることができず、また、装置の構成も複雑である。

【０００８】そこで、本出願人は先に、バインダー樹脂
中に磁性体粒子を含有せしめた母粒子の表面に導電層を
形成した導電性磁性キャリアと絶縁性トナーとからなる
二成分現像剤を用い、背面画像信号露光−同時現像によ
り画像形成を行なうことを提案した（特願平３−２０７
５５４号明細書）。

【０００９】本発明者が、この画像形成プロセスについ
て鋭意検討したところ、感光体の表面粗さがキャリアの
寿命を大きく右左する大きな因子であることが判った。

【００１０】背面露光記録方式において、感光体の表面
粗さと現像剤の大きさに関する先行技術としては、特開
昭５９−２２８２５６号公報がある。ここでは、像担持
体の最大表面粗さを２０μｍとし、かつ、その平均表面
粗さｒを、トナーの平均粒径ｄに対してｒ≦２ｄの関係
を満たすようにし、これにより、像担持体（感光体表
面）の残留トナー粒子の回収を完全に行ない、像担持体
表面の汚染の蓄積を防止しうるとしている。

【００１１】しかしこの技術は、感光体表面とトナーと
の接触面積を減らすことでトナーのクリーニングを効果
的に行なって、トナー自身の付着による感光体の汚れを
防止するもので、感光体自体を画像表示に使う観点から
のものである。このように、特開昭５９−２２８２５６
号公報では、現像剤特にキャリアの耐久性や、形成した
トナー像を転写して得られる記録画像の画質維持につい
ては何ら検討されておらず、本願発明とは技術思想的に
全く異質のものである。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、キャリアの
寿命を延ばし、長期にわたって安定な画像を形成しうる
画像形成装置を提供するものである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明の画像形成装置
は、透光性導電性支持体上に光導電層を有する感光体
と、感光体の光導電層側に配設され、現像剤を感光体表
面に供給する現像手段と、感光体の透光性導電性支持体
側に、現像手段と対向するように配設された露光手段と
を有する画像形成装置において、現像剤のキャリアとし
て、バインダー樹脂中に磁性体粒子を含有せしめた母粒
子の表面に導電層を形成した導電性磁性キャリアを用
い、該キャリアの平均粒径をＲｃ、前記感光体の表面粗
さをｒとしたときに、ｒ≦Ｒｃであることを特徴とする。

【００１４】また、磁性体粒子の平均粒径をＲｍとした
とき、ｒ≦Ｒｍとすることにより、いっそう性能を改善
することができる。

【００１５】

【実施例】図１は、本発明の画像形成装置の実施例を示
す説明図である。ガラスなどの透光性を有する中空円筒
状の透光性支持体２３の上に透明導電層２５およびアモ
ルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）系の感光層２７が形成さ
れて、ドラム状の感光体２１が構成されている。また、
ドラム状の感光体２１に代えて、ベルト（シート）状感
光体を用いてもよい。感光層２７としては、ａ−Ｓｉ系
感光層の他に、ａ−Ｃ系、ａ−Ｓｅ系、各種有機感光層
などいずれもが採用できるが、光感度が高く、しかも硬
度が大きく耐久性に優れている点でａ−Ｓｉ系感光層が
望ましく、これにより長期にわたって安定な画像が得ら
れる。

【００１６】図２は、このようなａ−Ｓｉ系の感光体２
１の層構成の詳細を示す説明断面図であり、支持体側キ
ャリア注入阻止層２６、ａ−Ｓｉ系光導電層２９および
キャリア注入阻止表面層２８が積層されて感光層２７が
形成され、この感光層２７が透光性導電層２５上に形成
されて感光体２１を構成している。

【００１７】支持体側キャリア注入阻止層２６は、感光
体２１表面がバイアス電圧を印加されつつ現像剤７１と
接触した際に、透光性導電層２５からａ−Ｓｉ系光導電
層２９へのキャリアの注入を阻止することにより、画像
ノイズを除き、露光部と非露光部との静電コントラスト
を高めて画像品質を向上させると共に、現像におけるバ
ックグラウンドのカブリを低減する。

