JP2001324862A

JP2001324862A - 画像形成装置

Info

Publication number: JP2001324862A
Application number: JP2000142144A
Authority: JP
Inventors: Yasunori Unagida; 恭典鰻田; Migaku Aoshima; 琢青島; Yoshimi Tokita; 好美鴇田
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 2000-05-15
Filing date: 2000-05-15
Publication date: 2001-11-22

Abstract

(57)【要約】【課題】像担持体の摩耗低減を図りながら、粒状性や
細線再現性に優れ、かつ、ハーフトーン画像の後端濃度
低下や文字周辺抜けなどの画質欠陥のない高画質画像を
得る。【解決手段】表面に静電潜像Ｚが形成される像担持体
１と、この像担持体１に対向し且つ周面が周回可能に支
持された現像剤担持体３を有し、この現像剤担持体３上
にトナーＴ及びキャリアＣからなる二成分現像剤Ｇを担
持させ、像担持体１及び現像剤担持体３間に現像電界を
作用させることで像担持体１上の静電潜像ＺをトナーＴ
にて可視像化する現像装置２とを備えた画像形成装置に
おいて、像担持体１の表面に非絶縁性オーバーコート層
４及びその下層部に膜厚２０μｍ以下の電荷輸送層５を
具備させる一方、像担持体１及び現像剤担持体３間に作
用させる現像電界を直流バイアスＶDCのみを印加するこ
とで構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真複写機や
レーザープリンタ等の画像形成装置に係り、特に、トナ
ー及びキャリアからなる二成分現像剤を用いて像担持体
上の静電潜像を形成するようにした画像形成装置の改良
に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、例えば電子写真技術を用いた複
写機やプリンタ等の画像形成装置は、大規模なオフィス
ユースだけでなく、ＳＯＨＯ環境と呼ばれる比較的小規
模なオフィス、さらに個人環境でも使用されるようにな
ってきており、マシンコスト、ランニングコスト、メン
テナビティといった経済性が重要視されるようになっ
た。当然、トナーを含む現像剤や静電潜像を形成する感
光体の交換周期が長ければ長いほど、ユーザーにとって
コストメリットが大きいわけである。

【０００３】従来この種の画像形成装置は、表面に静電
潜像（静電電位の差による潜像）が形成されるドラム状
やベルト状の像担持体と、この像担持体上の静電潜像を
トナー現像して可視像化する現像装置とを備えている。
一般に、像担持体としては、例えば電子写真技術では主
に有機感光体が使用されており、この有機感光体は電荷
発生層や電荷輸送層と呼ばれる感光体層を有している。
ここで、像担持体（有機感光体）周辺には、帯電装置や
クリーニング装置等が近接して配置されており、これら
の装置が像担持体に接触しているため、常に感光体層は
摩耗していることになる。このとき、感光体層の摩耗が
進むことにより、階調再現特性低下をはじめとする画質
低下や画像欠陥が顕著になり、やむを得ず像担持体の交
換が必要となる。つまり、この感光体層の摩耗の進み具
合で有機感光体の維持性が決定されると言え、摩耗が少
なければ有機感光体の維持性が向上し、像担持体（有機
感光体）の交換周期を長くすることが可能になる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した感
光体層の摩耗を低減させるには、感光体層表面に耐摩耗
性のオーバーコート層を被覆し、感光体層と周辺部材と
の直接接触を極力回避するということが考えられる。ま
た、従来の現像装置としては、使用する現像剤の種類、
現像電界の種類などに応じて各種のものが知られている
が、優れた細線再現性と充分な画像濃度を確保して画像
の高画質化を達成するという観点からすれば、交番電界
下で二成分現像方式を採用することが好適であることも
既に知られている。よって、上述したオーバーコート層
付きの像担持体に対しても、現像装置の現像ロール上に
二成分現像剤を担持させ、交番電界を作用させつつ現像
を行う方式を採用する先行技術が既に提供されている。

【０００５】しかしながら、オーバーコート層付きの像
担持体に対し、交番電界からなる現像電界を作用させた
場合には、様々な画質上の技術的課題が見出された。こ
のような技術的課題を解決する先行技術としては、例え
ば交番電界を形成する交流バイアスの条件の最適化を図
り、交番電界下で現像を行った際にもかぶりや画像濃度
の低下を回避するようにした技術（例えば特開平１０−
１８６８４１号公報参照）や、キャリアの粒径や比抵抗
を最適化することで、キャリア付着の発生がなく、細線
再現性に優れた高画質トナー画像を得るようにした技術
（例えば特開平９−２８１８０７号参照）などが既に提
供されている。ところが、前者の先行技術にあっては、
交番電界によって静電潜像に乱れが生ずるため、ハーフ
トーンなどの粒状性や細線再現性が改善されないという
技術的課題が残存してしまう。また、後者の先行技術に
あっては、キャリアの比抵抗を高く設定するようにして
いるため、それに伴う画質欠陥、例えばハーフトーン画
像の後端濃度の低下や文字周辺抜けという技術的課題が
残存してしまう。

【０００６】本発明は、以上の技術的課題を解決するた
めになされたものであって、像担持体の摩耗低減を図り
ながら、粒状性や細線再現性に優れ、かつ、ハーフトー
ン画像の後端濃度低下や文字周辺抜けなどの画質欠陥の
ない高画質画像を得ることができる画像形成装置を提供
する。

【０００７】

【課題を解決するための手段】そして、本発明者らは、
上述した技術的課題の要因として、現像電界に交番電界
を用いることが大きく起因していると推測し、現像電界
に交番電界を用いないシステムに変更することで本発明
を案出するに至ったのである。すなわち、本発明の基本
的態様は、図１に示すように、表面に静電潜像Ｚが形成
される像担持体１と、この像担持体１に対向し且つ周面
が周回可能に支持された現像剤担持体３を有し、この現
像剤担持体３上にトナーＴ及びキャリアＣからなる二成
分現像剤Ｇを担持させ、像担持体１及び現像剤担持体３
間に現像電界を作用させることで像担持体１上の静電潜
像ＺをトナーＴにて可視像化する現像装置２とを備えた
画像形成装置において、像担持体１の表面に非絶縁性オ
ーバーコート層４を具備させる一方、像担持体１及び現
像剤担持体３間に作用させる現像電界を直流バイアスＶ
DCのみを印加することで構成することを特徴とする。

