JP2986030B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、コロナ帯電を用いず、
かつ帯電と露光、現像をほぼ同時に行なうようにした、
光背面記録方式の画像形成装置に関する。

【０００２】

【用語法】この明細書において、現像剤と感光体とが逆
方向に回転するとは、両者の接触部での回転方向が逆で
あることを意味する。例えば感光体が時計方向に回転す
る場合、これに接触する現像剤も時計方向に回転し、接
触部での回転方向が逆になるのが逆方向回転である。

【０００３】

【従来の技術】電子写真方式の画像形成装置としては、
コロナ放電による感光体の帯電を利用した、いわゆるカ
ールソン法の画像形成装置が広く用いられている。これ
は通常ドラム状の感光体の周囲に、コロナ帯電器、露光
器、現像器、転写器、クリーニング装置、除電器等を配
置し、帯電、露光、現像、転写、定着のプロセスを経
て、記録紙上に画像を形成するものである。カールソン
法では、装置の構成や画像形成プロセスが複雑になり、
コロナ放電用に高電圧電源が必要で、またコロナ放電の
ためオゾンが発生する等の問題があった。

【０００４】これらの問題を解決するため、特開昭５８
−４４,４４５号、同５８−１５３,９５７号、同６２−
２８０,７７２号、同６１−４６,９６１号等は、コロナ
放電を利用しない光背面記録方式の画像形成装置を提案
している。また鉄谷も同様の提案を行っている（画像電
子学会誌，第１６巻第５号，第３０６〜第３１２頁，１
９８７年）。これらの提案による画像形成装置の原理
を、図５に示す。図において、２は感光体で、４は透光
性支持体、６は透光性導電層、８は感光体層である。１
０は露光器、１２は現像器で、１４は例えば８極のマグ
ネットローラ、１６は導電性スリーブ、１８は現像剤、
２０は現像バイアス供給用の電源、２２は転写ローラで
ある。この状態で、現像剤１８を介して現像剤１８との
接触部で感光体２を帯電させ、感光体２の内部から露光
器１０で露光し、直ちに現像剤１８を露光部に付着さ
せ、トナー像２４を形成させる。形成したトナー像２４
は、転写ローラ２２を用いて記録用紙２６に転写し、残
留トナー２８は現像器１２の部分で回収する。

【０００５】これらの先行技術の中で、感光体２の表面
の現像剤（トナー）１８との接触部における、トナー溜
りの形成と画像露光位置について述べているのは、特開
昭６２−２８０,７７２号,同６２−２０９,４７０号,同
６１−４６,９６１号である。特開昭６２−２８０,７７
２号では、現像剤１８を感光体２と同じ回転方向に、感
光体２より速い周速で供給して、また、マグネットロー
ラ１４の磁極位置の設定により感光体２の上流側に現像
剤溜り３０を形成し、露光は感光体２が現像剤１８と分
離する所に近い位置で行なう（図６参照）。

【０００６】特開昭６２−２０９,４７０号では、現像
剤１８を感光体２と逆方向に回転させ、感光体２の下流
側に現像剤溜り３０を形成し、露光は現像剤溜り３０よ
り上流側の現像器１２との最近接部位で行なう（図７参
照）。

【０００７】発明者は、図７の装置について追試を行っ
たが、高い画像品位を得るのは困難であった。しかしこ
の過程で、現像剤溜り３０の利用が画像品位の向上に有
効であることを見出した。発明者は次に図６の装置につ
いて検討したが、現像剤溜り３０を安定して得るのが困
難であった。即ち図６の装置では、現像剤１８を感光体
２よりも大きな周速で回転させ、両者の接触部に現像剤
１８をいわば押し込むようにして、現像剤溜り３０を形
成する。しかし現像剤溜り３０の形成条件は、両者の回
転速度や感光体２と現像器１２とのギャップ、現像剤１
８の高さ（穂高さ）等に依存し、これらの条件が僅かに
変わると、現像剤溜り３０の形状が著しく変化し、ある
いは現像剤溜り３０が形成されなくなり、現像剤溜り３
０を安定して得るのが困難であった。

【０００８】光背面記録方式では、現像剤を通じて感光
体に電荷注入を行って感光体を帯電させる必要があり、
また磁気ブラシを形成する必要があるが、そのための現
像剤として１成分導電性磁性トナーを用いた場合は、コ
ロナ転写方式やバイアス転写方式等の静電転写方式を用
いて普通紙への転写を行うことができず、高抵抗紙の使
用が必要であった。

【０００９】

【発明の課題】本発明の課題は、光背面記録方式の画像
形成装置の印画品位を向上させることにあり、請求項１
の発明では (1) トナー像の濃度を高めるとともに、残留トナーを
現像手段に回収し、地かぶりのない良好なコントラスト
の画像を得ること、(2) これと同時に以前の帯電の有
無等の履歴による、帯電の不均一さを解消し、繰り返し
画像形成を行う場合にも鮮明な画像を得ること、(3)
感光体上に形成したトナー像を、速やかに現像剤から引
き離し、現像剤との衝突や摩擦によるトナー像の解像力
の低下を防止すること、(4) 簡単な構造で、上記(1)〜
(3)の課題を達成すること、にある。

