JPH06348093A

JPH06348093A - 電子写真装置

Info

Publication number: JPH06348093A
Application number: JP5140685A
Authority: JP
Inventors: Hideyuki Yano; 秀幸矢野; Junji Araya; 順治荒矢; Osamu Iwasaki; 修岩崎
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1993-06-11
Filing date: 1993-06-11
Publication date: 1994-12-22
Anticipated expiration: 2016-03-26
Also published as: US5567556A; JP3150229B2; EP0628885B1; EP0628885A2; EP0628885A3; DE69423133T2; DE69423133D1

Abstract

(57)【要約】【目的】感光ドラムの内側に光学系、外側に現像剤を
対向するように配設し、露光と同時に現像を行なう装置
において、非画像部のかぶり現象の発生を防止する。【構成】感光体の現像部における電位の条件を反転コ
ントラストが生じるようにしたもので、オフセット電位
と現像剤ブラシへの電圧により生じる感光体の表面電位
の和の絶対値が、現像剤に印加される電圧の絶対値より
も大きくなるようにする。なお、上記オフセット電位と
は、現像剤ブラシが感光ドラムを摺擦することで感光体
に生じる電位をいう。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電子写真方式の記録装置
や複写装置等の画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、複写装置、コンピュータのハード
コピーを得る記録装置として、電子写真方式を用いたも
のが広く用いられている。一般に電子写真プロセスは、
感光体に対して帯電、露光、現像を順次行ない、トナー
によって可視化された像を転写紙上に転写し、この未定
着状態のトナー像を定着することによって最終出力画像
を得る。

【０００３】このようにして得られたプリント画像は、
他のハードコピー手段である熱転写方式、インクジェッ
ト方式、インパクトプリンティング方式と比べて高解像
度、高コントラスト等といった点で画質が高い利点があ
る。

【０００４】しかし、先に述べたように、画像を形成す
るために多くの工程を必要とするため、感光体の周長が
長くなり、装置の小型化が難しく、高い装置コスト、構
成の複雑化等の問題点を有していた。

【０００５】このため、同じ電子写真方式を用いながら
帯電、露光、現像等のプロセスを複合化し、これらを同
時にほぼ同じ位置で行なう方法がいくつか提案されてお
り、その代表的なものは特開昭５８−９８７４６、特開
昭６０−２２１４５等に開示されている。

【０００６】これらは、概して導電トナーまたは導電キ
ャリヤと絶縁トナーの組み合せを用い、（１）前回画像
形成時の転写残トナーのクリーニング、（２）接触帯
電、（３）感光体に対して背面から画像露光、（４）接
触現像、の一連のプロセス行なうというステップを有し
ており、以上のプロセスを感光体背面露光位置に対向し
て感光体表面と接触している磁気ブラシローラとの接触
ニップ内ですべて行なうことを特徴としている。

【０００７】具体的には、図３に示すように、先ず、現
像リーブ２の回転する磁気ブラシと感光体１との現像剤
が磁界により穂状となっている接触ニップ６上流側で転
写残トナーをかきとってクリーニングを行なう。この
際、使用するトナーは磁性トナーであり、スリーブ内部
にはマグネットロールが配置されているため、磁気力に
よってクリーニング効果を高めることができる。

【０００８】次に、導電性の磁気ブラシ（導電トナーも
しくは導電キャリヤ）によって感光体表面を摺擦し、電
荷を注入することによって感光体表面の帯電を行なう。
これは、感光体表面の不純物準位等に電荷をトラップさ
せることによって帯電を行なうため、十分抵抗値の低い
帯電部材を用い、帯電時間を長く取らなければ必要な帯
電がなされない。このため、感光体としては、表面付近
に電荷を保持させるような材料を用いることが必要であ
り、表面に阻止層ヲ設けたアモルファスシリコン（以下
ａ−Ｓｉ）、ＯＰＣ感光体等が用いられている。そし
て、これと同時に感光体背面から露光を行なう。光源は
ＬＥＤアレイ４等を用いており、現像スリーブと感光体
によって形成されるニップ６内の所定の感光体の位置に
露光を行なう。露光によって潜像を形成された後、残り
の現像ニップ部、もしくは潜像形成と同時に現像が成さ
れる。

【０００９】磁気ブラシに導電トナーを用いる場合に
は、感光体上に形成された潜像によって静電誘導された
電荷がトナーの穂を通じて穂先端のトナーに注目され、
この電荷と潜像電荷の間に働くクーロン力でトナーが穂
か離れて現像が行なわれる。