【０００８】このような技術的手段において、像担持体
１は静電潜像Ｚを担持するものであれば感光体層、誘電
体層のいずれを具備したものでも問わないが、本件発明
は摩耗し易い感光体層を具備した態様に対して特に有効
である。ここで、像担持体１は表面にオーバーコート層
４を具備するが、このオーバーコート層４は感光体層や
誘電体層を被覆するものの、感光体層や誘電体層上に静
電電位による潜像（静電潜像）Ｚを担持できるようにし
なければならないため、少なくとも非絶縁性であること
を要する。なぜならば、仮に、オーバーコート層４が絶
縁性であると、電荷が蓄積し、像担持体１として本来的
に機能しないことによる。但し、オーバーコート層４が
導電性過ぎると、オーバーコート層４にて電荷注入によ
る像流れが生ずるため、半導電性程度（１０⁹〜１０¹³
Ω・ｃｍ）が好ましい。

【０００９】また、オーバーコート層４は、電荷発生層
や電荷輸送層５と呼ばれる感光体層や誘電体層を被覆す
るため、電荷輸送層５の直接的な摩耗が少なく抑えられ
る。このため、電荷輸送層５が摩耗することを考慮しな
くても済み、電荷輸送層５の厚みを比較的自由に設定す
る、具体的には電荷輸送層５の厚みを薄く設定すること
が可能になる。ここで、電荷輸送層５と現像性との関係
について検討すると、電荷輸送層５はコンデンサと同じ
働きをすることから、その表面電位が同じであっても、
厚みが異なる場合、表面上に発生する電荷量が異なる。
つまり、同じ現像電界であっても、電荷輸送層５の厚み
が違うと現像量が異なるのであり、後述する発明の実施
の形態の欄で述べた実験からも明らかなように、電荷輸
送層５を薄くする程現像性が向上することが理解され
る。特に、本件発明では、充分な現像性を確保するとい
う観点から、電荷輸送層５の厚みが２０μｍ以下である
ことが好ましく、特に、１５μｍ以下であることがより
好ましい。

【００１０】更に、充分な現像性を確保するための要件
としては、二成分現像剤Ｇのトナーとして、平均粒径が
６μｍ以下で形状係数が１３０以下のトナーを用いるこ
とが好ましい。ここで、「平均粒径が６μｍ以下のトナ
ー」であれば小粒径トナーであるため、粒状性や細線再
現性、更には階調再現性にも優れた画像を得ることがで
きる点で好ましい。また、「形状係数が１３０以下のト
ナー」とは球形に近いトナーを意味し、このように球形
に近いトナーであれば、キャリアとの付着力が弱くな
り、その分、現像性が向上する点で好ましい。尚、ここ
でいう形状係数は以下のように定義される。すなわち、
形状係数（ＭＬ²／Ａ）＝｛(トナー径の絶対最大長)²／
(トナーの投影面積)｝×(π／４)×１００である。この
形状係数（ＭＬ²／Ａ）は、トナーの投影面積と、それ
に外接する円の面積の比で表しており、真球の場合１０
０となり、形状が崩れるにつれ増加する。

【００１１】更に、上述したように、小粒径で且つ球形
に近いトナーの製造方法については適宜選定して差し支
えないが、小粒径で且つ球形に近いトナーを容易に製造
できるという点から乳化重合法を用いることが好まし
い。

【００１２】また、本発明にあっては、直流バイアスＶ
DCのみを印加することで現像電界を構成するようにして
いるため、現像中にキャリアやトナーを通じての電荷注
入が少なくなり、その分、像担持体１へのキャリア付着
が発生し難くなる。このため、キャリア抵抗値の自由度
が広がり、画像欠陥の発生しないような抵抗値に制御す
ることが可能になる。例えば、従来の二成分現像方式で
は、像担持体１へのキャリア付着を回避するため、キャ
リアを高抵抗化する必要があり、そのためにハーフトー
ン画像の後端濃度低下や文字周り抜けが発生していた。
しかし、直流バイアスＶDCのみを印加することにより、
キャリアの低抵抗化が可能になるため、上記のような画
像欠陥を発生することがなくなる。ここで、像担持体１
へのキャリア付着を有効に回避するには、キャリアの体
積抵抗率を１０¹³Ω・ｃｍ以下に設定することが好まし
い。

【００１３】更に、現像電界として交番電界（交流成
分）を用いずに直流成分のみを用いた場合には、交番電
界及び直流成分を同時に用いた場合に比べて、その他の
条件を同一にすると、現像性が低下してしまう。この不
利な点を磁極パターンで克服する場合には、例えば現像
装置２の現像剤担持体３は、像担持体１と対向する現像
領域にて径方向磁束密度パターンが同極性の二山分布か
らなる現像磁極を具備することが好ましい。このように
すれば、現像剤担持体３上の二成分現像剤Ｇの像担持体
１への接触量（現像領域）が増加するため、現像性が向
上する。