【００１０】また請求項２の発明ではこれに加えて、普
通紙への転写を可能にすることを課題とする。

【００１１】

【発明の構成】本発明の画像形成装置は、透光性支持体
上に透光性導電層を形成し、該透光性導電層上に形成し
た光導電層とからなる感光体と、該感光体の上記光導電
層側に配設されて現像剤を上記感光体表面に接触させる
ための現像手段と、該現像手段と透光性導電層の間に現
像バイアスを印加するための手段と、上記感光体に現像
剤による画像を形成するため上記透光性支持体側から光
を照射する露光手段とを設けた画像形成装置において、
前記感光体を回転させるための手段と、前記現像剤を感
光体と逆方向に回転させるための手段とを設け、感光体
と現像手段との間に現像剤が入り込む側に現像剤の溜り
を形成するとともに、前記露光手段が該現像剤の溜りと
対応する感光体の部位を照射するようになし、かつ該感
光体の部位よりも現像手段と感光体との最近接部位側に
感光体の表面電位を制御するための制御電極を設けたこ
とを特徴とする。

【００１２】ここで、該制御電極の電位を現像手段の電
位と独立に設定するための手段を設けるのが好ましい。

【００１３】好ましくは、前記の現像剤を導電性かつ磁
性のキャリアと絶縁性トナーとの２成分系現像剤とし、
かつ前記の現像バイアス電圧を２５０Ｖ以下とする。

【００１４】

【発明の作用】本発明では、感光体と現像剤とを逆方向
に回転させる。これは、現像剤溜りを安定して再現性良
く得るためである。感光体と現像剤とを逆方向に回転さ
せると、両者の摩擦により現像手段と感光体との最近接
部位よりも下流側に現像剤溜りが発生する。なお下流側
とは、感光体から見た下流側で、感光体が現像剤から離
れて行く側を意味する。下流側との用語は、以下同じ意
味で用いる。

【００１５】このようにして得た現像剤溜りは、現像剤
を感光体と同方向に回転させ、現像剤の周速を感光体の
周速よりも大きくする場合よりも、安定で再現性が高
い。これは周速の差を利用して現像剤を押し込むより
も、逆方向回転での摩擦等により現像剤溜りを得る方が
容易で、再現性が高いためである。

【００１６】次に本発明では、得られた現像剤溜りの部
分で露光を行う。好ましくは、現像剤溜りの上流側より
も下流側で露光する。このようにすると、(1) 露光前
の感光体と現像剤との接触距離が大きく、均一で十分な
帯電が得られ、この結果均一で十分な濃度のトナー像が
得られ、(2) 露光前の現像剤と感光体との接触距離が
大きいため、残留トナーおよび画像背景部に付着するト
ナーを十分に回収して地かぶりを小さくし、(3) 露光
後に感光体は現像剤から速やかに離れるため、現像剤と
の摩擦等の機械的な力によるトナー像の乱れを小さく
し、(4) 露光位置での現像手段と感光体との距離が大
きいため、現像手段の磁力等によるトナー像の乱れを小
さくできる。

【００１７】ここで(1)の均一な帯電について補足す
る。均一な帯電とは、単に位置的に均一というだけでな
く、前回の露光や現像等の影響を打ち消し、以前の履歴
によらない時間的に均一な帯電との意味を含んでいる。
発明者が図７の装置について見出した問題点の一つは、
１頁の印画に対し感光体２を数回転させると、２回転目
から印画濃度が極端に低下することであった（図４参
照）。これは帯電、露光、現像のプロセスが以前のプロ
セスに依存し、時間的に均一でないことを意味してい
る。これに対して、現像剤の溜りで露光を行うと、時間
的な履歴によらない均一な画像形成を行えることを発明
者は見出した。

【００１８】次に、現像手段に制御電極を設け、制御電
極の電位は現像手段の導電性スリーブ等の電位とは独立
して設定できるようにする。また制御電極は露光位置の
上流側で、現像手段と感光体との最近接部位に設ける。
このようにすると、制御電極で感光体の表面電位を均一
に制御し、以前の履歴の影響を更に打ち消すことができ
る。また制御電極の電位により、画像濃度を制御し、地
かぶりを解消することができる。これは制御電極の電位
で、感光体の帯電条件を制御できるからである。

【００１９】導電性かつ磁性のキャリアと絶縁性トナー
とからなる２成分系現像剤を用いると、感光体への良好
かつ均一な帯電及び安定した現像が可能となり、また現
像されたトナーが絶縁性であるため、静電転写により高
い画像濃度で安定して普通紙等の多様な記録紙に良好な
記録画像を得ることができる。

【００２０】この現像剤を用いて光背面記録方式により
画像形成を行う場合、現像バイアス電圧は２５０Ｖ以下
の低バイアスとすることが好ましい。現像バイアス電圧
が高すぎると、トナーだけでなくキャリアまでが現像さ
れ、いわゆるキャリア引き現象が生じ、画像品質が低下
する。これは特にキャリアの粒径が小さい場合に、著し
い。

