JP3164705B2 - 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、電子写真を応用した画
像形成装置に関し、特に、低帯電電位による画像形成装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】Ｃ．Ｆ．カールソンによる電子写真法の
発明（米国特許第２，２９７，６９１号明細書）以来、
この方法を基礎として各種の工夫が提案されている。カ
ールソン方式に代表される電子写真方式は現在広く用い
られており、感光体の均一帯電→選択露光による潜像の
形成→現像剤によるトナー像の形成→転写→定着を基本
プロセスとする。

【０００３】従来、現像方式としてはキャリアとトナー
とを用いる２成分現像法、１成分ジャンピング現像法等
の現像方式が主流を占めている。これらの現像方式にお
いては、現像工程において、感光体上に形成された静電
潜像の現像領域にトナー（着色樹脂粉）を付着させ、一
方、非現像領域に付着させないためには、帯電工程で感
光体を表面電位４００Ｖ以上に帯電させ、静電潜像工程
で高帯電部と低帯電部の電位差が大きな高コントラスト
の静電潜像を形成して現像することが必要であると考え
られてきた。

【０００４】このため、感光体としては４００Ｖ以上の
帯電能を有する光導電性材料が要求され、材料選択の上
での制約が大きかった。また、要求される帯電電位が大
きいため、感光層の膜厚も厚くする必要があり、例え
ば、アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）系感光層の場合
は、膜耐圧が１２Ｖ／μｍであるため、４００Ｖ以上帯
電させるためには３４μｍ以上の膜厚が必要となる。ま
た、有機感光体（ＯＰＣ）の場合は２０μｍ以上の膜厚
が必要となる。ａ−Ｓｉ系感光体の場合は、一般にプラ
ズマグロー方式で膜生成を行なっており膜の堆積速度が
小さいため、膜厚に比例して製造コストの上昇を招き、
また、膜欠陥の発生割合も増加する。

【０００５】一方、ＯＰＣ系感光体は、感光層の硬度が
低く、使用により約１万枚のプリントで１μｍの割合で
膜厚が減少していくため、しだいに帯電能が低下し初期
に設定した暗帯電量を感光体表面に保持することができ
なくなり、画像不良を生じる。そのため、初期膜厚２０
μｍのＯＰＣ系感光体では、５万枚以下のプリントで帯
電不良を生じ、寿命が短いという問題があった。ＯＰＣ
系感光体層の膜厚を２０μｍを超えてより厚く、例えば
４０μｍ程度とすることも考えられるが、塗布法による
現在の膜形成技術では、厚膜化には限界がある。

【０００６】さらに感光体を４００Ｖ以上の高電位に帯
電させるためには、出力の大きな帯電装置と相応の帯電
処理時間が必要となり、装置の大型化と高電力消費を招
いていた。特に、ａ−Ｓｉ系感光体は、帯電能が低いた
め、大きな帯電処理領域が必要であった。また、露光工
程においても、４００Ｖ以上の表面帯電電位をすみやか
に消失させる光量が必要であり、やはり光源の選択上の
制約や露光装置の大型化、高電力消費の原因となる。さ
らに、現像バイアス電圧も高電圧が必要なため事情は同
じであり、装置全体の大型化、高電力消費につながる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、低い表面帯
電電位で画像形成が可能な画像形成装置を提供するもの
である。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明者らが上記技術課
題を解決すべく鋭意検討した結果、静電潜像の高電位部
と低電位部の電位差（以下、潜像コントラスト電位と略
称することもある）が小さな静電潜像を形成し、所定の
導電性現像剤を用い、所定のバイアス電圧の印加下に現
像することにより、上記課題を解決しうることを見い出
した。すなわち、本発明の画像形成装置は、感光体を均
一帯電させる帯電手段と、選択的な光照射により感光体
の帯電電位を選択的に低下せしめて低電位部と高電位部
とよりなる静電潜像を感光体上に形成する潜像形成手段
と、静電潜像が形成された感光体と、トナーと導電性磁
性キャリアとよりなる２成分現像剤とを接触せしめて、
該接触部に現像バイアス電圧を印加しつつ、トナーを静
電潜像に選択的に付着せしめてトナー像を形成する現像
手段と、を備えてなる画像形成装置において、前記潜像
形成手段は、その高電位部と低電位部との電位差が３０
０ボルト以下の静電潜像を形成し、２成分現像剤は、体
積固有抵抗が１０ ³ 〜１０ ⁷ Ω・ｃｍで、体積固有抵抗が
１０ ¹⁴ Ω・ｃｍ以上のトナーと、体積固有抵抗が１０ ¹
〜１０ ⁵ Ω・ｃｍ、５ＫＯｅの磁場での最大磁化が５０
ｅｍｕ／ｇ以上、１ＫＯｅの磁場での最大磁化が４０ｅ
ｍｕ／ｇ以上のキャリアとよりなり、前記現像手段は、
前記低電位部の電位以上の現像バイアス電圧を印加して
前記２成分現像剤のトナーを静電潜像に選択的に付着せ
しめることを特徴とする。

