JPH06202412A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】内面露光同時現像を行う画像形成装置におい
て、非画像部のトナーのかぶりや画像濃度の低下を防止
する。 【構成】内側にＬＥＤアレイ（露光手段）３１を配置し
た感光ドラム１と、内側に固定マグネット２３を配置し
た現像スリーブ２２とを対向させて現像ニップＮを形成
する。感光ドラム１を矢印Ｒ１方向に回転させ、また、
高圧電源２６によって電圧を印加した現像スリーブ２２
を矢印Ｒ２方向に回転させる。これにより、現像ニップ
Ｎ内の清掃・帯電領域Ｎ_C にてクリーニング、帯電を、
露光照射位置Ａにて露光を、現像領域Ｎ_D にて現像剤Ｄ
による現像を、それぞれ行う。この際、電源２６が、現
像スリーブ２２に対し、直流電圧と交流電圧とを重畳し
た電圧を印加することによって、感光ドラム１上の非画
像部のトナーを現像スリーブ２２に引き戻すようにす
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、感光体に静電潜像を形
成し、該静電潜像をトナーによって現像する電子写真方
式の画像形成装置に係り、詳しくは、感光体の内側から
露光を行う背面露光方式の画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、複写装置、コンピュータ等のハー
ドコピーを得る手段として、電子写真方式を採用した画
像形成装置が広く用いられている。この画像形成装置
は、一般に、感光体の周囲に多数の、画像形成を行なう
ための装置を配置して構成されている。すなわち、感光
体の周囲には、帯電装置、露光装置、現像装置、転写装
置、クリーニング装置等が配置されている。このような
電子写真方式による画像形成プロセスは、感光体を帯
電、露光して感光体上に静電潜像を形成し、この静電潜
像にトナーを付着させて現像し、現像によって得たトナ
ー像を転写上に転写し、その後、このトナー像を転写材
上に定着して最終的にプリント画像を得るものである。

【０００３】こうして得られたプリント画像は、他のハ
ードコピー手段、例えば熱転写方式、インクジェット方
式、インパクトプリンティング方式等によって得たプリ
ント画像に比べて、解像度が高いこと、またコントラス
トが大きいこと等に基づき、全体として、高画質を得る
ことができる。

【０００４】しかし、電子写真方式による画像形成プロ
セスは、上述したように、多数の装置を必要とするた
め、装置全体の構成が大型化・複雑化しがちとなり、小
型化・簡略化を困難にしていた。

【０００５】このため、同じ電子写真方式を用いながら
帯電、露光、現像等のプロセスを複合化し（以下適宜
「簡易化プロセス」という。）、これらをほぼ同時にほ
ぼ同じ位置で行う方法がいくつか提案されており、その
代表的なものは、例えば特開昭５８−１５３９５７号公
報、特開昭６２−２０９４７０号公報等に開示されてい
る。これらは、概して、導電トナー、または導電キャリ
ヤと絶縁トナーを用い、（１）前回画像形成時の転写残
トナーのクリーニング、（２）接触帯電、（３）感光体
に対する背面からの画像露光、（４）接触現像、の一連
のプロセスを行うというステップを踏んでいる。そし
て、以上のステップを感光体と、感光体背面露光位置に
対向して感光体表面に接触している磁気ブラシローラと
の現像ニップ内で行うことを特徴としている。

【０００６】具体的には、図３に示すように、まず、現
像スリーブ２２によって形成される磁気ブラシローラと
感光体１との現像ニップＮ内における上流側で転写残ト
ナーを掻き取ってクリーニングを行う。この際、使用す
るトナーは磁性トナーＴであり、現像スリーブ２２内部
には固定マグネット２３が配置されているため、磁気力
によってクリーニング効果を高めることができる。次
に、導電性の磁気ブラシ（導電トナーもしくは導電キャ
リヤ）によって感光体１表面を摺擦し、電荷を注入する
ことによって感光体１表面の帯電を行う。これは、感光
体１表面の不純物準位等に電荷をトラップさせることに
よって帯電を行うため、十分抵抗値の低い帯電部材を用
い、帯電時間を長く取らなければ必要な帯電がなされな
い。このため、感光体１としては、表面付近に電荷をよ
く保持できる材料を用いることが必要であり、アモルフ
ァスシリコン（以下「ａ−Ｓｉ」という。）、セレン等
が好ましく用いられている。以上説明したクリーニング
及び帯電は、現像ニップＮ内における背面露光位置Ａ
（次に説明）の上流側の清掃・帯電領域Ｎ_C にて同時に
行われる。なお、上述の磁気ブラシの摺擦による感光体
１の帯電電位は、印加した電圧とほぼ等しいものとな
る。

【０００７】次に、感光体１背面から露光を行う。光源
（露光手段）３としては、ＬＥＤアレイ３１等を用いて
おり、現像スリーブ２２と感光体１とによって形成され
る現像ニップＮ内の定められた位置（背面露光位置）Ａ
に露光を行う。この露光によって感光体１上には、潜像
が形成される。この潜像は、現像ニップＮ内の背面露光
位置Ａ下流側の現像領域Ｎ_D において現像される。導電
トナーを用いる場合には、感光体１上に形成された潜像
によって静電誘導された電荷がトナーの穂を通じて穂先
端のトナーに注入され、この電荷と潜像電荷との間に働
くクーロン力でトナーが穂から離れて現像が行われる。

【０００８】また、同様の構成で２成分現像剤を用い
て、磁性導電キャリヤと絶縁トナーとによって現像を行
う場合には、導電キャリヤの穂が近接電極の役割を果た
して感光体１と現像スリーブ２２との間に印加する電圧
が低くても現像に十分な電界を与えることができるた
め、低電圧で絶縁トナーの現像を行うことが可能であ
る。

【０００９】一般的には、導電トナーでは、感光体１上
のトナー像を転写材Ｐに転写する際に電界を用いた転写
が難しいため、後者の絶縁トナーを用いた２成分現像が
好ましいとされている。

【００１０】なお、感光体として、近年主流を占めてい
る機能分離型のＯＰＣ感光体は、電荷注入性が悪いた
め、従来、上述の構成の画像形成装置にはあまり用いら
れてなかったが、感光体の表面に新たに電荷注入層を形
成することによって、電荷注入性が改善され、良好な帯
電性を確保できるようになることが確認されている。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】 〈第１の発明の課題〉しかしながら、従来の技術に述べ
た簡略化プロセスにおいては、多くのプロセスを感光体
１と現像スリーブ２２との間の現像ニップＮで行うた
め、いくつかの問題点が生じる。

【００１２】先に述べたように、簡略化プロセスでは、
接触帯電と接触現像とを同じ現像ニップＮ内で行うため
に、帯電電圧と現像電圧とが同電圧となる。さらに良好
な帯電性を示すａ−Ｓｉ感光体を使用した場合でも、６
０Ｖの直流帯電電圧を印加するのに対して得られる帯電
電位は５５Ｖであり、暗部電位が現像電圧よりも低くな
ってしまう。このため、非画像部においても５Ｖ程度の
現像コントラストを持つことになり、特にトナーのトリ
ボが高い場合には非画像部への現像が促進されかぶりが
顕著となる。

【００１３】また、ａ−Ｓｉ感光体は、電気的絶縁耐圧
が低いため帯電コントラストは数＋Ｖ程度しか確保でき
ず、コントラストを大きくして画像濃度を上げることは
困難である。実際に図３に示す装置では、＋６０Ｖの現
像スリーブ印加電圧で画像反射濃度１．３とするのが限
界であった。

【００１４】このように、簡略化プロセスにおいては、
潜在的な非画像部のかぶりと、画像濃度が低いこととが
問題となっていた。

【００１５】そこで、第１の発明は、磁気ブラシローラ
に、直流電圧と交流電圧とを重畳した電圧を印加するこ
とによって、非画像部のトナーのかぶりや、画像濃度の
低下を防止するようにした画像形成装置を提供すること
を目的とするものである。 〈第２の発明の課題〉また、従来の技術技術において述
べた簡略化プロセスにおいては、現像スリーブ２２に印
加する電圧によって帯電電位が決定され、さらにこの電
圧が現像電圧を兼ねるため、現像は反転現像を行うこと
が前提になる。