【００２１】

【実施例】図１に、実施例の画像形成装置の概要を示
す。図において、２は感光体で、４は透光性支持体、６
は透光性導電層、８は光導電層を用いた感光体層、１０
は露光器である。１２は現像手段の例の現像器で、１４
は例えば８極のマグネットローラ、１６は導電性スリー
ブで、１８はスリーブ１６上に保持した現像剤である。
２０は、透光性導電層６とスリーブ１６間の現像バイア
スを供給するための電源である。２２は転写ローラ、２
４は感光体２の表面に形成されたトナー像、２６は記録
紙、２８は残留トナーである。３２は制御電極でスリー
ブ１６とは絶縁し、３４は制御電極３２の可変電源であ
る。これ以外に、現像剤１８の回転手段と感光体２の回
転手段とを設ける。これらの手段自体は周知であり、図
示を省略する。

【００２２】図２に現像剤溜り３０を示す。図示しない
回転手段によりマグネットローラ１４を図の破線で示し
た矢印のように回転させ、スリーブ１６を固定すると、
現像剤１８はマグネットローラ１４と反対方向に図の実
線で示した矢印のように回転する。また別の方法とし
て、マグネットローラ１４を固定し、スリーブ１６を回
転させると、現像剤１８はスリーブ１６と同方向に回転
する。ここで現像剤１８を感光体２と逆方向に回転させ
ると、両者の摩擦で現像器１２と感光体２の最近接部位
よりも下流側に現像剤溜り３０が生じる。現像剤溜り３
０は図の破線で区切った部分である。即ち現像剤１８の
本来の高さよりもはみ出した部分が現像剤溜り３０であ
る。また制御電極３２はスリーブ１６上で、感光体２と
の最近接部位に設け、絶縁体３６でスリーブ１６と絶縁
する。制御電極３２は、感光体２や現像剤１８に均一な
電界が加わるように、スリーブ１６の長さ方向に沿った
帯状とする。

【００２３】透光性支持体４の材料には、ガラス（パイ
レックスガラス、ソーダガラス、ホウ珪酸ガラス等）、
石英、サファイア等の透明な無機材料や、弗素樹脂、ポ
リエステル、ポリカーボネート、ポリエチレン、ポリエ
チレンテレフタレート、ビニロン、エポキシ、マイラー
等の透明な有機樹脂等があり、ドラム状、ベルト状、シ
ート状等の形状で用いる。

【００２４】透光性導電層６には、ＩＴＯ（インジウム
・スズ・酸化物）、酸化錫（ＳｎＯ2）、酸化鉛、酸化
インジウム、ヨウ化銅等の透光性導電性材料を用いる
が、Ａｌ、Ｎｉ、Ａｕ等の金属を半透光性になる程度に
薄く形成して用いても良い。

【００２５】これらの透光性導電層６は、真空蒸着法、
活性反応蒸着法、ＲＦスパッタ法、ＤＣスパッタ法、Ｒ
Ｆマグネトロンスパッタ法、ＤＣマグネトロンスパッタ
法、熱ＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法、スプレー法、塗布
法、浸漬法等により形成する。

【００２６】感光体層８の材料としては、ａ−Ｓｉ系、
ａ−Ｓｅ系、ａ−ＡｓＳｅ系、ＯＰＣ系、ＣｄＳ系、Ｚ
ｎＯ系等の光導電材料を使用できるが、中でもａ−Ｓｉ
系光導電材料が、キャリアの走行性が良く高い光感度を
有すること、高い表面硬度と耐環境性を有し優れた耐久
性を持つこと、人体に無害であること等から望ましい。

【００２７】感光体層８として積層されるａ−Ｓｉ系光
導電層は、キャリア注入阻止層としての中間層や、例え
ば絶縁性あるいは高抵抗の表面層を積層することでより
望ましい特性が得られるが、これらの層は、グロー放電
分解法、スパッタ法、ＥＣＲ法、蒸着法等により成膜形
成し、その形成に当たってダングリングボンド終端用の
元素、例えば水素（Ｈ）やハロゲンを含有させる。また
これら各層には、電気特性その他の物性の調整のため
に、Ｃ、Ｏ、Ｎ、Ｇｅ等の元素や、IIIａ族元素、Ｖａ
族元素等を適宜含有させると良い。

【００２８】中間層の厚みは０.０１〜１０μｍ、好適
には０.１〜５μｍの範囲内が良く、表面層の厚みは０.
０５〜５μｍ、好適には０.１〜３μｍの範囲内が良
い。そして感光体層８全体の膜厚は、必要な帯電および
絶縁耐圧の確保や露光された光の吸収や残留電位の抑制
等から０.５〜１５μｍ、好適には１〜１０μｍの範囲
内が良い。

