JPH05341603A

JPH05341603A - 画像形成装置

Info

Publication number: JPH05341603A
Application number: JP4151915A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Ito; 浩伊藤
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 1992-06-11
Filing date: 1992-06-11
Publication date: 1993-12-24
Anticipated expiration: 2015-03-27
Also published as: JP3026390B2

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】コロナ放電を不要とすると共に、トナー像の
普通紙への静電的な転写が容易になり、多様な記録紙に
良好な記録画像を形成できるのに加えて、カラートナー
を用いることにより濁りのない色調の鮮明な多色の記録
画像を得ることができる。【構成】透光性支持体３上に透光性導電層４と光導電
層５とを順次積層して成る感光体２と、感光体の上記光
導電層５側に配設した現像手段８と、現像手段のスリー
ブ１２と透光性導電層の間に現像バイアス電圧１５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３側から光を照射する露
光手段７とを設けた画像形成装置において、前記現像剤
が導電性磁性キャリアと絶縁性磁性トナーとからなる２
成分系現像剤であり且つ該絶縁性磁性トナーに含有され
る磁性粉が透明もしくは無色であることを特徴とする画
像形成装置。

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し、特にカラ
ー記録を可能にした画像形成装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、電子写真方式の画像形成装置とし
ては、コロナ放電により感光体に帯電を行なうカールソ
ン方式が広く用いられている。この方式では、ドラム状
あるいはベルト状の感光体の周囲に、コロナ帯電器、露
光手段、現像手段、転写手段、クリーニング手段、除電
手段等を配置し、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ため、装置の構
成や画像形成プロセスが複雑になり、コロナ放電用には
高電圧電源が必要であり、またコロナ放電のためにオゾ
ンが発生して周囲に悪影響を与える等の問題があった。

【０００３】これらの問題に対して近時、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（特公平2-49
00号、特公昭60-59592号、特開昭58-44445号、特開昭58
-153957 号、特開昭61-46961号、特開昭62−280772号な
ど）。

【０００４】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
側より露光器により露光するとともに現像バイアス供給
用の電源によりバイアス電圧を印加した現像器上の導電
性磁性トナーからなる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
に行ない、感光体上にトナー像を形成する。そのトナー
像は、転写ローラを用いて記録紙に転写され、定着手段
により定着されて記録画像となる。一方、感光体上に残
留したトナーは、現像器で回収され、再利用される。

【０００５】この電子写真方式に用いられる現像剤には
導電性トナーが用いられるために普通紙への記録が難し
いという問題点がある。かかる問題点を解決するために
導電性磁性キャリアと絶縁性磁性トナーとを組み合わせ
た２成分現像剤が提案され、これによって良好な普通紙
記録が可能となった。

【０００６】

【発明が解決しようとする問題点】しかしながら、上記
提案の２成分現像剤を用いた電子写真方式では、その現
像剤に磁性粉として鉄、フェライト、マグネタイト等の
強磁性材料を用いて強力な磁性を得て、黒色の記録画像
が得られるようになったが、その反面、磁性粉自体が黒
色に近い濃い色を有しているため、鮮明なカラー画像が
得られないという問題点があった。

【０００７】

【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と光導電層とを順次
積層して成る感光体と、その感光体の上記光導電層側に
配設した現像手段と、この現像手段のスリーブと透光性
導電層の間に現像バイアス電圧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、上記現像剤が導電性磁性キャリア
と絶縁性磁性トナーとからなる２成分系現像剤であり且
つ絶縁性磁性トナーに含有される磁性粉が透明もしくは
無色であることを特徴とする。