【０００９】

【実施例】図１は、本発明の画像形成装置の実施例につ
いて示す説明図である。導電性支持体１３上に感光層１
５が形成されたドラム状の感光体１１の周囲には、帯電
ユニット２１、露光ユニット（ＬＥＤ露光光学系４
１）、現像ユニット５１、転写ユニット７１、定着ユニ
ット８１が配設されている。なお、感光体１１として
は、ベルト状（シート状）のものを用いてもよい。

【００１０】感光体としては、ａ−Ｓｉ系感光体、ＯＰ
Ｃ系感光体、Ｓｅ系感光体など適宜のものを採用でき、
また、後述のように帯電工程での表面帯電電位は低くて
もよいので、従来は帯電能が低いため使用不能とされて
きた有機系あるいは無機系の感光体、光導電材料を使用
することもできる。

【００１１】さらに、帯電電位で付与される低表面帯電
電位が低電位で足りるため感光層１５の膜厚が薄くても
よく、例えばａ−Ｓｉ系感光体であれば、２〜２４μｍ
程度で十分であり、膜堆積時間の短縮および膜欠陥の発
生の改善が可能となり、大幅なコストダウンにつなが
る。また、ＯＰＣ系感光体の場合は、従来よりも著しく
薄い感光層膜厚でも十分に画像形成が可能であり、繰返
し画像形成による摩耗によりＯＰＣ系感光体の感光層が
大幅に薄くなった場合でも画像形成を行なうことがで
き、長寿命化を実現できる。

【００１２】感光体は、まず、帯電ユニット２１で暗下
に帯電させられる。帯電ユニット２１は、マグローラ２
５を内包し導電性の帯電スリーブ２７を有する磁気ブラ
シローラ２３と、導電性かつ磁性の帯電用粒子２９と、
帯電バイアス電源３１とから構成されている。帯電用粒
子２９は、帯電スリーブ２７を介して帯電バイアス電源
３１から電圧が印加され、感光体１１に接触して感光体
１１に電荷を注入し帯電させる導電部材であり、磁気ブ
ラシローラ２３に対して磁気的に結合していわゆる磁気
ブラシを形成し、磁気ブラシローラ２３の回転に伴なっ
て感光体１１と接触しながら回転する。

【００１３】感光体１１の表面帯電電位は、４００Ｖ未
満、好ましくは３５０Ｖ以下、さらに好ましくは３００
Ｖ以下である。本発明の画像形成方法は、表面帯電電位
の低電位化を目的とするものであり、必要最低表面電位
は、画像形成可能であれば特に問わない。

【００１４】図１の実施例では、帯電ユニット１１にお
いて磁性導電性粒子を用いる接触帯電装置を用いる場合
を示したが、導電ブラシや導電ローラなどを用いる他の
接触帯電装置や、コロトロンチャージャーやスコロトロ
ンチャージャーを用いるコロナ帯電装置などを使用する
こともできる。必要な帯電量が少なくてすむので、接触
帯電が容易であり、また、接触帯電、コロナ帯電いずれ
の場合でも装置の小型化、低消費電力化が可能となる。
さらに、コロナ帯電を用いた場合でも、オゾンの生成量
は従来と比べて著しく低減する。また、ａ−Ｓｉ系感光
体のように帯電能が低い感光体を用いた場合でも、帯電
必要領域（帯電時間）は短くてすみ、装置全体のコンパ
クト化が可能となる。