【００２９】露光器１０にはここではＬＥＤ露光器を用
いたが、レーザや液晶シャッタ、ＥＬヘッド、蛍光ヘッ
ド、プラズマイメージバー等を用いたものでも良い。

【００３０】現像剤１８には例えば導電性磁性トナーを
用いるが、これは現像剤１８を形成し必要な導電性を有
すれば、１成分の現像剤１８でも良い。しかし好ましく
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２成分系現像剤を用いる。このような２成分系トナー
を用いると、感光体への良好かつ均一な帯電及び安定し
た現像が可能となり、また現像されたトナーが絶縁性で
あるため、静電転写により高い画像濃度で安定して普通
紙等の多様な記録紙に良好な記録画像を得ることができ
る。

【００３１】この現像剤を用いて光背面記録方式により
画像形成を行う場合、現像バイアス電圧は２５０Ｖ以下
の低バイアスとすることが好ましい。現像バイアス電圧
が高すぎると、トナーだけでなくキャリアまでが現像さ
れ、いわゆるキャリア引き現象が生じ、画像品質が低下
する。これは特にキャリアの粒径が小さい場合に、著し
い。このような低バイアス電圧での現像には、光キャリ
ア励起特性が良好でキャリア移動度が高い等の優れた光
感度特性を有するａ−Ｓｉ系感光体が好適である。

【００３２】中でも、バインダー樹脂中に磁性体を分散
した粒子の表面に、導電性層を形成した導電性磁性キャ
リアと、絶縁性トナーとを組み合わせた２成分系現像剤
を用いると、感光体へのバイアス印加による帯電特性や
画像濃度の向上、残留トナーの効果的な回収等の特性に
優れ、極めて良好な記録画像が得られる。

【００３３】現像剤１８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２成分現像剤を用い、
キャリアにより形成した磁気ブラシにトナーを付着させ
る。トナーが磁性トナーの場合は主として磁力により、
また非磁性トナーの場合には帯電によりキャリアに付着
させる。

【００３４】導電性磁性キャリアは、体積固有抵抗が１
０⁵ Ω・ｃｍ以下であることが適当であり、好ましくは
１０⁴ Ω・ｃｍ以下、より好ましくは１０² 〜１０⁴ Ω
・ｃｍである。体積固有抵抗が余り大きくなると、導電
性キャリアとしての特性が損なわれ、光背面露光記録に
おいて感光体への電荷の注入が速やかに行われず、感光
体の帯電が不十分となる。

【００３５】なおキャリアの体積固有抵抗は、底部に電
極を有する内径２０ｍｍのテフロン製筒体にキャリアを
１．５ｇ入れ、外径２０ｍｍの電極を挿入し、上部から
１ｋｇの荷重を掛けて測定した時の値である。

【００３６】キャリアの磁力は、ある程度以上に大きい
ことが必要であり、好ましくは５ＫＯｅの磁場での最大
磁化（磁束密度）が５５ｅｍｕ／ｇ以上、より好ましく
は５５〜８０ｅｍｕ／ｇである。また、１ＫＯｅの磁場
での最大磁化は、４０ｅｍｕ／ｇ以上が好適であり、好
ましくは４０〜６０ｅｍｕ／ｇである。キャリアの磁力
が余り小さくなると、現像剤の搬送性が劣化し、またキ
ャリアがトナーとともに現像され、いわゆるキャリア引
きを生じる。

【００３７】キャリアの平均粒度は、５〜１００μｍが
好適であり、好ましくは１０〜５０μｍである。キャリ
アが余り大きくなると感光体を均一に帯電させることが
困難となる。一方余り小さすぎると、現像スリーブ上の
現像剤の搬送性が悪くなり、また一定の電位を感光体に
付与するのが難しくなる。

【００３８】導電性磁性キャリアとしては、例えば以下
のものを用いることができる。 (1) 磁性体粉体をそのまま、あるいは表面酸化処理、
表面樹脂コーティング等の安定化処理を施して用いる磁
性粉体キャリア。 (2) バインダー樹脂に磁性体を含有せしめた母粒子の
表面に、導電層を形成した表面導電化樹脂キャリア。 (3) 磁性体粉体の表面に導電層を形成した、表面導電
化粉体キャリア。

【００３９】磁性粉体キャリアにおける磁性体として
は、マグネタイト、ガンマ酸化鉄等のスピネルフェライ
ト、鉄以外の金属（Ｍｎ，Ｎｉ，Ｍｇ，Ｃｕ等）を一種
または二種以上含有するスピネルフェライト、バリウム
フェライト等のマグネトプランバイト型フェライト、表
面が酸化処理または樹脂コート処理された鉄や合金の粒
子を用いることができる。その形状は、粒状、球状、針
状のいずれであってもよい。特に高磁化を要する場合に
は、鉄等の強磁性微粒子を用いることができる。また、
化学的な安定性を考慮すると、マグネタイト、ガンマ酸
化鉄を含むスピネルフェライトやバリウムフェライト等
のマグネトプランバイト型フェライトの強磁性微粒子を
用いることが好ましい。強磁性微粒子の種類及び含有量
を適宜選択することにより、所望の磁化を有するキャリ
アを得ることができる。

