JP3004106B2

JP3004106B2 - 画像形成装置

Info

Publication number: JP3004106B2
Application number: JP3-310570A
Authority: JP
Inventors: 浩伊藤; 直興宮本
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 1991-03-19
Filing date: 1991-11-26
Publication date: 2000-01-31
Anticipated expiration: 2015-01-31

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不要として
露光と現像とがほぼ同時に行えるように組み合わせた電
子写真方式に用いられる画像形成装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】近時、コロナ放電により帯電を行うカー
ルソン方式に対して、コロナ放電を不要とする電子写真
方式が提案されている（特開昭58-44445号、特開昭58-1
53957号、特開昭61-46961号、特開昭62−280772号な
ど）。

【０００３】上記提案の電子写真方式によれば、透光性
支持体上に透光性導電層と光導電層とを順次積層したド
ラム状もしくはベルト状感光体に対して、透光性支持体
側より露光するとともにバイアス電圧を印加した導電性
磁性トナーを備えた磁気ブラシでもって感光体表面を摺
擦させ、これによって帯電と露光と現像とをほぼ同時に
行う方式である。

【０００４】また、このような電子写真方式において、
上記光導電層にアモルファスシリコン層を用いることが
提案されている（特開昭63-240553 号、特開平2-106761
号）。

【０００５】

【発明が解決しようとする問題点】しかしながら、本発
明者等の実験によれば、上記アモルファスシリコン光導
電層を備えた感光体を用いた場合、バイアス電圧を高め
て画像濃度を高めようとしても感光体の絶縁耐圧が低い
ために絶縁破壊され易く、これによって所望通りの画像
濃度が得られないという問題点があることが判明した。

【０００６】また、上記アモルファスシリコン光導電層
（以下アモルファスシリコンをａ−Ｓｉと略す）はＩＴ
Ｏなどの透光性導電層の上にグロー放電分解法により積
層するが、透光性支持体の形状がドラム状もしくはベル
ト状である場合には、上記成膜に伴ってａ−Ｓｉ層に応
力が加わり、剥がれ易いという問題点もあることが判明
した。

【０００７】従って本発明の目的は叙上の問題点を解決
し、絶縁破壊がなくて画像濃度を高め、しかも、膜剥が
れのない高信頼性かつ高品質の画像形成装置を提供する
ことにある。

【０００８】

【問題点を解決するための手段】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、アモルファスシリ
コンカーバイド（以下、ａ−ＳｉＣと略す）から成るキ
ャリ注入阻止層、シリコン元素とカーボン元素の比率が
Ｓｉ_1-XＣ_XのＸ値で０＜Ｘ≦０．５の範囲であるａ−
ＳｉＣ光導電層、及び絶縁層もしくは高抵抗層による表
面層とを順次積層し、上記キャリ注入阻止層のカーボン
含有量をａ−ＳｉＣ光導電層のカーボン含有量に比べて
多くして成る感光体と、この感光体の上記光導電層側に
配設された現像手段と、上記感光体に現像剤による画像
を形成させるべく上記透光性支持体側から光を照射する
光源とから成ることを特徴とする。

【０００９】

【実施例】以下、本発明を実施例により説明する。図１
は本発明画像形成装置の基本的構成を表す模式図であ
り、図中、１はドラム状の感光体、２は光源としてのＬ
ＥＤヘッド、３は現像器、４は転写ローラである。また
図２は上記感光体１と現像器３の一部分を表す説明図で
ある。

【００１０】これらの図において、先ず感光体１はドラ
ム状透光性支持体５の外周面に透光性導電層６を形成
し、更にその透光性導電層６の上にａ−ＳｉＣ光導電層
７を積層した構成である。

【００１１】上記透光性支持体５を構成する材料には、
パイレックスガラス、ソーダガラス、ホウ珪酸ガラスな
ど、また石英、サファイアなどの無機質系、並びに弗素
樹脂、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリエチレン
テレフタレート、ビニロン、エポキシ、マイラーなどの
有機樹脂系が挙げられる。