【０００８】

【実施例】以下、本発明を実施例により説明する。

【０００９】図１は本発明の電子写真方法による画像形
成装置１を表す模式図であり、図中、２は透光性支持体
３上に透光性導電層４と光導電層５と表面層６が積層さ
れたドラム状の感光体、７は露光手段としてのＬＥＤヘ
ッド、８は現像器、９は転写ローラである。ＬＥＤヘッ
ド７と現像器８は、感光体２のある一部を介して、ほぼ
対称的に配置される。１０はイレース用光源としてのＬ
ＥＤアレイであり、感光体２の外側に配置してもよい。
但し、このＬＥＤアレイ１０は必ず設けなくてはならぬ
というものではない。現像器８においては、例えば８極
の円柱状の磁極ローラ１１と、その外周に亘って配設さ
れた導電性スリーブ１２とから成り、更に導電性磁性キ
ャリアと絶縁性磁性トナーとからなり且つ絶縁性磁性ト
ナーに含有される磁性粉が透明もしくは無色である２成
分現像剤がトナー受１３に貯蔵され、この２成分現像剤
はスリーブ１２の外周へ配送され、磁気ブラシ１４を形
成する。また、スリーブ１２と透光性導電層４との間に
はバイアス電源１５が設けられ、その両者４、１２の間
に感光体２の電位特性に応じて＋或いは−の０〜３００
Ｖの電圧を印加する。１６は感光体２の表面に形成され
たトナー像、１７は記録紙、１８は残留トナーである。
これ以外に現像剤の回転手段と感光体２の回転手段とを
設ける。尚、露光手段にはここではＬＥＤヘッドを用い
たが、レーザや液晶シャッタ、ＥＬヘッド等を用いたも
のでもよい。イレース用光源１０にも、ＬＥＤアレイの
他、ハロゲンランプや蛍光灯、ＥＬアレイ等の光源が使
用可能である。

【００１０】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２の透光性支持体３側からＬＥＤヘ
ッド７より画像露光の光を照射し、光導電層５の内部に
正孔と電子を発生させると、現像器側に＋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
光導電層５の表面側へ移動し、磁気ブラシ１４の末端の
正電荷と打ち消し合い、感光体２の表面にトナーが付着
される。そして、そのトナーは転写ローラ９により記録
紙１７上に転写され、次いで定着される。

【００１１】次に上記構成の画像形成装置の具体的内容
を更に詳述する。

【００１２】図２は上記感光体２の一部と現像手段８に
より形成される現像剤溜り１９を表す説明図である。

【００１３】現像剤を保持させる現像器８は、導電性の
スリーブ１２と、その内部に配置された磁極ローラ１１
とから成り、現像剤の搬送は、磁極ローラ１１を固定し
てスリーブ１２を回転してもよく、またはスリーブ１２
を固定して内部の磁極ローラ１１を回転してもよい。

【００１４】ここで現像剤を感光体２と逆方向に回転さ
せると、両者の摩擦で現像器８と感光体２の最近接部位
よりも下流側（感光体が現像剤から離れる側）に現像剤
溜り１９が生じる。現像剤溜り１９は図の破線で区切っ
た部分である。即ち現像剤の本来の高さよりもはみ出し
た部分が現像剤溜り１９であり、現像剤の搬送速度や現
像剤の高さ、スリーブ１２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１
９の大きさに応じて適宜設定する。

【００１５】２０は制御電極であり、この制御電極２０
はスリーブ１２上で感光体２との最近接部位に設け、絶
縁体２１でスリーブ１２と絶縁する。制御電極２０は、
感光体２や現像剤に均一な電界が加わるように、スリー
ブ１２の長さ方向に沿った帯状とする。この制御電極２
０は本発明にとって必須不可欠のものではなく、適宜採
用される。

【００１６】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１２との最近接位置Ａではなく、感光体
２の逆方向回転で下流側に形成した現像剤溜り１９の位
置Ｂとし、好ましくは現像剤溜り１９の中でも下流側の
後半部とする。現像剤溜り１９の位置で露光を行なうこ
とにより、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、現像剤と感光体２との電気的引力が強く、良好な
トナー像１６が形成される。そして、トナー像１６の形
成後は感光体２が現像剤溜り１９から速やかに離れるた
め、感光体２の表面のトナー像１６が現像剤の衝突や摩
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１６が得られる。