【００４０】図８は表面導電化樹脂キャリアの実施例を
示す模式図であり、磁性体粒子４５がバインダー樹脂中
に均一に分散されてなるキャリア母粒子４３の表面に、
導電性微粒子４７が固定されて導電層を形成し、キャリ
ア４１が構成されている。キャリア母粒子４３に用いら
れるバインダー樹脂としては、ポリスチレン系樹脂に代
表されるビニル系樹脂、ポリエステル系樹脂、ナイロン
系樹脂、ポリオレフィン系樹脂などが用いられる。

【００４１】磁性体粒子４５としては、磁性粉体キャリ
アと同様のものが用いられる。磁性体粒子４５はキャリ
ア母粒子４３中の７０〜９０重量％を占める量で添加す
ることが適当である。

【００４２】導電性微粒子４７としては、カーボンブラ
ック、酸化スズ、導電性酸化チタン（酸化チタンに導電
性材料をコーティングしたもの）、炭化ケイ素などが用
いられ、空気中の酸素による酸化によって導電性を失わ
ないものが望ましい。

【００４３】キャリア母粒子４３の表面への導電性微粒
子４７の固着は、例えばキャリア母粒子４３と導電性微
粒子４７とを均一混合し、キャリア母粒子４３の表面に
導電性微粒子４７を付着させた後、機械的・熱的な衝撃
力を与え導電性微粒子４７をキャリア母粒子４３中に打
ち込むようにして固定することにより行われる。導電性
微粒子４７は、キャリア母粒子４３中に完全に埋設され
るのではなく、その一部をキャリア母粒子４３から突き
出すようにして固定される。

【００４４】このようにキャリア４１の表面に導電性微
粒子を固定して導電層を形成することにより、効率的に
キャリア４１に高い導電性を付与できる。またキャリア
母粒子４３中には導電性微粒子４７を配合する必要がな
いので、それだけ多くの磁性体粒子４５をキャリア母粒
子４３中に配合でき、キャリア４１の磁力を大きくする
ことができる。

【００４５】図９は、導電化樹脂キャリアの他の実施例
を示す模式図であり、磁性体粒子４５がバインダー樹脂
中に均一に分散されてなる図８と同様のキャリア母粒子
４３の表面に、導電性薄膜４８が形成されて導電層を形
成し、キャリア４１が構成されている。

【００４６】導電性薄膜４８は，ＩＴＯ（Ｉｎ2Ｏ3ーＳ
ｎＯ2）、酸化インジウム、酸化スズ、アルミニウム、
ニッケル、クロム、金などの薄膜を、ＣＶＤ法、蒸着
法、スパッタリング法等の薄膜形成法により、形成すれ
ばよい。

【００４７】表面導電化粉体キャリアにおいては、例え
ば以下の方法で表面導電層を形成することができる。 (1) 導電化樹脂キャリアと同様にして導電性薄膜を形
成する。 (2) 磁性体粉体の表面を樹脂コーティングしたのち、
この樹脂コーティング層に対して導電性樹脂キャリアと
同様にして導電性微粒子を固定する。

【００４８】キャリアの真密度は、磁性粉体キャリアの
場合は使用した磁性体によって決まり、表面導電化粉体
キャリアの場合も実質的に同様である。また導電化樹脂
キャリアの真密度は、３．０〜４．５ｇ／ｃｍ³の範囲
が好適である。上記のキャリアとトナーとを混合して現
像剤とする。トナーとしては通常の絶縁性トナーが用い
られ、好ましくは体積固有抵抗が１０¹⁴Ω・ｃｍ以上の
ものであり、好ましくは１０¹⁵Ω・ｃｍ以上である。こ
の値は、キャリアの場合と同様に測定される。トナーと
しては、従来と同様の構成のものが用いられ、例えば、
バインダー樹脂、着色剤、電荷制御剤、オフセット防止
剤などを配合することができる。また、磁性体を添加し
て磁性トナーとすることもでき、トナーの機内飛散の防
止に有効である。

【００４９】バインダー樹脂としては、スチレン・アク
リル共重合物等のポリスチレン系樹脂に代表されるビニ
ル系樹脂、ポリエステル系樹脂などが用いられる。

【００５０】着色剤としてはカーボンブラックをはじめ
各種の顔料、染料が、荷電制御剤としては第４級アンモ
ニウム化合物、ニグロシン、ニグロシン塩基、クリスタ
ルパイオレット、トリフェニルメタン化合物等が、オフ
セット防止剤、定着向上助剤としては低分子量ポリプロ
ピレン、低分子ポリエチレンあるいはその変性物等のオ
レフィンワックス、磁性体としてはマグネタイト、フェ
ライトなどが使用できる。

【００５１】また、図８に示したキャリア４１と同様
に、トナー母粒子の表面に帯電性微粒子を固着せしめて
トナーとすることにより、トナーの帯電特性を制御する
こともできる。