【００１０】また、同様の構成で磁気ブラシに２成分現
像剤を用い、磁性導電キャリヤと絶縁トナーによって現
像を行なう場合には、導電キャリヤの穂が近接電極の役
割を果たし、感光体と現像スリーブの間に印加する電圧
が低くても現像に十分な電界を与えることができるた
め、低電圧で絶縁トナーの現像を行なうことが可能であ
る。

【００１１】一般的には、導電トナーでは電界を用いた
転写が難しいため、後者の絶縁トナーを用いた２成分現
像が好ましい。

【００１２】しかしながら、先に述べた簡略化されたプ
ロセスにおいては、多くのプロセスを感光体と現像スリ
ーブとのニップ内で行なうため、新たな問題が生じる。

【００１３】このうち代表的なものは、帯電と現像を行
なうための電圧が等しくなる点である。このようなプロ
セスでは必然的に反転現像方式を行なわなければならな
いが、従来の電子写真プロセスでは、帯電電位と現像電
位を個別に与えることによって得られる反転コントラス
トが、簡略化プロセスでは適用できない。更に、帯電部
から現像部までのわずかな時間における感光体の暗減衰
や、磁気ブラシ自身が持つ電気抵抗値のための磁気ブラ
シ先端の電圧降下、もしくは感光体への完全な電荷注入
がなされないことによるわずかな帯電不良が起きる。こ
のため、帯電された感光体表面電位は、磁気ブラシに印
加した電圧よりも若干低い値になってしまい、十分な濃
度を持つ画像の出力が不可能になることがある。

【００１４】その結果、実際に現像部においては、図４
に示すように少ないながらも非画像部にも現像コントラ
ストを生じるような構成となり、地かぶり（画像の背景
部にトナーが付着してしまう現象）が生じてしまい、無
視できない現象であった。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】本発明では、内面露光
同時現像の簡略化プロセスを行なう際に従来問題となっ
ていた非画像部へのかぶりを解決するために、現像部に
おける電位条件を反転コントラストが生じるように構成
することを目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明は、現像ニップ部
において現像剤と感光体との摺擦によって、現像剤への
電圧の印加に関わらず発生するオフセット電位（Ｖｏｆ
ｆｓｅｔ）と、現像剤に印加される電圧（Ｖｄｃ）によ
って電荷注入を受けて帯電される感光体表面電位（Ｖ
ｃ）の和（Ｖｄｃ）の絶対値が、現像剤に印加される電
圧（Ｖｄｃ）の絶対値より大きくなるように装置を構成
する（｜Ｖｃ＋Ｖｏｆｆｓｅｔ｜＝｜Ｖｄ１｜＞｜Ｖｄ
ｃ｜）。

【００１７】図５に示すように、低抵抗の現像剤を用
い、十分な帯電ニップを確保すれば、現像剤から感光体
に電荷注入が行なわれ、印加した電圧（Ｖｄｃ）とほぼ
等しい帯電電位（Ｖｃ）を得ることができる。しかし、
これとは別に印加電圧がゼロでも感光体と現像剤の摺擦
によってまさつ帯電を受けて感光体表面が帯電された結
果発生するオフセット電位（Ｖｏｆｆｓｅｔ）が発生す
る。これは先に述べた電荷注入による電位とは異なり、
現像剤にどのような電圧を印加しても感光体表面電位に
は常に一定電位が加算される。

【００１８】

【実施例】

（第１の実施例）本実施例では、図３に示すような感光
体背面（現像剤の付与側とは反対側）からの露光，クリ
ーニング，帯電，現像の各工程を約同位置で行なう同時
プロセス（以後簡略プロセスと称す）において、感光体
に機能分離型負荷帯電ＯＰＣ感光体を用い、負極性のオ
フセット電位を形成できるように現像剤としてのキャリ
ヤと感光体表面の材質を選択するものである。

【００１９】まず、図３に示す実施例で、用いた電子写
真装置の概略について述べる。

【００２０】感光体１は、直径３０ｍｍ，厚さ１．５ｍ
ｍの透明ガラス製のシリンダー１１の上に、感光層１３
を積層させたものである。シリンダーとしては、ガラス
以外でも透明であり、寸法安定性が良ければ樹脂でも構
わず、他に、ポリカーボネート樹脂、ＰＭＭＡ樹脂等も
使用可能である。

【００２１】上記シリンダー１１の上には透明導電層と
してＩＴＯ層１２を厚さ１μｍ程度塗工する。この上に
積層させる感光層を以下に述べる。

【００２２】下層から（シリンダー１１側）順に、上記
導電層からの正電荷の注入を阻止する阻止層（ＵＣＬ：
膜厚約１０μｍ、中抵抗層）、電荷発生層（ＣＧＬ：膜
厚約１μｍ、ポリビニルブチラール樹脂バインダー＋ジ
スアゾ系顔料）、ｐ型の電荷輸送層（ＣＴＬ：膜厚約２
０μｍ、アクリル樹脂バインダー＋ヒドラゾン）を順に
積層し、機能分離型の通常ＯＰＣ感光体を構成する。