【００１６】しかし、図６（ａ）に示すように、一般的
には現像スリーブ２２にある電圧Ｖ_DCを印加しても、完
全な電位収束性が得にくいため、得られる帯電電位はこ
の値から少し小さな値Ｖ_D になる。この電位は非画像部
を与える電位であるため、この状況では一般的な電子写
真プロセスで用いられる反転コントラストをとることが
不可能であり、逆に電界はトナーを現像する方向に向
く。

【００１７】したがって、非画像部にかぶりが発生する
ことが原理上避けられず、簡略化プロセスを行う場合の
大きな問題点となっていた。

【００１８】そこで、第２の発明は、現像ニップ内に、
帯電電極と現像電極とを設けることにより、感光体上の
非画像部のトナーを磁気ブラシローラ側に引き戻し、非
画像部のトナーのかぶりをなくすようにした画像形成装
置を提供することを目的とするものである。 〈第３の発明の課題〉さらに、従来の技術の簡略化プロ
セスによると、非画像部にかぶりが発生するという問題
があった。簡略化プロセスは、その構成上通常の電子写
真プロセスで設定される反転コントラストをとることが
できないため、本質的に非画像部がかぶりやすい構成と
なっている。

【００１９】具体的に図１２に示すと、実際に１０³ Ω
・cmの体積抵抗値を持つ導電粒子を用いてａ−Ｓｉ感光
体の上にシリコーンカーバイド層を設けた感光体で現像
スリーブに＋６０Ｖの電圧を印加して図１１の装置で画
像形成を行ったところ、帯電電位Ｖ_D は＋５５Ｖに、露
光部電位Ｖ_L は＋５Ｖになった。この感光体電位に対し
て現像ニップ内の後半の現像領域で現像を行うと、電位
設定は図１２に示すように非画像部電位Ｖ_D ＝＋５５
Ｖ、画像部電位Ｖ_L ＝＋５Ｖ、現像電位Ｖ_DC＝＋５０Ｖ
となり、この設定でポジトナーを反転現像させることに
なる。

【００２０】この電位設定をみてわかるように、現像コ
ントラストは５０Ｖであるが反転コントラストはなく、
非画像部においてむしろ５Ｖほど現像側に向いている。
実際には現像スリーブ内のマグネットによる磁性トナー
への拘束力が働くため非画像部への現像は抑制される
が、非常にかぶりやすいプロセスであることがわかる。

【００２１】このように、簡略化プロセスは、構成が単
純である反面、かぶりの面で画像安定性に欠けるという
問題点が存在していた。

【００２２】そこで、第３の発明は、感光体の表面層の
表面エネルギーを３０dyne／cm以下にすることで、非画
像部のかぶりをなくすようにした画像形成装置を提供す
ることを目的とするものである。

【００２３】

【課題を解決するための手段】本発明（第１の発明ない
し第３の発明）は、上述事情に鑑みてなされたものであ
って、それぞれ以下のような構成をとる。 〈第１の発明の手段〉第１の発明は、光が透過する導電
基体上に感光層を設けた感光体と、該感光体に対向して
該感光体との間に現像ニップを形成するとともに該現像
ニップにて帯電、現像を行う磁気ブラシローラと、前記
現像ニップにて前記感光層を背面側から露光する露光手
段とを備えた画像形成装置において、前記磁気ブラシロ
ーラに直流電圧と交流電圧とを重畳した電圧を印加する
電源を備える、ことを特徴とする。

【００２４】また、前記感光層を有機光導電体によって
形成したり、前記感光層の表面に電荷注入層を設けたり
してもよい。

【００２５】さらに、前記電荷注入層が、絶縁性のバイ
ンダーと、該バインダー内に分散させた導電粒子とを備
えるようにしてもよい。 〈第２の発明の手段〉また、第２の発明は、光が透過す
る導電基体上に感光層を設けた感光体と、該感光体に対
向して帯電、現像を行う磁気ブラシローラと、前記感光
層を背面側から露光する露光手段とを備えた画像形成装
置において、前記感光体と磁気ブラシローラとの間に現
像剤による現像ニップを形成するとともに、該現像ニッ
プ内に、前記感光体を帯電する帯電電極と、前記露光手
段によって前記感光体上に形成された潜像を現像する現
像電極とを備えてなる、ことを特徴とする。

【００２６】この場合、前記帯電電極に印加する帯電電
圧の絶対値を、前記現像電極に印加する現像電圧の絶対
値よりも大きく、かつ、これら帯電電圧と現像電圧の極
性を等しく設定することができる。

【００２７】前記磁気ブラシローラが、前記感光体に対
向する固定のスリーブと、該スリーブ内に、回転可能に
配置されたマグネットローラとを備え、該マグネットロ
ーラの回転によって、前記スリーブ表面に現像剤を担持
搬送するようにしてもよい。 〈第３の発明の手段〉さらに、第３の発明は、光が透過
する導電基体上に感光層を設けた感光体と、該感光体に
対向して帯電現像を行う磁気ブラシローラと、前記感光
層を背面側から露光する露光手段とを備えた画像形成装
置において、前記感光体表面に表面層を設けるととも
に、該表面層の表面エネルギーが３０dyne／cm以下であ
る、ことを特徴とする。

【００２８】この場合、前記表面層を、絶縁性のバイン
ダーと、該バインダー内に分散させた導電粒子とを備え
た電荷注入層としてもよく、また、前記バインダーが、
少なくともフッ素樹脂を含有するようにしてもよい。

【００２９】

【作用】

〈第１の発明の作用〉以上構成に基づき、第１の発明に
よると、磁気ブラシローラに直流電圧と交流電圧とを重
畳した電圧を印加することによって、帯電時の像担持体
の表面電位を均すとともに、現像コントラストを大きく
とることができる。 〈第２の発明の作用〉また、第２の発明によると、帯電
電圧と現像電圧とを独立に設定することができるので、
例えば、これらの電圧を同極性とし、かつ帯電電圧の絶
対値を現像電圧のそれよりも大きくすることで、感光体
上の非画像部に付着したトナーを磁気ブラシローラ側に
引き戻すことができる。 〈第３の発明の作用〉さらに、第３の発明によると、感
光体の表面エネルギーを３０dyne／cm以下にすることに
よって、感光体表面の離型性が向上するので、トナーが
感光体表面に付着しにくくなる。

【００３０】

【実施例】以下、図面に沿って、本発明の実施例につい
て説明する。 〈第１の発明の実施例１〉本実施例では、図３の従来例
に示すような感光体背面露光、クリーニング、帯電、現
像同時プロセス（簡略化プロセス）において、その現像
スリーブに印加する印加電圧が直流電圧と交流電圧とを
重量したものであることを特徴とする。したがって本実
施例での装置構成は、図１に示すように現像スリーブに
電圧を印加する高圧電源部が変更される。

【００３１】まず、図１に示す画像形成装置の概略につ
いて述べる。なお、図３に示す従来の画像形成装置と同
様の構成、作用をなすものについては、同様の符号を付
してその説明を省略するものとする。

【００３２】感光体としての感光ドラム１は、直径３０
ｍｍの透明ガラスシリンダー１１の上に感光層を積層さ
せたものである。シリンダーとしては、ガラス以外でも
透明であり、寸法安定性良好であれば樹脂でもよく、他
に、ポリカーボネート樹脂、ＰＭＭＡ樹脂等でできたも
のも使用可能である。本実施例では透明ガラスシリンダ
ー１１上に下から順に、透明導電層（導電基体）、この
透明導電層からの電荷の注入を防止する電荷注入阻止
層、ａ−Ｓｉ層（感光層）１２、保護層を積層した正帯
電性ａ−Ｓｉ感光体１を用いている。