【００１８】支持体側キャリア注入阻止層２６には絶縁
層、高抵抗層、あるいはａ−Ｓｉ系のｐ型またはｎ型半
導電体層を用いることができる。ここで、絶縁層とは、
体積抵抗率が極めて大きく、その層の内部において、正
負両極性の電荷の移動を共に阻止する性質を有するもの
を言う。また、高抵抗層とは、体積抵抗率が絶縁層より
も小さいが光導電層よりも大きいものを言う。とりわ
け、その層の内部において、一方の極性の電荷の移動は
阻止するが、他方の極性の電荷の移動を許容する性質を
有するものが、感光体用として好ましい。

【００１９】支持体側キャリア注入阻止層２６には、透
光性導電層２５からのキャリアの注入を阻止する電気的
な特性と共に、透光性支持体２３側からの画像露光の光
を吸収しないように透光性が高く（光学的バンドギャッ
プが大きい、または光透過率が高い）、さらに透光性導
電層２５やａ−Ｓｉ系光導電層２９との密着性が良く、
ａ−Ｓｉ系光導電層２９の形成時の加熱等にも大きな変
質を起こさないといった特性が必要である。

【００２０】支持体側キャリア注入阻止層２６に用いる
絶縁層としては、絶縁性のアモルファスシリコンカーバ
イド（ａ−ＳｉＣｘ）、アモルファスシリコンオキサイ
ド（ａ−ＳｉＯｘ）、アモルファスシリコンナイトライ
ド（ａ−ＳｉＮｘ）、ａ−ＳｉＣ・Ｏ、ａ−ＳｉＣ・
Ｎ、ａ−ＳｉＯ・Ｎ、ａ−ＳｉＣ・Ｏ・Ｎ等のａ−Ｓｉ
系絶縁層や、ポリエチレンテレフタレートやパリレン、
ポリ四フッ化エチレン、ポリイミド、ポリフッ化エチレ
ンプロピレン、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ポリエス
テル樹脂、ポリカーボネート樹脂、酢酸セルロース樹
脂、その他の有機絶縁層等を用いると良い。ａ−Ｓｉ系
絶縁層形成においては、Ｃ、Ｎ、Ｏ等の含有量を層厚方
向に変化させたものも用いることができる。

【００２１】また、支持体側キャリア注入阻止層２６に
用いる高抵抗層としては、特にａ−ＳｉＣｘ、ａ−Ｓｉ
Ｏｘ、ａ−ＳｉＮｘ、ａ−ＳｉＯ・Ｎ、ａ−ＳｉＣ・Ｏ
・Ｎ等のａ−Ｓｉ系の高抵抗層が好ましく、上記ａ−Ｓ
ｉ絶縁層に比べて、カーボン（Ｃ）、酸素（Ｏ）、窒素
（Ｎ）の含有量を少なくしたり、成膜条件を適宜調整し
て形成する。

【００２２】また、支持体側キャリア注入阻層２６に用
いるａ−Ｓｉ系のｐ型またはｎ型半導体層としては、ａ
−Ｓｉ系光導電層２９に比べて光学的バンドギャップを
大きくするために、或いはさらに密着性を高めるため
に、Ｃ、Ｏ、Ｎ等の元素を含有させ、更に透光性導電層
２５からのキャリアの注入を阻止すめために不純物元素
を含有させる。即ち、負荷電キャリアの注入を阻止する
ためには、周期律表第ＩＩＩａ族元素（以下、周期律表
第ＩＩＩａ族元素をＩＩＩａ族元素と略す）を１〜１
０，０００ｐｐｍ、好適には１００〜５，０００ｐｐｍ
含有させると良く、一方、正電荷キャリアの注入を阻止
するためには、周期律表第Ｖａ族元素（以下、周期律表
第Ｖａ族元素を第Ｖａ族元素と略す）を５，０００ｐｐ
ｍ以下、好適には３００〜３，０００ｐｐｍ含有させる
と良い。そして、これらの元素は層厚方向に亘って勾配
を設けても良く、その場合には層全体の平均含有量が上
記範囲内であれば良い。

【００２３】このように支持体側キャリア注入阻止層２
６にＩＩＩａ族元素を含有した場合は、正極性の現像バ
イアスが用いられ、他方、Ｖａ族元素を含有した場合
は、負極性の現像バイアスが用いられる。