【００１７】現像剤溜り１９の位置では、感光体２の表
面と現像スリーブ１２とが最も近接する位置Ａよりも、
感光体２の表面と磁極ローラ１１の距離が大きくなる。
このため、現像剤を磁極ローラ１１の側に吸引する磁力
は弱くなり、感光体２の表面に形成されたトナー像１６
の一部が磁力によって現像手段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。更に帯状の制御電極２０を
設け、その電位を電源２２により所定の電位に調整す
る。例えば制御電極２０を接地し、透光性導電層４と共
通電位にする。あるいはスリーブ１２の電位に対してそ
の電位を低くもしくは高く設定する。

【００１８】このようにスリーブ１２とは独立に電位を
印加できる制御電極２０を設けると、感光体２の表面電
位を現像剤を介して中和し、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２０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。また、制御電極２
０の電位を高くし、スリーブ１２の電位を低くすること
により、非露光部にトナーが付着し、露光部にはトナー
が付着しない、いわゆる反転現像も可能になった。

【００１９】感光体２の表面に形成されたトナー像１６
は次いで記録紙１７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
１８は、次の画像形成プロセスにおいて現像手段に回収
されて再利用される。

【００２０】更に、転写後の感光体２にイレース用光源
１０により除電光を照射することにより、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
をより効果的に打ち消すことができ、繰り返し使用時に
おける残像現象などの画像上の問題を抑制することが出
来る。また、感光体２の光導電層５と表面層６との界面
などにトラップされたキャリアを消去し、感光体２とそ
の表面の残留トナーとの電気的な引力をなくして、残留
トナーを現像器８に回収され易くすることが出来る。

【００２１】これらの図において、感光体２はドラム状
透光性支持体３の外周面に透光性導電層４を形成し、更
にその透光性導電層４の上に光導電層５および表面層６
を積層した構成である。

【００２２】上記透光性支持体３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。

【００２３】上記透光性導電層４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、イオンプレーティング法、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ＣＶＤ法、スプレー法、塗布法、
浸漬法などがある。光導電層５には、特にa-Si系光導
電層を用いるのがよく、このa-Si系層は、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）やハロゲン元素を１〜４０原子％含
有させる。また、この層の暗導電率や光導電率などの電
気的特性、光学的バンドギャップなどについて所望の特
性を得るために、周期律表第III ａ族元素（以下周期律
表第III ａ族元素をIII ａ族元素と略す）や第Ｖａ族元
素（以下Ｖａ族元素と略す）を含有させたり、カーボン
（Ｃ）、窒素（Ｎ）、酸素（Ｏ）等の元素を含有させる
とよい。中でも、アモルファスシリコンカーバイド（以
下アモルファスシリコンカーバイドをa-SiC と略す）を
光導電層５に用いる場合には、Si_1-XＣ_xのｘ値を０＜
ｘ≦0.5 、好適には0.05≦ｘ≦0.45の範囲に設定すると
よく、この範囲であれば、a-Si層よりも高抵抗となり、
かつ良好なキャリアの走行が確保できるという点で望ま
しい。III ａ族元素や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、その上優れた光感度が得られるという点
で望ましい。

【００２４】a-Si系光導電層５の厚みは、０．５〜２０
μｍ、好適には1 〜１５μｍにすればよい。

【００２５】表面層６には高抵抗表面層、特にa-SiC
や、アモルファスシリコンナイトライド（a-SiN ）、ア
モルファスシリコンオキサイド（a-SiO ）、アモルファ
スシリコンオキシカーバイド（a-SiCO）、アモルファス
シリコンオキシナイトライド（a-SiNO）などのa-Si系高
抵抗表面層を用いるのがよく、これらは光導電層５と同
様の薄膜形成手段により形成する。表面層６と光導電層
５にa-SiC を用いた場合には、光導電層５に含まれるカ
ーボン量に比べて表面層６のカーボンを多く含有させ
る。この表面層６におけるカーボン量は、Si_1-XＣ_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。また、この高抵抗表面層６にも、電気的特性の
調整用としてIII ａ族元素やＶａ族元素を含有させても
よい。

