JP3000311B2

JP3000311B2 - 画像形成装置

Info

Publication number: JP3000311B2
Application number: JP3-339382A
Authority: JP
Inventors: 孝夫河村; 浩伊藤
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 1991-03-04
Filing date: 1991-11-29
Publication date: 2000-01-17
Anticipated expiration: 2015-01-17

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を採るプリ
ンタ、ファクシミリ、複写機等に使用される画像形成装
置に係り、特に透光性支持体上に透光性導電層と光導電
体層を積層してなる感光体の背面側（前記透光性支持体
と対面する側）に、画像情報に対応した光出力を生成す
る露光手段を配し、該露光手段により前記光導電体層に
露光像を形成する画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より例えば透光性支持体上に透光性
導電層と光導電体層を積層してなる感光体ドラムの内周
側に、画像情報に対応した光出力を生成する露光手段を
配し、該露光手段の光出力を集束化して前記光導電体層
に潜像を結像すると同時若しくはその直後に前記感光体
ドラムと対面配置させた現像手段を介して前記潜像を可
視像（トナー像）化した後、該トナー像を転写ローラそ
の他の転写手段を介して普通紙に転写可能に構成した画
像形成装置は公知である。（特開昭５８ー１５３９５７
号他）

【０００３】この種の画像形成装置においては、露光手
段を感光体ドラム外周面上に配置した公知の電子写真装
置と異なり、露光手段を感光体ドラムに内挿する構成を
取るためにポリゴンミラー等によるビーム展開する露光
手段を用いる事が出来ず、この為従来装置においては多
数のＬＥＤ素子をドラム軸方向に沿って列状に配し、該
ＬＥＤ素子を画像情報に対応させて選択的に点灯制御可
能に構成したＬＥＤヘッド、又光源と集束レンズとの間
に液晶シャッタを配し該液晶シャッタの開閉制御により
露光像を形成する液晶プリンタヘッド、等が提案されて
いる。

【０００４】しかしながら前者においては前記ＬＥＤ素
子群を配列したアレイヘッドの完成歩留りが悪いのみな
らず、個々の素子間の光量、波長のバラツキ、発熱劣化
等が生じ易い。又、後者においては使用温度域が狭く、
又光源が別途に必要で而もシャッタの応答性やＯＮ／Ｏ
ＦＦの明暗比が低いので印刷速度を速く出来ないという
欠点を有す。

【０００５】更にＬＥＤヘッドはそれ自体で発熱が伴
い、又液晶ヘッドにおいてもハロゲンランプその他の光
源よりの発熱を伴い、この様な発熱体を狭口径に形成し
た感光体ドラム内に内挿させて露光動作を行うと、ドラ
ム内温度が上昇して画像品質に悪影響を及ぼすのみなら
ず、特に前記ドラム内はトナー等の塵埃の侵入を防ぐた
めに一般にドラム両端を密閉する構成を取る為に前記欠
点が一層助長される。

【０００６】かかる欠点を解消するために、近年エレク
トロルミネセンス素子群を列状に配列して形成してなる
ＥＬヘッドを前記露光手段に用いた技術が開示されてい
る。（特開昭６２ー２８０７７３号）

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】確かにＥＬヘッドは構
造が堅固、発熱がない、高精細度化し易い、又低消費電
力で且つ小型化も可能であるために、前記した欠点を解
消し得るが、ＥＬ素子はＬＥＤ等に比較して発光輝度が
小さく、而も画像形成装置においては他の電子写真装置
と異なり、前記露光手段の光出力を直接光導電体層に透
過させるのではなく、その背面側より透光性支持体と透
光性導電層を介して露光する構成を取るために、前記Ｅ
Ｌヘッドの発光輝度が小さい場合光導電体層に蓄積され
る電荷は一層少なくなり、鮮明画像を形成する上で致命
傷となる。

【０００８】本発明はかかる従来技術の欠点に鑑み、発
光輝度の小さいＥＬヘッドを用いた場合でも、前記光導
電体層に前記露光電荷を効率よく且つ確実に生成し、こ
れにより該画像形成装置を電子写真装置に適用した場合
に地かぶりやトナー濃度の低下が生じる事なく容易に画
像鮮明化を達成し得る画像形成装置を提供することを目
的とする。又本発明の他の目的とする所は、前記感光体
の耐摩耗性と耐環境性を向上し、これにより経時的な画
像品質の低下を防止し得る画像形成装置を提供する事に
ある。