【００１５】表面が均一帯電された感光体１１は、つい
でＬＥＤ露光光学系４１により画像露光がなされる。画
像露光により、露光部の表面電位が選択的に低下し、低
電位部と高電位部とからなる静電潜像が形成される。

【００１６】静電潜像の低電位部と高電位部との電位
差、すなわち潜像コントラスト電位は、３００Ｖ以下で
あり、好ましくは３０〜３００Ｖ、さらに好ましくは一
般に５０〜２５０Ｖであるが、使用する感光体の特性に
よっても左右される。例えばＯＰＣ系感光体であれば上
述の範囲が好ましいが、ａ−Ｓｉ系感光体の場合は２０
〜３００Ｖの潜像コントラスト電位が好適であり、さら
に好ましくは３０〜２５０Ｖである。このように、露光
により低下せしめる電位量が少なくてすむので、露光光
量を低くすることができ、露光装置の選択の自由度、小
型化・省エネルギー化が可能となる。

【００１７】なお、図１に示した実施例ではプリンター
としての使用を念頭におき、ＬＥＤ露光光学系４１によ
り、将来の画像部に相当する部位の電位を低下させてい
る。ＬＥＤ露光光学系４１はＬＥＤチップを記録画素の
数だけ直線状に配列したＬＥＤアレイにセルフォックレ
ンズ等からなる結像光学系を組み合わせたものである
が、ＬＥＤ露光光学系に代えて、回転ミラーとｆ−θレ
ンズを用いるレーザ露光光学系、あるいは複写機へ応用
する場合はオリジナル原稿から反射光を照射する複写光
学系などを用いることができる。静電潜像が形成された
感光体１１は、ついで、現像ユニット５１により現像さ
れる。

【００１８】現像ユニット５１は、現像ローラ５３によ
り、導電性磁性キャリアと高抵抗ないし絶縁性トナーか
らなる２成分系の現像剤９１を感光体１１の表面に供給
する。現像ローラ５３の導電性の現像スリーブ５７に
は、感光体１１と現像ローラ５３との間に現像バイアス
電圧を印加する現像バイアス電源５９が接続されてい
る。現像ローラ５３は、いくつかの磁極（Ｎ，Ｓ極）を
有するマグローラ５５を導電性の現像スリーブ５７が内
包してなる。本実施例では、感光体１１および現像ロー
ラ５３をそれぞれ矢印ＰおよびＳ方向に回転して（順方
向）、現像剤９１を感光体１１の表面に搬送、供給して
いる。なお、現像ローラ５３は、マグローラ５５、現像
スリーブ５７のいずれ、あるいは双方を回転させてもよ
い。

【００１９】現像剤９１としては、体積固有抵抗値が１
０³〜１０⁷Ω・ｃｍのものが用いられ、好ましくは１０
³〜１０⁶Ω・ｃｍのものが好適である。なお、現像剤の
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
φ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。

【００２０】現像に際しては、現像バイアス電源５９か
らバイアス電圧を印加して、現像ローラ５３と感光体１
１との間に現像バイアス電界を発生せしめる。この現像
バイアス電圧は、静電潜像の低電位部以上の電圧とす
る。

【００２１】現像により、現像剤９１中のトナーが、感
光体の静電潜像に対して選択的に付着し、感光体１１上
にトナーからなる画像が形成される。例えば、感光体１
１を負帯電させ、画像露光により画像形成部の電位を低
下させて静電潜像を形成し負帯電トナーを用いて反転現
像法により画像形成する場合を考えると、現像バイアス
電位と低電位部との間の電位差を駆動力として、感光体
１１の低電位部にトナーが選択的に移行・付着してトナ
ー像を形成し、一方、感光体１１の高電位部と現像バイ
アス電位の電位差を駆動力とし、感光体１１上の高電位
部に接触している負帯電トナーが、ファンデルワールス
力などの感光体１１との親和力を振り切って、現像剤９
１中に回収され、背景部の“かぶり”の発生が防止され
る。