【００１２】上記透光性導電層６を構成する材料には、
インジウム・スズ・酸化物（ＩＴＯ）、酸化錫、酸化
鉛、酸化インジウム、ヨウ化銅などがあり、また半透明
になる程度に薄くしたＡｌ、Ｎｉ、Ａｕなどから成る金
属層を用いてもよい。その層形成法には真空蒸着法、活
性反応蒸着法、ＲＦスパッタリング法、ＤＣスパッタリ
ング法、ＲＦマグネトロンスパッタリング法、ＤＣマグ
ネトロンスパッタリング法、熱ＣＶＤ法、プラズマＣＶ
Ｄ法、スプレー法、塗布法、浸漬法などがある。

【００１３】前記ａ−ＳｉＣ光導電層７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）元素やハロゲン元素を１〜４０原子
％含有させる。また本発明においては、Ｓｉ_1-xＣ_xの
Ｘ値を０＜Ｘ≦０．５、好適には０．０１≦Ｘ≦０．４
の範囲に設定することも重要である。例えばグロー放電
分解法により成膜する場合、ＳｉＨ₄ガスとＣＨ₄ガス
やＣ₂Ｈ₄ガス及びＣ₂Ｈ₂ガスなどを組み合わせて所
要通りの元素比率が得られるが、従来周知のａ−Ｓｉ層
にそのＳｉ元素の半分以下の割合でＳｉ元素をＣ元素に
置換したことにより感光体１の絶縁破壊を防ぐことがで
きる。

【００１４】上記感光体１のある一部を介して、ＬＥＤ
ヘッド２と現像器３がほぼ対称的に配置される。

【００１５】現像器３においては、円柱状の磁極ローラ
８と、その外周に亘って配設されたスリーブ９とから成
り、更にトナー受１０に貯蔵された現像剤としての導電
性を有するトナーはスリーブ９の外周へ配送され、磁気
ブラシ１１を形成する。また、スリーブ９と透光性導電
層６との間にはバイアス電源１２が設けられ、その両者
６，９の間に感光体１の電位特性に応じて＋或いは−の
１０〜３００Ｖの電圧を印加する。

【００１６】かくして上記構成の画像形成装置によれ
ば、回転する感光体１の透光性支持体５にＬＥＤヘッド
２より画像露光の光を照射し、ａ−ＳｉＣ光導電層７の
内部に正孔と電子を発生させると、現像器３側に＋のバ
イアス電圧を印加してあれば、そのバイアス電圧によっ
て電子はａ−ＳｉＣ光導電層７の表面側へ移動し、磁気
ブラシ１１の末端の正電荷と打ち消し合い、もしくは引
き合い、感光体１の表面に導電性トナーが付着される。
そして、その導電性トナーは転写ローラ４により記録紙
１３上に転写され、次いで定着される。

【００１７】このような画像形成装置である場合、ａ−
ＳｉＣ光導電層７が有する絶縁耐圧がａ−Ｓｉ光導電層
に比べて大きいために絶縁破壊が生じなくなる。そこ
で、ａ−Ｓｉ光導電層と同等のバイアス電圧で使用する
場合にはａ−ＳｉＣ光導電層７の厚みを小さくすること
が可能となり、その場合にも高い光感度が得られ、本発
明者等が行った実験によれば０．５〜１５μm 、好適に
は１〜１０μm であればよいことを確認した。

【００１８】また本発明の画像形成装置においては、ａ
−Ｓｉ光導電層をａ−ＳｉＣ光導電層７へ代えたことに
よってａ−Ｓｉ層自体が有する優れた光導電性を何ら損
なうものではなく、本願に係る電子写真方法に適用して
高い画像濃度で良好な画像を得ることができた。

【００１９】更にまた本発明の画像形成装置において
は、透光性導電層６とａ−ＳｉＣ光導電層７との密着力
にも優れ、膜の剥離を防ぐことができた。

【００２０】尚、上述した電子写真方式によれば、トナ
ーの転写にローラ転写を用いたが、それに代えて圧力転
写や粘着転写あるいはコロナ転写を用いてもよい。ま
た、光源としてＬＥＤヘッド２に代えてより短波長光の
ＥＬヘッドを用いてもよく、その場合、短波長側でａ−
ＳｉＣ層がａ−Ｓｉ層に比べて高い光感度が得られるの
で、より優位に用いることができる。