【０００９】

【課題を解決する為の手段】本発明は、透光性支持体上
に透光性導電層、電荷注入阻止層、アモルファスシリコ
ン系光導電層、高抵抗層もしくは絶縁層の形成された表
面層とを順次積層してなる感光体と、該感光体を露光し
潜像を形成する露光手段と、該潜像を現像する現像手段
とを備え、前記現像手段と前記透光性導電層間に現像バ
イアス電圧を印加しながら画像形成を行う画像形成装置
において、前記露光手段を略６００ｎｍ以下の短波長可
視光を照射するエレクトロルミネセンス素子群から形成
し、前記感光体の前記電荷注入阻止層及び前記表面層
を、カーボン含有比率をＳｉ _1-X Ｃ _X のＸ値で０．３≦Ｘ
＜１．０に規定したアモルファスシリコンカーバイトか
ら形成するとともに、導電性磁性キャリアと絶縁性トナ
ーとの２成分現像剤を用い、前記現像バイアス電圧を２
５０Ｖ以下にて画像形成を行うことを特徴とする。

【００１０】前記したようにＥＬ（エレクトロルミネセ
ンス）素子は、ＬＥＤヘッド等に比較して発光光量が小
さいという問題がある。そこでこの様なＥＬ素子群を露
光手段として用いた場合には、その受光側でこれを効率
よく捕足する必要がある。そこで本発明の第１の特徴と
する所は、露光手段にＥＬ素子群を又これを受光する感
光体側の光導電体層にａ−Ｓｉ系材料を用いた点を第一
の特徴とする。即ちａ−Ｓｉ系光導電体層は、他のＳｅ
Ａｓ、ＳｅＴｅ、ＣｄＳ、ＯＰＣ等の感光体材料に比べ
て光吸収能と光キャリア発生能が高く、而も発生した光
キャリアの移動度が高い為に、低輝度の光出力でも効率
よく光電変換が可能となる。

【００１１】さて前記の様に光電変換された露光電荷は
現像及び転写位置に至るまで効率よくこれを保持する必
要があるが、前記光導電体層の背面側には電極として機
能し得る透光性導電層を有するために、前記光導電体層
を介して前記透光性導電層と対面する現像スリーブに印
加される現像バイアスが正の場合には前記透光性導電層
から電子が注入され、又現像バイアスが負の場合には前
記透光性導電層から正孔が注入され、結果として露光像
の電位の低下により現像の際に画像濃度の低下や地かぶ
りが生じ易い。

【００１２】そこで本発明の第２の特徴とする所は、前
記光導電体層の境界側に高抵抗薄層若しくは絶縁性の注
入阻止層（電荷注入阻止層）を形成した点にある。かか
る構成によれば、前記電子や正孔の注入が阻止され、前
記電位が低下する事なく現像の際に画像濃度の低下や地
かぶりが防止される。

【００１３】この場合前記注入阻止層の抵抗率は１０¹⁴
Ω・ｃｍ以上の絶縁性を要求する事なく、逆に１０¹²〜
１０¹³Ω・ｃｍ程度の高抵抗層である事が好ましい。そ
の理由は前記程度の抵抗率を有すれば転写位置までの電
子や正孔の注入が充分阻止され、必ずしも絶縁性である
事を要求する必要はなく、逆に絶縁性薄膜が存在する
と、転写後の残留電荷が減衰／消滅する事なく再度露光
位置に運ばれるために、イレーサ照射等の除電処理を行
う必要があり、又前記除電処理を行っても必ずしも残留
電荷を完全に除去し得ず、残像が形成されてしまう場合
がある。

【００１４】これに対し、前記高抵抗層を用いた場合は
再露光位置に達するまでに転写工程後の残留電荷を消滅
する事が可能であり、又イレーサと組合せる事により一
層の画像品質の向上につながる。

【００１５】そして前記高抵抗層は、高硬度で化学的安
定性の高いａ−ＳｉＣ材で形成するのがよく、これによ
り耐摩耗性と耐環境性が向上し、経時的な画像品質の劣
化を防ぐ事が出来るとともに、特に前記注入阻止層にａ
−ＳｉＣ層を用いる事により光導電体層と透光性導電層
との間の密着性が高まるので膜ハガレが生じにくくな
る。

【００１６】さて例えばａ−Ｓｉ：Ｈ材の入射光の９０
％が吸収されるまでの膜厚深さは、発光波長が５５０ｎ
ｍに対して約０．４μｍ、６００ｎｍに対して約０．８
μｍ、６６０ｎｍに対して約２．２μｍである。してみ
ると発光波長を短波長化する事により膜厚を薄くしても
充分なる光吸収能を得る事が出来、又膜厚を薄くする事
により、少ない光出力でも所定の電位を得る事が出来、
好ましい。