【００２４】ここで、ＩＩＩａ族元素やＶａ族元素とし
ては、それぞれＢ元素やＰ元素が共有結合性に優れて半
導体特性を敏感に変え得る点で、その上優れた注入阻止
能が得られるという点で望ましい。

【００２５】支持体キャリア注入阻止層２６の厚みは、
０．０１〜５μｍ、好適には０．１〜３μｍの範囲内が
良く、これにより良好な注入阻止能が確保し易く、また
支持体キャリア注入阻止層２６での露光の不必要な吸収
を抑制してａ−Ｓｉ系光導電層２９において光キャリア
を有効に生成でき、しかも、残留電位の上昇を抑制する
ことができる。

【００２６】ａ−Ｓｉ系光導電層２９は、例えばグロー
放電分解法、スパッタリング法、ＥＣＲ法、蒸着法など
により形成し、その形成に当たってダングリングボンド
終端用に水素（Ｈ）やハロゲン元素を１〜４０原子％含
有させる。また、ａ−Ｓｉ系光導電層２９の暗導電率や
光導電率などの電気的特性、光学的バンドギャップなど
について所望の特性を得るために、ＩＩＩａ族元素やＶ
ａ族元素を含有させたり、Ｃ、Ｎ、Ｏ等の元素を含有さ
せると良い。なかんずく、ａ−ＳｉＣを光導電層２９に
用いる場合には、化１

【００２７】

【化１】のｘ値を０＜ｘ≦０．５、好適には０．０５＜ｘ≦０．
４５の範囲に設定すると良く、この範囲であれば、ａ−
Ｓｉ層よりも高抵抗となり、かつ良好なキャリアの走行
が確保できるという点で望ましい。ＩＩＩａ族元素やＶ
ａ族元素としては、それぞれＢ元素やＰ元素が共有結合
性に優れて半導体特性を敏感に変え得る点で、その上優
れた光感度特性が得られるという点で望ましい。

【００２８】さらに、ａ−Ｓｉ系光導電層２９の中を、
光キャリア発生の機能を高めた層領域と、キャリア輸送
の機能を持たせた層領域とを積層したものとすると、光
感度と静電コントラスト、耐電圧等を共に高めることが
できる。

【００２９】この際、光励起層領域は、光キャリアの生
成を高めるため、成膜時の条件において、（１）低成膜
速度で成膜する、（２）Ｈ₂やＨｅでの希釈率を高め
る、（３）ドープする元素を輸送層よりも多く含有させ
る、等すると良い。

【００３０】また、キャリア輸送領域は、主に感光体２
１の耐電圧を高めると共に、励起層領域から注入された
キャリアを感光体２１表面へスムーズに走行させる役割
を持つが、この層領域においても光励起層領域を透過し
てきた光よりキャリア生成が行なわれ、感光体２１の光
感度に寄与する。

【００３１】また、ａ−Ｓｉ系光導電層２９の中を、光
励起層領域と輸送層領域とを積層したものとした場合に
は、光励起層領域の厚みを上記光吸収層の厚みにほぼ等
しく設定すると良い。

【００３２】キャリア注入阻止表面層２８としては絶縁
層もしくは高抵抗層を用いることができ、有機材料もし
くは無機材料のいずれによっても形成することができ
る。絶縁層および高抵抗層の意味は、前述の支持体側キ
ャリア注入阻止層２６の場合と同様である。

【００３３】キャリア注入阻止表面層２８における絶縁
層として用いられる有機材料としては、マイラー、ポリ
カーボネート、ポリエステル、ポリパラキシリレンなど
が挙げられ、それを塗布或いは蒸着などの方法により形
成する。

【００３４】キャリア注入阻止表面層２８における絶縁
層もしくは高抵抗層として用いられる無機材料として
は、例えばａ−ＳｉＣが好適であり、その他にａ−Ｓｉ
Ｎ、ａ−ＳｉＯ、ａ−ＳｉＣ・Ｏ、ａ−ＳｉＮ・Ｏなど
があり、それを薄膜形成手段により形成する。キャリア
注入阻止表面層２８にａ−ＳｉＣ層を用いた場合には、
化２