【００１４】また、上記で説明してきたような現像性向
上手段（電荷輸送層５を薄く設定、小粒径で且つ球形に
近いトナー、現像磁極構成など）を用いると、現像電界
を大きくすることなく、所望の現像量を得ることが可能
になり、像担持体１を初期帯電する作像プロセスにあっ
ては、帯電手段による像担持体１への初期帯電電位レベ
ルを低く設定する、例えば絶対値で６５０Ｖ以下（像担
持体１が負極性であれば０〜−６５０Ｖ）に設定するこ
とが可能である。ここで、像担持体１への初期帯電電位
レベルを大きくすると、像担持体１の例えば感光体層へ
の機械的及び物理的なダメージが大きくなることが知ら
れており、当該像担持体１の寿命が短くなる。これに対
し、像担持体１への初期帯電電位レベルを低く設定する
ことにより、像担持体１の寿命を延ばすことが可能にな
るほか、帯電手段の省電力化をも図ることができる。そ
して、像担持体１の初期帯電電位レベルを絶対値で６５
０Ｖ以下に設定した場合において、直流バイアスＶDCの
みによる現像電界にて良好な現像を行うには、現像装置
２は、初期帯電電位よりも絶対値で５０Ｖ乃至１５０Ｖ
低い直流バイアスＶDCを使用するものであることが好ま
しい。

【００１５】また、現像剤担持体３によって搬送される
現像剤量については、充分な現像性を確保できるもので
あれば適宜選定して差し支えないが、画像濃度を満足し
且つジャミングと呼ばれる像担持体１や現像剤担持体３
への現像剤固着現象を回避して良好な画像を得るという
観点からすれば、１ｃｍ²当たり３５ｍｇから５５ｍｇ
に設定することが好ましい。このような現像剤量を設定
するための具体的な態様としては、現像剤担持体３表面
の粗さを１０点平均粗さＲｚ２０μｍから３０μｍの範
囲内に設定するようにすればよい。ここで、像担持体１
の長期の使用に対して、上記表面粗さを維持するには、
サンドブラスト等で所望の表面粗さに仕上げた後、エッ
チング処理をするようにすればよい。

【００１６】また、上述した現像剤量を確保し、画像濃
度を満足し且つジャミングを回避した良好な画像を得る
には、像担持体１と現像剤担持体３との設置間隔を最近
接位置で２００μｍから４００μｍの範囲内に設定する
ことが好ましい。ここで、像担持体１と現像剤担持体３
との設置間隔（ギャップ）を調整するギャップ調整手段
については、現像剤担持体３の両端に現像剤担持体３と
同軸に円形部材を配し、現像剤担持体３と像担持体１と
の間隔を規制したり、現像剤担持体３と像担持体１との
間にスペーサを介在させるなど公知の手法を適宜選定す
ることができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、添付図面に示す実施の形態
に基づいて本発明を詳細に説明する。図２は本発明が適
用されたカラー画像形成装置の実施の一形態であり、図
３は各色成分画像を形成するための作像ユニットの周辺
構成を示す説明図である。図２において、本実施の形態
に係るカラー画像形成装置は、各色成分（本例ではイエ
ロ（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック
（Ｋ））毎に対応する色成分トナー像を作成する作像ユ
ニット１０（具体的には１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０
Ｋ）と、各作像ユニット１０と平行に配置されて循環移
動し、各作像ユニット１０にて作成された色成分トナー
像を多重転写して一時的に保持する中間転写ベルト２０
と、この中間転写ベルト２０上の多重転写像を転写材Ｐ
に二次転写する二次転写装置３０とを備えている。

【００１８】本実施の形態では、各作像ユニット１０
は、特に図２に示すように、中間転写ベルト２０の下方
位置にて水平方向に配設されており、作像ユニット１０
の配列順は二次転写部位から離れた側からイエロ、マゼ
ンタ、シアン、ブラックの順になっている。ここで、作
像ユニット１０は電子写真方式を採用しており、所定方
向に回動する感光体ドラム１１（１１Ｙ〜１１Ｋ）を有
し、感光体ドラム１１の周囲には、感光体ドラム１１を
帯電するスコロトロンなどの帯電器１２（１２Ｙ〜１２
Ｋ）と、帯電された感光体ドラム１１表面に静電潜像を
書き込むレーザ走査装置などの図示外の露光装置（本例
ではビームに符号１３（１３Ｙ〜１３Ｋ）を示す）と、
感光体ドラム１１上に形成された静電潜像を対応する色
成分トナーにて可視像化する現像装置１４（１４Ｙ〜１
４Ｋ）と、感光体ドラム１１上に形成された各色成分ト
ナー像の帯電極性を揃えるコロトロン等の転写前処理器
１５（１５Ｙ〜１５Ｋ）と、感光体ドラム１１上の各色
成分トナー像を中間転写ベルト２０側に一次転写するコ
ロトロン等の一次転写器１６（１６Ｙ〜１６Ｋ）と、感
光体ドラム１１上の残留トナーを清掃するドラムクリー
ナ１７（１７Ｙ〜１７Ｋ）と、感光体ドラム１１上の残
留電荷を除去する除電ランプなどの除電器１８（１８Ｙ
〜１８Ｋ）を順に配設したものである。

【００１９】また、中間転写ベルト２０は少なくとも駆
動ロール２１と従動ロール２２とに掛け渡されて循環移
動するようになっており、例えば駆動ロール２１に対向
する部位にコロトロン等の二次転写装置３０が配設され
ている。一方、例えば従動ロール２２に対向する部位に
はベルトクリーナ２３が配設されており、中間転写ベル
ト２０上の残留トナーが清掃されるようになっている。
尚、転写材Ｐの二次転写部位の下流側にはディタックコ
ロトロン等のシート剥離器３１が配設されており、転写
材Ｐの中間転写ベルト２０への巻き付きを防止するよう
になっている。