【００２１】更にまた現像剤として１成分磁性導電性ト
ナーの他に絶縁性トナーと導電性キャリアからなる２成
分現像剤や、絶縁性トナーと導電ローラーあるいは導電
ブラシとの組合せや、液体現像用のトナー等も使用する
ことができる。

【００２２】本発明の画像形成装置においては、前記ａ
−ＳｉＣ光導電層７に周期律表第Ｖａ族元素を５００ｐ
ｐｍ以下、好適には１００ｐｐｍ以下の範囲内で含有さ
せると更に一層光感度を高めることができ、この第Ｖａ
族元素にはＮ，Ｐ，Ａｓ, Ｓｂ, Ｂｉがある。このよう
に第Ｖａ族元素を含有させた場合には正バイアス対応型
の感光体となる。

【００２３】他方、負バイアス対応型の感光体であれ
ば、第IIIa族元素を１〜１０００ｐｐｍ、好適には３０
〜３００ｐｐｍの範囲内で含有させると更に一層光感度
を高めることができ、この第IIIa族元素にはＢ，Ａｌ，
Ｇａ, Ｉｎなどがある。

【００２４】また、第IIIa族元素が１００ｐｐｍ以下、
好適には３０ｐｐｍ以下、もしくはノンドープである場
合、正及び負の両バイアス対応型の感光体が得られる。

【００２５】本発明の画像形成装置は上述したａ−Ｓｉ
Ｃ光導電層７に更に図３〜図５に示すように透光性導電
層６とａ−ＳｉＣ光導電層７の間にキャリア注入阻止層
１４を形成したり、或いはａ−ＳｉＣ光導電層７の上に
表面層１５を積層してもよい。

【００２６】表面層１５は絶縁層もしくは高抵抗層であ
り、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。

【００２７】尚、本発明においては、絶縁層及び高抵抗
層を次のように定義する。先ず、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、正負両電極の
電荷の移動を共に阻止する性質を有するものをいう。他
方の高抵抗層とは体積抵抗率が絶縁層に比べて小さい
が、光導電層に比べて大きいものである。就中、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
望ましい。

【００２８】絶縁層に用いられる有機材料であれば、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。

【００２９】絶縁層もしくは高抵抗層に用いられる無機
材料としては例えばａ−ＳｉＣがあり、その他にシリコ
ンナイトライド、シリコンオキサイド、シリコンオキシ
カーバイド、シリコンオキシナイトライドなどがあり、
それを薄膜形成手段により形成する。

【００３０】表面層１５にａ−ＳｉＣ層を用いた場合に
はａ−ＳｉＣ光導電層７に含まれるカーボン量に比べて
カーボンを多く含有させればよい。その場合、Ｓｉ_1-X
Ｃ_xのＸ値で０．３＜Ｘ＜１．０、好適には０．５ ≦
Ｘ≦０．９５の範囲がよい。

【００３１】表面層１５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、この層１５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、この層１５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ない。或いは
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。

【００３２】前記キャリア注入阻止層１４には絶縁層ま
たは高抵抗層、またはＰ型半導体層、Ｎ型半導体層のい
ずれの層を用いてもよい。この層１４には前記表面層１
５と同じ材料により形成してもよく、或いはａ−Ｓｉ系
の材料を用いてもよい。通常、ａ−ＳｉＣ光導電層７に
おける光キャリア発生に有効な光を吸収しないように、
その光導電層７に比べて光学的バンドギャップを大きく
する必要がある。そのために例えば酸素また窒素等の元
素を含有させるとよい。また、キャリア注入阻止層１４
をａ−ＳｉＣ層により形成した場合、光導電層７に比べ
てカーボン量を多くすればよい。