【００３３】次に、現像装置２について説明する。

【００３４】現像装置２は、現像剤Ｄを収納する現像容
器２１と、磁気ブラシローラとを備えている。磁気ブラ
シローラは、直径３０ｍｍの回転可能な現像スリーブ２
２とその中の固定マグネット２３によって構成されてお
り、現像スリーブ２２表面には、後述のキャリヤが穂立
てされて磁気ブラシを形成する。この磁気ブラシは、現
像スリーブ２２の矢印Ｒ２方向の回転によって搬送され
る。現像スリーブ２２は感光ドラム１の矢印Ｒ１方向の
回転に対し現像ニップＮにおいて同方向（現像ニップＮ
において感光ドラム１表面と現像スリーブ２２の表面と
の移動方向が同じ）に６倍の周速で回転駆動される。本
実施例では、プロセスピードは感光ドラム１の周速５０
ｍｍ／sec としているため、現像スリーブ２２の周速は
３００ｍｍ／sec である。固定マグネット２３の磁極配
置は等極の８極であり、そのうちの１極のピーク位置が
感光ドラム１と現像スリーブ２２との相互の中心を結ん
だ直線上にくるように配置され、ピーク位置での現像ス
リーブ２２上の磁束密度が８００ガウスとなるように設
定してある。

【００３５】現像剤Ｄは、二成分であり、磁性導電キャ
リヤＣ（以下適宜単に「キャリヤ」という。）と、磁性
絶縁トナーＴ（以下適宜単に「トナー」という。）との
組み合わせである。磁性導電キャリヤＣは、転写残トナ
ーのクリーニングと、感光ドラム１表面の帯電と、トナ
ーの搬送とに寄与している。粒径は２５μ、抵抗値１０
³ Ω・cmであり、ポリエチレン樹脂にマグネタイト、導
電化のためにカーボンブラックを分散した樹脂キャリヤ
である。一方、磁性絶縁トナーＴは、ポジトナーで、粒
径７μｍ、抵抗値１０¹⁴Ω・cmである。このトナーとキ
ャリヤとをＴ／Ｄ比１５％（トナーＴ対現像剤Ｄ全体の
重量比）で混合し、現像容器２１に収納する。現像容器
２１内では、現像スリーブ２２へのトナーでのコート厚
を規制するための金属板ブレード２４が現像スリーブ２
２と対向しており、現像スリーブ２２上のトナーの層厚
は約１ｍｍとなる。また、現像スリーブ２２と感光ドラ
ム１とは不図示の端部突き当てコロによって間隔０．５
ｍｍに保持されている。この状態では感光ドラム１と現
像スリーブ２２を所定の速さで回転させた場合、両者の
間で現像剤Ｄによって形成される現像ニップＮが７ｍｍ
となるように設定されている。

【００３６】本実施例では現像スリーブ２２と感光ドラ
ム１との間に印加する電圧は、直流電圧と交流電圧の重
量電圧であり、高圧電源（電源）２６によって印加され
る。本実施例においては、この電圧の印加とポジトナー
との組み合わせによって反転現像を行う。

【００３７】露光装置３としては、ＬＥＤアレイ３１を
有し、感光ドラム１の内側に挿入するようにして配設さ
れている。ＬＥＤアレイ３１は、現像ニップＮ内の露光
照射位置Ａに向けて背面露光を行う。露光照射位置Ａは
現像ニップＮ内の最下流から２ｍｍの位置に設定する。
７ｍｍの現像ニップＮは、露光照射位置Ａを基準とし
て、その上流側５ｍｍの清掃・帯電領域Ｎ_C と、下流側
２ｍｍの現像領域Ｎ_D とに分けられる。この露光照射位
置Ａが上流側に寄り過ぎると、露光によって形成された
潜像が導電キャリヤＣによって再帯電を受け、潜像コン
トラストが小さくなってしまうので画像濃度が上がらな
い。反対に所定の位置から下流に寄り過ぎると、潜像に
トナーを付着させる現像領域Ｎ_D が短くなってしまうの
で、同じくに画像濃度が上がらないといった不具合が生
じる。

【００３８】以上のような画像形成装置を用いて実際に
画像形成を行った例を示す。

【００３９】まず、感光ドラム１と現像スリーブ２２と
によって形成される現像ニップＮ内の清掃・帯電領域Ｎ
_C において、前回の画像形成時に感光ドラム１上に残さ
れたトナーが現像スリーブ２２によって早回しされてい
る磁気ブラシによって掻き取られる。同時に、導電キャ
リヤＣと感光ドラム１とが接触することによって感光ド
ラム１表面に電荷が注入帯電される。本実施例では、＋
６０Ｖの直流電圧に、周波数１８００Ｈｚ、ピーク間電
圧２００Ｖの正弦波の交流電圧を重畳して、現像スリー
ブ２２に印加している。これにより得られる感光ドラム
１表面電位は、＋５７Ｖであり、交流電圧重畳によるな
らし効果のため、直流電圧のみの場合よりも印加電圧に
近く、かつ均一に帯電される。

【００４０】そして、露光照射位置Ａでは感光ドラム１
内側よりＬＥＤアレイ３１による露光を行うことによっ
て露光部電位（明部電位）を５Ｖにまで低下させる。

【００４１】露光後の現像ニップＮでは、電界による接
触現像を行う。

【００４２】本実施例では、電源２６によって現像スリ
ーブ２２に直流と交流の重畳電圧を印加しているため、
従来の直流電圧のみの場合よりも、現像を促進する電界
が大きくなるので、画像濃度を高めることができた。実
際には、従来、１．３程度であった反射濃度を１．５程
度まで引き上げることができた。また、従来では生じな
かった引き戻し電界（感光ドラム上の非画像域のトナー
を現像スリーブ２２に引き戻す電界）も発生するため、
非画像域でのかぶりも低減することができた。

【００４３】このようにして現像されたトナー像は、転
写ローラ５によって転写材Ｐ上に転写される。本実施例
で用いた転写ローラ５の抵抗値は５×１０⁷ Ωであり、
印加バイアスは−６００Ｖであった。転写部で転写され
なかったトナーは、次の画像形成時に現像ニップＮの清
掃・帯電領域Ｎ_C で掻き取られるため、次回の画像形成
に影響は及ぼさない。

【００４４】以上のように、本発明では、現像スリーブ
２２に印加する電圧として直流電圧と交流電圧との重畳
電圧を用いることによって、簡略化プロセスにおける感
光ドラム１帯電時の表面電位のならし効果と非画像域で
のトナーのかぶり低減効果とがあり、これにより画像濃
度を上げ、かつ画質を向上させることが可能となった。 〈第１の発明の実施例２〉実施例２では、図１に示すよ
うな簡略化プロセスの感光ドラムとして、機能分離型負
帯電ＯＰＣの表層に電荷注入層を設け、このような感光
ドラムを装着した画像形成装置において、その現像スリ
ーブ２２に印加する印加電圧を直流電圧と交流電圧とを
重畳したものとすることを特徴とする。

【００４５】本実施例で用いた感光ドラムは、透明ガラ
スシリンダー１１上に、下層から順に透明導電層、この
透明電界層からの電荷の注入を防止する電荷注入阻止
層、電荷発生層、Ｐ型の電荷輸送層を積層した機能分離
型のＯＰＣ感光ドラムに、さらにアクリル樹脂に導電フ
ィラーとしてＳ_n Ｏ₂ を分散させた電荷注入層を積層し
てある。

【００４６】上記の構成の感光ドラムを本実施例の簡略
化プロセスに用いると、図２に示すような摩擦帯電によ
るものと思われるマイナス側のオフセット電位が発生す
る。これより、暗部電位が現像電圧よりも大きく（この
場合、負帯電なのでマイナス側に大きく）なり、バック
コントラストができるため、従来発生していた簡略化プ
ロセスに特有のかぶりは減少する。また、ＯＰＣ感光ド
ラムは、従来のａ−Ｓｉ感光ドラムに比べ、電気的絶縁
耐圧が高いため、現像スリーブ２２の印加電圧を上げる
ことが可能で、現像コントラストを上げることにより十
分な画像濃度を得ることができる。