【００２２】以上の現像工程における挙動について、さ
らに具体的に説明するために、図１に示した装置を用
い、以下の実験を行った。 現像方法：２成分反転現像方法 キャリア：導電性フェライトキャリア（出光石油化学
（株）製；特開平２−１８７７７１号公報に準拠して製
造） トナー：負帯電性磁性トナー 現像剤体積固有抵抗：５×１０⁴Ω・ｃｍ 感光体：負帯電性ＯＰＣ系感光体（大日本インキ化学工
業（株）製） Ｖｏ：潜像の高電位部電位の絶対値（ボルト） Ｖｌ：潜像の低電位部電位の絶対値（ボルト） Ｖｂ：現像バイアス電圧の絶対値（ボルト） とし、Ｖｂの値を変化させることにより、Ｖｏ−Ｖｂの
値を調整し、そのときのかぶりレベル（背景部に発生す
る“かぶり”の程度）を測定し、その結果を図２に示し
た。図２によれば、“かぶり”のレベルを最小に押さえ
る極小値Ｖｍｉｎがあることが判る。本実験例の条件で
は３０ボルト、正負も加味すれば−３０ボルトであっ
た。

【００２３】Ｖｏ＞Ｖｂ＞Ｖｌ（Ｖｏ−Ｖｂ＞０）のと
きは、トナーの磁力とキャリアの磁力との引合い、Ｖｏ
−Ｖｂの電位差に基づいて受けるクーロン力等により、
トナーがキャリア側に引かれており、感光体と現像剤が
離れる瞬間に背景部（高電位部）のトナーは現像剤中に
引き戻すことができ、背景部での“かぶり”の発生を防
止すべく現像条件を設定することは容易である。

【００２４】一方、Ｖｂ＞Ｖｏ＞Ｖｌ（Ｖｏ−Ｖｂ＜
０）の場合は、Ｖｏ−Ｖｂの電位差に基づいて受けるク
ーロン力の方向が上記と逆になりトナーを感光体の高電
位部（背景部）に残そうとする力が働く。そのため、設
定条件によっては図２に示すように、かぶりレベルが急
激に上昇する。したがって、現像バイアス電圧は、低電
位部と高電位部の中間の値に設定することが望ましい。
しかし一方において、トナーの磁性体含量を増加させた
り、マグローラ５５の磁力を強めるなどの対策により、
Ｖｂ＞Ｖｏ＞Ｖｌ（Ｖｏ−Ｖｂ＜０）の場合であって
も、感光体と現像剤が離れる時に高電位部上のトナーを
現像剤中に引き戻し、“かぶり”の発生を防止すること
もできる。さらに、図２に示すように、Ｖｏ−Ｖｂ＞０
の領域であっても、バイアス電圧Ｖｂの値を小さくし、
横軸Ｖｏ−Ｖｂの値を大きくしていくと、かぶりレベル
が上昇してくる。これは、トナーの帯電分布の不均一性
に起因している。

【００２５】すなわち、反転現像を行うときにはトナー
を負帯電させるべく荷電制御を行っているが、そのうち
の一部は逆帯電し、一部正帯電トナーが存在する。現像
バイアス電圧が大きいときは、正帯電トナーは、Ｖｏ−
Ｖｂ（極性は負）のクーロン力により潜像の高電位部
（背景部）からの引力をうけるが、磁力によりキャリア
に引かれ、また、正帯電トナー量自体が少ないことから
現実的な“かぶり”の問題は生じない。しかし、Ｖｏ−
Ｖｂが大きくなりすぎると、正帯電トナーを潜像の高電
位部に引き付けるクーロン力大きくなり、背景部に“か
ぶり”を生じる。なお、Ｖｌ＞Ｖｂの場合には、潜像部
にトナーを付着せしめて現像することができない。