【００２３】ここでＣＴＬのバインダーとしてアクリル
樹脂を用いたのは、後述の現像剤中のキャリヤの組み合
せで、負極性のオフセット電圧を得る構成とするためで
ある。

【００２４】次に、現像ユニットについて説明する。

【００２５】現像ユニットは、直径３０ｍｍの回転可能
なステンレスやアルミニウム等の非磁性スリーブ２と、
その内側に配設された固定マグネット３によって構成さ
れており、スリーブは感光体に対して対向位置で同方向
に６倍に周速で駆動回転する。

【００２６】本実施例では、プロセススピードは感光ド
ラムの周速により決まり、５０ｍｍ／ｓｅｃとしている
ためスリーブの周速は３００ｍｍ／ｓｅｃとなる。マグ
ネットロールの磁極配置は逆極の同磁力をもつ８極であ
り、そのうちの１極のピーク位置が、感光ドラムと現像
スリーブの互いの中心を結んだ線上にくるように配置さ
れ、ピーク位置でのスリーブ上の磁束密度は８００ガウ
スとしてある。

【００２７】現像剤は、磁性導電キャリヤと磁性絶縁ト
ナーの二成分の組み合せである。磁性導電キャリヤは、
転写後に感光体に残留するトナーのクリーニング効果と
感光体表面の帯電とトナーの搬送、更には本発明の特徴
であるオフセット電位の発生効果に寄与している。粒径
は２５μｍ、体積抵抗値は１０⁵Ωｃｍであり、フェノ
ール樹脂にマグネタイト、導電化のためにカーボンブラ
ックを分散して形成した樹脂キャリヤである。体積抵抗
の測定にあたっては、粉体を底面積３ｃｍ²高さ５ｍｍ
の容器に１ｋｇの加重で加圧したものに対し、１０Ｖの
電圧を印加した時に流れる電流から算出した値を用い
た。

【００２８】また検討の結果、更に負方向に大きなオフ
セット電位を得るためには、この樹脂キャリヤに導電性
を有し、かつ適当な仕事関数（金属表面の自由電子を放
出させるために必要なエネルギー値であり、摩擦帯電に
よって発生する電位の指標となる。）を持つニッケル、
スズ等のメッキ処理を施すことが有効であることが確認
されている。一方、磁性絶縁トナーは、負極性に帯電す
るネガトナーで、粒径７μｍ、抵抗値１０¹⁴Ωｃｍであ
る。

【００２９】これらのトナーとキャリヤをＴ／Ｄ比１５
％（トナー対現像剤全体の重量比）で混合し、現像器５
に入れる。現像器内では、現像スリーブへの供給コート
厚を寄生するための金属板ブレード５１が現像スリーブ
と対向しており、ブレード１５を通過した後のトナーの
層厚は約１ｍｍとなる。また、現像スリーブと感光ドラ
ムとは、不図示のスリーブの両端に設けた端部突き当て
コロによって、その間隔を０．５ｍｍに常時保持してい
る。この状態で感光ドラムと現像スリーブを所定の速さ
で回転させた場合、両者の接触ニップは７ｍｍとなる。

【００３０】現像スリーブと感光ドラムの間、即ち、現
像剤と感光ドラムとの間に印加する電圧は−３００Ｖで
あり、ネガトナーとの組み合せで反転現像を行なうこと
にある。

【００３１】露光ユニットは従来のＬＥＤヘッド４であ
り、感光ドラムの内側に挿入し、現像ユニットとの対向
位置で背面露光を行なう。露光照射位置は現像剤のニッ
プ内の回転方向にみて下流側端部から２ｍｍの位置で行
なう。この露光位置がニップ内の上流側に寄り過ぎる
と、露光によって形成された潜像が導電キャリヤによっ
て再帯電を受け、潜像コントラストが小さくなってしま
い画像濃度が低下してしまうことになる。逆に、所定の
位置より下流に寄り過ぎると、現像効果に寄与する領域
が短くなってしまうので、同様に画像濃度が低下してし
まうといった問題を生じる。