【００２０】特に、本実施の形態では、感光体ドラム１
１及び現像装置１４に構成上の特徴点を有している。先
ず、感光体ドラム１１は、図４（ａ）に示すように、基
材１１１と４層のレイヤー１１２〜１１５からなってい
る。基材１１１は円筒部材であり、導電性のものが好ま
しく、Ａｌ、Ｆｅ、Ｔｉなどの金属および合金が一般的
である。そして、４層のレイヤーの最下層はアンダーコ
ート層１１２と呼ばれる導電処理をした樹脂層である。
アンダーコート層１１２は露光時のモアレの発生を防ぐ
ためのものであり、場合によっては設けないこともあ
る。アンダーコート層１１２の上には、電荷発生層１１
３と電荷輸送層１１４と呼ばれる感光体層がある。電荷
発生層１１３で露光によって正負の電荷を発注し、電荷
輸送層１１４は発生した電荷を移動させる半導体層であ
る。最上層がオーバーコート層１１５と呼ばれる被覆層
であり、本実施の形態では、少なくとも感光体層（１１
３，１１４）に静電潜像を担持し得るように非絶縁層で
あることが必要である。但し、導電性過ぎると、オーバ
ーコート層１１５で電荷注入による像流れが生ずる懸念
があるため、本実施の形態では、体積抵抗率は半導電性
程度（１０⁹〜１０¹³Ω・ｃｍ）に設定されている。

【００２１】また、本実施の形態において、現像装置１
４は、図５に示すように、トナー及びキャリアからなる
二成分現像剤が収容され且つ感光体ドラム１１に対向し
て開口する現像ハウジング４０を有し、この現像ハウジ
ング４０の開口部４０ａには現像剤が担持せしめられる
現像ロール４１を配設したものである。ここで、現像ロ
ール４１は内部に固定された磁極ロール４１２とこの磁
極ロール４１２の周囲に回転自在に配設される非磁性の
現像スリーブ４１１とを備えている。この場合におい
て、磁極ロール４１２の磁束密度パターンについては適
宜選定して差し支えないが、特に、本実施の形態では、
磁極ロール４１２は、例えば図６に示すような磁束密度
パターン（本例では磁極ロール４１２の周囲に着磁した
磁極による磁束密度半径方向成分をプロットしたパター
ンを指す）を有し、感光体ドラム１１に対向する現像位
置において、同極性の二山分布からなる現像磁極４１３
を着磁することで反発磁界を有する磁束密度パターンを
与え、現像量（現像領域）を多く確保する構成になって
いる。

【００２２】更に、本実施の形態では、感光体ドラム１
１と現像スリーブ４１１との間には現像電界を作用させ
るバイアス電源４４が設けられている。このバイアス電
源４４は、直流バイアスＶDCのみからなる現像バイアス
ＶBを印加することで現像電界を作用させるようになっ
ている。特に、本実施の形態では、図７に示すように、
帯電器１２による初期帯電電位ＶHが絶対値で６５０Ｖ
以下（本例では、感光体ドラム１１が負極性のため、０
〜−６５０Ｖ）に設定されており、この条件下では、前
記現像バイアスＶBは初期帯電電位ＶHから絶対値で所定
レベルΔＶ（本例では５０Ｖ乃至１５０Ｖ低いレベル）
だけ低い値に設定される。

【００２３】また、現像ハウジング４０内の現像ロール
４１の背面側には現像ロール４１に近接して現像剤供給
部材４２が配設されている。この現像剤供給部材４２は
例えば現像剤供給ロールにて構成されるが、本実施の形
態に示すように、現像ロール４１と非接触配置されても
よいし、接触配置されても差し支えない。更に、現像ハ
ウジング４０内の奥側には現像剤攪拌搬送部材４３が配
設されている。この現像剤攪拌搬送部材４３は現像ハウ
ジング４０内に１本若しくは複数本配設されるものであ
り、例えば現像ロール４１の軸方向に沿って回転するオ
ーガーにて構成される。このオーガーは回転軸方向に現
像剤を搬送するとともに、供給されたトナーや現像に使
用された現像剤、現像剤層形成に使用されなかった現像
剤との攪拌を行う。ここではオーガーを攪拌・搬送に使
用しているが、トナー補給時に現像装置１４内のトナー
濃度が均一にでき、安定して現像剤供給部材４２へ現像
剤を供給できればよく、アジテーターなどでもよい。ま
た、同様の理由からオーガーの個数も限定されない。

【００２４】更にまた、本実施の形態では、現像剤供給
領域５１にて現像剤供給部材４２から現像ロール４１上
に供給された現像剤は、フィルム状の弾性体よりなる現
像剤均し部材４６によって厚みが均一化され、現像領域
５２に搬送される。ここで、現像剤均し部材４６は現像
剤供給部材４２により供給された現像剤のうちの過剰な
部分を掻き落とす現像剤層厚規制効果を併せ持つ部材で
あり、現像ロール４１に圧接され同速で回転する弾性ロ
ールなどでもよいし、金属などの剛性体からなるブレー
ド状の部材であってもよい。そして、現像領域５２を通
過した現像剤は現像剤剥離領域５３において磁極ロール
４１２の磁束密度パターンによって現像ロール４１から
磁気的に剥離され、剥離現像剤回収板４８に沿って現像
剤攪拌搬送部材４３付近に回収される。尚、図５中、点
線で示す矢印は現像剤の流れを示す。

【００２５】また、本実施の形態では、二成分現像剤の
トナー及びキャリアは適宜選定して差し支えないが、ハ
ーフトーン画像の粒状性、細線再現性を良好に保つため
に、トナーとしては、乳化重合法にて製造された６μｍ
以下の小粒径で形状係数が１３０以下の球形に近いトナ
ーが用いられる。一方、キャリアとしては、高抵抗であ
ると、感光体ドラム１１上にキャリアが転移する懸念が
あるため、体積抵抗率が１０¹³Ω・ｃｍ以下の低抵抗キ
ャリアが用いられる。更に、本実施の形態では、現像領
域に充分な現像剤がジャミングすることなくスムーズに
供給されるように、１ｃｍ²当たり３５ｍｇから５５ｍ
ｇの現像剤量を確保するように調整されている。これを
実現するための一例としては、現像ロール４１の表面粗
さを１０点平均粗さＲｚ２０μｍから３０μｍに設定し
た。本例で用いた現像ロール４１の粗さ設定方法として
は、サンドブラスト等で所望の表面粗さに仕上げた後、
耐久性を与える意味でエッチング処理を施すようにし
た。更に加えて、本実施の形態では、現像ロール４１と
感光体ドラム１１との設置間隔は、最近接位置で２００
μｍから４００μｍの範囲内に設定されている。