【００３５】

【化２】のｘ値で０．３＜ｘ＜１．０、好適には０．５≦ｘ≦
０．９５の範囲がよい。

【００３６】キャリア注入阻止表面層２８の厚みは０．
０５〜５μｍ、好適には０．１〜３μｍにすればよく、
０．０５μｍ未満の場合には、表面層２８で十分な画像
濃度の向上や絶縁耐圧の向上ができず、また、繰り返し
使用した場合、磨耗により寿命も劣る。５μｍを越えた
場合には精細な電荷パターンを形成するに当たって、表
面層２８中で電界（電気力線）が膜面方向に広がりを生
じ、これにより解像力の低下をきたし十分な解像度が得
られず、また、表面に残留する電荷が多くなって残留電
位が高くなるため、画像濃度の低下やバックのかぶり或
いは繰り返し使用における画像濃度の変化等の問題が生
じる。

【００３７】かくして得られる感光層２７の全体の膜厚
は、上記各層の設定にもよるが、露光光源としてＬＥＤ
やＥＬを用いた場合には、約１〜１５μｍが好適であ
り、好ましくは１〜５μｍである。この範囲内に膜厚を
設定することにより、露光が十分に吸収されて良好な光
感度を示すと共に、感光体としての耐圧も確保でき、低
いバイアス電圧でも良好な画像が得られる。

【００３８】透光性支持体２３の内側、すなわち感光体
２１の背面側には、現像ユニット３１と対向するように
して露光手段（画像信号露光装置）としてのＬＥＤアレ
イ４１が配置されており、集光素子４３（セルフォック
レンズ）を介して背面露光がなされる。また、露光手段
として、ＬＥＤアレイに代えて、ＥＬ発光素子アレイ、
プラズマ発光素子アレイ、蛍光体ドットアレイ、光源と
液晶やＰＬＺＴを組合せたシャッタアレイ、光ファイバ
ーアレイなどを用いることもできる。

【００３９】感光体２１の周囲には現像ユニット３１、
転写ユニット５１および定着ユニット６１が設けられて
いる。図３は、感光体２１と現像ユニット３１の対向部
近傍を示す部分図であり、図示の便宜上、図１に対して
一部を詳細に、一部を簡略化して示してある。

【００４０】現像ユニット３１は、感光体２１の透光性
導電層２５側に配設され、現像剤７１を感光体２１の表
面に供給する。現像ユニット３１の導電性スリーブ３５
には、感光体２１の透光性導電層２５と現像ユニット３
１との間に電圧を印加する現像バイアス電源３９が接続
されている。現像ユニット３１は、いくつかの磁極
（Ｎ，Ｓ極）を有するマグローラ３３を導電性のスリー
ブ３５が内包してなり、現像剤７１の層厚を規制するド
クターブレード３７が設けられている。本実施例では、
感光体２１およびスリーブ３５をそれぞれ矢印Ｐおよび
Ｓ方向に回転して現像剤７１を感光体２１の表面に搬
送、供給している。なお、マグローラ３３は、固定で
も、回転させてもよい。

【００４１】このように、現像剤７１を感光体２１と逆
方向に回転させると、現像ユニット３１（スリーブ３
５）と感光体２１の最近接部位（図３中のＡ部）より
も、感光体２１の回転方向で下流側（現像剤７１が離れ
る側）に、現像剤溜り７３が生じる。現像剤７１の本来
の高さよりもはみ出した部分が現像剤溜り７３であり、
現像剤７１の搬送速度や現像剤７１の高さ、スリーブ３
５と感光体２１の表面とのギャップ等は、感光体２１の
回転速度や必要とする現像剤溜り７３の大きさに応じて
適宜設定する。

【００４２】感光体２１と現像剤７１とを逆方向に回転
させると、現像ユニット３１と感光体２１との最近接部
位よりも下流側に現像剤溜り７３が発生し、現像剤７１
を感光体２１と同方向に回転させ、現像剤７１の周速を
感光体２１の周速よりも大きくする場合よりも、安定で
再現性が高い。従って、現像剤溜り７３を安定して再現
性良く得るためには、感光体２１と現像剤７１とを逆方
向に回転させることが好ましい。