【００３３】また、キャリア注入阻止層１４をａ−Ｓｉ
系の層により形成する場合、透光性導電層５から光導電
層７へのキャリアの注入を阻止するために不純物元素を
含有させてＰ型やＮ型の半導体層としてもよい。即ち、
負電荷キャリアの注入を阻止するためには第IIIa族元素
を１〜１０，０００ｐｐｍ、好適には１００〜５，００
０ｐｐｍ含有するとよく、一方、正電荷キャリアの注入
を阻止するためには第Ｖａ族元素を５，０００ｐｐｍ以
下、好適には３００〜３，０００ｐｐｍ含有するとよ
い。これらの元素は層厚方向に亘って勾配を設けてもよ
く、その場合には層全体の平均含有量が上記範囲内であ
ればよい。

【００３４】このようにキャリア注入阻止層１４に第II
Ia族元素を含有した場合、正極性の現像バイアスが用い
られ、他方、第Ｖａ族元素を含有した場合、負極性の現
像バイアスが用いられる。

【００３５】第IIIa族元素や第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並びに
光感度が得られるという点で望ましい。

【００３６】上記キャリア注入阻止層１４には酸素及び
／又は窒素の各元素合計含有量が０．０１〜３０原子％
の範囲内で含有させた場合、透光性導電層６からのキャ
リアの注入を更に一層阻止することができるとともに、
その層６に対する密着力も一段と高めることができる。

【００３７】また上記キャリア注入阻止層１４の厚みは
０．０１〜５μｍ、好適には０．１〜３μｍの範囲内が
よく、これにより、必要な絶縁耐圧が確保し易く、また
この層での露光の不必要な吸収を抑制して光導電層にお
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。

【００３８】また、本発明者等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た
場合において、繰り返し実験を行ったところ、下記のよ
うな諸点を見出し、それを詳述する。

【００３９】先ず、この現像剤を用いて画像形成する場
合には現像バイアス電圧を２５０Ｖ以下の低バイアスと
するのがよい。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、所謂キャリア引き
現像が生じ、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顕著である。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−Ｓ
ｉ系感光体が好適である。

【００４０】就中、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合せた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。

【００４１】このような２成分現像剤を用いた場合には
キャリアにより形成した磁気ブラシにトナーが付着して
おり、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
付着している。

【００４２】また、導電性磁性キャリアは、体積固有抵
抗が１０⁵Ω・ｃｍ以下であることが適当であり、好適
には１０⁴Ω・ｃｍ以下、最適には１０²〜１０⁴Ω・
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。

【００４３】尚、上記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。

【００４４】更にまた、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、好
適には５５〜９０ｅｍｕ／ｇ、最適には６０〜８５ｅｍ
ｕ／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、最適には４０〜６０
ｅｍｕ／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。

【００４５】キャリアの平均粒度は、５〜１００μｍが
好適であり、好ましくは５〜５０μｍ、より好ましくは
１０〜４０μｍ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。

【００４６】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。

【００４７】（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。

【００４８】（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。

【００４９】（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。

【００５０】上記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。

【００５１】図６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２０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１８の表面に、
導電性微粒子２２が固定されて導電層を形成し、キャリ
ア１６が構成されている。キャリア母粒子１８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等が用いられる。

【００５２】磁性体粒子２０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２０はキャリ
ア母粒子１８中の７０〜９０重量％を占める量で添加す
ることが適当である。

【００５３】導電性微粒子２２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。

【００５４】キャリア母粒子１８の表面への導電性微粒
子２２の固着は、例えばキャリア母粒子１８と導電性微
粒子２２とを均一混合し、キャリア母粒子１８の表面に
導電性微粒子２２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２２をキャリア母粒子１８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２２は、キャリア母粒子１８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１８から突き
出すようにして固定される。

【００５５】このようにキャリア１６の表面に導電性微
粒子２２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１６に高い導電性を付与できる。またキャ
リア母粒子１８中には導電性微粒子２２を配合する必要
がないので、それだけ多くの磁性体粒子２０をキャリア
母粒子１８中に配合でき、キャリア１６の磁力を大きく
することができる。