【００２６】次に、本実施の形態に係る画像形成装置の
作動について説明する。先ず、各作像ユニット１０毎に
各色成分の作像プロセスが行われる。具体的には、感光
体ドラム１１は、帯電器１２によってその表面を例えば
感光体の極性（負極性）に併せて初期帯電電位（本例で
は−６５０Ｖ）に一様帯電にされる。次に、感光体ドラ
ム１１の画像に対する部分が露光装置（図示せず）から
のビーム１３によって露光される。この後、各色成分画
像形成時には、各現像装置１４は、現像バイアスとして
所定の直流バイアスＶDCが印加された現像ロール４１の
表面にトナー及びキャリアからなる二成分現像剤を担持
しており、上記のように形成された静電潜像を摺擦して
感光体ドラム１１上に各色成分トナー像を形成する。こ
のトナー像は転写前処理器１５によって処理された後転
写部位に搬送され、中間転写ベルト２０に一次転写器１
６によって転写される。転写後の感光体ドラム１１は除
電器１８によって除電され、転写されなかった残留トナ
ーがドラムクリーナ１７によって清掃される。

【００２７】各作像ユニット１０において上記の工程が
繰り返されると、ＹＭＣＫの各色に対応したトナー像が
感光体ドラム１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１Ｋ上に形成
され、中間転写ベルト２０上に重ね転写されることにな
る。そして、中間転写ベルト２０上の重ね合わされたフ
ルカラートナー像は所定のタイミングで第２転写部位に
搬送される用紙あるいは透明シートなどの転写材Ｐに二
次転写装置３０によって転写される。転写材Ｐ上に転写
されたフルカラーのトナー像は、この後定着器（図示せ
ず）を通過し、定着器によって転写材Ｐ上のトナー像が
定着され、一連の作像プロセスが終了する。

【００２８】このような作像プロセスにおいて、感光体
ドラム１１の電荷輸送層１１４の厚みを変化させ、現像
性を調べる実験を行ったところ、図８に示す結果が得ら
れた。図８は、例えば電荷輸送層１１４が１３μｍ、２
０μｍ及び２４μｍの３種類の感光体ドラム１１を用
い、露光装置にて画像密度１００％の静電潜像を描か
せ、トナー濃度を変化させたときに現像するトナー量を
プロットしたものである。尚、図８中、太実線が１３μ
ｍ、細実線が２０μｍ、点線が２４μｍの電荷輸送層に
おける近似直線を示す。同図によれば、電荷輸送層１１
４を薄くするほど現像性が向上することが把握される。
特に、電荷輸送層１１４が２０μｍ以下になると、現像
性が急激に向上しており、必要充分な現像剤量を確保し
易くするには、電荷輸送層１１４が２０μｍ以下であれ
ばよく、１５μｍ以下であることがより好ましいことが
確認された。

【００２９】また、本実施の形態では、現像電界が直流
バイアスＶDCのみにより構成されているため、感光体ド
ラム１１上の静電潜像に交番電界が作用することはな
く、交番電界によって感光体ドラム１１上の静電潜像が
破壊される現象は見られなかった。更に、本実施の形態
では、二成分現像剤としては、小粒径で且つ球形に近い
トナーを使用し、しかも、低抵抗キャリアを使用してい
るため、ハーフトーン画像の粒状性や細線再現性、更に
は、各階調再現性がより良好に保たれるほか、高抵抗キ
ャリアを用いた際に生じていたハーフトーン画像の後端
濃度低下や文字周り抜けも見られなかった。更にまた、
現像電界として交番電界を用いないことにより本実施の
形態に係る画像形成装置の現像性が現像電界として交番
電界を用いた比較の態様に比べて低下する懸念がある
が、本実施の形態では、現像領域へ供給される現像剤量
を充分に確保し、かつ、現像領域でのジャミングを有効
に防止する構造を採用しているため、現像不足による画
質欠陥も全く見られなかった。

【００３０】また、作像プロセス条件として、現像電界
を大きく設定しなくても充分な現像剤量を確保できるた
め、初期帯電電位を絶対値で６５０Ｖ以下（本例では、
感光体ドラム１１が負極性であるため、０〜−６５０
Ｖ）に設定し、現像バイアスとしての直流バイアスＶDC
を初期帯電電位（０〜−６５０Ｖ）に対し絶対値で５０
Ｖから１５０Ｖ低く設定することにより、高画質のトナ
ー像を作成することが可能である。尚、本実施の形態に
係る画像形成装置の性能評価については後述する実施例
で裏付けられている。