【００４７】このような感光ドラムを用いることによ
り、本実施例での特徴である現像スリーブ２２に直流と
交流との重畳電圧を印加したときの効果が、直流のみの
場合に比べ、さらに顕著に現われる。これは、重畳電圧
を印加することにより、バックコントラストが大きくな
る方向にオフセット電位が増えるためである。

【００４８】以下に、実際に画像形成を行った例を示
す。

【００４９】本実施例では、現像スリーブ印加電圧とし
て、−２００Ｖの直流電圧と、周波数１８００Ｈｚ、ピ
ーク間電圧２ｋＶの正弦波の交流電圧を重畳して用い
た。このときに得られる感光ドラム表面電位は、オフセ
ット電位も含め−２０５Ｖであった。そしてＬＥＤアレ
イ３１による露光で−１５Ｖにまで露光部電位（明部電
位）を低下させるので、現像コントラストは１９０Ｖと
ることができた。このようにしてできた潜像に対して、
重畳電圧による電界でネガトナー現像することにより、
実施例１で得た画像よりもさらにかぶりが少なく高画像
濃度、高解像度の画像を得ることができた。

【００５０】以上のように、現像スリーブ２２に印加す
る電圧に直流電圧と交流電圧の重畳電圧を用いること
と、表層に電荷注入層を設けたＯＰＣ感光ドラム１との
組み合わせにより、簡略化プロセスにおける画像のさら
なる向上が可能となった。 〈第２の発明の実施例１〉本実施例では、図５に示すよ
うな従来の感光体背面露光、クリーニング、帯電、現像
同時プロセス（簡略化プロセス）において、感光体にａ
−Ｓｉを用い、現像器として回転マグネットと固定スリ
ーブを用い、固定スリーブの表面に二つの電極を配置す
る構成とする。

【００５１】まず、図４を参照して、実施例１の画像形
成装置の概略について述べる。

【００５２】感光体１（以下適宜「感光ドラム１」とい
う。）は、直径３０ｍｍの透明ガラスシリンダー１１の
上に、正帯電性のａ−Ｓｉ感光層１２を積層させたもの
である。

【００５３】ここではシリンダーとして、ａ−Ｓｉの蒸
着の際に耐熱性が必要なため耐熱ガラスを用いたが、こ
れに限らず、透明であり、寸法安定性が良好であれば樹
脂でもよく、他に、ポリカーボネート樹脂、ＰＭＭＡ樹
脂等でできたものも使用可能である。次に、透明ガラス
シリンダー１１の表面に透明導電層（導電基体）として
ＩＴＯ層１１ａを厚さ１μｍ程度塗工する。

【００５４】このＩＴＯ層１１ａ上に積層させる機能層
を以下に述べる。下層から順にＩＴＯ層１１ａからの正
電荷の注入阻止層としてのシリコンカーバイド層、感光
層としてａ−Ｓｉ層１２を蒸着し、この上に保護層とし
て絶縁性のシリコンカーバイド層をさらに蒸着する。こ
の層は帯電性を向上させ、画像コントラストを稼ぐ役割
も果たす。

【００５５】次に、現像装置２について説明する。

【００５６】現像装置２は、現像剤Ｄを収納する現像容
器２１と、表面に電極を形成した絶縁性の直径３０ｍｍ
の固定スリーブ２２Ａと固定スリーブ２２Ａの内側に回
転可能に配設されたマグネットローラ２３Ａとによって
構成されている。

【００５７】現像スリーブ２２Ａは図４に示すように、
感光体１内部に配置される露光手段３のＬＥＤアレイ３
１の露光照射位置Ａに対応するところを境界として現像
ニップＮ内における感光ドラム１回転方向（矢印Ｒ１方
向）の上流側の清掃・帯電領域Ｎ_C と、下流側の現像領
域Ｎ_D とに別の電圧が印加できるように、電気的に絶縁
された２つの帯電電極３１、現像電極３２を配設してい
る。上流側の帯電電極３１は帯電用であり、電源３５に
よって帯電用の帯電電圧Ｖ_D を印加できるように、また
下流側の現像電極３２には同じく電源３６によって現像
用の現像電圧Ｖ_DCが印加できるような構成となってい
る。

【００５８】マグネットローラ２３Ａは等極８極であ
り、各磁極のピークでは８００ガウスの磁束密度を持
ち、感光ドラム１の周速方向に対して現像ニップＮにお
いて相互の表面の移動方向が逆になる方向に６倍の周速
で回転される。これによってトナーはスリーブ２２Ａ上
を転がり感光ドラム１の収束方向と同じ向きに搬送され
る。

【００５９】本実施例では、プロセススピードは感光ド
ラム１の周速を５０ｍｍ／sec としているため、マグネ
ットローラ２３Ａの周速は３００ｍｍ／sec になる。

【００６０】現像剤Ｄは、２成分であり、磁性導電キャ
リヤＣ（以下適宜単に「キャリヤ」という。）と、磁性
絶縁トナーＴ（以下適宜単に「キャリヤ」という。）と
の組み合わせである。磁性導電キャリヤＣは、転写残ト
ナーのクリーニング、感光ドラム表面の帯電、そしてト
ナーの搬送に寄与している。キャリヤの粒径は２５μ、
抵抗値は１０³ Ω・cmであり、ポリエチレン樹脂にマグ
ネタイト、導電化のためにカーボンブラックを分散した
樹脂キャリヤである。磁性絶縁トナーＴは、ネガトナー
で、粒径７μｍ、抵抗値１０¹⁴Ω・cmである。

【００６１】このトナーのとキャリヤとをＴ／Ｄ比１５
％（トナーＴ対現像剤Ｄ全体の重量比）で混合し、現像
容器２１に入れる。現像容器２１では、現像容器２１へ
のコート厚を規制するための金属板ブレード２４がスリ
ーブ２２Ａと対向しており、トナーの層厚は約１ｍｍと
なる。また、スリーブ２２Ａと感光ドラム１とは不図示
のギャップ調整部材によって間隔０．５ｍｍに保持され
ている。この状態では感光ドラム１とマグネットローラ
２３Ａとを所定の速さで回転させた場合、両者の現像ニ
ップが７ｍｍとなるように設定されている。

【００６２】本実施例では、帯電電圧Ｖ_D として＋９０
Ｖ、現像電圧Ｖ_DCとして＋７０Ｖを印加する。なお、図
４ではこの２種類の電圧を与える電源３５、３６を別に
記載しているが、これは本発明の構成を限定するもので
はなく、例えば＋９０Ｖの電源電圧を抵抗で分圧して＋
７０Ｖの電圧を供給する。もしくは＋７０Ｖの電源に直
列に＋２０Ｖの電源を挿入して＋９０Ｖの電源とするこ
と等も可能である。露光手段３は３００ｄｐｉのＬＥＤ
アレイ３１を有し、感光ドラム１の内側に挿入して現像
ニップＮの露光照射位置Ａに背面露光を行う。露光照射
位置Ａは現像ニップＮ内の、最下流側から２ｍｍの位置
に設定する。この位置が上流に寄り過ぎると、露光によ
って形成された潜像が導電キャリヤによって再帯電を受
け、潜像コントラストが小さくなってしまうので画像濃
度が上がらない。逆に所定の位置より下流に寄り過ぎる
と、現像に寄与する領域が短くなってしまうので同様に
画像濃度が稼げないといった問題が生じる。

【００６３】上述の画像形成装置を用いて実際に画像形
成を行った例を示す。

【００６４】まず、感光ドラム１とスリーブ２２Ａによ
って形成される現像ニップＮ内の上流側の清掃・帯電領
域Ｎ_C で、前回の画像形成時に感光ドラム１上に残され
たトナーが速回しされている磁気ブラシによって掻き取
られる。と同時に導電キャリヤＣと感光ドラム１とが接
触することによって感光ドラム表面に電荷が注入され、
帯電が行われる。この位置では、感光ドラム１と対向し
ているスリーブ２２Ａの電極は帯電電極３１であるの
で、これに印加した電圧相当の帯電電位が得られる。本
実施例では＋９０Ｖの電圧を帯電電極３１に印加したと
ころキャリヤ等による電圧降下により電位収束性が若干
悪く、＋８０Ｖの帯電電位Ｖ_D が得られた。