【００５６】図７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２０がバインダー樹脂
中に均一に分散されてなる図６と同様のキャリア母粒子
１８の表面に、導電性薄膜２３が形成されて導電層を形
成し、キャリア１６が構成されている。

【００５７】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。

【００５８】（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。

【００５９】（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。

【００６０】また、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。また、嵩密度は２．５ｇ／ｃｍ³
以下が好適であり、好ましくは２．０ｇ／ｃｍ³以下、
より好ましくは１．５ｇ／ｃｍ³以下である。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。

【００６１】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等が用いられる。

【００６２】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
ルバイオレット、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。

【００６３】また図６に示したキャリア１６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。

【００６４】更に本発明によれば、現像剤としての体積
固有抵抗は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１０³〜１０⁵
Ω・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。

【００６５】２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。

【００６６】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、即ちＴ／
Ｃ）は、１０重量％以上が好適であり、好ましくは２０
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。

【００６７】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
キャリアの表面積が増加し、感光体ドラムを十分に帯電
させることができなくなり、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２０
μｍ以下が好ましく、より好ましくは１５μｍ以下であ
る。

【００６８】次に実施例を個々詳述する。（例２）及び
（例１０）はａ−Ｓｉ光導電層にて、（例１）、（例
３）〜（例９）はａ−ＳｉＣ光導電層にて形成した場合
であって、画像濃度がＯ．Ｄ．にて１．１以上の高い値
が得られた場合を本発明としている。よって、（例４）
〜（例６）、（例７）〜（例９）は本発明であり、（例
１）〜（例３）及び（例１０）は比較例である。（例１）透明な円筒状ガラス基板の周囲に、透光性導電層として
ＩＴＯ層を活性反応蒸着法により１０００Å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
用いて表１の成膜条件によりａ−ＳｉＣ光導電層を積層
した。

【００６９】

【表１】

【００７０】かくして得られた感光体においては、ａ−
ＳｉＣ光導電層はＩＴＯ層との密着性に優れ、膜の剥が
れが生じなかった。また、この感光体を図１の画像形成
装置に装着し、１成分導電性磁性トナーを使用し、スリ
ーブ９と透光性導電層６との間に＋１００Ｖの電圧を印
加しながら、波長６６０ｎｍ、露光量０．９μＪ／cm²
の条件で画像露光を行い、感光体上にトナー像を形成
し、そのトナー像を記録紙に転写し、熱定着を行って画
像を得た。この画像を評価したところ、Ｏ．Ｄ．が１．
０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。

【００７１】（例２）（例１）の感光体作製に当たって、ａ−ＳｉＣ光導電層
に代えて表２に示す成膜条件によりａ−Ｓｉ光導電層を
形成し、その他は（例１）と同じ条件により作製して感
光体をつくった。

【００７２】

【表２】

【００７３】かくして得られた感光体によれば、ａ−Ｓ
ｉ光導電層はＩＴＯ層との密着性が不十分であるために
膜の剥がれが生じた。その残存するａ−Ｓｉ光導電層に
対して、（例１）と同じ条件で感光体に電圧を印加し
て、画像露光を行ったところ、感光体の絶縁破壊が多数
発生し、感光体の耐圧が不十分であることが判った。

【００７４】次に、スリーブ９と透光性導電層６との間
に＋４０Ｖの電圧を印加しながら、波長６６０ｎｍ、露
光量０．９μＪ／cm²の条件で画像露光を行い、感光体
上にトナー像を形成し、そのトナー像を記録紙に転写
し、熱定着を行って画像を得た。この画像を評価したと
ころ、解像度が不十分で、またＯ．Ｄ．が０．５程度の
画像濃度であり、耐圧が低いことによる画像濃度不足の
問題があった。

【００７５】（例３）（例１）の感光体作製に当たって、ａ−ＳｉＣ光導電層
に代えて表３に示す成膜条件によりａ−ＳｉＣ光導電層
とａ−ＳｉＣ表面高抵抗層とを順次形成し、その他は
（例１）と同じ条件により作製して感光体をつくった。