【００３１】

【実施例】上述した実施の形態に係る画像形成装置から
以下のような実施例モデル（実施例１〜実施例７）を作
成し、比較の形態から作成した比較例モデル（比較例
１，２）と対比し、本実施の形態に係る画像形成装置の
性能を評価する。ここで、比較の形態としては、実施の
形態と略同様な構成要素を具備するが、実施の形態と異
なり、感光体ドラム１１の構成として図４（ｂ）に示す
ように、基材１１１上に３つのレイヤー１１２〜１１４
（アンダーコート層１１２，電荷発生層１１３，電荷輸
送層１１４）を積層したもので、オーバーコート層１１
５を設けていない態様で、しかも、現像電界として交番
電界を用いるようにしたものが用いられる。 ◎実施例１本実施例に係る画像形成装置の構成及び作像条件は以下
の通りである。 ★感光体ドラム構成・アルミニウム製のシームレスパイプを使用・電荷輸送層の厚み：１３μｍ・オーバーコート層の厚み：４μｍ，体積抵抗率：１０
¹¹Ω・ｃｍ ★作像条件（現像条件を含む）・感光体ドラムと現像ロールとの最近接位置での距離：
３５０μｍ・感光体ドラム回転速度：２００ｍｍ／ｓｅｃ・トナー像形成部電位：−３００Ｖ〜−５００Ｖ・背景部電位：−６００Ｖ・現像バイアス（直流バイアス）：−５００Ｖ ★現像ロール構成・外径寸法：１８ｍｍ・現像スリーブ回転速度：３８０ｍｍ／ｓｅｃ・現像スリーブ表面処理：１０点平均粗さＲｚ２０μｍサンドブラスト＋エッチン
グ処理・現像領域における磁束密度のピーク：８５ｍＴ・現像領域における磁束密度のピーク間角度：２７ｄｅ
ｇ．・現像領域における磁束密度の落ち込み：−１５ｍＴ ★現像剤：・平均粒径３５μｍフェライトキャリア：キャリアは体
積抵抗率１０⁸〜１０⁹Ω・ｃｍのフェライト粒子をコア
材とし、その表面に導電性微粒子を添加した樹脂をコー
ティング処理したものである。・平均粒径５．５μｍトナー：からなる二成分現像剤を
使用した。・現像ロール上で磁気ブラシ状になった二成分現像剤の
体積抵抗率を測定すると、１０¹⁰〜１０¹¹Ω・ｃｍであ
る。・現像装置内の現像剤総量は２８０ｇであった。 ★現像領域における現像剤搬送量：４５ｍｇ／ｃｍ²

【００３２】◎実施例２本実施例に係る画像形成装置の構成及び作像条件は以下
の通りである。 ★感光体ドラム構成・実施例１と同様 ★作像条件（現像条件を含む）・感光体ドラムと現像ロールとの最近接位置での距離：
３５０μｍ・感光体ドラム回転速度：２００ｍｍ／ｓｅｃ・トナー像形成部電位：−３６０Ｖ〜−５００Ｖ・背景部電位：−５７０Ｖ・現像バイアス（直流バイアス）：−５００Ｖ ★現像ロール構成・実施例１と同様 ★現像剤：・実施例１と同様 ★現像領域における現像剤搬送量：実施例１と同様

【００３３】◎実施例３本実施例に係る画像形成装置の構成及び作像条件は以下
の通りである。 ★感光体ドラム構成・実施例１と同様 ★作像条件（現像条件を含む）・感光体ドラムと現像ロールとの最近接位置での距離：
３５０μｍ・感光体ドラム回転速度：２００ｍｍ／ｓｅｃ・トナー像形成部電位：−２４０Ｖ〜−５００Ｖ・背景部電位：−６３０Ｖ・現像バイアス（直流バイアス）：−５００Ｖ ★現像ロール構成・実施例１と同様 ★現像剤：・実施例１と同様 ★現像領域における現像剤搬送量：実施例１と同様

【００３４】◎実施例４本実施例に係る画像形成装置の構成及び作像条件は以下
の通りである。 ★感光体ドラム構成・実施例１と同様 ★作像条件（現像条件を含む）・実施例１と同様 ★現像ロール構成外径寸法：１８ｍｍ現像スリーブ回転速度：３８０ｍｍ／ｓｅｃ現像スリーブ表面処理：１０点平均粗さＲｚ２０μｍサ
ンドブラスト＋エッチング処理現像領域における磁束密度のピーク：８５ｍＴ現像領域における磁束密度のピーク間角度：２５ｄｅ
ｇ．現像領域における磁束密度の落ち込み：−１５ｍＴ ★現像剤：・平均粒径３５μｍフェライトキャリア：キャリアは体
積抵抗率１０¹⁰〜１０¹¹Ω・ｃｍのフェライト粒子をコ
ア材とし、その表面に導電性微粒子を添加した樹脂をコ
ーティング処理したものである。・平均粒径５．５μｍトナー：からなる二成分現像剤を
使用した。・現像ロール上で磁気ブラシ状になった二成分現像剤の
体積抵抗率を測定すると、１０¹²〜１０¹³Ω・ｃｍであ
る。・現像装置内の現像剤総量は２８０ｇであった。 ★現像領域における現像剤搬送量：実施例１と同様

【００３５】◎実施例５本実施例に係る画像形成装置の構成及び作像条件は以下
の通りである。 ★感光体ドラム構成・実施例１と同様 ★作像条件（現像条件を含む）・実施例１と同様 ★現像ロール構成外径寸法：１８ｍｍ現像スリーブ回転速度：３８０ｍｍ／ｓｅｃ現像スリーブ表面処理：１０点平均粗さＲｚ２０μｍサンドブラスト＋エッチン
グ処理現像領域における磁束密度のピーク：７５ｍＴ現像領域における磁束密度のピーク間角度：２３ｄｅ
ｇ．現像領域における磁束密度の落ち込み：−１０ｍＴ ★現像剤：実施例１と同様 ★現像領域における現像剤搬送量：実施例１と同様

【００３６】◎実施例６本実施例に係る画像形成装置の構成及び作像条件は以下
の通りである。 ★感光体ドラム構成・実施例１と同様 ★作像条件（現像条件を含む）・実施例１と同様 ★現像ロール構成外径寸法：１８ｍｍ現像スリーブ回転速度：３８０ｍｍ／ｓｅｃ現像スリーブ表面処理：１０点平均粗さＲｚ３０μｍサンドブラスト＋エッチン
グ処理現像領域における磁束密度のピーク：８５ｍＴ現像領域における磁束密度のピーク間角度：２７ｄｅ
ｇ．現像領域における磁束密度の落ち込み：−１５ｍＴ ★現像剤：実施例１と同様 ★現像領域における現像剤搬送量：５３ｍｇ／ｃｍ²