【００１７】そこで本発明において、前記ＥＬ素子を略
６００ｎｍ以下の短波長可視光を出力可能な素子群で形
成したことを特徴としている。尚、６００ｎｍ以下と限
定した理由はＬＥＤ列の使用波長（６６０ｎｍ）と区別
し且つＬＥＤ列より好ましい有意差を出す為であり、又
可視光に限定したのはＥＬヘッドの場合、実用的に４５
０ｎｍ以下の短波長の製造が困難な事による。

【００１８】さてこのような背面露光手段を組込んだ画
像形成装置において本出願人は、独立した帯電器を設け
ずに前記感光体と対峙して配置された現像スリーブ上に
導電性磁性キャリアと絶縁性トナーとからなる２成分現
像剤を担持させるとともに、現像位置上流側又は下流側
に形成されたトナー溜まりを介して感光体側に電荷注入
を行いながら光導電体層の帯電を行うように構成した技
術を検討している。

【００１９】しかしながら前記２成分現像剤が光導電層
と直接接触すると、導電性磁性キャリアを介して前記露
光電荷が低減し易く、特に前記の様に光導電体層を薄く
し荷電容量が小なる本実施例においては前記露光電荷の
低減は、即、画像品質に大きく影響する。そこで本発明
は、導電性磁性キャリアと絶縁性トナーとからなる２成
分現像剤を用いた画像形成装置において、前記光導電体
層の表面側にも前記高抵抗層若しくは絶縁層の表面層を
形成した事を特徴とするものである。即ち、前記光導電
体層の表面側に前記高抵抗若しくは絶縁層の表面層を設
ける事は、表面からの即ち現像スリーブ側からの電荷の
注入を効果的に阻止でき、前記欠点の解消が図れると共
に帯電能を高める事が出来る。そして、前記光導電体層
を単層の層領域とする事なく、光キャリア発生の機能を
高めた層領域と、その表面側に形成したキャリア輸送の
機能を持たせた層領域とを積層したものとした場合は、
光感度と耐電圧等を共に高めることが出来る。

【００２０】また、前記導電性磁性キャリアは、磁性体
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
粒子の表面に、導電性微粒子を突出状態で固定するとと
もに、前記導電性磁性キャリアの粒子径を前記絶縁性ト
ナーの粒径の１〜５倍に設定し、前記導電性微粒子の脱
落によって抵抗が増大した前記キャリア母粒子を前記絶
縁性トナーとともに前記感光体側に現像消費可能に構成
することも本発明の有効な手段である。すなわち、前記
導電性磁性キャリアはその粒子径を前記絶縁性トナーの
粒径の１〜５倍に設定して、劣化により導電性がなくな
り抵抗が増大したキャリア母粒子をトナーとともに感光
体側に現像消費可能に構成するのがよい。かかる技術手
段によれば、前記導電性磁性キャリアが劣化した場合、
これを感光体ドラム側に現像消費させ、前記帯電を行な
う摺擦域には常に新しいトナーが供給される。即ち、こ
の様な導電性磁性キャリアとして例えば図４に示すよう
にバインダ樹脂１３中に磁性体１５を分散した粒子の表
面に導電性微粒子１６を固着して形成する事により、劣
化により前記導電性微粒子１６が剥離してトナーと同様
な高抵抗若しくは絶縁性に変化し、現像バイアスを利用
して感光体ドラム側に付着させる事が可能となる。

【００２１】この場合感光体ドラム側に付着させた場合
でも画像形成に支障のないトナーである事が必要であ
り、勿論この場合前記導電性磁性キャリアを構成するバ
インダ樹脂は、定着により溶融可能な熱溶融性でありト
ナーと同色若しくは近似色に着色するのが好ましい。こ
れにより前記導電性磁性キャリアは劣化により導電性が
なくなり抵抗が増大しトナーとともに感光体側に現像消
費させる事が出来るとともに、該現像された磁性キャリ
アは粒度が、その粒子径を前記絶縁性トナーの粒径の１
〜５倍に設定調整されているために画像形成上問題とな
る事がない。

【００２２】

【効果】本発明の効果は前記の項で詳説したが、その主
要効果をまとめてみるに、先ず本発明は実質的に発光に
よる発熱のほとんどないＥＬヘッドを用いた為に、実質
的な閉鎖空間である感光体ドラム内に内挿した場合でも
温度上昇がなく、これにより連続使用によっても安定し
た露光像の形成が可能であると共に、該ドラム内に内挿
された制御回路等に何等悪影響を及ぼさない。