【００７６】

【表３】

【００７７】かくして得られた感光体においては、ａ−
ＳｉＣ光導電層はＩＴＯ層との密着性に優れ、膜の剥が
れが生じなかった。また、この感光体を図１に示す画像
形成装置に装着し、スリーブ９と透光性導電層６との間
に＋１００Ｖの電圧を印加しながら、波長６６０ｎｍ、
露光量０．９μＪ／cm²の条件で画像露光を行い、感光
体上にトナー像を形成し、そのトナー像を記録紙に転写
し、熱定着を行って画像を得た。この画像を評価したと
ころ、Ｏ．Ｄ．が１．０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。

【００７８】（例４）（例１）の感光体作製に当たって、ａ−ＳｉＣ光導電層
に代えて表４に示す成膜条件によりａ−ＳｉＣキャリア
注入阻止層とａ−ＳｉＣ光導電層とａ−ＳｉＣ表面高抵
抗層とを順次形成し、その他は（例１）と同じ条件によ
り作製して感光体をつくった。

【００７９】

【表４】

【００８０】かくして得られた感光体においては、ａ−
ＳｉＣキャリア注入阻止層はＩＴＯ層との密着性に優
れ、膜の剥がれが生じなかった。また、この感光体を図
１に示す画像形成装置に装着し、スリーブ９と透光性導
電層６との間に＋６０Ｖの電圧を印加しながら、波長６
６０ｎｍ、露光量０．９μＪ／cm²の条件で画像露光を
行い、感光体上にトナー像を形成し、そのトナー像を記
録紙に転写し、熱定着を行って画像を得た。この画像を
評価したところ、Ｏ．Ｄ．が１．２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。

【００８１】（例５）（例１）の感光体作製に当たって、ａ−ＳｉＣ光導電層
に代えて表５に示す成膜条件によりａ−ＳｉＣキャリア
注入阻止層とａ−ＳｉＣ光導電層とａ−ＳｉＣ表面高抵
抗層とを順次形成し、その他は（例１）と同じ条件によ
り作製して感光体をつくった。

【００８２】

【表５】

【００８３】かくして得られた感光体においては、ａ−
ＳｉＣキャリア注入阻止層はＩＴＯ層との密着性に優
れ、膜の剥がれが生じなかった。また、この感光体を図
１に示す画像形成装置に装着し、スリーブ９と透光性導
電層６との間に＋６０Ｖの電圧を印加しながら、波長６
６０ｎｍ、露光量０．９μＪ／cm²の条件で画像露光を
行い、感光体上にトナー像を形成し、そのトナー像を記
録紙に転写し、熱定着を行って画像を得た。この画像を
評価したところ、Ｏ．Ｄ．が１．１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。

【００８４】（例６）（例１）の感光体作製に当たって、ａ−ＳｉＣ光導電層
に代えて表６に示す成膜条件によりａ−ＳｉＣキャリア
注入阻止層とａ−ＳｉＣ光導電層とａ−ＳｉＣ表面高抵
抗層とを順次形成し、その他は（例１）と同じ条件によ
り作製して感光体をつくった。

【００８５】

【表６】

【００８６】かくして得られた感光体においては、ａ−
ＳｉＣキャリア注入阻止層はＩＴＯ層との密着性に優
れ、膜の剥がれが生じなかった。また、この感光体を図
１に示す画像形成装置に装着し、スリーブ９と透光性導
電層６との間に＋６０Ｖの電圧を印加しながら、波長６
６０ｎｍ、露光量０．９μＪ／cm²の条件で画像露光を
行い、感光体上にトナー像を形成し、そのトナー像を記
録紙に転写し、熱定着を行って画像を得た。この画像を
評価したところ、Ｏ．Ｄ．が１．３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。

【００８７】

【００８８】

【００８９】

【００９０】（例７）（例１）の感光体作製に当たって、ａ−ＳｉＣ光導電層
に代えて表７に示す成膜条件によりａ−ＳｉＣキャリア
注入阻止層とａ−ＳｉＣ光導電層とａ−ＳｉＣ表面絶縁
層とを順次形成し、その他は（例１）と同じ条件により
作製して感光体をつくった。