【００５２】現像剤としての体積固有抵抗値は１０⁶Ω
・ｃｍ以下が好適であり、好ましくは１０⁵Ω・ｃｍ以
下、より好ましくは１０³〜１０⁵Ω・ｃｍである。この
値は、キャリアと同様にして測定される。抵抗が大きく
なりすぎると、感光体の帯電が不十分となる。

【００５３】二成分現像剤としての電気抵抗は、トナー
とキャリアの電気抵抗、トナー濃度、トナーとキャリア
の粒度比、真密度によっても変化する。

【００５４】また表面導電化樹脂キャリアを用いた場合
の現像剤のトナー濃度（トナー／キャリア、すなわちＴ
／Ｃ）は、１０重量％以上が好適であり、好ましくは２
０重量％以上、より好ましくは２０〜５０重量％であ
る。トナー濃度が低すぎると、本発明の画像記録方式に
適用した場合に十分な画像濃度が得られなくなる。一
方、トナー濃度が高すぎると、感光体の帯電が不十分と
なる。なお、本発明の画像形成方法では、トナー濃度Ｔ
／Ｃの広い範囲でほぼ同様な画像濃度が得られるので、
トナー濃度の制御を実質上不要または大幅に簡略化する
ことができる。

【００５５】導電化樹脂キャリアを用いた現像剤では、
キャリアとトナーの平均粒径の比（キャリア）／（トナ
ー）を、１〜５とすることが好適であり、好ましくは１
〜３である。キャリアに比べてトナーが著しく小さくな
ると、一定トナー濃度の場合にトナーによって覆われる
キャリアの表面量が増加し、現像剤のトナー濃度を上げ
ることができず、その結果、本発明の画像形成方法に適
用した場合に条件によっては画像濃度が低下する場合が
ある。なお、トナーの平均粒径は一般に２０μｍ以下が
好ましい。

【００５６】現像剤１８を保持させる現像器１２は、導
電性のスリーブ１６と、その内部に配置されたマグネッ
トローラ１４とから成り、現像剤１８の搬送は、マグネ
ットローラ１４を固定してスリーブ１６を回転しても良
く、またはスリーブ１６を固定して内部のマグネットロ
ーラ１４を回転しても良い。

【００５７】現像剤１８の搬送は感光体２の回転方向と
逆方向に行ない、感光体２が現像剤１８と接する下流側
（現像剤１８から離れる側）に現像剤溜り３０が形成さ
れるようにし、現像剤１８の搬送速度や現像剤１８の高
さ、スリーブ１６と感光体２の表面とのギャップ等は、
感光体２の回転速度や必要とする現像剤溜り３０の大き
さに応じて適宜設定する。

【００５８】画像露光を行なう位置は、感光体２の表面
と現像スリーブ１６との最近接位置Ａではなく、感光体
２との逆方向回転で下流側に形成した現像剤溜り３０の
位置Ｂとする。画像露光の位置は、好ましくは現像剤溜
り３０の中でも下流側の後半部とする。現像剤溜り３０
の位置で露光を行なう事により、露光までの間に感光体
２の帯電が十分に行なわれ、帯電前の感光体２の電位の
履歴の影響が抑えられると共に、感光体２の表面の残留
トナー２８や画像背景部のトナーの回収が十分に行なわ
れる。更に、感光体２が十分に帯電されてから露光を行
なって電荷を消失させるために、現像剤１８と感光体２
との電気的引力が強く、良好なトナー像２４が形成され
る。そして、トナー像２４の形成後は感光体２が現像剤
溜り３０から速やかに離れるため、感光体２の表面のト
ナー像２４が現像剤１８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２４が得られる。

【００５９】現像剤溜り３０の位置では、感光体２の表
面と現像スリーブ１６とが最も近接する位置Ａよりも、
感光体２の表面とマグネットローラ１４との距離が大き
くなる。このため、現像剤１８をマグネットローラ１４
の側に吸引する磁力は弱く、感光体２の表面に形成され
たトナー像２４の一部が磁力によって現像器１２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。

【００６０】更に帯状の制御電極３２を設け、その電位
を電源３４により自由に調整する。例えば制御電極３２
を接地し、透光性導電層６と共通電位にする。制御電極
３２を設けると、感光体２の表面電荷を現像剤１８を介
して中和し、あるいは感光体２の表面の電位を揃え、以
前のプロセスでの帯電や露光の有無等による感光体２の
履歴の影響を打ち消すことができる。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２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。ここで制御電極３２の電位を調整すると、
画像濃度や地かぶり等に対する最適画像形成条件を調整
して得ることができる。

【００６１】感光体２の表面に形成されたトナー像２４
は次いで記録紙２６に転写され、定着されて記録画像と
なり、転写されずに感光体２の表面に残った残留トナー
２８は、次の画像形成プロセスにおいて現像器１２に回
収されて再利用される。