【００２３】又本発明は他の光源に比べて発光光量が小
さいＥＬヘッドを用いた場合でも、高光感度で光キャリ
ア移動度も大きいａ−Ｓｉ系光導電体層を有する感光体
と組合せる事により、画像品質を低下させる事なく低消
費電力で小型の画像形成装置を得る事が出来る。

【００２４】而もａ−Ｓｉ系光導電体層は、光吸収が高
く、光キャリア発生やキャリアの移動に優れているの
で、ＥＬヘッドの発光輝度に対応させて光導電体層を薄
膜化しても良好な画像が得られるとともに、特に前記Ｅ
Ｌヘッドの使用波長を６００ｎｍ以下に短波長化する事
により前記効果が一層向上する。

【００２５】

【実施例】以下、図面に基づいて本発明の実施例を例示
的に詳しく説明する。但しこの実施例に記載されている
構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に
特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれのみ
に限定する趣旨ではなく単なる説明例に過ぎない。図１
は本発明の基本構成図で、１はドラム状若しくはベルト
状に形成される感光体の層構成の拡大断面図で、透光性
支持体１ａ上に透光性導電層１ｂ、注入阻止層１ｅ、光
導電体層１ｃ、及び表面層１ｆが積層されて形成されて
いる。そして前記感光体１の背面側（ドラム内周側）に
画素数に対応させて複数のＥＬ素子が列状に配列された
ＥＬヘッドと集束レンズの組合せからなるＥＬアレイが
配設されている。

【００２６】次に前記各部位について詳細に説明する。
透光性支持体１ａは、ガラス（パイレックスガラス、ホ
ウ珪酸ガラス、ソーダガラス等）、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、ポリエチレンテフタレー
ト、ビニロン、エポキシ、マイラー等の透明な樹脂等が
あり、ドラム状、ベルト、シート状等の形状である。透
光性導電層１ｂは、ＩＴＯ（インジウム・スズ・酸化
物）、酸化鉛、酸化インジウム、ヨウ化銅等の透明導電
性材料を用いたり、ＡＩ、Ｎｉ、Ａｕ等の金属を半透明
になる程度に薄く形成してもよい。

【００２７】光導電体層１ｃはａ−Ｓｉ：Ｈからなる光
導電体を用い、そして現像バイアスが正の場合には電子
の移動度を高める為、ノンドープ又はＶａ族元素を含有
させ、又現像バイアスが負の場合には正孔の移動度を高
めるため、IIIａ族元素を含有させるのが好ましい。又
必要に応じて暗導電率や光導電率等の電気的特性、光学
的バンドギャップ等について所望の特性を得るために、
Ｃ，Ｏ，Ｎ等の元素を含有させても良い。

【００２８】又前記光導電体層１ｃは、背面側より光キ
ャリア発生の機能を高めた光励起層領域１ｃ１と、光キ
ャリア輸送の機能を持たせた光キャリア輸送層領域１ｃ
２との２層により形成する事により光感度と耐電圧を高
めることが出来る。尚、光励起層領域１ｃ１は、成膜時
において低成膜速度で成膜する、Ｈ₂ やＨｅでの原料ガ
ス（ＳｉＨ₄、Ｓｉ₂Ｈ₆等）の希釈率を高める、ドープ
する元素を光キャリア輸送層領域よりも多く含有させる
等により光キャリア発生の機能を高めることができる。
また、光キャリア輸送層領域１ｃ２は前記領域と逆の方
法で作製する事が出来、そしてこの層は主に感光体の耐
圧を高めると共に光励起層領域１ｃ１から注入された光
キャリアを感光体表面へスムーズに走行させる役割を持
つが、この層においても光励起層領域を透過してきた光
により光キャリア生成が行なわれ、感光体１の光感度に
寄与する。

【００２９】尚、光励起層領域１ｃ１の厚みは０．０３
〜７μｍ、好適には０．５〜３μｍの範囲に設定するの
が良く、又光キャリア輸送層領域１ｃ２の厚みは０．０
５〜１０μｍ、好適には１〜７μｍの範囲が良い。又前
記両層領域からなるａ−Ｓｉ系光導電体層１ｃの厚みは
０．１〜１７μｍ、好適には１〜１０μｍにするのがよ
い。