【００３７】◎実施例７本実施例に係る画像形成装置の構成及び作像条件は以下
の通りである。 ★感光体ドラム構成・アルミニウム製のシームレスパイプを使用・電荷輸送層の厚み：１９μｍ・オーバーコート層の厚み：４μｍ，体積抵抗率：１０
¹¹Ω・ｃｍ ★作像条件（現像条件を含む）・実施例１と同様 ★現像ロール構成・実施例１と同様 ★現像剤：実施例１と同様 ★現像領域における現像剤搬送量：実施例１と同様

【００３８】◎比較例１本比較例に係る画像形成装置の構成及び作像条件は以下
の通りである。 ★感光体ドラム構成・アルミニウム製のシームレスパイプを使用・電荷輸送層の厚み：２５μｍ・オーバーコート層なし ★作像条件（現像条件を含む）・感光体ドラムと現像ロールとの最近接位置での距離：３５０μｍ・感光体ドラム回転速度：２００ｍｍ／ｓｅｃ・トナー像形成部電位：−３００Ｖ〜−５００Ｖ・背景部電位：−７００Ｖ・現像バイアス直流成分：−５６０Ｖ交流成分：デューティー比０．６５矩形波Ｖp-p１．０ｋＶ周波数９．０ｋＨｚ ★現像ロール構成外径寸法：１８ｍｍ現像スリーブ回転速度：３８０ｍｍ／ｓｅｃ現像スリーブ表面処理：１０点平均粗さＲｚ１２μｍサンドブラスト現像領域における磁束密度のピーク：１２０ｍＴ ★現像剤：・平均粒径３５μｍフェライトキャリア：キャリアは体
積抵抗率１０⁸〜１０⁹Ω・ｃｍのフェライト粒子をコア
材とし、その表面に導電性微粒子を添加した樹脂をコー
ティング処理したものである。・平均粒径７．５μｍトナー：からなる二成分現像剤を
使用した。・現像ロール上で磁気ブラシ状になった二成分現像剤の
体積抵抗率を測定すると、１０¹⁰〜１０¹¹Ω・ｃｍであ
る。・現像装置内の現像剤総量は２８０ｇであった。 ★現像領域における現像剤搬送量：３５ｍｇ／ｃｍ²

【００３９】◎比較例２本比較例に係る画像形成装置の構成及び作像条件は以下
の通りである。 ★感光体ドラム構成・比較例１と同様 ★作像条件（現像条件を含む）・比較例１と同様 ★現像ロール構成・比較例１と同様 ★現像剤：・平均粒径３５μｍフェライトキャリア：キャリアは体
積抵抗率１０¹¹〜１０¹²Ω・ｃｍのフェライト粒子をコ
ア材とし、その表面に導電性微粒子を添加した樹脂をコ
ーティング処理したものである。・平均粒径７．５μｍトナー：からなる二成分現像剤を
使用した。・現像ロール上で磁気ブラシ状になった二成分現像剤の
体積抵抗率を測定すると、１０¹⁴〜１０¹⁵Ω・ｃｍであ
る。・現像装置内の現像剤総量は２８０ｇであった。 ★現像領域における現像剤搬送量：比較例１と同様

【００４０】以上の実施例１〜７及び比較例１，２に係
る画像形成装置を用いて、画像サンプルを採取し、像密
度１００％画像濃度、細線再現性、粒状性、階調再現
性、ハーフトーン後端濃度低下、文字周り抜け、感光体
ドラムへのキャリア付着、バックグランドかぶりを調査
したところ、図９に示すような画像サンプル評価結果を
得た。尚、同図において、◎は非常に良い、○は良い、
△は悪い、×は非常に悪いという評価を示す。また、実
施例１，３，７及び比較例１について、プリント枚数
（作像サイクル数）と感光体の膜厚変化の推移を同時に
調査したところ、図１０に示す感光体膜厚変化（摩耗量
推移）が得られた。

【００４１】図９及び図１０によれば、実施例１〜７の
実施例モデルは、比較例１，２の比較例モデルに比べ
て、画像濃度、細線再現性、粒状性、階調再現性、ハー
フトーン後端濃度低下、文字周り抜け、感光体ドラムへ
のキャリア付着、バックグランドかぶりの全ての点で優
れていることが理解される。また、感光体の摩耗量推移
についても、実施例モデルが比較例に比べて優れている
ことが理解される。

【００４２】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明によれ
ば、像担持体の表面に非絶縁性オーバーコート層を具備
させ、かつ、現像装置の現像電界を直流バイアスのみを
印加することで構成するようにしたので、像担持体の感
光体層などをオーバーコート層で被覆保護できる一方、
現像電界として交番電界を使用しない分、静電潜像の破
壊を少なく抑えることができ、しかも、キャリアの低抵
抗化を実現することができる。このため、像担持体の摩
耗低減を図りながら、粒状性や細線再現性に優れ、か
つ、ハーフトーン画像の後端濃度低下や文字周辺抜けな
どの画質欠陥のない高画質画像を得ることができる。特
に、本発明においては、交番電界を用いずに直流バイア
スのみで現像電界を構成するにしても、電荷輸送層の厚
みを薄く設定したり、トナー特性を工夫する等して現像
性を容易に向上させることができるため、現像不足によ
る弊害を有効に防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る画像形成装置の概要を示す説明
図である。

【図２】実施の形態に係る画像形成装置の全体構成を
示す説明図である。

【図３】各色成分作像ユニットの具体例を示す説明図
である。

【図４】（ａ）は実施の形態で用いられる感光体ドラ
ム構成を示す説明図、（ｂ）は比較の形態で用いられる
感光体ドラム構成を示す説明図である。

【図５】実施の形態で用いられる現像装置の具体例を
示す説明図である。

【図６】実施の形態で用いられる現像装置の磁極パタ
ーン構成例を示す説明図である。

【図７】実施の形態で用いられる作像プロセス例を示
す説明図である。

【図８】実施の形態に係る画像形成装置において、電
荷輸送層の厚みと現像量との関係を調べたグラフ図であ
る。

【図９】実施例１〜７及び比較例１，２の画像サンプ
ル評価結果を示す説明図である。

【図１０】実施例１，３，７及び比較例１の感光体摩
耗量の推移を示すグラフ図である。

【符号の説明】

１…像担持体，２…現像装置，３…現像剤担持体，４…
オーバーコート層，５…電荷輸送層，ＶDC…直流バイア
ス，Ｇ…二成分現像剤，Ｃ…キャリア，Ｔ…トナー，Ｚ
…静電潜像