【００６５】次の露光照射位置Ａでは感光ドラム１内側
からＬＥＤ露光を行うことによって露光部電位（明部電
位）Ｖ_L は＋５Ｖにまで低下する。

【００６６】露光後の現像ニップＮでは、電界による接
触現像を行う。露光後に感光ドラム１と対向しているス
リーブ２２Ａ上には＋７０Ｖが印加された現像電極３２
があるため、図６（ｂ）に示されるようにこの時の電位
の関係は画像部には６５Ｖ（＝Ｖ_DC−Ｖ_L ＝７０−５）
の現像電圧が、また非画像部には１５Ｖ（＝Ｖ_D −Ｖ_DC
＝８５−７０）の引き戻し電圧がかかる。

【００６７】ここで使用される電圧は、通常の電子写真
プロセスと比較すると低いが、導電キャリヤによる穂立
ちが感光ドラム１とほとんど接触していることもあり、
トナーにかかる現像電界は非常に大きいものとなり、画
像濃度を高くすることができる。実際には反射濃度で
１．３程度の濃度を出すことができ、高画像濃度、高解
像度の画像を出力することができる。

【００６８】従来の内面露光同時現像プロセス（簡略化
プロセス）では、現像スリーブに一定の電圧しか印加で
きなかった。したがって、現像スリーブにどのような電
圧を印加しても常に帯電電位の絶対値は現像電圧のそれ
より小さくなってしまい、この結果、常にかぶり電界
（現像電界）が生じ、かぶりが生じやすくなっていた
が、本実施例の構成をとることによってこの問題を解消
できる。

【００６９】このようにして現像されたトナー像は不図
示の転写ローラによって転写材上に転写される。本実施
例で用いた転写ローラの抵抗値は５×１０⁷ Ωであり、
印加バイアスは＋５００Ｖであった。転写部で転写され
なかったトナーは次の画像形成時に現像ニップＮの清掃
・帯電領域Ｎ_C で掻き取られるため、次回の画像形成に
影響は及ぼさない。

【００７０】ここで、第２の発明の構成と、スリーブ２
２Ａに同じ現像コントラストを確保するため一様に＋７
０Ｖを印加して画像形成を行った従来の技術を比較する
と以下の表１のようになる。

【００７１】

【表１】 以上のように、従来のプロセスでは帯電電位が現像電圧
より小さいため反転コントラストがマイナス（現像側）
になっており、非画像部のかぶりが６．５％程度と無視
できない値になっていた。

【００７２】本実施例では、帯電電極３１に印加できる
電圧を＋９０Ｖとした場合、現像電極３２に印加する電
圧を＋７０Ｖとしたことにより反転コントラスト１５Ｖ
を形成することができ、非画像部には地かぶりは生じ
ず、転写材上のかぶりは従来例の６．５％から１．３％
へと大幅に減少させることができた。 〈第２の発明の実施例２〉本実施例では、マグネットロ
ールを固定してスリーブを回転させ、かつ現像ニップ内
に帯電電圧、現像電圧印加用の固定電極を配置すること
を特徴とする。

【００７３】実施例１で述べたように、内面露光同時現
像プロセス（簡略化プロセス）で、帯電電極３１と現像
電極３２とを別に構成することによって画像形成時の反
転コントラストを作ることが可能になり、非画像部のか
ぶりを抑制できるようになる。

【００７４】しかし、マグネットロール２３Ａを回転さ
せてトナーを現像容器２１内から現像ニップＮに搬送す
ると、マグネットロール２３Ａの磁極配置のリップルに
よって現像ニップＮの大きさが変化し、画像濃度ムラを
起すことがある。特に、Ｔ／Ｄ比が比較的小さい場合に
ベタ黒画像を出力した場合には、トナーの現像ニップＮ
への供給が不安定、不足となり現象が顕著になる。

【００７５】これを防止するためにはマグネットロール
２３Ａの磁極を固定としてスリーブを回転させて、現像
ニップＮに均一にトナーを搬送することが好ましいが、
この構成ではスリーブ２２Ａ上に帯電電極３１、現像電
極３２を固定することができない。

【００７６】このため、本実施例では図７に示すように
現像ニップＮ内に別部材を設け、これに現像電極３１と
帯電電極３２を固定して帯電を行う。

【００７７】具体例を以下に示す。基本的な構成は実施
例１で用いたものと同じものであるが、本発明では現像
装置２の構成を変更し、トナー搬送の安定化を図る。

【００７８】マグネットロール２３Ａは実施例１で用い
たものと同じであるが、等極の磁束パターンの中のピー
クの一つが感光ドラム１上の露光照射位置Ａと対向する
ように固定する。

【００７９】スリーブ２２Ａは回転可能であり、感光ド
ラム１の回転方向に対して順方向（現像ニップＮにおけ
る両者の表面の回転方向が同じ）に駆動回転され、その
周速は感光ドラム１の周速５０ｍｍ／sec の６倍速であ
る３００ｍｍ／sec とした。

【００８０】現像スリーブ２２Ａと感光ドラム１との間
の距離は、スリーブ２２Ａの回転軸と同軸に形成系され
た突き当てコロを感光ドラム１と当接させることによっ
て保持し、その値を０．５ｍｍとした。

【００８１】次に電極であるが、図８に示すように厚さ
１００μｍのＰＥＴシート３７の上にエッチングで帯電
電極３１と現像電極３２とを形成してあり、シート３７
の両端から電圧を印加できるような構成となっている。

【００８２】このシート３７は現像ニップＮ上流側にて
片端を本体に固定されている保持部材３９によって保持
され、スリーブ２２Ａ表面にならって現像ニップＮ内に
挿入され、帯電電極３１と現像電極３２の境目３７ａが
感光ドラム１上の露光照射位置Ａに位置するように図９
のように配置される。

【００８３】ここで、帯電電極３１と現像電極３２との
最近接距離があまり短いと、現像剤Ｄの導電キャリヤＣ
によって両者の間にリークが生じてしまうので、本実施
例の構成、電圧設定ではお互いの絶縁のために間に１ｍ
ｍの距離をおいた。

【００８４】この構成で感光ドラム１、スリーブ２２Ａ
を回転させると図７のようにスリーブ２２Ａの回転によ
って搬送されたトナー層は、電極の保持部材３９を乗り
越えて電極の上を搬送される。そして帯電電極３１の上
で導電キャリヤＣが感光ドラム１表面の帯電を行い、帯
電、現像電極間の絶縁ギャップ（境目３７ａ）に相当す
る位置で感光ドラム１内部から露光を受け、現像電極３
２上で現像を受ける。

【００８５】したがって、本実施例によれば、実施例１
のようにマグネットロール２３Ａの磁極配置によるトナ
ー搬送のリップルもなく、現像ニップＮ内に安定したト
ナー層を供給することできるようになった。このため、
画像濃度ムラのない良好な画像を得ることが可能になっ
た。 〈第２の発明の実施例３〉本実施例では、実施例１の構
成において、現像電極３１に印加する電圧にＡＣ電圧を
重畳することを特徴とする。

【００８６】従来の内面露光同時現像プロセス（簡略化
プロセス）では、スリーブに印加できる電圧は一種類の
みであり、この電圧で帯電と現像を行っていた。

【００８７】しかし、本実施例のプロセスは通常の２成
分現像とは異なり、磁性トナーを使った２成分現像方式
を用いている。これは接触現像でのかぶりを抑制するべ
くトナーへの磁気拘束力を高めているためであり、この
ためトナーとキャリヤ、またはトナー同志の付着力が大
きい。

【００８８】したがって、現像ニップＮ内の感光ドラム
付近の現像剤はかなり固まったような状態になってお
り、トナー粒子は集団で現像される。このためドット再
現性が悪いという問題点を持っていた。