【００３０】注入阻止層１ｅと表面層１ｆは、ａ−Ｓｉ
Ｃ、ａ−ＳｉＯ，ａ−ＳｉＮ、ａ−ＳｉＯＮ、ａ−Ｓｉ
ＣＯＮ等のａ−Ｓｉ系の無機高抵抗若しくは絶縁材料、
ポリエチレンテレフタレート、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
等の有機高抵抗若しくは絶縁材料を用いるのがよく、特
に高抵抗のａ−ＳｉＣ層を用いると、絶縁耐圧や耐摩耗
性、耐環境性等の特性が高められるのみならず、透光性
導電層１ｂと光導電体層１ｃ間の密着性が高まる。この
ａ−Ｓｉ_1-xＣ_xのｘ値は0.3≦ｘ＜1.0、好適には0.5≦
ｘ≦0.95 に設定する事により１０¹²〜１０¹⁵Ω・ｃｍ
の範囲の抵抗値で高耐湿性を得る事が出来、この場合層
内でＣ量に勾配を持たせてもよい。またＣと同時にＮ，
Ｏ，Ｇｅを含有させる事により耐湿性を更に高めること
が出来る。

【００３１】注入阻止層１ｅの厚みは０．０１〜５μ
ｍ、好適には０．１〜３μｍの範囲内が良く、又表面層
１ｆの厚みは０．０５〜５μｍ、好適には０．１〜３μ
ｍの範囲内が良い。尚前記注入阻止層１ｅにａ−Ｓｉ系
を用いる場合には、現像バイアスが正の場合には導電層
からの電子の注入を阻止するためにIIIａ族元素（１〜
10000ppm、好適には100〜5000ppm）を、現像バイアスが
負の場合には導電層１ｂからの正孔の注入を阻止するた
めにＶａ族元素（5000ppm 以下、好適には300〜3000pp
m）を含有させるのがよく、これによって、電荷の注入
が阻止され、電荷注入阻止層が形成される。又、Ｏ，Ｎ
を０．０１〜３０原子％含有させることにより、透光性
導電層１ｂとの密着性が一層向上する。

【００３２】さて前記各部位の説明より既に明らかにな
ったが、感光体全体の膜厚は、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、１〜１７μｍ、好適には２〜１０μｍの範囲に設定
するのが良い。又前記ａ−Ｓｉ系光導電体層１ｃ、ａ−
Ｓｉ系注入阻止層１ｅ及び表面層１ｆは、グロー放電分
解法、スパッタリング法、ＥＣＲ法、蒸着法等により膜
形成し、その形成にあたって、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の
がよい。

【００３３】一方、ＥＬ素子列２２（図２）に利用され
る発光素子の材料には、ＺｎＳ：Ｍｎ、ＺｎＳ：Ｃｕ
ＺｎＳ：Ｃｕ，Ａｌ、ＺｎＳ：Ａｇ、ＺｎＳ：Ｔ
ｂ，Ｐ、ＺｎＳ：Ｔｍ，Ｆ、ＺｎＳ：ＺｎＣｄ
Ｓ：Ｃｕ、ＺｎＳｅ：Ｍｎ、ＣａＳ：Ｔｂ，Ｐ、Ｃ
ａＳ：Ｃｅ、ＺｕＴｅ、ＣｄＴｅ等があり、二重絶縁層
構造等の薄膜形や、粉末分散形等の形で形成される。ま
た、発光のための電圧駆動方式には、交流（ＡＣ）駆動
方式や、直流（ＤＣ）駆動方式等がある。

【００３４】これらの発光波長は、材料によって４５０
ｎｍ近い短波長から８００ｎｍ近い長波長まで見られる
が、安定した発光を示すのはＺｎＳ系の材料であり、し
かも本発明に該当する４５０から６００ｎｍの短波長の
光出力が得られる。

【００３５】次に本発明の効果を確認する為に、下記の
ような実験を試みた。先ず感光体ドラムとして３０φで
軸方向に３００ｍｍの長さを有する透明な円筒状ガラス
基板の外周面に、透光性導電層１ｂとしてＩＴＯ層を活
性反応蒸着法により１０００Ａの厚みで形成し、次い
で、その上に容量結合型グロー放電分解装置を用いて、
図３の成膜条件によりａ−ＳｉＣ注入阻止層（例えばＰ
型ａ−ＳｉＣ注入阻止層）１ｅとａ−Ｓｉ光導電体層１
ｃとａ−ＳｉＣ表面層１ｆとを順次積層した感光体を作
製した。この際前記注入阻止層１ｅ及び表面層１ｆの抵
抗は１０¹²〜１０¹³Ω・ｃｍに設定した。各層作成時に
導入したガスは、図３に示すように、ＳｉＨ ₄ 、Ｈ ₂ 、Ｃ
₂ Ｈ ₂ 、Ｂ ₂ Ｈ ₆ 、ＮＯ（一酸化窒素ガス）である。