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｇ０３Ｇ 15/08 ５０１Ｇ０３Ｇ 15/09 Ａ 15/09 9/08 ３８４ (72)発明者鴇田好美神奈川県海老名市本郷2274番地富士ゼロックス株式会社内Ｆターム(参考） 2H005 AA15 AB06 BA06 BA07 EA05 EA10 FA02 2H031 AC10 AC19 AC20 AD03 BA08 BA09 CA07 CA13 FA01 2H068 AA08 2H073 AA01 BA02 BA13 BA41 CA03 CA22 2H077 AD06 AD35 BA07 EA01 FA02 GA12

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】表面に静電潜像が形成される像担持体
と、この像担持体に対向し且つ周面が周回可能に支持さ
れた現像剤担持体を有し、この現像剤担持体上にトナー
及びキャリアからなる二成分現像剤を担持させ、像担持
体及び現像剤担持体間に現像電界を作用させることで像
担持体上の静電潜像をトナーにて可視像化する現像装置
とを備えた画像形成装置において、像担持体の表面に非絶縁性オーバーコート層及びその下
層部に膜厚２０μｍ以下の電荷輸送層を具備させる一
方、像担持体及び現像剤担持体間に作用させる現像電界を直
流バイアスのみを印加することで構成することを特徴と
する画像形成装置。
【請求項２】表面に静電潜像が形成される像担持体
と、この像担持体に対向し且つ周面が周回可能に支持さ
れた現像剤担持体を有し、この現像剤担持体上にトナー
及びキャリアからなる二成分現像剤を担持させ、像担持
体及び現像剤担持体間に現像電界を作用させることで像
担持体上の静電潜像をトナーにて可視像化する現像装置
とを備えた画像形成装置において、像担持体の表面に非絶縁性オーバーコート層を具備させ
る一方、像担持体及び現像剤担持体間に作用させる現像電界を直
流バイアスのみを印加することで構成し、かつ、二成分
現像剤のトナーとして、平均粒径が６μｍ以下で形状係
数が１３０以下のトナーを用いたことを特徴とする画像
形成装置。
【請求項３】請求項２記載の画像形成装置において、二成分現像剤のトナーは乳化重合法により製造されたも
のであることを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】表面に静電潜像が形成される像担持体
と、この像担持体に対向し且つ周面が周回可能に支持さ
れた現像剤担持体を有し、この現像剤担持体上にトナー
及びキャリアからなる二成分現像剤を担持させ、像担持
体及び現像剤担持体間に現像電界を作用させることで像
担持体上の静電潜像をトナーにて可視像化する現像装置
とを備えた画像形成装置において、像担持体の表面に非絶縁性オーバーコート層を具備させ
る一方、像担持体及び現像剤担持体間に作用させる現像電界を直
流バイアスのみを印加することで構成し、かつ、二成分
現像剤のキャリアとして、体積抵抗率が１０¹³Ω・ｃｍ
以下のものを使用したことを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】請求項１、２又は４記載の画像形成装置
において、像担持体は、体積抵抗率１０⁹〜１０¹³Ω・ｃｍである
オーバーコート層を備えていることを特徴とする画像形
成装置。
【請求項６】請求項１、２又は４記載の画像形成装置
において、現像装置の現像剤担持体は、像担持体と対向する現像領
域にて径方向磁束密度パターンが同極性の二山分布から
なる現像磁極を具備することを特徴とする画像形成装
置。
【請求項７】請求項１、２又は４記載の画像形成装置
において、像担持体は、静電潜像を形成するために初期帯電電位を
絶対値で６５０Ｖ以下で使用するものであることを特徴
とする画像形成装置。
【請求項８】請求項７記載の画像形成装置において、現像装置は、初期帯電電位よりも絶対値で５０Ｖ乃至１
５０Ｖ低い直流バイアスを使用するものであることを特
徴とする画像形成装置。
【請求項９】請求項１、２又は４記載の画像形成装置
において、現像装置は、現像剤担持体によって搬送される初期状態
での現像剤量が、現像位置において１ｃｍ²当たり３５
ｍｇから５５ｍｇに設定されていることを特徴とする画
像形成装置。
【請求項１０】請求項１、２又は４記載の画像形成装
置において、現像装置は、初期状態での表面粗さが１０点平均粗さＲ
ｚ２０μｍから３０μｍの範囲内である現像剤担持体を
具備することを特徴とする画像形成装置。
【請求項１１】請求項１０記載の画像形成装置におい
て、現像装置は、現像剤担持体の表面にエッチング処理を施
したものであることを特徴とした画像形成装置。
【請求項１２】請求項９記載の画像形成装置におい
て、現像剤担持体と像担持体との間隔が最近接位置で２００
μｍから４００μｍの範囲内に設定されていることを特
徴とする画像形成装置。
【請求項１３】表面に静電潜像が形成される像担持体
と、この像担持体に対向し且つ周面が周回可能に支持さ
れた現像剤担持体を有し、この現像剤担持体上にトナー
及びキャリアからなる二成分現像剤を担持させ、像担持
体及び現像剤担持体間に現像電界を作用させることで像
担持体上の静電潜像をトナーにて可視像化する現像装置
とを備えた画像形成装置において、像担持体の表面に非絶縁性オーバーコート層を具備させ
る一方、像担持体及び現像剤担持体間に作用させる現像電界を直
流バイアスのみを印加することで構成することを特徴と
する画像形成装置。