【００３２】次に以上のような装置を使って実際に画像
形成を行なった例を示す。

【００３３】まず、感光体に対する現像スリーブ上の現
像剤が形成するニップ部の上流で、前回の画像形成時に
感光体上に残されて不要となったトナーが回転する磁気
ブラシによってかきとられ、クリーニング効果を達成す
る。これと同時に導電キャリヤと感光体が接触すること
によって、感光体表面のトラップ準位に電荷が注入され
ることで帯電が行なわれる。実際には、暗減衰，不十分
な帯電効率，磁気ブラシが持つ抵抗による電圧降下等が
原因し、印加した電圧と同じ電位にまで感光体表面を帯
電させることは難しい。本実施例でも印加バイアスを３
００Ｖだけ変化したところ、感光体表面電位は２９５Ｖ
しか変化しなかった。

【００３４】しかしながら、このように現像スリーブに
電圧を印加したことにより帯電される電圧とは別に、感
光体の表面を構成する材質と現像剤の材質を適当に選択
することによって、オフセット電位と称する電位を更に
得ることができる。

【００３５】これは、現像剤と感光体表面が互いに摺擦
されることによって生じる一種の摩擦帯電による電位で
あり、実際に二成分現像剤を用いた場合には、キャリヤ
との摺擦による効果が大きいが、他の成分を用いた場合
や、一成分現像剤でも同様の効果を得ることは可能であ
る。

【００３６】この摩擦帯電による電位は、現像スリーブ
に印加する電圧を０Ｖにした場合でも観測され、電圧を
上昇させると図６に示すように常にこの電位分だけ上乗
せした値が感光体の表面電位として測定される。

【００３７】従って、図１に示すように負に帯電する特
性の感光体を用いた場合には負極性の、一方正に帯電す
る特性の感光体を用いた場合には、正極性のオフセット
電位が発生するように、感光体表面と現像剤を構成する
材料の組み合せを選択すれば、現像領域において、反転
コントラストを形成することができ、正規の極性に帯電
されたトナーが、非画像部（背景部）に付着して生じる
地かぶりを防止することが可能になる。

【００３８】この場合、逆極性のトリボを持った反転ト
ナーが非画像部に現像されてしまう可能性もあるが、こ
れは予め極性の電圧を印加した転写材を用いることによ
って、このような反転トナーが転写材に転写されること
は防止可能である。

【００３９】また、図７に示すように高い電位に帯電能
力の劣る感光体や、高い電位に帯電する能力の劣る現像
剤を用いた場合、感光体が帯電部を一回通過する間に十
分帯電がなされないため、帯電開始後、感光体の数回転
分だけ帯電不良が生じ、上記地かぶりを起こしてしまう
ことがある。しかし、オフセット電位を現像スリーブに
印加する電圧と同じ極性とした場合には、図８のように
帯電不良分をオフセット電位で補うことが可能になるた
め、上記のような画像形成の開始時、感光ドラムが数回
転する間に生じがちな地かぶりを防止することも可能に
なった。

【００４０】所望の極性と大きさのオフセット電位を得
るためには、感光体の表面材質の樹脂とキャリヤの材質
とを選択する必要があり、これはお互いの仕事関数から
ある程度予想することができるが、実際にはそれぞれの
内添物、表面形状、使用される環境、トナーの物性等の
要因があるため実験を行なって決定することが好まし
い。

【００４１】本実施例では、感光体表面のＣＴＬのバイ
ンダーをポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂とし、一
方のキャリヤの構成を樹脂中に磁性材料としてマグネタ
イトを分散した樹脂キヤリヤとして、このバインダーを
フェノール樹脂、ポリエステル樹脂として、オフセッド
電位を測定した結果を表１に示す。この結果を出した測
定法は、図３の装置の現像器中にキャリヤのみを充填し
て、印加バイアスを０Ｖとした状態で、前記の所定の回
転数でドラム、現像スリーブを回転させ、ニップ通過後
のドラム表面電位を測定した。

【００４２】

【表１】

【００４３】この結果、ＣＴＬのバインダーとしてアク
リル樹脂、キャリヤのバインダーとしてフェノール樹脂
を用いた場合、オフセット電圧が−２０Ｖとなり、負帯
電ＯＰＣを用いた場合に必要なマイナスのオフセット電
圧を得ることができ、この組み合せで実験を行なった。

【００４４】本実施例では十分な画像濃度を得るため
に、現像スリーブに−３００Ｖの直流電圧を印加する。
始めに、現像スリーブへの印加電圧Ｖｄｃを０Ｖとして
画像露光を行なわずに単に感光体を回転させる動作、即
ち、前回転を行なったところ、感光体表面Ｖｏｆｆｓｅ
ｔは−２０Ｖに帯電された。これは先に述べたオフセッ
ト電位である。次に上記印加電圧Ｖｄｃ＝−３００Ｖと
して印加したところ、感光体の表面電位Ｖｄ１は−３１
５Ｖに帯電され、これは印加電圧である−３００Ｖによ
って帯電された結果の−２９５Ｖに、オフセット電位の
−２０Ｖを加算したものである。