【００３６】そして前記のように形成した感光体ドラム
を図２に示す装置に組込んで所定の画像形成を行う。即
ちその構成を簡単に説明するに、２はＥＬアレイヘッド
で、前記感光体ドラム１内に内挿され、非透光性の絶縁
材からなる支持体２１上に画像情報に対応した光出力を
生成するＥＬ素子列２２と集束性レンズ２３（商品名：
セルフォックレンズ）からなる露光系を、又前記支持体
２１を挟んでその周方向反対側位置にイレーサ２４を、
夫々感光体軸方向全域に亙って延設して固定配置されて
いる。そして前記露光系の結像位置は感光体ドラム１と
後記現像スリーブ３１の軸心を結ぶ焦点線上に位置する
光導電体層１ｃに結像するように構成されている。

【００３７】尚、ＥＬ素子列はパラジウムの共通電極上
に、０．３μｍの厚みの誘電体（Ｙ₂Ｏ₃）層でサンドイ
ッチしたＺｎＳ：Ｍｎ層を約１．５μｍの厚みで形成
し、画素数に対応させて列状に配列させている。又前記
ＥＬヘッドの発光方式には交流駆動を用い、５ｋＨｚの
矩形波を５００Ｖの電圧で印加したところ、発光波長５
８５ｎｍでの発光を確認した。

【００３８】３は現像装置で、導電性磁性キャリアと絶
縁性トナーとからなる現像剤を収納するトナー容器３２
の感光体ドラム１と対面する側を開口し、該開口部に固
定磁石集成体３４を内包する現像スリーブ３１を配し、
該スリーブ３１を矢印３５方向（感光体ドラムと同方
向）に回転させることにより、言換えれば感光体ドラム
１と現像スリーブ３１との対面位置で互いに逆方向に移
動可能に感光体ドラム１と同方向に回転させる事によ
り、容器３２側に形成されたドクタブレード３６により
層厚規制されたトナーが前記露光系２２−２３の結像位
置と対応する現像位置に導かれるように構成している。
尚、感光体ドラム１と現像スリーブ３１は相対的に速度
差が生じる様な回転速度を以て同方向に回転可能に構成
してもよく、又現像スリーブ３１を固定し、磁石集成体
３４を回転可能に構成してもよい。

【００３９】次に現像剤の組成について説明する。図４
は本実施例の現像剤に用いる導電性磁性キャリアの実施
例を示す模式図であり、磁性体１５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１３の表面に導
電性微粒子１６が固定されて導電性磁性キャリア１４が
構成されている。導電性磁性キャリア１４は、体積固有
抵抗が１０⁴ ・Ω・ｃｍ以下であることが好ましく、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
が損われ、例えば、背面露光方式に用いた場合は、感光
体への電荷の注入が速やかに行なわれず、感光体の帯電
が不十分となる。導電性磁性キャリア１４の導電性は、
主として導電性微粒子１６によって付与される。なお、
導電性磁性キャリア１４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導電性磁性キ
ャリア１４を１．５ｇ入れ、外径２０ｍｍφ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。導電性磁性キャリア１４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（エー
ルステッド）の磁場での最大磁化が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、４５ｅｍｕ／ｇ以
上が好適であり、より好ましくは４５〜６０ｅｍｕ／ｇ
である。導電性磁性キャリア１４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１４が
トナーとともに現像される。導電性磁性キャリア１４の
平均粒度は、１０〜１００μｍが好適であり、より好ま
しくは１５〜５０μｍである。導電性磁性キャリア１４
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
難となり、トナー濃度Ｔ／Ｃを大きくすることができな
くなる。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、一定の電位を付与する
のが困難となる。また、導電性磁性キャリア１４の真密
度は、３．０〜４．５ｇ／ｃｍ³の範囲が好ましい。磁
性体としては、マグネタイト（Ｆｅ₃Ｏ₄）、フェライト
（Ｆｅ₂Ｏ₃）などが用いられ、特にマグネタイトが好ま
しいが、これに限定されるものではない。導電性微粒子
１６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なわないものが望ましい。キ
ャリア母粒子１３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。キャリア母粒子１３の表面への
導電性微粒子１６の固着は、例えば、キャリア母粒子１
３と導電性微粒子１６とを均一混合し、キャリア母粒子
１３の表面に導電性微粒子１６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１６をキャリア母粒
子１３中に打ち込むようにして固定することにより行な
われる。導電性微粒子１６は、キャリア母粒子１３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１３から突き出すようにして固定される。このように
導電性磁性キャリア１４の表面に導電性微粒子１６を固
定することにより、効率的に導電性磁性キャリア１４に
高い導電性を付与できる。また、キャリア母粒子１３中
には導電性微粒子１６を配合する必要がないので、それ
だけ多くの磁性体１５をキャリア母粒子１３中に配合で
き、導電性磁性キャリア１４の磁力を大きくすることが
できる。