【００６２】

【試験例】透明な円筒状のガラス基体を透光性支持体４
とし、この表面に透光性導電層６としてＩＴＯ層を活性
反応蒸着で１００ｎｍ厚に形成した。次いで容量結合型
グロー放電分解装置を用いて、表１の条件でIIIａ族元
素含有のａ−Ｓｉ注入阻止層とａ−Ｓｉ光導電層８、ａ
−ＳｉＣ表面層とを積層し、感光体２を作製した。

【００６３】

【表１】

【００６４】この感光体２を図１の光背面記録方式の画
像形成装置に装着し、以下の条件で画像形成を行った。
感光体２と現像スリーブ１６間のギャップを０.３ｍｍ,
現像剤１８の高さを０.４ｍｍ,帯状の制御電極３２の幅
を３ｍｍとし、現像剤１８には１成分導電性磁性トナー
（抵抗率１０⁸Ω・ｃｍ）を用い、スリーブ１６の電位
を＋６０Ｖ,制御電極３２の電位を０Ｖとした。用いた
露光器１０のＬＥＤ波長を６６０ｎｍとし、現像剤１８
を感光体２と逆方向に回転させて現像剤溜り３０の後半
部で露光した。この条件で感光体２にトナー像２４を形
成し、転写ローラ２２で記録紙２６に転写し、続いて熱
定着して画像を評価した(試験例１)。画像濃度が高く、
地かぶりが低く、解像度が良好で、繰り返し使用に対す
る安定性の良好な画像が得られた。また制御電極３２を
取り外し、同様の試験を行った(試験例２)。この場合に
も、画像濃度が高く、地かぶりが低く、解像度が良好な
画像が得られた。

【００６５】次にスリーブバイアスを＋９０Ｖ,制御電
極３２のバイアスも＋９０Ｖにして同様の試験を行った
ところ、バックのかぶり（地かぶり）が生じた（試験例
３）。これに対して制御電極３２のバイアスを＋２０Ｖ
にしたところ、バックのかぶりが解消し、画像濃度、繰
り返し安定性の良好な画像が得られた（試験例４）。ま
た制御電極３２のバイアスを０Ｖ（ＧＮＤ）としても、
同様の良好な画像が得られ（試験例５）、制御電極のバ
イアスで現像状態を制御できることを確認できた。

【００６６】比較例として、試験例１の条件で、露光器
１０での露光を図２のＡの位置で行ったところ、感光体
２に十分な静電潜像が形成されないため、画像濃度が低
く、また現像剤溜り３０での機械的な力や現像器１２の
磁力のために、解像度が低下した画像が生じた（比較例
１）。この画像は、１枚の画像を得るために感光体２を
数回転させる、繰り返し使用に対する安定性に乏しかっ
た。ここで制御電極のバイアスを０Ｖから＋１００Ｖ程
度まで変えながら画像形成を行ったが、画像濃度は向上
したものの解像度は向上せず、また感光体２を繰り返し
使用すると、画像濃度が次第に低下した（比較例２）。
更に制御電極３２を取り外した試験例２と同じ条件で、
図２のＡの位置で露光したところ、画像濃度の低く、解
像度の低下した画像が得られた（比較例３）。

【００６７】図３に試験例１での印画結果を、図４に比
較例１での印画結果を示す。これらは記録紙２６への出
力画像の原寸大写真である。図４の途中で画像濃度が低
下している部分からが、感光体２の２回転目からの画像
である。また図４では、上部の画像濃度の高い１回転目
の画像でも、地かぶりが見られ、解像度が低下し文字が
露光パターンより太く印画されている。これに対して図
３の記録画像は露光パターンを高い解像度で再現したも
のである。

【００６８】

【試験例２】外径３０ｍｍの透明ガラス基体上にＩＴＯ
透光性導電層を設け、試験例１の感光体と同様にして、
表２の条件により、感光体を作成した。

【００６９】

【表２】

【００７０】この感光体を用い、以下の条件で現像剤１
８を調製し、図１，図２の装置を用いて画像形成を行っ
た。導電性かつ磁性のキャリアは、以下のようにして調
製した。スチレン／アクリル酸ｎ−ブチル共重合体（共
重合比８０／２０）２５重量部とマグネタイト７５重量
部とを混練し、ジェットミルで粉砕し、分級して平均粒
径２〜３μｍのキャリア母粒子を得た。キャリア母粒子
１００重量部に対し、２重量部の導電性カーボンブラッ
ク（平均粒径２０〜３０ｎｍ）をヘンシェルミキサーで
混合し、キャリア母粒子の表面に付着させた。次いで表
面処理装置（ハイブリタイザー，奈良機械製作所製）を
用い、メカノケミカルにカーボンブラック粒子を母粒子
表面に均一に付着させた。この導電性かつ磁性のキャリ
アの性状は、体積固有抵抗が２×１０⁵Ω・ｃｍで、最
大磁化（５ＫＯｅで測定）が６０ｅｍｕ／ｇであった。