【００２６】表面層６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６で十分な絶縁耐圧の向上や、光キャリアを効果
的にトラップしてトナー像の形成に寄与させることが出
来ず、また、繰り返し使用した場合、摩耗により寿命も
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６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。また、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。

【００２７】本発明に係る画像形成装置の感光体２は、
上述した透光性導電層４とa-Si系光導電層５との間に更
にキャリア注入阻止層を形成してもよい。

【００２８】上記キャリア注入阻止層はa-Si層またはa-
SiC 層のいずれでもよく、通常、光導電層５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５に比べて光学的バンドギャップを大きくする必要
があり、そのために酸素また窒素などの元素を含有させ
るとよい。また、キャリア注入阻止層をa-SiC 層により
形成した場合、光導電層５に比べてカーボン量を多くす
るとよい。

【００２９】またキャリア注入阻止層には透光性導電層
４から光導電層５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る。即ち、負電荷キャリアの注入
を阻止するためにはIII ａ族元素を１〜10,000ppm 、好
適には100 〜5,000ppm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。

【００３０】このようにキャリア注入阻止層にIII ａ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、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。

【００３１】III ａ族元素や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。また上記キャリア
注入阻止層の厚みは0.01〜３μｍ、好適には0.1 〜２μ
ｍ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。

【００３２】上記キャリア注入阻止層には酸素及び／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４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４に
対する密着力も一段と高めることができる。

【００３３】本発明は上記構成の画像形成装置におい
て、導電性磁性キャリアと絶縁性磁性トナーとからなり
且つ絶縁性磁性トナーに含有される磁性粉が透明もしく
は無色である２成分現像剤を用いることが特徴である。

【００３４】この２成分現像剤であれば、絶縁性磁性ト
ナーにより感光体２の上に形成されたトナー像の普通紙
への静電的な転写が容易になり、多様な記録紙に良好な
記録画像を形成できるのに加えて、カラートナーを用い
ることにより多色の記録画像を得ることができる。

【００３５】特にバインダー樹脂中に磁性体を分散させ
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
と絶縁性磁性トナーとの組み合わせによる２成分現像剤
を用いると、感光体２へのバイアス印加特性や画像濃度
の向上、残留トナーの効果的な回収等の特性に優れ、良
好な記録画像が得られる。

【００３６】上記絶縁性磁性トナーは磁気ブラシを形成
するが、その際に現像器８の磁力によりキャリア上に保
持され、また感光体２上の残留トナーは磁気ブラシによ
る掻き取り力とともに磁力によっても回収されるので、
バックのかぶりやトナーの機内飛散が抑制され、残留ト
ナーの回収に優れた良好な現像特性が得られる。

【００３７】上記絶縁性磁性トナーの磁性粉には、希土
類ガーネット、イットリウム鉄ガーネット（Ｙ₃Fe₅O
₁₂）等の希土類鉄ガーネット、イットリウム・ガリウム
・ガーネットの単結晶又は多結晶等の希土類ガリウム・
ガーネットの少なくとも１種を用いる。これらは透明で
あり、また着色剤により任意に色を着けることができ、
カラートナーとして色の濁りの少ない鮮明な記録画像が
得られる。

【００３８】これらの磁性粉の粒径は０．０１〜２０μ
ｍが好ましく、所要によりトナーの特性に応じて適宜選
択される。特に０．５μｍ以下の粒径の磁性粉を用いる
と、透明感のよいカラー画像が得られる。