【００４０】上記の導電性磁性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、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。そしてトナ
ーは好ましくは体積固有抵抗が１０¹⁴Ω・ｃｍ以上のも
のであり、より好ましくは１０¹⁶Ω・ｃｍ以上である。
この値は、導電性磁性キャリアの場合と同様に測定され
る。

【００４１】そしてこのような導電性且つ磁性のキャリ
アと絶縁性トナーからなる２成分現像剤を用いると、感
光体への良好且つ均一な帯電及び安定した現像が可能と
なり、又現像されたトナーが絶縁性であるために、静電
転写により高い画像濃度で安定して普通紙を始めとする
多様な記録紙に良好な記録画像を得る事が出来る上カラ
ートナーを用いて多色の記録画像を得る事も可能とな
る。又この現像剤を用いて背面露光記録方式により画像
形成を行なう場合の現像バイアス電圧は２５０Ｖ以下の
低バイアスとすることが望ましく、一方現像バイアス電
圧が高過ぎると、トナーだけでなく導電性磁性キャリア
まで現像されていわゆるキャリア引き現象が生じ、画像
品質が劣化する。これは特に導電性磁性キャリアの粒径
が小さい場合に著しい。このような低バイアス現像に対
し、ａ−Ｓｉ系光導電層とａ−ＳｉＣ高抵抗層を積層し
てなる感光体は優れた帯電特性と良好な光キャリア励起
特性や高い光キャリア移動度等の優れた光感度特性、又
残留電位が低い事等により好適であり、且つ良好な記録
画像が得られる。

【００４２】尚、トナーの粒径は２０μｍ以下が好まし
くこの場合導電性磁性キャリア１４の平均粒度は、１０
〜１００μｍが好適であり、より好ましくは１５〜５０
μｍである。導電性磁性キャリア１４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り、トナー
濃度Ｔ／Ｃを大きくすることができなくなる。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、一定の電位を付与するのが困難となる。
即ち、導電性磁性キャリアの粒径をトナー粒径の１〜５
倍、より好ましくは１〜３倍に設定する事により、キャ
リア母粒子１３の表面への導電性微粒子１６が前記摺擦
により剥離して抵抗値が上昇し現像スリーブ３１に吸着
される磁力を上回る現像力が生じると、前記導電性磁性
キャリアはトナーと共に感光体ドラム１側に付着現像
し、消費された場合にも画像形成上何等支障が生じる事
がない。この場合導電性磁性キャリアはトナーと同色に
設定するのがよい。又前記導電性磁性キャリアは樹脂キ
ャリアであるために熱定着もトナーと同様に行なわれ
る。

【００４３】従ってバインダ樹脂中に磁性体を分散した
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
縁性トナーの組合せによる２成分現像剤を用い、その粒
径を絶縁性トナーの１〜５倍、好ましくは１〜３倍に設
定する事により、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、本発明の画像形成装置において極めて有効で
ある。

【００４４】元に戻り３３は現像スリーブに内包した固
定磁極により感光体ドラム１の現像位置上流側に形成さ
れた磁気ブラシで、感光体ドラム１表面を摺擦しながら
前記現像バイアスを利用して摺擦域に混合されている前
記導電性磁性キャリア１４を介して前記感光体ドラム１
の光導電層１ｃに電荷を注入して帯電を行なった後、該
帯電の直後に該感光体ドラム１に内包された露光ヘッド
２を利用して露光像を結像すると共に該露光部にトナー
を付着させて現像を行なう。そして、キャリア母粒子１
３の表面への導電性微粒子１６が前記摺擦により剥離し
て抵抗値が上昇し現像スリーブ３１に吸着される磁力を
上回る現像力が生じると、前記導電性磁性キャリアはト
ナーと共に感光体ドラム１側に付着現像し、消費され
る。

【００４５】４は転写ローラで感光体ドラム１と同期し
て回転しながら前記現像装置により感光体ドラム１側に
形成したトナー像を、レジストローラ５よりタイミング
を採って挿通された普通紙上に転写可能に構成する。
尚、図中９は給紙カセット、８は給紙ローラ、６は定着
ローラで、前記普通紙に付着したトナーとキャリアは該
定着ローラにより熱定着される。