【００４３】画像形成に際しては、スリーブ３５により
現像剤７１を現像剤溜り７３に搬送し、現像バイアス電
源３９から導電性のスリーブ３５に正の現像バイアス電
圧を印加する。なお、この実施例では正帯電性のトナー
を使用しているが、トナーの帯電性およびバイアス電圧
の正負は、感光体の特性によって決定する。感光層２７
が現像剤７１と接触したときから、現像剤７１のキャリ
ア１１から成る磁気ブラシを介して、現像バイアス電源
３９により感光体２１に電荷が注入され、前回の画像形
成時における残留電荷のイレースおよび感光体の帯電が
行なわれる。また同時に、転写ユニット５１で転写され
ず感光体２１に付着残存した残存トナーが、磁気ブラシ
によりクリーニングされる。

【００４４】感光体２１の透光性支持体２３側に現像ユ
ニット３１と対向するように配設されたＬＥＤアレイ４
１（露光手段）により、現像ユニット３１と感光体２１
の対向部位近傍に画像信号が光照射される。

【００４５】ＬＥＤアレイ４１により選択的に画像信号
露光がなされると、露光部の感光層２７の電位が急速に
低下し電位差ができる。この時、トナーは、この電位差
により、磁気ブラシからの磁力あるいは静電気力をふり
きり、感光層２７上に付着する。ついで、感光層２７と
現像剤溜り７３の現像剤層が離れると、現像された上記
のトナーは乱れずにそのまま感光層２７上に残り、感光
体２１の表面にトナー像７５が形成される。この現像工
程においても、上記と同様に磁性キャリア１１により安
定した磁気ブラシが形成されているので、現像剤溜り７
３が一定し、シャープで安定した画像が得られる。

【００４６】ＬＥＤアレイ４１により画像露光を行なう
位置は、感光体２１の表面と現像スリーブ３５との最近
接位置Ａではなく、感光体２１の回転方向で下流側に形
成された現像剤溜り７３の位置が好ましく、現像剤溜り
７３の中でも下流側の後半部すなわち、現像剤７１と感
光体２１とが離れる位置Ｂの近傍とすることがより好ま
しい。

【００４７】現像剤溜り７３の位置で露光を行なうこと
により、露光までの間に感光体２１への現像バイアス電
圧の印加が十分に安定し、感光体２１の履歴の影響が抑
えられる均一帯電すると共に、感光体２１の表面の残留
トナーや画像背景部のトナーの回収が十分に行なわれ
る。さらに、感光体２１への現像バイアス電圧の印加が
十分に安定して露光を行なって光キャリアを発生させる
ので、良好なトナー像７５が形成される。そして、トナ
ー像７５の形成後は感光体２１が現像剤溜り７３から速
やかに離れるため、感光体２１の表面のトナー像７５が
現像剤７１との衝突や摩擦等のような機械的な力により
乱されることがなく、良好な解像度のトナー像７５が得
られる。

【００４８】また、現像剤溜り７３の位置では、感光体
２１の表面と現像スリーブ３５とが最も近接する位置Ａ
よりも、感光体２１の表面とマグローラ３３の距離が大
きくなる。このため、現像剤７１をマグローラ３３の側
に吸引する磁力は弱くなり、感光体２１の表面に形成さ
れたトナー像７５の一部が磁力によって現像ユニット３
１の側に回収されて画像濃度が低下したり、磁力により
乱されて解像度が低下したりすることを防止できる。

【００４９】感光体２１上のトナー像７５は、転写ユニ
ット５１で、転写バイアス電源５５により負のバイアス
電圧が印加された転写ローラ５３により、紙８１（被転
写部材）に転写される。本発明では、トナーが絶縁性で
あるので、普通紙を用いた場合にも、高い転写効率で安
定して転写できる。ついで、転写トナーは、定着ユニッ
ト６１で、定着ローラ６３（加熱ローラ）により紙８１
に定着される。６５は圧力ローラを示す。転写後の感光
体２１上の残存トナーは、現像ユニット３１との対向位
置で感光体２１が現像剤７１と接触した際にキャリア１
１の磁気ブラシによって除去され、別途クリーニング部
材を設ける必要がない。もちろん、現像ユニット３１の
前段に別途クリーニングユニットを設けてもよい。