【００４５】この状態では、現像スリーブの電圧Ｖｄｃ
＝−３００Ｖに対して感光体の表面電位はＶｄ１＝−３
１５Ｖであるため、本来の極性であるマイナスに帯電さ
れたトナーは、１５Ｖの反転コントラストで非画像部に
現像されることを妨げられており、地かぶりは発生しな
い。

【００４６】そして、現像剤によるニップ内の回転方に
みての後半における露光位置では、感光体内面よりＬＥ
Ｄによる画像露光を行なうことで、露光部電位を−５０
Ｖにまで低下させる。露光位置後の現像剤が形成するニ
ップ内では、電界による接触現像が行なわれる。本実施
例では暗部電位が−３１５Ｖ、明部電位が−５０Ｖであ
るため、現像コントラストは２６５Ｖとることができ、
更に導電キャリヤによる穂立ちが感光体とほとんど接触
していることもあり、トナーにかかる現像電界は非常に
大きく、画像濃度を高くすることができる。実際に完成
した現像像をみると、反射濃度で１．５程度の濃度を出
すことができ、高画像濃度、高解像度の画像を出力する
ことができた。

【００４７】このようにして現像されたトナー像は、転
写ローラ５によって転写紙６上に転写される。本実施例
で用いた転写ローラの抵抗値（Ａｌドラムに加圧当接さ
せて、２．０ｋＶのＤＣ電圧を印加して測定した値）は
５×１０⁸Ωであり、印加バイアスは＋２ｋＶであっ
た。転写部で転写されなかったトナーは、上記のように
次の画像形成時に、現像剤によるニップ内の上流で感光
ドラム面から再びかきとられるため、次回の画像形成に
は影響を及ぼさない。

【００４８】以上のような構成の装置を用いて、従来の
簡略化プロセスとの比較を行なった。比較に用いたもの
は、上記の構成の感光ドラムのＣＴＬのバインダーをア
クリル樹脂ではなく、ポリカーボネート樹脂としたもの
であり、他の構成は全く同じである。

【００４９】表１で示したように、ポリカーボネート樹
脂のバインダーで構成したＣＴＬと、フェノール樹脂の
バインダーを用いたキャリヤを摺擦した場合に発生する
オフセット電圧は＋１５Ｖとなってプラスの極性を持
ち、感光体の帯電極性であるマイナスとは逆極性の関係
となる。

【００５０】従って、このような構成では図２に示すよ
うに、帯電電位の絶対値より現像電位の絶対値が大きく
なってしまい、現像スリーブ表面から、感光ドラム上の
非画像部にトナーを現像するような電界が生じてしま
う。

【００５１】具体的には、現像スリーブに０Ｖの電圧を
印加してから回転を行なったときに感光体表面電位は、
オフセット電位によって＋１５Ｖに帯電され、次に現像
スリーブに−３００Ｖを印加したときには電荷注入によ
る帯電分−２９５Ｖとオフセット電位である＋１５Ｖの
和である−２８０Ｖが感光体表面電位となる。一方、現
像部で磁気ブラシに印加されている電圧は−３００Ｖで
あるため、結果として非画像部にも２０Ｖの現像コント
ラストが生じ、図２に示すような電位関係から感光ドラ
ム上にトナーが現像され、地かぶりが生じた。このかぶ
り現象は正規に帯電されたトナーによるものであるた
め、転写部においても転写紙上に転写され、反射率で５
％ものかぶりになり、画像品質の著しい低下を生じてし
まった。

【００５２】しかしながら本実施例の構成であるアクリ
ルバインダーを用いたＣＴＬとフェノール樹脂を用いた
キャリヤの摺擦によるオフセット電位は、先にも述べた
ように−２０Ｖである。このため、感光体上の非画像部
には地かぶりを生じず、わずかに非画像部に現像された
反転トナーも転写部でプラスのバイアスを印加すること
によって転写紙への転写を防止する。これにより転写紙
上のかぶり反射率は０．３％程度に抑えることができ
た。

【００５３】以上述べたように、本実施例では感光体表
面のＣＴＬの材質とキャリヤ材質を最適化することで反
転コントラストを形成し、地かぶりの少ない高品質の画
像を形成することが可能になった。