【００４６】かかる装置において、現像スリーブ３１と
感光体ドラム１の透光性導電層１ｂとの間に＋５０Ｖの
電圧を印加しながら、波長５８５ｎｍ、露光量0.4μＪ
／ｃｍ²の条件で画像露光を行ない、感光体ドラム１上
にトナー像を形成し、そのトナー像を−２００Ｖの転写
バイアス電圧を転写ローラに印加して市販普通紙に転写
し、熱定着を行なって画像を得た。この画像を評価した
ところ、Ｉ．Ｄ．が１．４の画像濃度を有し、バックの
かぶりのない、解像度の良好な画像であった。次に前記
実施例において５０００枚の連続ランニング試験を行っ
たが、感光体ドラム１内温度の上昇は見られず、又画像
品質の劣化も見られなかった。

【００４７】次に前記注入阻止層１ｅがない点を除いて
は前記実施例と同様に製作した感光体ドラム１を用いて
前記と同様な試験を行った所Ｉ．Ｄ．が０．６と大幅に
低下している事が確認された。又前記表面層１ｆがない
点を除いては前記実施例と同様に製作した感光体ドラム
を用いて前記と同様な試験を行った所やはりＩ．Ｄ．が
０．８と大幅に低下している事が確認された。従って前
記実験結果より本発明の効果が確認された。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の基本構成図で、感光体と露光手段と
の関係を示す図である。

【図２】本発明の実施例に係る画像形成装置を組込ん
だ画像形成装置を示す図である。

【図３】本発明の実施例に係る感光体ドラムの製造条
件を示す表図である。

【図４】現像剤を構成する導電性キャリアの組成図で
ある。

【符号の説明】

１感光体２２露光手段（ＥＬ素子列）１ａ透光性支持体、１ｂ透光性導電層、１ｃ光導電体層１ｅ注入阻止層（電荷注入阻止層）１ｆ表面層１４導電性磁性キャリア１６導電性微粒子

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩＧ０３Ｇ 5/08 ３３３Ｂ４１Ｊ 3/21 Ｌ 9/107 Ｈ０４Ｎ 1/29 (56)参考文献特開平１−227166（ＪＰ，Ａ) 特開平２−106761（ＪＰ，Ａ) 特開昭62−280773（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03G 15/05 G03G 5/08 - 5/08 337 G03G 9/10 - 9/113 B41J 2/44 - 2/455 H04N 1/29

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】透光性支持体上に透光性導電層、電荷注
入阻止層、アモルファスシリコン系光導電層、高抵抗層
もしくは絶縁層の形成された表面層とを順次積層してな
る感光体と、該感光体を露光し潜像を形成する露光手段
と、該潜像を現像する現像手段とを備え、前記現像手段
と前記透光性導電層間に現像バイアス電圧を印加しなが
ら画像形成を行う画像形成装置において、前記露光手段を略６００ｎｍ以下の短波長可視光を照射
するエレクトロルミネセンス素子群から形成し、前記感光体の前記電荷注入阻止層及び前記表面層を、カ
ーボン含有比率をＳｉ _1-X Ｃ _X のＸ値で０．３≦Ｘ＜１．
０に規定したアモルファスシリコンカーバイトから形成
するとともに、導電性磁性キャリアと絶縁性トナーとの２成分現像剤を
用い、前記現像バイアス電圧を２５０Ｖ以下にて画像形
成を行うことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】前記光導電体層は、光キャリア発生の機
能を高めた光励起層領域、その表面側に形成した前記光
キャリア輸送層領域とを積層形成したことを特徴とする
請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】前記導電性磁性キャリアは、磁性体がバ
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
の表面に、導電性微粒子を突出状態で固定するととも
に、前記導電性磁性キャリアの粒子径を前記絶縁性トナ
ーの粒径の１〜５倍に設定し、前記導電性微粒子の脱落によって抵抗が増大した前記キ
ャリア母粒子を前記絶縁性トナーとともに前記感光体側
に現像消費可能に構成したことを特徴とする請求項１記
載の画像形成装置。
【請求項４】前記導電性磁性キャリアが、絶縁樹脂中
に磁性体を分散した粒子の表面に導電性微粒子を固着し
て形成された、熱溶融性で且つ前記絶縁性トナーと類似
色の導電性キャリアであることを特徴とする請求項１、
または３記載の画像形成装置。