【００５０】また、転写ユニット５３と現像ユニット３
１の間で感光層２７に残留した電荷を消失させるために
除電手段（例えば、除電光源）を設けることもできる。
図４は、本発明の画像形成装置の他の実施例を示す、図
３に対応する部分説明図である。この実施例は、現像ユ
ニット３１に制御電極３２およびそれに付随する部材を
設けた以外は、図１〜３に示した実施例と同様である。

【００５１】現像バイアス電源３９とは別個に制御可能
な制御電極３２は、感光体２１と現像ユニット３１の対
向部近傍に設けられるが、図示の如く、ＬＥＤ光の露光
位置よりも感光体２１における上流側に設けられること
が好ましく、図６ではスリーブ３５上で感光体２１との
最近接部Ａに設けられている。制御電極３２は絶縁体３
４でスリーブ３５に対して絶縁されており、制御電極用
電源３６（電圧印加手段）により、現像バイアス電源３
９とは独立して電圧が印加される。制御電極３２および
絶縁体３４は、スリーブ３５には取り付けられておら
ず、固定されており、スリーブ３５および感光体２１の
回転にかかわらず、常に最近接位置Ａに位置する。ま
た、制御電極３２は、感光体２１や現像剤７１に均一な
磁界を印加できるように、スリーブ３５の長さ方向（軸
線方向）に沿って帯状とする。

【００５２】制御電極３２の電位は、制御電極用電源３
６により、スリーブ３５の電位とは独立して所定の電位
に調整する。例えば制御電極３２を接地し、透光性導電
層２５と共通電位にする。あるいは、スリーブ３５の電
位に対して、その電位を低くもしくは高く設定する。

【００５３】このように、スリーブ３５とは独立に電位
を印加できる制御電極３２を設けると、表面の電位を揃
え、以前の画像形成プロセスによる感光体２１の履歴の
影響を打ち消すことができ、この結果、繰り返し使用
時、例えば１枚の画像を得るために感光体２１を数回転
させる場合等に、安定した現像状態と記録画像とが得ら
れる。

【００５４】ここで制御電極３２の電位を調整すると、
画像濃度や地カブリ等に対する最適画像形成条件を調整
し得る。また、現在のところそのメカニズムが明らかで
はないが、本発明者等の画像評価実験においては、制御
電極３２の電位を高くし、スリーブ３５の電位を低くす
ることにより、非露光部にトナーが付着し、露光部には
トナーが付着しない、いわゆる反転現像も可能となっ
た。

【００５５】現像剤７１としては、導電性かつ磁性のキ
ャリアと絶縁性トナーとからなる二成分系現像剤が用い
られる。キャリアとしては、画像形成に必要な磁性、導
電性およびトナー濃度を得るために、磁性体粒子をバイ
ンダー樹脂中に分散、含有せしめた母粒子の表面を導電
化処理したバインダー型のキャリアが用いられる。この
ようなバインダー型キャリア粒子は、通常の二成分系現
像剤で用いられる鉄粉キャリアや磁性粉キャリアに比べ
て、キャリアに加わる衝撃力によりキャリア粒子の割れ
が生じやすく、キャリアの寿命が短くなる。特に、図１
に示したような背面露光記録方式では、磁気ブラシを形
成してスリーブ３５により現像剤溜り７３に搬送された
キャリアが、感光体表面に対して圧力を加えられながら
摺擦されるため、圧力、摺擦力、衝突力等を同時に受け
る。このとき、感光体の表面粗さが大きいと、感光体表
面の凹凸に引っかかるようにしてキャリアに激しい衝撃
力が加わる。

【００５６】そこで、本発明では、バインダー型キャリ
アの平均粒径Ｒｃよりも感光体の平均表面粗さｒを小さ
くし（ｒ≦Ｒｃ）、キャリアに掛かるストレスを弱め、
キャリアの割れや欠けの発生を低減させる。また、これ
により感光体表面の現像剤によるクリーニングもスムー
ズにかつ効果的に行なえるようになるため、感光体の汚
染を防止でき、キャリアおよび現像剤の寿命も延びるこ
とになり、長期にわたって良好な記録画像が得られる。