【００８９】これを解決するには現像部付近で現像剤を
ほぐし、トナーの一つひとつが別々に移動できるような
構成にすることが好ましい。

【００９０】このため、現像電圧に前実施例のようなＤ
Ｃ電圧のみではなくＡＣ電圧を重畳して現像剤をほぐ
し、トナーをキャリヤと感光ドラム１との間で往復させ
る。

【００９１】しかし、従来のように現像電圧と帯電電圧
が同じであるという構成においては、１００Ｈｚ程度の
低い周波数のＡＣ電圧を重畳した場合に帯電電位が変動
してしまい、この周期の画像濃度、かぶりムラが観測さ
れてしまう。

【００９２】これを防止するためにはＡＣ電圧の周波数
を上げれば良いが、これと比例して無効ＡＣ電流が増加
するため、本来、低電圧、低電力消費を目的とする本プ
ロセスの目的に反する。

【００９３】したがって本実施例では実施例１の構成に
おいて、図１０のように、帯電電極３１には同じように
ＤＣ電圧＋９０Ｖを印加するが、現像電極３２にはＤＣ
電圧＋７０ＶとＡＣ電圧１００Ｈｚ、＋１００Ｖを重畳
した電圧を印加する。帯電電極３１と現像電極３２はス
リーブ２２Ａ上で電気的に絶縁されているためお互いが
干渉することはない。

【００９４】このような構成で画像評価を行ったとこ
ろ、実施例１の構成では、トナーが集団で現像されるた
めドットが広がってしまったのに比べ、本実施例の構成
ではＡＣ電圧を現像電極３１に重畳したためトナー１個
１個が潜像に対して忠実に現像され、ドット再現性が改
善された。

【００９５】以上のように、従来の内面露光同時現像の
プロセスでは、帯電電極３１と現像電極３２とを分離す
ることができなかったため、ＡＣ電圧を印加することが
できなかったが、両電極３１、３２を分離することによ
って、帯電電圧と現像電圧とを分離し、現像電圧にＡＣ
電圧を重畳することによって画像の改善ができるように
なった。 〈第３の発明の実施例１〉本実施例では、図１１に示す
ような感光体背面露光、クリーニング、帯電、現像同時
プロセス（簡略化プロセス）において、感光体に正帯電
性のアモルファスシリコンドラム（ａ−Ｓｉドラム）を
用いる。

【００９６】まず、図１１に示す実施例で用いた画像形
成装置の概略について述べる。

【００９７】感光体（以下適宜「感光ドラム」とい
う。）１は、直径３０ｍｍの透明ガラスシリンダーの上
に、感光層を積層させたものである。シリンダーとして
は、耐熱ガラスを用いており、透明導電層としてＩＴＯ
層を厚さ１μｍ程度塗工する。この上に機能層を積層さ
せる。

【００９８】下層から順に、基板からの負電荷の注入阻
止層としてアモルファスシリコンカーバイド層、アモル
ファスシリコン感光層、アモルファスシリコンカーバイ
ド保護層を順に蒸着させて感光体とした。アモルファス
シリコンカーバイド保護層はａ−Ｓｉ感光体では一般的
に用いられているが、本実施例では表面エネルギーの異
なる感光体表面を作るために、アモルファス化度（結晶
化度）、また原子組成比（Ｓｉ_X Ｃ_1-X のｘの値）の異
なるもので３種類試作を行った。アモルファス化度を高
くすると、材料としては安定な方向に向うので、表面エ
ネルギーは小さくなる。

【００９９】このようにしてそれぞれ作成した感光体１
の表面エネルギー（表面張力）値を測定したところ、サ
ンプル１は３３dyne／cm、サンプル２は３０dyne／cm、
サンプル３は２８dyne／cmであった。

【０１００】また、比較としてセレン感光体もサンプル
４として用意し、本実施例で用いたセレン感光体サンプ
ル４の表面エネルギーは、同様の方法で測定を行った結
果３５dyne／cmという値を示した。

【０１０１】なお、ここで用いる表面エネルギー値は、
表面張力の値で代用しており、ＪＩＳ Ｋ６７６８−１
９７１によって規定されている「ポリエチレンおよびポ
リプロピレンフィルムのぬれ試験方法」に基づいて試験
を行い、値の異なるぬれ指数標準液を塗布してエネルギ
ー値を決定した。

【０１０２】次に、現像装置２について説明する。現像
装置２は、現像剤Ｄを収納する現像容器２１と、直径３
０ｍｍの回転可能な現像スリーブ２２と、その内側に配
設した固定マグネット２３を備えており、現像スリーブ
２２は、矢印Ｒ１方向に回転する感光ドラム１に対して
同方向（現像ニップＮにおける感光ドラム１表面と現像
スリーブ２２表面との移動方向が同じ）に６倍の周速で
矢印Ｒ２方向に回転駆動される。

【０１０３】本実施例では、プロセススピードは感光ド
ラムの周速で５０ｍｍ／sec としているため、現像スリ
ーブ２２の周速は３００ｍｍ／sec である。固定マグネ
ット２３の磁極配置は等極の８極であり、そのうちの１
極のピーク位置が、感光ドラム１と現像スリーブ２２の
互いの中心を結んだ直線上にくるように配置され、ピー
ク位置での現像スリーブ２２上の磁束密度は８００ガウ
スに設定されている。

【０１０４】現像剤Ｄは、２成分であり、磁性導電キャ
リヤＣ（以下適宜単に「キャリヤ」という。）と、磁性
絶縁トナーＴ（以下適宜単に「トナー」という。）との
組み合せである。

【０１０５】磁性導電キャリヤＣは、転写残トナーのク
リーニングと、感光ドラム表面の帯電と、トナーの搬送
とに寄与している。キャリヤの粒径は２５μｍ、抵抗値
は１０³ Ω・cmであり、ポリエチレン樹脂にマグネタイ
ト、導電化のためにカーボンブラックを分散した樹脂キ
ャリヤである。

【０１０６】磁性絶縁トナーＴは、ネガトナーで、粒径
７μｍ、抵抗値１０¹⁴Ω・cmである。

【０１０７】このトナーとキャリヤをＴ／Ｄ比１５％
（トナーＴ対現像剤Ｄ全体の重量比）で混合し、現像容
器２１に収納する。現像容器２１内では、現像スリーブ
２２表面のトナーのコート厚を規制するための金属板ブ
レード２４が現像スリーブ２２と対向しており、トナー
の層厚は約１ｍｍとなる。また、現像スリーブ２２と感
光ドラム１とは、不図示の端部突き当てコロによって間
隔０．５ｍｍに保持されている。この状態では感光ドラ
ム１と現像スリーブ２２とを所定の速さで回転させた場
合、両者の現像ニップＮが７ｍｍとなるように設定され
ている。

【０１０８】現像スリーブ２２と感光ドラム１の間に印
加する電圧は＋６０Ｖであり、ネガトナーとの組み合わ
せで反転現像を行う。

【０１０９】露光手段３はＬＥＤアレイ３を有し、感光
ドラム１の内側に挿入されて現像ニップＮの露光照射位
置Ａに背面を行う。露光照射位置Ａは現像ニップＮ内
の、最下流側から２ｍｍの位置で行う。この位置が上流
に寄り過ぎると、露光によって形成された潜像が導電キ
ャリヤによって再帯電を受け、潜像コントラストが小さ
くなってしまうので画像濃度が上がらない。逆に所定の
位置より下流に寄り過ぎると、現像に寄与する領域が短
くなってしまうので、同様に画像濃度が上がらないとい
った問題が生じる。

【０１１０】このようにして現像されたトナー像は転写
ローラ５によって転写材Ｐ上に転写される。本実施例で
用いた転写ローラ５の抵抗値は５×１０⁷ Ωであり、印
加バイアスは＋５００Ｖであった。転写部で転写されな
かったトナーは次の画像形成時に現像ニップＮ内の上流
側で掻き取られるため、次回の画像形成に影響は及ぼさ
ない。