【００３９】トナーの着色剤としては、カラートナー用
の周知の種々の染料や顔料を用いることができ、例えば
カドミウムイエロー、ハンザイエローＧ、パーネントイ
エローＨＲ、黄鉛、ミネラルファーストイエロー、Ｃ．
Ｉ．ダイレクトイエロー、Ｃ．Ｉ．アシッドイエロー、
ジスアゾイエロー、パーマネントオレンジＧＴＲ、カド
ミウムオレンジ、ベンジジンオレンジＧ、ピラゾロンオ
レンジ、パーマネントレッドＧＧ、パーマネントレッド
Ｆ５Ｒ、カドミウムレッド、ブリリアントカーミン６
Ｂ、ピラゾロンレッド、レーキレッドＣ、キナクリドン
レッド、Ｃ．Ｉ．アシッドレッド、アントラキノン、フ
ァストバイオレットＢ、ジオキサンジンバイオレット、
メチルバイオレットレーキ、コバルトブルー、群青、紺
青、フタロシアニンブルー、銅フタロシアニン、ビクト
リアブルーレーキ、インダンスレンブルーＢＣ、Ｃ．
Ｉ．ダイレクトブルー、ピグメントグリーンＢ、フタロ
シアニングリーン、カーボンブラック、Ｃ．Ｉ．ダイレ
クトブラック等がある。

【００４０】トナーのバインダー樹脂としては、上記着
色剤に悪影響を及ぼさないものであれば、周知の種々の
ものがあり、例えばカルナバワックス、モンタンワック
ス、パラフィンワックス、ポリエチレンワックス、ポリ
プロピレンワックス等のワックス類、ポリスチレン、ク
ロロポリスチレン、ポリ−α−メチルスチレン等のスチ
レン系樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリア
ミド樹脂、グリコールエステル系樹脂、フェノール樹
脂、スチレンとアルキルアクリレートまたはアルキルメ
タクリレートとの共重合体、アクリル酸またはメタクリ
ル酸とアルキルアクリレートまたはアルキルメタクリレ
ートとの共重合体等があり、これらを単独もしくは組み
合わせて用いる。

【００４１】磁性粉と着色剤とバインダー樹脂の配合比
率は、バインダー樹脂１００重量部に対して、磁性粉が
１０〜８０重量部、着色剤が５〜４０重量部がよい。

【００４２】更に必要に応じて界面活性剤、滑剤、含金
属錯体、塩素化パラフィン等の荷電制御剤、ポリエチレ
ン等の定着向上助剤、ステアリン酸亜鉛等の流動性付与
剤、コロイダルシリカ等のブロッキング防止剤、クリー
ニング剤等の添加剤を配合する。

【００４３】上記の各成分より磁性カラートナーを得る
ためには、溶融混練して粉砕した後に、分級機で分級す
るという方法やスプレードライヤー法等の造粒法、マイ
クロカプセル化法等がある。

【００４４】更にこのトナーの粒子の表面に帯電制御剤
等の微粒子を固着してトナーの特性を調整することもよ
い。

【００４５】このような２成分現像剤はキャリアにより
形成される磁気ブラシにトナーが付着しており、主とし
て磁力によりキャリアに付着している。

【００４６】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、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。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。

【００４７】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、より好適には４０〜
６０ｅｍｕ／ｇであり、最適には４５〜６０ｅｍｕ／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。

【００４８】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。

【００４９】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。

【００５０】（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。

【００５１】（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。

【００５２】（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。

【００５３】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。

【００５４】図３は表面導電化樹脂キャリア２３の実施
例を示す模式図であり、磁性体粒子２４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２５の表面
に、導電性微粒子２６が固定されて導電層を形成し、キ
ャリア２３が構成されている。キャリア母粒子２５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。

【００５５】磁性体粒子２４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２４はキャリ
ア母粒子２５中の７０〜９０重量％を占める量で添加す
ることが適当である。導電性微粒子２６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。

【００５６】キャリア母粒子２５の表面への導電性微粒
子２６の固着は、例えばキャリア母粒子２５と導電性微
粒子２６とを均一混合し、キャリア母粒子２５の表面に
導電性微粒子２６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２６をキャリア母粒子２５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２６は、キャリア母粒子２５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２５から突き
出すようにして固定される。