【００５７】本発明のバインダー型キャリアは、例えば
平均粒径が０．１〜１０μｍの磁性体粒子をバインダー
樹脂中に分散させて平均粒径１０〜１００μｍの母粒子
を形成し、その表面に平均粒径が数十〜数百ｎｍの導電
性微粒子を固着し導電化処理して作製される。マグネタ
イト、フェライト、鉄粉等の磁性体粒子は、キャリア母
粒子中に比較的多量に、例えば７０〜９０重量％含有せ
しめて、キャリアの磁力を高めることが望ましい。この
キャリアの表面を微視的に見ると、導電性微粒子よりも
磁性体粒子の方がより大きいことから、磁性体粒子がキ
ャリア表面に露出、突出しており、キャリアと感光体表
面の衝突によるキャリアへのストレスは、磁性体粒子を
中心に加えられることになる。

【００５８】そこで本発明では、感光体の平均表面粗さ
ｒを、磁性体粒子の平均粒径Ｒｍより小さくすることで
（ｒ≦Ｒｍ）、磁性体粒子が感光体表面の凹凸に引っ掛
かるようにして受けるストレスを低減し、キャリアから
の磁性体粒子の脱落や、キャリア自体の割れの発生を防
止する。また、キャリアに掛かる衝撃力が弱くなること
で、導電性微粒子の脱落も抑制される。これらにより、
キャリアの寿命が延び、現像剤の耐久性が高められる。

【００５９】なお、以上の説明では、磁性体粒子をバイ
ンダー樹脂中に分散させたキャリア母粒子に対して、こ
の母粒子表面に導電性微粒子を固着して導電層を形成し
導電処理する方法を説明したが、本発明はこれに限定さ
れず、例えば、ＣＶＤ、スパッタリング、真空蒸着など
により母粒子表面に導電性薄膜を形成して導電層として
もよい。

【００６０】

【発明の効果】本発明によれば、以下のような作用効果
が得られる。（１）磁性体粒子をバインダー樹脂中に分散させたバ
インダー型キャリアに掛かるストレスが低減されてキャ
リアの寿命が延び、長期にわたって画質が安定する。

【００６１】（２）キャリアの破壊、キャリアからの
磁性体粒子、導電層（導電性微粒子等）の欠落が防止さ
れ、これにより感光体の汚染が軽減され、感光体の寿命
やプロセスの信頼性が向上する。

【００６２】（３）現像剤と感光体間の摩擦力が軽減
されるので、現像機や感光体の負荷が減少して駆動力が
軽減され、機械的な信頼性が向上する。（４）現像剤と感光体間の衝撃力が軽減されるので、
かぶりの発生や解像度の低下が防止され、安定して良好
な画像品質が得られる。

【００６３】試験例１スチレン／アクリル酸ｎ−ブチル共重合体（共重合比80／20） 25重量部マグネタイト（平均粒径0.2μm) 75重量部上記混合物を混練後、ジェットミルで粉砕し、分級して
平均粒径２０μｍのキャリア母粒子を得た。

【００６４】このキャリア母粒子１００重量部に対し
て、２重量部の導電性カーボンブラック（導電性微粒
子、平均粒径２０〜３０ｎｍ）をヘンシェルミキサーで
十分混合してキャリア母粒子の表面に均一に付着させ
た。ついで表面処理装置（ハイブリタイザー、奈良機械
製作所製）を用い、機械的衝撃力によりキャリア母粒子
の表層にこれら微粒子を固着させ、キャリアを得た。

【００６５】このキャリア７０重量部と通常の磁性絶縁
性トナー３０重量部とを均一混合して現像剤とした。こ
の現像剤の体積固有抵抗は３×１０³Ω・ｃｍであっ
た。一方、外径３０ｍｍの透明な円筒状ガラス基板の周
面に、透光性導電層としてＩＴＯ層を０．１μｍの厚み
で蒸着し、ついでその上に、容量結合型グロー放電分解
装置を用いて、ｐ型ａ−Ｓｉ注入阻止層、ａ−Ｓｉ光導
電層、ａ−ＳｉＣ表面層を順次積層し、厚さ３μｍのａ
−Ｓｉ系感光体を作製した。