【０１１１】以上のような装置を使って実際に画像形成
を行った例を示す。

【０１１２】まず、感光ドラム１と現像スリーブ２２に
よって形成される現像ニップＮ内の上流側で、前回の画
像形成時に感光ドラム上に残されたトナーが早回しされ
ている磁気ブラシによってかきとられる。と同時に導電
キャリヤと感光ドラム１とが接触することによって感光
ドラム１の電荷注入層１Ａの導電粉体に電荷が注入さ
れ、帯電が行われる。本実施例では＋６０Ｖの電圧を現
像スリーブ２２に印加したところ＋５５Ｖの電位が得ら
れる。そして、露光照射位置Ａでは感光ドラム内面より
ＬＥＤ露光を行うことによって露光部電位（明部電位）
を＋５Ｖにまで低下させる。露光後の現像ニップＮで
は、電界による接触現像を行う。

【０１１３】本実施例で用いたサンプル１〜３のａ−Ｓ
ｉ感光ドラムは全て現像電位＋６０Ｖ、暗部電位＋５５
Ｖ、明部電位＋５Ｖであった。したがって、現像コント
ラストは５０Ｖであるが、非画像部においても現像コン
トラストが５Ｖ存在し、通常の電子写真プロセスのよう
に反転コントラストをとることができないため、電界は
むしろ現像側に向いており、かぶりを生じやすい。

【０１１４】簡略化プロセスでは、現像コントラスト電
圧は数十ボルトと小さいが、導電キャリヤによる穂立ち
が感光ドラム１にほとんど接触していることもあり、ト
ナーにかかる現像電界は非常に大きく、画像濃度を高く
することができる。本実施例で用いたそれぞれのａ−Ｓ
ｉ感光ドラムを用いてマクベス反射濃度計による濃度測
定の結果、それぞれ１．３程度の濃度を出すことができ
た。

【０１１５】しかし、非画像部のかぶりを測定すると、
それぞれのａ−Ｓｉ感光ドラムを使用した場合では表２
のように異なった値を示した。

【０１１６】かぶり量の測定は、フォトボルトメータに
て、プリントを行った転写材と行わなかった転写材との
反射率の差で定義している。

【０１１７】かぶり量はまた、それぞれのａ−Ｓｉ感光
ドラムとセレン感光ドラムで、現像スリーブ２２に印加
する電圧を変えて試験を行ったところ図１３のようにな
った。

【０１１８】

【表２】 表２と、図３とにより非画像部のかぶりを決定している
ものは現像スリーブ電圧ではなく、表面エネルギーの方
が支配的であることが明らかである。

【０１１９】これは、本実施例の装置では現像スリーブ
電圧と暗部電位によって与えられる非画像部の現像力
と、固定マグネット２３によるトナーへの磁気拘束力が
ほぼ釣り合っているために、トナーと感光ドラム表面の
間に働くファンデルワールス力によって主にかぶりが生
じているためである。

【０１２０】パネルテストによる目視判別で、実用上問
題ないレベルの非画像部でのかぶりを調べたところ、
４．０％以下であればあまり気にならにいことが判っ
た。

【０１２１】したがって、感光ドラムの表面エネルギー
をサンプル２の３０dyne／cm以下とすることによって、
かぶりを実用上問題ないレベルにすることが可能である
ことが明らかになった。 〈第３の発明の実施例２〉本実施例では、感光ドラムに
機能分離型負帯電ＯＰＣを用い、その表面層に新たに表
面エネルギーを小さくした電荷注入層を設けたことを特
徴とする。

【０１２２】この電荷注入層は、絶縁性の樹脂に導電性
の粒子を分散させたものであり、感光層を誘電体、導電
性粒子を微少なフロート電極として作用させたコンデン
サーに、導電性の磁気ブラシで電荷注入、充電を行わせ
る。

【０１２３】このため、従来の簡略化プロセスでは感光
層表面に電荷をトラップするような準位をもたないため
使用できなかったＯＰＣのような感光体材料を用いて
も、良好な帯電を行うことができるようになり、感光体
材料の選択の余地が広がる。

【０１２４】そして、感光ドラム上に電荷注入層を設け
れば、１０⁶ Ω程度の高い抵抗値の磁気ブラシを用いて
も瞬時に感光ドラム表面を帯電できるようになり、さら
に電気的絶縁耐圧が高いＯＰＣ感光ドラム等に適用すれ
ば、従来電気的耐圧が低くて数十ボルトしか印加できな
かったａ−Ｓｉ感光ドラムに代わり、数百Ｖの電圧を導
電磁気ブラシに印加して高い現像コントラストで十分な
画像濃度を得ることができるようになる。

【０１２５】本実施例では、実施例１と全く同じ構成の
装置を用い、感光ドラム構成のみを変更した。ただし、
実施例１では正帯電の感光ドラムであったため、本実施
例では負帯電感光ドラムとネガトナーを用いた反射現像
にて現像を行う。

【０１２６】感光ドラムとしてａ−Ｓｉに代わり、通常
のＯＰＣ感光体上にバインダーとしてポリカーボネート
を用い、二酸化チタンを重量比１２０ｗｔ％の割合で分
散させた電荷注入層を設けたものを用いる。

【０１２７】電荷注入層に分散する導電フィラーの分散
量が多いと、特に高温高湿環境において感光ドラムの表
面抵抗が低下し、画像流れを起こす可能性があり、逆に
分散量が少ないと感光ドラムの表面積に占める帯電され
る領域が少なくなり帯電不良を起こす可能性がある。こ
のため、二酸化チタンの分散量は５〜２５０ｗｔ％の範
囲に納まっていることが好ましく、本実施例では１２０
％を採用した。

【０１２８】そして、本実施例では感光ドラムの表面エ
ネルギーを小さくするためにバインダー中にさらにフッ
素樹脂粒子を分散させる。フッ素樹脂粒子はデュポン社
製のＰＴＦＥ粒子であり、粒径０．５μｍ程度のものを
用いた。ＰＴＦＥ樹脂自体の表面エネルギーは、２１．
５dyne／cmと非常に低いために、これを分散させること
によって感光ドラム表面エネルギーを大幅に低くするこ
とができる。

【０１２９】本実施例では、比較のためにＰＴＦＥ粒子
をバインダーに対して５ｗｔ％分散させたサンプル５、
１０ｗｔ％分散させたサンプル６、分散させなかったサ
ンプル７の３種類で実験を行った。

【０１３０】従来の電子写真プロセスで、感光ドラムの
表面にこのような粒子を多量に入れることは、感光ドラ
ム表面からの画像露光を阻害するため限度があったが、
本簡略化プロセスでは内面露光を行うため、感光ドラム
表面が光を透過させる必要がなく、本実施例のように多
量に分散させることが可能になる。

【０１３１】

【表３】 結果を表３に示すが、感光ドラム表面エネルギーが低い
サンプルの方が非画像部のかぶりは少なく、実用上問題
ないかぶりの限界である４．０％を満足するためにはテ
フロン分散量１０％以上、表面エネルギー値は３０dyne
／cm以下でなければならないことがわかった。この値は
実施例１での値とよく一致を示しており、かぶりと表面
エネルギー値との相関が確認された。

【０１３２】また、本実施例ではバインダーに低表面エ
ネルギーの粒子を分散させたが、バインダー自体に表面
エネルギーの低い材料を使用することも可能である。特
に、先にも述べたように、感光ドラム表面の電荷注入層
は光透過性である必要がないためバインダーの選択の幅
は非常に広い。

【０１３３】具体的な例としては、バインダーとしてＰ
ＦＡ、導電フィラーとしてデュポン社のＺＥＬＥＣ Ｅ
ＣＰ（コアの回りにシリカを、さらに酸化スズをドープ
して低抵抗化したＰＴＦＥをコートした粒径約１〜１０
μｍの粒子）を分散した電荷注入層を設ければ、感光ド
ラム表面材質を全てフッ素樹脂とすることができ、大幅
に表面エネルギーを低下させることが可能になる。 〈第３の発明の実施例３〉本実施例では、感光ドラムの
表面エネルギーを小さくする手段として、実施例３の感
光層の表面を数オングストロームに薄層化して低抵抗化
し、残留電位が十分小さくなるようにコートを行うこと
を特徴とする。コート材として、ダイヤモンド状薄膜を
形成する。