【００９１】

【表７】

【００９２】かくして得られた感光体においては、ａ−
ＳｉＣキャリア注入阻止層はＩＴＯ層との密着性に優
れ、膜の剥がれが生じなかった。また、この感光体を図
１に示す画像形成装置に装着し、スリーブ９と透光性導
電層６との間に＋６０Ｖの電圧を印加しながら、波長６
６０ｎｍ、露光量０．９μＪ／cm²の条件で画像露光を
行い、感光体上にトナー像を形成し、そのトナー像を記
録紙に転写し、熱定着を行って画像を得た。この画像を
評価したところ、Ｏ．Ｄ．が１．３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。

【００９３】（例８）（例１）の感光体作製に当たって、ａ−ＳｉＣ光導電層
に代えて表８に示す成膜条件によりａ−ＳｉＣキャリア
注入阻止層とａ−ＳｉＣ光導電層とａ−ＳｉＣ表面絶縁
層とを順次形成し、その他は（例１）と同じ条件により
作製して感光体をつくった。

【００９４】

【表８】

【００９５】かくして得られた感光体においては、ａ−
ＳｉＣキャリア注入阻止層はＩＴＯ層との密着性に優
れ、膜の剥がれが生じなかった。また、この感光体を図
１に示す画像形成装置に装着し、スリーブ９と透光性導
電層６との間に＋６０Ｖの電圧を印加しながら、波長６
６０ｎｍ、露光量０．９μＪ／cm²の条件で画像露光を
行い、感光体上にトナー像を形成し、そのトナー像を記
録紙に転写し、熱定着を行って画像を得た。この画像を
評価したところ、Ｏ．Ｄ．が１．２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。

【００９６】（例９）（例１）の感光体作製に当たって、ａ−ＳｉＣ光導電層
に代えて表９に示す成膜条件によりａ−ＳｉＣキャリア
注入阻止層とａ−ＳｉＣ光導電層とａ−ＳｉＣ表面絶縁
層とを順次形成し、その他は（例１）と同じ条件により
作製して感光体をつくった。

【００９７】

【表９】

【００９８】かくして得られた感光体においては、ａ−
ＳｉＣキャリア注入阻止層はＩＴＯ層との密着性に優
れ、膜の剥がれが生じなかった。また、この感光体を図
１に示す画像形成装置に装着し、スリーブ９と透光性導
電層６との間に＋６０Ｖの電圧を印加しながら、波長６
６０ｎｍ、露光量０．９μＪ／cm²の条件で画像露光を
行い、感光体上にトナー像を形成し、そのトナー像を記
録紙に転写し、熱定着を行って画像を得た。この画像を
評価したところ、Ｏ．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。

【００９９】また本実施例の（例１）、（例３）〜（例
９）の各感光体の画像評価に際し、露光光源に波長５８
５ｎｍのＥＬヘッドを用いて露光量０．９μＪ／cm2 の
条件で画像露光を行ったところ、同様にバックのかぶり
のない解像度の良好な画像が得られた。更にまた（例
３）〜（例９）の感光体については、Ａ４用紙１０万枚
のランニングコピー試験を行ったところ、試験後も画像
濃度、バックのかぶり、解像度ともに良好な画像が得ら
れ、耐久性にも優れていることが確かめられた。

【０１００】（例１０）（例１）の感光体作製に当たって、ａ−ＳｉＣ光導電層
に代えて表１０に示す成膜条件によりａ−Ｓｉキャリア
注入阻止層とａ−Ｓｉ光導電層とａ−ＳｉＣ表面絶縁層
とを順次形成し、その他は（例１）と同じ条件により作
製して感光体をつくった。

【０１０１】

【表１０】

【０１０２】かくして得られた感光体を図１に示す電子
写真方法に適用し、スリーブ９と透光性導電層６との間
に＋６０Ｖの電圧を印加しながら、波長６６０ｎｍ、露
光量０．９μＪ／cm²の条件で画像露光を行ったとこ
ろ、感光体の絶縁破壊が発生し、感光体の耐圧が不十分
で、良好な画像形成が行えなかった。