【００２６】したがって、現像バイアス電圧は、潜像の
低電位部の電位以上に設定することが必要であり、潜像
の低電位部電位と高電位部電位の間の値に設定すること
が好ましく、このＶｏ＞Ｖｂ＞Ｖｌの範囲でも適正値を
有することになる。本発明で低表面帯電電位、低現像バ
イアス電位により画像形成が可能となる理由ついては、
以下のように考えられており、それを模式図として図３
に示した。

【００２７】２成分現像システムにおいては、図３
（Ａ）に示すようにキャリアのチェーンを介して感光体
とスリーブが電気的に結合される。従来においては、キ
ャリアとして導電性キャリアを用いる場合でも、その導
電性の程度は本発明のものよりも大きな抵抗を有するも
のであった。そこで、図３（Ｂ）に示すようにいわば現
像電極である現像ローラスリーブから感光体表面までに
電位がほぼ一様に低下する。反転現像する場合を想定す
ると、潜像低電位部電位Ｖｌと現像バイアス電位Ｖｂと
の差によって作られるスリーブ−感光体間の電位の傾き
（電界の強さ）が、帯電トナーを感光体上に現像させる
駆動力となる。また一方、潜像高電位部電位Ｖｏと現像
バイアス電位Ｖｂとの電位差によって作られるスリーブ
−感光体間の電位の傾きが、非露光部に接触しているト
ナーを現像剤中に回収しカブリを防止する駆動力とな
る。従来は、スリーブ−感光体間で電位が一様に低下す
るため、帯電電位を十分高く設定し、かつ露光後電位を
十分低く設定しないと、現像とカブリ防止を行なうのに
必要な現像バイアス電位を設定できず、また、現像のた
めの電位の傾きを大きくとる（電界を強くとる）ために
この現像バイアス電位も高い値となる。

【００２８】これに対して本願発明では、キャリアから
なる磁気ブラシの導電性が高いため、感光体の表面の近
傍に近接電極を設けた場合と同じ効果が得られる。その
ため、図３（Ｃ）に示したようにスリーブ−感光体間で
電位が一様に低下ないしは上昇するのではなく、感光体
表面近傍の仮想的な近接電極から感光体面に向けて電位
の変化量が大きく立ち上がり、大きな傾きが得られる。
この傾きの大きさがトナーの現像およびカブリ防止の駆
動力の大きさと対応するのであるから、感光体の潜像高
電位部と低電位部の電位差を小さく設定しても良好な画
像を形成することが可能となり、必然的に現像バイアス
電位を低く設定することが可能となる。

【００２９】現像ユニット５１により感光体１１上に形
成されたトナー像９３は、転写ユニット７３で、転写バ
イアス電源７５により正のバイアス電圧が印加された転
写ローラ７３により、紙９５に転写される。６９は、紙
９５を送り出すレジストローラを示す。

【００３０】ついで、転写トナーは、定着ユニット８１
で定着ローラ８３（加熱ローラ）により紙９５に定着さ
れる。８５は、加圧ローラを示す。転写時に転写されず
に感光体１１上に残った残存トナーは、クリーニングブ
レード９９で除かれる。以上の説明では主として、感光
体１１を負帯電させ２成分現像剤を用い反転現像により
画像形成する場合を説明したが、ａ−Ｓｉ系感光体を正
帯電させて行う反転現像方法、正規現像法等の他の現像
プロセスを適用することもできる。

【００３１】次に、本発明で用いられる、現像剤の一例
について説明する。本発明で現像剤９１としては、少な
くとも導電性磁性キャリアとトナーとを含む２成分現像
剤が用いられる。導電性磁性キャリアは、表面抵抗層を
形成して安定化した鉄粉のように素材自体が導電性と磁
性を兼ね備えた粒子でもよく、また、磁性を有すコア粒
子の表面に導電層を形成して導電性を付与したものでも
よく、後者のコア粒子としては、次の２つのタイプが代
表的である。 （１） 磁性材微粒子をバインダー樹脂中に分散・担持
せしめた磁性樹脂粒子コア。 （２） フェライト、マグネタイト等の磁性粉体粒子そ
のものからなる磁性粉体粒子コア。