【０１３４】本実施例では、感光ドラム表面の低表面エ
ネルギーと帯電性とを両立させるため、表面エネルギー
の低いバインダーに導電粉体を分散させたが、その分散
比が数十ｗｔ％と比較的高いことから、感光ドラム表面
には導電粉体がかなり顔を出している。

【０１３５】このために、表面エネルギーの低いバイン
ダーを使う効果が十分に得られないことがある。さらな
る効果を期待するためには、そのバインダーで表面を覆
ってしまえば良いが、これでは帯電性が確保できない。
また、帯電が行われても、像露光を行った場合の残留電
位が高くなるという問題点も生じる。

【０１３６】したがって、本実施例では表面エネルギー
の低い材料を感光ドラム表面に薄膜化してコートし、ト
ンネル効果による電荷の移動を可能にして、帯電性、残
留電位共に両立できるようにする。

【０１３７】電荷のトンネル効果による移動を期待する
ためには、膜厚は数オングストロームである必要がある
ため、本実施例では炭素の蒸着によるダイヤモンド状薄
膜を形成した。

【０１３８】具体的には、実施例２にならって、通常の
ＯＰＣ感光ドラムの上に、ポリカーボネートバインダー
に二酸化チタンを１２０ｗｔ％分散した電荷注入層を積
層させ、さらにこの上にダイヤモンド状薄膜を成長させ
た。

【０１３９】実際に、電荷注入層のみを設けた感光体サ
ンプル８と、ダイヤモンド状薄膜をその上層に成長させ
た本実施例のサンプル９とを図１１の装置で試験したと
ころ、サンプル８ではかぶり４．８％を示していたもの
がサンプル９では３．６％にまで低下させることができ
るようになった。

【０１４０】以上のように、表面エネルギーの低い材料
で、感光ドラム表面に薄層コートを行うことによって、
高帯電性、低残留電位、低画像かぶりを同時に満足させ
ることができるようになった。

【０１４１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によると、
次のような効果がある。 〈第１の発明の効果〉第１の発明は、帯電、露光、現
像、クリーニングを現像ニップ内でほぼ同時に行う簡略
化プロセスを行う画像形成装置において、その磁気ブラ
シローラに印加する印加電圧を、直流電圧と交流電圧の
重畳電圧とすることにより、従来よりも安定した感光体
の表面電位を得ることができ、また非画像域のかぶりを
低減することができるので、画像濃度を上げるととも
に、画質を向上させることが可能となった。 〈第２の発明の効果〉また、第２の発明によると、現像
ニップ内に、帯電電極と現像電極とを個別に設けること
によって、両者に印加するの電圧を独立して設定するこ
とができるようになり、感光体上の非画像部のトナーを
積極的に磁気ブラシローラ側に引き戻すことが可能とな
るので、非画像部のトナーのかぶりをなくして、画質を
向上させることができる。 〈第３の発明の効果〉さらに、第３の発明は、感光体の
表面エネルギーを３０dyne／cm以下に抑えることによっ
て、従来問題となっていた非画像部におけるトナーのか
ぶりを最小限に抑えることが可能になった。

【０１４２】特に、電荷注入層を用いるものでは、電荷
注入層を構成するバインダーの選択、導電フィラーの選
択範囲が広いため、感光体の電荷保持能力の向上と表面
エネルギーの低下が容易になり、また設計の自由度が大
きくなる効果が得られた。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の発明の実施例１における画像形成装置の
現像部の概略を示す断面図。

【図２】第１の発明の実施例２における感光ドラムの印
加電圧と帯電電位との関係を示す図。

【図３】従来の画像形成装置の現像部の概略を示す断面
図。

【図４】第２の発明の実施例１における画像形成装置の
現像部の概略を示す断面図。

【図５】従来の画像形成装置における現像部の概略を示
す断面図。

【図６】（ａ）は、従来の現像部の電位を示す図。
（ｂ）は、実施例１の現像部の電位を示す図。

【図７】第２の発明の実施例２における画像形成装置の
現像部の概略を示す断面図。

【図８】同じく帯電電極、現像電極の構成を示す拡大斜
視図。

【図９】同じく帯電、現像電極と感光ドラム側の露光照
射位置との関係を示す斜視図。

【図１０】第２の発明の実施例３における画像形成装置
の現像部の概略を示す断面図。

【図１１】第３の発明の実施例１における画像形成装置
の現像部の概略を示す断面図。

【図１２】同じく現像部の帯電電位を示す図。

【図１３】現像スリーブ印加電圧とかぶり量との関係を
示す図。

【符号の説明】

１ 感光体（感光ドラム） １Ａ 電荷注入層 ３ 露光手段 １１ａ 導電基体（ＩＴＯ層） １２ 感光層（ａ−Ｓｉ層） ２２ 磁気ブラシローラ（現像スリーブ） ２２Ａ スリーブ ２３Ａ マグネットローラ ２６ 電源（高圧電源） ３１ 帯電電極 ３２ 現像電極 Ｄ 現像剤 Ｎ 現像ニップ Ｐ 転写材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 久郷 晴美 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 荒矢 順治 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光が透過する導電基体上に感光層を設け
   た感光体と、該感光体に対向して該感光体との間に現像
   ニップを形成するとともに該現像ニップにて帯電、現像
   を行う磁気ブラシローラと、前記現像ニップにて前記感
   光層を背面側から露光する露光手段とを備えた画像形成
   装置において、 前記磁気ブラシローラに直流電圧と交流電圧とを重畳し
   た電圧を印加する電源を備える、 ことを特徴とする画像形成装置。
2. 【請求項２】 前記感光層が有機光導電体からなる、 ことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 【請求項３】 前記感光層の表面に電荷注入層を設け
   る、 ことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
4. 【請求項４】 前記電荷注入層が、絶縁性のバインダー
   と、 該バインダー内に分散させた導電粒子とを備えてなる、 ことを特徴とする請求項３記載の画像形成装置。
5. 【請求項５】 光が透過する導電基体上に感光層を設け
   た感光体と、該感光体に対向して帯電、現像を行う磁気
   ブラシローラと、前記感光層を背面側から露光する露光
   手段とを備えた画像形成装置において、 前記感光体と磁気ブラシローラとの間に現像剤による現
   像ニップを形成するとともに、 該現像ニップ内に、前記感光体を帯電する帯電電極と、 前記露光手段によって前記感光体上に形成された潜像を
   現像する現像電極とを備えてなる、 ことを特徴とする画像形成装置。
6. 【請求項６】 前記帯電電極に印加する帯電電圧の絶対
   値を、前記現像電極に印加する現像電圧の絶対値よりも
   大きく、かつ、これら帯電電圧と現像電圧の極性を等し
   く設定する、 ことを特徴とする請求項５記載の画像形成装置。
7. 【請求項７】 前記磁気ブラシローラが、前記感光体に
   対向する固定のスリーブと、該スリーブ内に、回転可能
   に配置されたマグネットローラとを備え、 該マグネットローラの回転によって、前記スリーブ表面
   に現像剤を担持搬送する、 ことを特徴とする請求項５または請求項６記載の画像形
   成装置。
8. 【請求項８】 光が透過する導電基体上に感光層を設け
   た感光体と、該感光体に対向して帯電現像を行う磁気ブ
   ラシローラと、前記感光層を背面側から露光する露光手
   段とを備えた画像形成装置において、 前記感光体表面に表面層を設けるとともに、該表面層の
   表面エネルギーが３０dyne／cm以下である、 ことを特徴とする画像形成装置。
9. 【請求項９】 前記表面層が、絶縁性のバインダーと、
   該バインダー内に分散させた導電粒子とを備えた電荷注
   入層である、 ことを特徴とする請求項８記載の画像形成装置。
10. 【請求項１０】 前記バインダーが、少なくともフッ素
    樹脂を含有している、 ことを特徴とする請求項９記載の画像形成装置。