【００５７】このようにキャリア２３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２３に高い導電性を付与できる。またキャリア
母粒子２５中には導電性微粒子２６を配合する必要がな
いので、それだけ多くの磁性体粒子２４をキャリア母粒
子２５中に配合でき、キャリア２３の磁力を大きくする
ことができる。

【００５８】図４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２４がバインダー樹脂
中に均一に分散されてなる図３と同様のキャリア母粒子
２５の表面に、導電性薄膜２７が形成されて導電層を形
成し、キャリア２３が構成されている。

【００５９】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。

【００６０】（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。

【００６１】（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。

【００６２】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。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１０¹⁵
Ω・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。

【００６３】また図３に示したキャリア２３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。
尚、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る。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】また、本発明者等は上記の特徴を有する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、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という結果を得た。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−Ｓｉ系感光体が好適である。

【００６９】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。

【００７０】次に実施例を個々詳述する。

【００７１】（例１）先ず２成分現像剤を下記のように
作製した。

【００７２】スチレンアクリル樹脂を１００重量部、イ
ットリウム鉄ガーネット粉末を６５重量部、キナクリド
ンレッド（赤色顔料）を１０重量部、荷電制御剤を３重
量部という比率で混合し、その混合物を熱ロールミルを
用いて加熱溶融混練した。その後に冷却し、粉砕機及び
ジェットミルで粉砕し、風力分級機で分級し、更にヘン
シェルミキサーで粒径２０ｎｍのシリカ粉末を０．５重
量％で外添し、５〜１５μｍの赤色トナーを得た。次い
でこの赤色トナーと粒径２５μｍの導電性磁性キャリア
を、トナー／キャリアで１５％の比で混合し、２成分現
像剤に調整した。

【００７３】次に外径３０ｍｍの透明な円筒状ガラス基
板の周面に、透光性導電層４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表１の成膜条件に
よりa-Si注入阻止層、a-Si光導電層、a-SiC 表面層を順
次積層して、感光体を作製した。

【００７４】

【表１】

【００７５】この感光体を図１に示すような上記画像形
成装置に装着し、上記２成分現像剤を用い、また、ダイ
ナミックドライブ方式の発光波長６８５ｎｍ、解像度３
００ＤＰＩ（ドット／インチ）のＬＥＤヘッドを配し、
そして、スリーブ１２と透光性導電層４との間にＶｓ＝
＋５０Ｖの電圧を印加し、露光量０．７μＪ／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−２００Ｖの転写バイアス電圧を印加し
た転写ローラにより市販普通紙に転写し、熱定着を行っ
て画像を得た。なお、現像剤を感光体２と逆方向に回転
させて現像剤溜り１９を形成し、その部位に露光を行な
った。この画像を評価したところ、光学濃度（以下、
Ｏ．Ｄ．と記す）が１．３である赤色画像を有し、バッ
クのかぶりもなく、解像度も３００ＤＰＩの良好な画像
であった。

【００７６】（例２）（例１）において、２成分現像剤
を下記のように作製した以外を同じように画像を形成し
た。

【００７７】ポリスチレン樹脂を１００重量部、イット
リウム鉄ガーネット粉末を７０重量部、銅フタロシアニ
ンブルー（青色顔料）を１５重量部、荷電制御剤を３重
量部という比率で混合し、その混合物を熱ロールミルを
用いて加熱溶融混練した。その後に冷却し、粉砕機及び
ジェットミルで粉砕し、風力分級機で分級し、更にヘン
シェルミキサーで粒径２０ｎｍのシリカ粉末を０．５重
量％で外添し、５〜１５μｍの青色トナーを得た。次い
でこの青色トナーと粒径２５μｍの導電性磁性キャリア
を、トナー／キャリアで１５％の比で混合し、２成分現
像剤に調整した。

【００７８】本例の画像評価テストによれば、Ｏ．Ｄ．
が１．３の画像濃度を有する青色画像が得られ、バック
のかぶりもなく、解像度も３００ＤＰＩの良好な画像で
あった。