【００５４】（第２の実施例）本実施例では、第１の実
施例で用いた感光体で、電荷発生層ＣＧＬと電荷輸送層
ＣＴＬを逆の順序で積層させ、更に感光体表面に新たに
電荷注入層を設けることでＰ型の光半導体を用いながら
正帯電に適した感光体を構成し、更に、電荷注入層の材
質と現像剤のキャリヤの材質を選択することによって正
極性のオフセット電位を得ることを特徴とする。

【００５５】本実施例で用いる電荷注入層は、絶縁性の
樹脂に導電性の粒子を分散させたものであり、感光層を
誘電体とし、一方、導電性粒子を微小なフロート電極と
して作用させたコンデンサーに、導電性の磁気ブラシで
電荷を注入し、充電を行なわせる。

【００５６】従来の感光体では、感光材料をバインダー
に分散する場合には、お互いの相溶性が良好なものを用
いないと分散不良を起こし、感光体としての特性が劣化
する。このため、使用できるバインダーが非常に限られ
ていた。しかしながら表面に電荷注入層を設けることに
よってこのようなＣＴ剤とバインダーの相溶性の問題を
考慮する必要がなくなるため、適当な極性、大きさのオ
フセット電圧を得るためのバインダーの選択の範囲が非
常に広くなるという利点がある。

【００５７】また、感光体によっては感光体表面に電荷
をトラップする順位が少なく電荷の注入性が悪い。この
ため、十分に抵抗値の低い現像剤を用いなければ帯電不
良を起こすようなものもあるが、電荷注入層を設ければ
注入層内部の導電粒子に充電を行なうことができるの
で、高い効率での帯電ができるようになる。実際に、従
来のＯＰＣ感光体の表面に本発明の電荷注入層を設けれ
ば、１０⁸Ω程度の高い抵抗値の磁気ブラシを用いて
も、瞬時に感光体表面を帯電できるようになる。更に、
この電荷注入層は絶縁耐圧が高いため、数百Ｖの電圧を
導電磁気ブラシに印加することで高い現像コントラスト
で、且つ、十分な画像濃度を得ることができるようにな
る。

【００５８】ｐ型光半導体を用いて正帯電に適した感光
体を作るためには、一般的な機能分離型の感光体の積層
順序（下層からＣＧＬ，ＣＴＬの順）を逆にすれば良い
が、ＣＧＬを表面に形成すると、ＣＧＬ自身は削れやす
いため表面保護層を設ける必要があった。しかし、本発
明の構成では、電荷注入層は表面保護層の役割も果たし
ており、従来のように改めて保護層を設ける必要がない
ため、容易に正帯電に適した感光体を構成することがで
きる。

【００５９】本実施例で用いたＯＣＬの構成は、絶縁性
のバインダー内に導電性の微粒子を分散したものであ
り、導電微粒子としてはアンチモンをドープして低抵抗
化したＳｎＯ₂微粒子を用いた。ＳｎＯ₂粒子は粒径が
０．３μｍ以下と小さいため微小なフロート電極として
適当であるが、他にもＩＴＯ，ＴｉＯ₂，ＴｉＯ，Ｚｎ
Ｏ，ＺｒＯ等の金属酸化物、導電カーボン、Ａｌ，Ｃｕ
等の金属粉を用いることも可能である。これをフロート
電極とする微小なコンデンサーに対して、電圧を印加し
た導電磁気ブラシで摺擦して電荷を充電する。

【００６０】感光体表面に形成された潜像パターンが、
感光体表面の抵抗値が低いために乱れてしまうような画
像流れと帯電不良防止の面から、ＳｎＯ₂の場合にはＯ
ＣＬ全体に対して２〜１２０ｗｔ％の割合で分散するこ
とが好ましく、本実施例では７０ｗｔ％（導電フィラー
重量／導電フィラーと樹脂バインダーを合算した重量：
で定義）とした。

【００６１】このように正帯電性に適した感光体を用
い、本発明の主旨であるオフセット電位による反転コン
トラストを形成するためには、正極性のオフセット電位
を発生できるように、摩擦帯電系列を考慮して感光体と
現像剤の組み合せを最適なものにする必要が生じる。

【００６２】そこで本実施例ではバインダーとしてポリ
カーボネート、ポリエステル、ポリエチレンテレフタレ
ート樹脂を用い、フェノール、ポリエチレン樹脂をバイ
ンダーとした樹脂キャリヤを用いて実験を行なった。以
下に測定を行なった結果を表２に示す。

【００６３】

【表２】

【００６４】以上の結果から、ＯＣＬのバインダーとし
てポリカーボネート樹脂、キャリヤのバインダーとして
ポリエチレン樹脂を用いることで＋２０Ｖと適当な大き
さのオフセット電位を得ることができた。