【００３２】一方、粒子コア上の導電性表面層の形成
法、すなわち粒子コアの導電化法としては、以下の
（イ）〜（ハ）がいずれも適用できる。 （イ） 導電性カーボンブラック等の導電性微粒子を磁
性粒子コアの表面に固着させる。この方法は、特に、上
記（１）の磁性樹脂粒子コアに好適である。粒子コアへ
の導電性微粒子の固着は、磁性材微粒子をバインダー樹
脂中に分散させた磁性粒子コアと導電性微粒子とを均一
混合し、粒子コアの表面に導電性微粒子を付着させた
後、機械的・熱的な衝撃力を与え導電性微粒子を磁性粒
子コアの表層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。このような表面改質装置としては、例え
ば、ハイブリダイザー（（株）奈良機械製作所製）など
がある。このような導電性磁性キャリアはヨーロッパ特
許公開公報ＥＰ０４９２６６５号に記載されている。

【００３３】（ロ） 合成樹脂中に導電性微粒子が分散
された導電性樹脂被覆層を、磁性粒子コアの表面に形成
する。この方法は、上記（１）の磁性樹脂粒子コア
（２）の磁性粉体粒子コアの両方に適用でき、具体的に
は以下の（１）〜（３）の方法を採用できる。 （１） 樹脂を溶媒等に溶解し、その中に導電性微粒子
を分散させ、これを粒子コア上に塗布し、加熱により溶
媒を揮発、除去して導電性樹脂被覆層を形成する方法。 （２） 樹脂を溶媒等に溶解し、その中に導電性微粒子
を分散させ、これを粒子コア上に塗布し、加熱して溶媒
を除去するとともに、樹脂成分の架橋、重合を進め、強
固な導電性樹脂被覆層を形成する方法。 （３） カーボンブラック等の導電性微粒子の存在下
に、フェライト粒子等の粒子コアの表面でモノマーを直
接重合せしめ、導電性微粒子を巻き込むようにして導電
性樹脂被覆層を成長、形成する方法。この方法は、例え
ば特開平２−１８７７７１号公報に、特開昭６０−１０
６８０８号公報を引用して記載されている。

【００３４】（ハ） ＣＶＤ法、蒸着法、スパッタリン
グ法等の薄膜形成法により、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ−Ｔ
ｉｏ−Ｏｘｉｄｅ）、酸化インジウム、酸化スズ、アル
ミニウム、ニッケル、クロム、金などの導電性薄膜を、
磁性粒子コアの表面に形成する。

【００３５】導電性磁性キャリアの平均粒径は１５〜７
０μｍであり、好ましくは２５〜４０μｍである。導電
性磁性キャリアの磁力は、ある程度以上に大きいことが
必要であり、好ましくは５ＫＯｅ（エールステッド）の
磁場での最大磁化（磁束密度）が５０ｅｍｕ／ｇ以上、
より好ましくは５０〜２００ｅｍｕ／ｇ、さらに好まし
くは６０〜１８０ｅｍｕ／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４０〜９０ｅｍｕ／ｇであり、さらに好
ましくは４５〜７０ｅｍｕ／ｇである。キャリアの磁力
が余り小さくなると、現像時にキャリアが感光体側に引
き寄せられて感光体上に移行してしまう現像（以下、キ
ャリア引きと呼ぶ）を生じる。

【００３６】導電性磁性キャリアは、体積固有抵抗が１
０¹〜１０⁵Ω・ｃｍ、より好ましくは１０²〜１０⁴Ω・
ｃｍである。体積固有抵抗が余り大きくなると、現像に
必要なバイアス電位が十分にかからず、一方、小さすぎ
ると、露光により形成された感光体の低電位部を再帯電
させてしまう。なお、導電性磁性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。

【００３７】トナーとしては、体積固有抵抗が１０¹⁴Ω
・ｃｍ以上の高抵抗ないし絶縁性トナーが適当であり、
好ましくは１０¹⁵Ω・ｃｍ以上がもの用いられる。この
値は、キャリアの場合と同様に測定される。絶縁性トナ
ーは、磁性トナーでも非磁性トナーでもよい。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、磁性材を添加し
て磁性トナーとすることもでき、現像特性の改善、トナ
ーの機内飛散の防止に有効である。