【００７９】（例３）（例１）において、２成分現像剤
を下記のように作製した以外を同じように画像を形成し
た。

【００８０】ポリエステル樹脂を１００重量部、イット
リウム・ガリウム・ガーネット粉末を７５重量部、ジス
アゾイエロー（黄色顔料）を１０重量部、荷電制御剤を
３重量部という比率で混合し、その混合物を熱ロールミ
ルを用いて加熱溶融混練した。その後に冷却し、粉砕機
及びジェットミルで粉砕し、風力分級機で分級し、更に
ヘンシェルミキサーで粒径２０ｎｍのシリカ粉末を０．
５重量％で外添し、５〜１５μｍの黄色トナーを得た。
次いでこの黄色トナーと粒径２５μｍの導電性磁性キャ
リアを、トナー／キャリアで１５％の比で混合し、２成
分現像剤に調整した。

【００８１】本例の画像評価テストによれば、Ｏ．Ｄ．
が１．２の画像濃度を有する黄色画像が得られ、バック
のかぶりもなく、解像度も３００ＤＰＩの良好な画像で
あった。

【００８２】（例４）次に（例３）において、磁性粉に
マグネタイトを使用し、同様に黄色トナーを得て、２成
分現像剤を調整した。

【００８３】そして、同様な画像形成テストを行ったと
ころ、茶色系統の色調の黄色画像になり、磁性粉による
濁りが見られる色調の画像であった。

【００８４】（例５）次に（例１）において、磁性粉に
マグネタイトを使用し、同様に赤色トナーを得て、２成
分現像剤を調整した。

【００８５】そして、同様な画像形成テストを行ったと
ころ、黒っぽい赤色画像となり、磁性粉による濁りが見
られる色調の画像であった。

【００８６】（例６）次に（例２）において、磁性粉に
スピネルフェライトを使用し、同様に青色トナーを得
て、２成分現像剤を調整した。

【００８７】そして、同様な画像形成テストを行ったと
ころ、黒っぽい青色画像となり、磁性粉による濁りが見
られる色調の画像であった。

【００８８】

【発明の効果】以上の通り、本発明の画像形成装置によ
れば、現像剤として導電性磁性キャリアと絶縁性磁性ト
ナーとからなる２成分系現像剤であり且つ絶縁性磁性ト
ナーに含有される磁性粉が透明もしくは無色である２成
分現像剤を用いたことにより、トナー像の普通紙への静
電的な転写が容易になり、多様な記録紙に良好な記録画
像を形成できるのに加えて、種々の着色剤を用いてカラ
ートナーとすることができ、これにより、濁りのない色
調の鮮明な多色の記録画像を得ることができた。またト
ナー中に磁性粉を含有しているので、磁力による磁気ブ
ラシの形成やトナーの機内飛散の抑制、残留トナーの回
収等を効率的にできるという利点もある。

【００８９】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わる電子写真方法を示す模式図であ
る。

【図２】本発明の電子写真方法の要部構成図である。

【図３】本発明に係わる表面導電化樹脂キャリアを示す
模式図である。

【図４】本発明に係わる表面導電化樹脂キャリアを示す
模式図である。

【符号の説明】

２感光体７ＬＥＤヘッド８現像器９転写ローラ１０イレース用光源１２スリーブ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｇ０３Ｇ 15/01 Ｃ 15/06 １０１ 15/08 7810−2Ｈ 15/09 Ｚ 15/24 6830−2Ｈ

Claims

【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と光導電
層とを順次積層して成る感光体と、該感光体の上記光導
電層側に配設した現像手段と、該現像手段のスリーブと
透光性導電層の間に現像バイアス電圧を印加するための
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、前記現像剤が導電性磁性キャ
リアと絶縁性磁性トナーとからなる２成分系現像剤であ
り且つ該絶縁性磁性トナーに含有される磁性粉が透明も
しくは無色であることを特徴とする画像形成装置。