【００６５】実際に実験を行なった例を示す。

【００６６】実験に用いた装置は第１の実施例で用いた
ものと全く同じであり、感光体とトナーのみを変更し
た。

【００６７】トナーは、第１の実施例ではネガトナーで
あったが、本実施例では正帯電性用の感光体に対して反
転現像を行なうため、ポジトナーを用いた。トナー処方
は、スチレンアクリル樹脂１００部に対してマグネタイ
ト５０部、滑剤としてポリプロピレンを１０部、荷電制
御剤としてコピーブルーを混練、粉砕し、粒径７μｍと
したものを用いた。外添剤としてシリカを用いている。

【００６８】以上の感光体、トナーを用いて反転現像で
画像出力を行なった。

【００６９】まず、現像スリーブにＶｄｃ＝０Ｖの電圧
を印加して前回転を行なったところ、オフセット電位に
より感光体表面はＶｏｆｆｓｅｔ＝＋２０Ｖに帯電され
た。この後、現像スリーブに＋３００Ｖを印加するとこ
れによる帯電分のＶｃ＝＋２９５Ｖとオフセット電位に
より感光体表面電位はＶｄ１＝＋３１５Ｖに帯電され
た。従って、この直後の現像剤によるニップ内の現像領
域では、現像電圧が＋３００Ｖであるために反転コント
ラストが形成されており、転写後の非画像部におけるか
ぶり量は０．３％程度であった。

【００７０】しかし、比較例として電荷注入層のバイン
ダーをアクリル樹脂とした場合には、オフセット電位が
−１０Ｖであったため帯電された感光体表面電位は＋２
８５Ｖとなり、転写後の非画像部のかぶり反射率は３％
にも達し画像品質の低下を招いた。図９にオフセット電
位値とかぶり量の相関を示すが反転コントラストを形成
できるような正のオフセット電位が大きいほど、かぶり
を抑制する効果が大きいことがわかった。

【００７１】このように、上記簡略化プロセス用の感光
体表層に電荷注入層を設けることによって、適当な極性
と大きさを持つオフセット電位を得るための構成をとる
ための選択が容易になり、更に電荷注入性が向上するこ
とにより、従来の簡略化プロセスよりも画像品質、安定
性を向上することができるようになった。

【００７２】また、本実施例ではＣＴＬ，ＣＧＬの積層
順序を通常の逆として正帯電に適したＯＰＣ感光体を作
り、このためにオフセット電位が正極性となるような構
成としたが、言うまでもなく通常の積層順序としてその
表面に電荷注入層を設けて負帯電に適した感光体とし、
オフセット電位を負極性とすることでかぶり現象の低減
も可能である。

【００７３】（第３の実施例）本実施例では上記オフセ
ット電位を得るために、現像剤に添加剤を含有させるこ
とを特徴とする。

【００７４】これまでに述べたように感光体の表面を構
成する材質と現像を構成するキャリヤとトナーとの摺擦
で得られるオフセット電位を、反転コントラストとして
用いることで非画像部の地かぶりを防止することが可能
になった。しかし、簡略化プロセスでは、本来キャリヤ
には、ａ．トナー搬送のための磁気力，ｂ．トナーを帯
電するための電荷付与性，ｃ．感光体の均一な帯電のた
めの導電性が必要であり、この上更にｄ．オフセット電
位付与性を付加することは、材料の選択の面で困難が生
じやすい。

【００７５】また、トナーについても適度なトリボを確
保するための帯電性と、電界の中で現像されるための絶
縁性が必要とされ、オフセット電圧を得るための特性を
トナーに嫁することにも困難が生じる。

【００７６】このため、本実施例では現像剤の中にオフ
セット電圧を与えるための添加剤を、別に加えることで
機能分離を行ない、環境、耐久安定性に優れた画像を得
るための装置を実現する。

【００７７】具体的には、適当な粒径の粒子表面に帯電
付与性の高い材料を外添、もしくは内添する、もしくは
コーティングする等の手段によってこのような添加剤を
作ることができる。

【００７８】この際、粒子の現像剤からの離脱や飛散を
防ぐため、粒子に磁性を持たせることが好ましい。しか
し、粒子自体が帯電して現像剤中のキャリヤやトナーと
静電気的に付着する現象を有するため、必ずしも磁性が
なくとも極端な飛散を引き起こすわけではない。