【００３８】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。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；磁性材としてはマグネタイト、フェライトなどが使
用できる。トナーの平均粒径は２０μｍ以下が好まし
く、より好ましくは５〜１５μｍである。

【００３９】

【発明の効果】本発明によれば、低帯電電位で良好な画
像を形成することができる。そのため、帯電、露光、現
像の各プロセスでの処理の簡便化や用いられる装置の小
型化、省電力化が可能となり、また、感光体の簡素化や
自由度が増すなどの優れた効果を有し、画像形成システ
ム全体の改善について著しい波及効果を有する。

【００４０】実験例１ 図１に示した装置を用い、以下の条件で画像形成を行っ
た。 現像方法：２成分反転現像法 感光体：負帯電性ＯＰＣ系感光体（大日本インキ化学工
業（株）製） 現像剤：キャリアとトナーとからなる２成分現像剤 現像剤固有抵抗：表１に記載（キャリアを選択して体積
固有抵抗を変更） キャリア：フェライト粒子をカーボンブラック含有樹脂
層で被覆した導電性磁性キャリア（特開昭２−１８７７
７１号公報に準拠して製造）、表面導電層のカーボンブ
ラック量を調整して、抵抗を制御。平均粒径３７μｍ トナー：負帯電性磁性トナー 帯電工程での帯電量：表１に記載の高電位部電位Ｖｏが
得られる量 潜像形成工程での露光量：表１に記載の低電位部電位Ｖ
ｌが得られる量 現像バイアス電圧Ｖｂ：Ｖｏ−３０ボルト（但し、Ｖｏ
−Ｖｌ＝４０ボルトのときのみ、Ｖｂ＝Ｖｏ−２０ボル
ト）

【００４１】帯電量を変化させることにより、静電潜像
の高電位部電位Ｖｏと低電位部電位の差Ｖｏ−Ｖｌを変
化させて画像形成を行い、以下の基準で評価してその結
果を表１に示した。また、表２に各Ｖｏ−Ｖｌ値のとき
の、Ｖｃ，Ｖｌ，Ｖｂの値（設定条件）を参考として示
した。 ○：初期、１０万枚プリント後も良好な画像が得られた △：初期からやや画像濃度不足、または初期は画像良好
も、１０万枚後に画像不良が発生 ×：初期、１０万枚後との画像不良

【００４２】

【表１】表１：評価結果 Ｖｏ−Ｖｌ（ボルト） 40 50 70 100 150 200 250 300 350 現像剤抵抗： １０²Ω・cm × × × × × × × × × １０³Ω・cm △ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ × １０⁴Ω・cm △ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ △ １０⁵Ω・cm × ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ △ １０⁶Ω・cm × ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ △ １０⁷Ω・cm × ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ △ １０⁸Ω・cm × × × × × × × × ×

【００４３】

【表２】表２：設定条件 Ｖｏ−Ｖｌ（ボルト） 40 50 70 100 150 200 250 300 350 設定条件値： Ｖｏ(ボルト) 70 80 100 130 180 230 280 330 380 Ｖｌ(ボルト) 30 30 30 30 30 30 30 30 30 Ｖｂ(ボルト) 50 50 70 100 150 200 250 300 350

【００４４】実験例２ ＯＰＣ系感光体に代えて、ａ−Ｓｉ感光層の膜厚が５μ
ｍの正帯電性ａ−Ｓｉ系感光体を用い、これにトナーの
帯電特性、帯電極性、現像バイアス電圧、転写バイアス
電圧の極性を合わせる以外は、実験例１と同様にして画
像形成を行ない、その結果を表３および表４に示した。

【００４５】

【表３】

【００４６】

【表４】

【００４７】実験例３ 感光層の膜厚が、３０μｍ，２５μｍ，２０μｍ，１５
μｍ，１０μｍのＯＰＣ系感光体を用意し、３０μｍの
感光体を用いて帯電、画像露光を行って静電潜像を形成
し、静電潜像の高電位部電位として１００Ｖが得られる
帯電条件を求めた（１００Ｖ条件）。以下、同様にして
２００Ｖ条件、３００Ｖ条件、３８０ボルト条件、４０
０Ｖ条件を求めた。