【０１０３】次に、スリーブ９と透光性導電層６との間
に＋３０Ｖの電圧を印加しながら、波長６６０ｎｍ、露
光量０．９μＪ／cm²の条件で画像露光を行い、感光体
上にトナー像を形成し、そのトナー像を記録紙に転写
し、熱定着を行って画像を得た。この画像を評価したと
ころ、解像度は良好であったが、Ｏ．Ｄ．が０．７程度
の画像濃度であり、耐圧が低いことによる画像濃度不足
の問題があった。

【０１０４】（例１１）（例４）、（例５）、（例６）の画像評価を行うに当た
って、次の導電性磁性キャリアと絶縁性トナーからなる
２成分現像剤を用いて画像評価を行った。

【０１０５】この導電性かつ磁性キャリアは、以下のよ
うにして調整した。スチレン／アクリル酸_II−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２３μｍ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均一に付着さ
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、機械的衝撃力によりカーボンブラ
ック粒子を母粒子表面に均一に固着させた。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２×１０
³Ω・ｃｍで、最大磁化（５ｋＯｅで測定）が６０ｅｍ
ｕ／ｇであった。

【０１０６】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
３０重量部を、均一混合して現像剤とした。現像剤の体
積固有抵抗は３×１０⁴Ω、現像剤溜まりで測定したダ
イナミックな抵抗は５×１０⁵Ωであった。

【０１０７】上記各感光体を光背面露光記録方式の画像
形成装置に装着し、現像バイアス電圧を＋５０Ｖとし、
−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、熱定着を行って画像形成したとこ
ろ、いずれも画像濃度が１．４と高く、地かぶりがな
く、解像度が良好な画像が得られた。

【０１０８】

【発明の効果】以上の通り本発明の画像形成装置によれ
ば、感光体の絶縁耐圧が大きくなったために膜厚を小さ
くしても絶縁破壊が生じなく、所望通りの画像濃度を得
ることができた。

【０１０９】また本発明によれば、膜の剥がれのない信
頼性の高い感光体を備えており、高品質かつ高信頼性の
画像形成部材を提供することができた。

【０１１０】更にまた本発明によれば、ａ−ＳｉＣ光導
電層の上に表面層を積層して画像濃度並びに耐摩耗性及
び耐環境性を高めるとともに、キャリア注入阻止層を形
成して光感度や絶縁耐圧や感光体層の密着性を高めた画
像形成装置を提供することができた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わる画像形成装置を示す模式図であ
る。

【図２】感光体の働きを表す模式図である。

【図３】感光体の層構成を表す断面図である。

【図４】感光体の層構成を表す断面図である。

【図５】感光体の層構成を表す断面図である。

【図６】実施例で用いた導電性かつ磁性のキャリアの構
造を表す図である。

【図７】実施例で用いた他の導電性かつ磁性のキャリア
の構造を表す図である。

【符号の説明】

１感光体２ＬＥＤヘッド３現像器４転写ローラ６透光性導電層７アモルファスシリコンカーバイド光導電層１６導電性かつ磁性のキャリア２０磁性体粒子２２導電性微粒子２３導電性薄膜

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、アモルフ
ァスシリコンカーバイドから成るキャリ注入阻止層、シ
リコン元素とカーボン元素の比率がＳｉ_1-XＣ_XのＸ値
で０＜Ｘ≦０．５の範囲であるアモルファスシリコンカ
ーバイド光導電層、及び絶縁層もしくは高抵抗層による
表面層とを順次積層し、上記キャリ注入阻止層のカーボ
ン含有量をアモルファスシリコンカーバイド光導電層の
カーボン含有量に比べて多くして成る感光体と、該感光
体の上記光導電層側に配設された現像手段と、上記感光
体に現像剤による画像を形成させるべく上記透光性支持
体側から光を照射する光源とから成る画像形成装置。