【００７９】添加剤の粒子径はどのようなものでも、感
光体の表面を安定して帯電でき、オフセット電位を与え
られれば良いが、電気抵抗値が高く、キャリヤ径と比較
して極端に粒子径の小さく、且つ添加量を大きくした場
合には、磁性キャリヤが磁界下で形成するチェーンによ
る導電経路を妨害し、現像剤の抵抗値を上昇させる。こ
れにより現像スリーブに電圧を印加して行なう感光体の
帯電を阻害することがあるため、添加剤は粒子径、抵抗
値を決定する際、この点に留意して選択されなければな
らない。

【００８０】本実施例では第２の実施例の構成の装置に
おいて、キャリヤ表面をテフロン樹脂でコートしたもの
をオフセット電位発生用の添加剤として用いた。このよ
うなテフロンコートを行なうことによってキャリヤの体
積抵抗値が１０⁴Ωから１０⁹Ωにまで上昇し、これを多
量に、例を掲げると、重量比で５％以上現像剤中に添加
すると現像剤抵抗値が高くなり感光体の帯電不良を引き
起こすため添加量を２ｗｔ％とした。

【００８１】これによって、現像スリーブに電圧を０Ｖ
印加したときのオフセット電位を測定したところ、添加
剤を添加しなかった場合の＋２０Ｖと比較して＋４０Ｖ
にまでオフセット電圧を大きくすることが可能になっ
た。また、このことによってオフセット電圧の環境依存
性も改善され、添加剤を用いなかった場合には、通常環
境下の＋２０Ｖから高湿環境に放置することによって＋
１５Ｖにまで低下していたオフセット電圧が、添加剤の
使用によって環境にかかわらず＋４０Ｖで安定して発生
し、非画像部のかぶりを全環境下で改善することが可能
になった。

【００８２】この他にもキャリヤ表面にポジ帯電付与性
の粒子を外添する、もしくはキャリヤ樹脂内に内添する
または適当な仕事関数を持つ金属でキャリヤ表面をメッ
キする等の手法によって、感光体に任意の極性，大きさ
のオフセット電圧を発生させるような添加剤を作成する
ことが可能である。

【００８３】

【発明の効果】本発明では、感光体に対して現像剤によ
るニップを形成し、このニップ内の近い位置で光情報の
露とともに帯電、現像を行なう構成の電子写真方式にお
いて、感光体表面とクリーニング、帯電、現像を行なう
ための現像剤の磁気ブラシとの摺擦によって発生するオ
フセット電位と、磁気ブラシへの電圧印加によって帯電
される感光体表面電位の和を、磁気ブラシに印加する電
圧の絶対値よりも大きいように構成する。このような構
成をとることによって、磁気ブラシから非画像部へのト
ナーの現像を抑制するような反転コントラストを得るこ
とができるようになり、従来の簡略化プロセスで問題に
なっていた非画像部の地かぶりを改善することができる
ようになった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による感光体表面電位、現像スリーブ電
位の関係を表す図。

【図２】感光体表面電位、現像スリーブ電位についての
本発明との比較例を示す図。

【図３】本発明の背面露光同時クリーニング、帯電、現
像プロセス（簡略化プロセス）の構成を表す図。

【図４】従来の簡略化プロセスにおける感光体表面電
位、現像スリーブ電位の関係を表す図。

【図５】簡略化プロセスにおける帯電電位を示す図。

【図６】本発明における帯電電位を表す図。

【図７】簡略化プロセスにおける帯電電位の時間変化を
表す、本発明との比較例を示す図。

【図８】本発明における簡略化プロセスにおける帯電電
位の時間変化を表す図。

【図９】オフセット電圧とかぶり量の関係を表す図。

【符号の説明】

１感光体２現像スリーブ３固定マグネット４ＬＥＤヘッド５現像器６現像剤ニップ１１透明ガラスシリンダー１２ＩＴＯ層１３感光層

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光を透過する導電基体上に感光層を設け
た電子写真感光体に対向し、帯電と現像を行なうための
電圧を印加した現像剤を有し、この現像剤とは反対側か
ら感光体に露光を行なって画像を形成する電子写真装置
において、現像剤と感光体表面が摺擦されることによっ
て感光体表面に発生する電位と、現像剤への電圧印加に
よって帯電される感光体表面電位の和の絶対値が、現像
剤に印加された電圧の絶対値より大きくすることを特徴
とする電子写真装置。
【請求項２】請求項１の感光体の感光層表面が絶縁性
のバインダー内に、導電粒子を分散させた層である電子
写真装置。
【請求項３】請求項１の感光体が有機光導電体である
電子写真装置。
【請求項４】請求項１の現像剤が磁気ブラシで、この
ブラシが、少なくとも絶縁性のトナーと１０³〜１０⁸Ω
の体積抵抗値を持つ磁性導電キャリアとを含む電子写真
装置。