【００４８】次いで、感光体を膜厚が２５μｍ，２０μ
ｍ，１５μｍ，１０μｍのものに順次変更し、それぞ
れ、上記の１００Ｖ条件〜４００Ｖ条件までの各条件で
順次静電潜像を形成し、静電潜像の高電位部電位Ｖｏを
測定し、その結果を図３に示した。低いＶｏを形成する
条件では、感光層の膜厚に関係なく同等の高電位部電位
Ｖｏが得られ、このことからも、ＯＰＣ系感光層の摩耗
による厚さ減少によっても画像性能の再現性が得られる
ことが判る。一方、４００Ｖ条件では、膜厚の減少によ
り高電位部電位Ｖｏが大きく変化し、画像性能の維持は
期待できない。なお、感光層の膜厚が厚くなりすぎる
と、画像露光によっても充分な光減衰が得られず、ゴー
ストが発生する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の画像形成方法について示す説明図であ
る。

【図２】静電潜像の高電位部電位Ｖｏと現像バイアス電
圧Ｖｂとの差（Ｖｏ−Ｖｂ）と、かぶりレベルとの関係
を示すグラフである。

【図３】本発明の画像形成の原理について示す説明図で
ある。

【図４】感光体の感光層の厚さと、静電潜像の高電位部
電位との関係を示すグラフである。

【符号の説明】

１１ 感光体 １３ 導電性支持体 １５ 感光層 ２１ 帯電ユニット ２３ 磁気ブラシローラ ２５ マグローラ ２７ 帯電スリーブ ２９ 帯電用粒子 ３１ 帯電バイアス電源 ４１ ＬＥＤ露光光学系 ５１ 現像ユニット ５３ 現像ローラ ５５ マグローラ ５７ スリーブ ５９ 現像バイアス電源 ７１ 転写ユニット ７３ 転写ローラ ７７ 転写バイアス電源 ８１ 定着ユニット ８３ 定着ローラ ８５ 加圧ローラ ９１ 現像剤 ９３ トナー像 ９５ 紙 ９９ クリーニングブレード

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−102865（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−109060（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−178653（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03G 13/08 - 13/095 G03G 15/06 - 15/06 101 G03G 15/08 - 15/095 G03G 9/08 - 9/113

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 感光体を均一帯電させる帯電手段と、 選択的な光照射により感光体の帯電電位を選択的に低下
   せしめて低電位部と高電位部とよりなる静電潜像を感光
   体上に形成する潜像形成手段と、 静電潜像が形成された感光体と、トナーと導電性磁性キ
   ャリアとよりなる２成分現像剤とを接触せしめて、該接
   触部に現像バイアス電圧を印加しつつ、トナーを静電潜
   像に選択的に付着せしめてトナー像を形成する現像手段
   と、を備えてなる画像形成装置において、 前記潜像形成手段は、その高電位部と低電位部との電位
   差が３００ボルト以下の静電潜像を形成し、２成分現像剤は、体積固有抵抗が１０ ³ 〜１０ ⁷ Ω・ｃｍ
   で、体積固有抵抗が１０ ¹⁴ Ω・ｃｍ以上の高抵抗ないし
   絶縁性トナーと、体積固有抵抗が１０ ¹ 〜１０ ⁵ Ω・ｃ
   ｍ、５ＫＯｅの磁場での最大磁化が５０ｅｍｕ／ｇ以
   上、１ＫＯｅの磁場での最大磁化が４０ｅｍｕ／ｇ以上
   の導電性磁性キャリアとよりなり、 前記現像手段は、前記低電位部の電位以上の現像バイア
   ス電圧を印加して前記２成分現像剤のトナーを静電潜像
   に選択的に付着せしめることを特徴とする画像形成装
   置。
2. 【請求項２】前記感光体の表面帯電電位を４００ボルト
   未満とすることを特徴とする請求項１記載の画像形成装
   置。