【００７１】スチレン／アクリル酸ｎ−ブチル共重合体
（共重合比８０／２０）７３重量部と、マグネタイト１
５重量部と、カーボンブラック５重量部と、ポリプロピ
レンワックス５重量部、荷電制御剤２重量部を混練し、
ジェットミルで粉砕し、分級して平均粒径７μｍの絶縁
性トナーを得た。上記のキャリア７０重量部とトナー３
０重量部を、均一混合して現像剤１８とした。現像剤１
８の体積固有抵抗は３×１０⁵Ω、現像剤溜り３０で測
定したダイナミックな抵抗は５×１０⁵Ωであった。

【００７２】図１，図２に示した装置で画像形成を行っ
た。現像バイアス電源２０の電圧は＋５０Ｖ、転写バイ
アス電圧は−２００Ｖとし、転写ローラ２２を用いて市
販の普通紙に転写した。周囲の環境条件は、２５℃５０
％ＲＨで、画像濃度１．３〜１．４の画像を安定し、繰
り返し再現して得ることに成功した。このことから明か
なように、導電性かつ磁性のキャリアに、絶縁性のトナ
ーを混合して２成分系現像剤１８とし、２５０Ｖ以下で
現像すれば、普通紙に転写することができ良好な画像が
得られる。

【００７３】

【発明の効果】本発明では、高品質の画像を形成でき
る。即ち本発明では、 (1) 現像剤の溜りを、感光体の回転方向において現像
器との下流側に形成することにより、感光体への帯電が
十分に行なわれて画像露光により十分な濃度のトナー像
が形成され、また地かぶりの原因となる残留トナーを十
分に現像器に回収することができるため、地かぶりのな
い良好なコントラストの画像が得られる。また感光体へ
の帯電を均一に行うことにより、以前の露光の有無等の
履歴による帯電の不均一さを解消し、繰り返し画像形成
を行う場合にも鮮明な画像が得られる。 (2) 現像剤の溜りの部分で画像露光を行なうことによ
り、画像露光後の感光体表面は速やかに現像剤と離れる
ため、感光体上に形成されたトナー像が現像剤との衝突
や摩擦等の現像剤からの攪乱で乱されることがなく、解
像力の良好な画像が得られる。 (3) 現像剤の溜りの部分で露光を行うことにより、露
光部と現像器との間隔を大きくし、現像器の磁力等によ
る画像の乱れを防止できる。 (4) 感光体の下流側の現像剤の溜りは、感光体と現像
剤供給の回転方向を逆にすることにより、簡単に形成す
ることができ、複雑な構造の現像器や調整手段を必要と
せずに良好な画像が得られる。

【００７４】更に、制御電極を設けて、制御電極により
感光体の電位を露光前に均一化して以前の履歴の影響を
更に小さくし、かつ画像濃度の制御や地かぶりの防止を
行う事ができる。

【００７５】また現像剤に導電性かつ磁性のキャリアと
絶縁性トナーの２成分系現像剤を用いる場合には、普通
紙等の多様な用紙への転写ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 実施例の画像形成装置の構成図

【図２】 実施例の要部構成図

【図３】 実施例で得られた記録画像の粒子構造を示す
原寸大写真

【図４】 従来例で得られた記録画像の粒子構造を示す
原寸大写真

【図５】 本発明の原理を示す構成図

【図６】 従来例の構成図

【図７】 従来例の構成図

【図８】 実施例で用いた導電性かつ磁性のキャリア構
造を表す図

【図９】 実施例で用いた他の導電性かつ磁性のキャリ
ア構造を表す図

【符号の説明】

２ 感光体 ４ 透光性支持体 ６ 透光性導電層 ８ 感光体層 １０ 露光器 １２ 現像器 １８ 現像剤 ２０ 現像バイアス電源 ２２ 転写ローラ ３０ 現像剤溜り ４１ 導電性かつ磁性のキャリア ４３ 母粒子 ４５ 磁性体粒子 ４７ 導電性微粒子 ４８ 導電性薄膜

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−209470（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−280772（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−22145（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G03G 15/05

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 透光性支持体上に透光性導電層を形成
   し、該透光性導電層上に形成した光導電層とからなる感
   光体と、該感光体の上記光導電層側に配設されて現像剤
   を上記感光体表面に接触させるための現像手段と、該現
   像手段と透光性導電層の間に現像バイアスを印加するた
   めの手段と、上記感光体に現像剤による画像を形成する
   ため上記透光性支持体側から光を照射する露光手段とを
   設けた画像形成装置において、 前記感光体を回転させるための手段と、前記現像剤を感
   光体と逆方向に回転させるための手段とを設け、感光体
   と現像手段との間に現像剤が入り込む側に現像剤の溜り
   を形成するとともに、前記露光手段が該現像剤の溜りと
   対応する感光体の部位を照射するようになし、かつ該感
   光体の部位よりも現像手段と感光体との最近接部位側に
   感光体の表面電位を制御するための制御電極を設けたこ
   とを特徴とする、画像形成装置。
2. 【請求項２】 前記の現像剤を導電性かつ磁性のキャリ
   アと絶縁性トナーとの２成分系現像剤とし、かつ前記の
   現像バイアス電圧を２５０Ｖ以下としたことを特徴とす
   る、請求項１に記載の画像形成装置。