【００６６】この感光体の表面粗さを測定したところ、
０．１２μｍであった。これらを用いて図１に示した背
面露光記録方式の画像形成装置により、現像バイアス＋
５０Ｖで画像形成を行ない、市販普通紙に転写して記録
画像を得たところ、画像濃度１．２で解像度、かぶりも
良好な画像が得られた。

【００６７】次に、３万枚のランニング試験を行ない、
同様にして記録画像を得たところ、初期と同等の良好な
画像が得られた。一方、ａ−Ｓｉ系感光体ドラム作製に
際して、ＩＴＯ層の蒸着速度を上げて、上記と同等の光
透過率や電気抵抗だが、表面の粗さのやや大きいＩＴＯ
層を０．１μｍの厚みで蒸着し、他は上記と同様にし
て、感光体を作製した。

【００６８】この感光体の平均表面粗さを測定したとこ
ろ、０．２８μｍであった。この感光体を用いて、上記
と同じく記録画像を得たところ、画像濃度１．２で、解
像度、かぶりも良好な画像であった。

【００６９】次に、３万枚のランニング試験を行ない、
同様にして記録画像を得たところ、３万枚プリント後の
画像濃度は０．７に低下しており、かぶりも発生して画
像品質の劣化が認められた。この時の現像剤をＳＥＭ観
察したところ、多数のキャリアにおいて磁性粉や導電性
微粒子の脱落、キャリアの割れの発生が認められた。

【００７０】試験例２試験例１と同様にして表面粗さの異なる感光体を作製し
た。これらの感光体を用い、試験例１と同様の現像剤、
画像形成装置により記録画像を得、初期画像および５千
枚ランニング後の画像を評価した。結果を表１に示す。

【００７１】

【表１】感光体の平初期５千枚後均表面粗さ画像濃度かぶり画像濃度かぶり 1μm 1.2 ○ 1.2 ○ 10μm 1.2 ○ 1.1 ○ 25μm 1.2 ○ 0.7 ×

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の画像形成装置の実施例を示す説明図で
ある。

【図２】本発明で使用する感光体の実施例を示す説明図
である。

【図３】本発明の画像形成装置の実施例における感光体
と現像手段との対向部を示す部分説明図である。

【図４】本発明の画像形成装置の他の実施例における感
光体と現像手段との対向部を示す部分説明図である。

【符号の説明】

１１キャリア１３キャリア母粒子１５磁性体粒子１７導電性微粒子１８導電性薄膜２１感光体２３透光性支持体２５透明導電層２６支持体側キャリア注入阻止層２７感光層２８キャリア注入阻止表面層２９ａ−Ｓｉ系光導電層３１現像ユニット３２制御電極３３マグローラ３４絶縁体３５スリーブ３６制御電極用電源３７ドクターブレード３９現像バイアス電源４１ＬＥＤアレイ４３集光素子５１転写ユニット５３転写ローラ５５転写バイアス電源６１定着ユニット６３定着ローラ６５加圧ローラ７１現像剤７３現像剤溜り７５トナー像８１紙Ａ感光体２１とスリーブ３５との最近接位置Ｂ現像剤７１と感光体２１とが離れる位置

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】透光性導電性支持体上に光導電層を有す
る感光体と、感光体の光導電層側に配設され、現像剤を
感光体表面に供給する現像手段と、感光体の透光性導電
性支持体側に、現像手段と対向するように配設された露
光手段とを有する画像形成装置において、現像剤のキャリアとして、バインダー樹脂中に磁性体粒
子を含有せしめた母粒子の表面に導電層を形成した導電
性磁性キャリアを用い、該キャリアの平均粒径をＲｃ、前記感光体の表面粗さを
ｒとしたときに、ｒ≦Ｒｃであることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】透光性導電性支持体上に光導電層を有す
る感光体と、感光体の光導電層側に配設され、現像剤を感光体表面に
供給する現像手段と、感光体の透光性導電性支持体側に、現像手段と対向する
ように配設された露光手段とを有する画像形成装置にお
いて、現像剤のキャリアとして、バインダー樹脂中に磁性体粒
子を含有せしめた母粒子の表面に導電層を形成した導電
性磁性キャリアを用い、該磁性体粒子の平均粒径をＲｍ、前記感光体の表面粗さ
をｒとしたときに、ｒ≦Ｒｍであることを特徴とする画像形成装置。