JPH07191529A

JPH07191529A - 画像形成装置

Info

Publication number: JPH07191529A
Application number: JP5129561A
Authority: JP
Inventors: Takao Kawamura; 孝夫河村; Takayoshi Doumaru; 隆祥堂丸; Ryuichi Maekawa; 隆一前川
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 1993-05-31
Filing date: 1993-05-31
Publication date: 1995-07-28

Abstract

(57)【要約】【目的】コロナ帯電を不要とすると共に、画像露光の
解像度を著しく高めて高い画像品質を得る。【構成】透光性支持体上に透光性導電層と、無機光半
導体から成る光キャリア励起層と、１０^-5ｃｍ²／Ｖ・
秒以上の移動度を有する有機光半導体により構成したキ
ャリア輸送層とを順次積層した感光体と、該感光体の上
記キャリア輸送層側に配設した現像手段と、上記透光性
支持体側から画像露光光を照射する光源とから成り、且
つ上記感光体に現像剤による画像を形成させるべく上記
現像手段に透光性導電層に対して電圧を印加しながら光
源より画像露光光を照射するようにしたことを特徴とす
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
或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点があった。

【０００３】これらの問題点に対して近時、コロナ帯電
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58-153957 号、特開昭61-46961号、特
開昭62−280772号など）。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（光キ
ャリア励起層）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機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
像機で回収され、再利用される。

【０００４】また、上記光導電層には種々の材料が提案
されている。例えばアモルファスセレン（ａ−Ｓｅ）、
アモルファスセレンテルル（ａ−ＳｅＴｅ）、アモルフ
ァスセレン砒素（ａ−ＳｅＡｓ）、アモルファスシリコ
ン（ａ−Ｓｉ）、硫化カドミウム（ＣｄＳ）、酸化亜鉛
（ＺｎＯ）等の無機光半導体、或いは有機光半導体があ
り、更に特開平3-113461号によれば、ビニル基やアゾ基
を側鎖基として有するポリシランからなる電荷発生層
と、アルキル基、アリル基またはフェニル基を側鎖基と
して有するポリシランからなる電荷輸送層との積層構造
が提案されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする問題点】しかしながら、上記
提案のいずれの光導電層を採用しても、未だ満足しえる
ような良好な帯電特性、即ち現像バイアスに対する電荷
注入阻止特性や、良好な光感度と光応答性が得られず、
更に改善や向上が望まれている。

【０００６】本発明者等は上記事情に鑑みて鋭意研究に
努めた結果、コロナ帯電を不要とする電子写真方式によ
れば、低速プリンタに相当するプロセス速度において
も、感光体が現像剤と接触する時間が０．１〜０．２秒
と短くなり、その接触領域で、帯電、露光、現像、イレ
ース、クリーニングの各プロセスを行うために、高い応
答性が要求されることが判明した。そのために、所定以
上の移動度であれば、この電子写真方式に適すること、
並びにこの所定以上の移動度の有機光半導体として、ポ
リシラン系などがあることを知見した。

【０００７】従って、本発明は上記知見により完成した
ものであり、その目的は叙上の問題点を解決し、コロナ
放電を不要とする電子写真方式において画像露光の解像
度を著しく高め、十分な画像濃度と高い画像品質を有す
る高信頼性且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と、無機光半導体か
ら成る光キャリア励起層と、１０^-5ｃｍ²／Ｖ・秒以上
の移動度を有する有機光半導体により構成したキャリア
輸送層を順次積層した感光体と、該感光体の上記キャリ
ア輸送層側に配設した現像手段と、上記透光性支持体側
から画像露光光を照射する光源とから成り、且つ上記感
光体に現像剤による画像を形成させるべく上記現像手段
に透光性導電層に対して電圧を印加しながら光源より画
像露光光を照射するようにしたことを特徴とする。

【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と無機光半導体から成る光キャリア励起層５と１０
^-5ｃｍ²／Ｖ・秒以上の移動度を有する有機光半導体に
より構成したキャリア輸送層６と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
像機、９は転写ローラである。ＬＥＤヘッド７と現像機
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ＬＥＤアレイで
あり、感光体２の外側に配置してもよい。また、１０は
必ずしも必要とするものではない。現像機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
にトナー受１３に貯蔵された現像剤としての１成分磁性
導電性トナーまたは導電性磁性キャリアと絶縁性トナー
とから成る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０〜３００Ｖ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。なお、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、光キャリア励起層５
の内部に正孔と電子を発生させると、現像機側に＋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
て電子はキャリア輸送層６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】本発明においては、無機光半導体から成る
光キャリア励起層５と、有機光半導体から成るキャリア
輸送層６とを組み合わせるとともに、そのキャリア輸送
層６を形成する有機光半導体の移動度を１０^-5ｃｍ²／
Ｖ・秒以上に設定して、高いキャリア輸送特性を具備さ
せ、これにより、光キャリア励起層５に発生したキャリ
アが効率的にキャリア輸送層６の表面へ移送され、しか
も、このような高い移動度を有するキャリア輸送層６に
より良好な帯電特性、即ち現像バイアスに対する電荷注
入阻止特性や、良好な光感度及び光応答性を示し、その
結果、本願発明に係る電子写真方式にとって極めて適し
ており、優れた画像品質の記録画像が得られるという点
が特徴である。

【００１２】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。図２は上記感光体２の一部と現像機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機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、両者の摩擦で現像機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】現像剤には例えば導電性磁性トナーを用い
るが、これは磁気ブラシ１４および現像剤溜り１９を形
成し、必要な導電性を有すれば、１成分の現像剤でも良
く、導電性のキャリアと絶縁性のトナーとを所定の混合
比で混合して必要な導電率にした２成分の現像剤を用い
てもよい。

【００１７】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。

【００１８】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、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。

【００１９】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。

【００２０】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機８に回収
されて再利用される。

【００２１】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で
きる。また、感光体２のキャリア輸送層６の表面にトラ
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
像機８に回収され易くすることが出来る。

【００２２】次に図３は本発明の特徴部分である感光体
２の層構成を示しており、透光性支持体３の上に透光性
導電層４を形成し、更にその透光性導電層４の上に光キ
ャリア励起層５とキャリア輸送層６を積層した構成であ
り、以下、順次各層を説明する。

【００２３】先ず透光性支持体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、プラスチック、
マイラーなどの有機樹脂系が挙げられる。

【００２４】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、イオンプレーテイング法、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。

【００２５】光キャリア励起層５は、例えばａ−Ｓｅ、
ａ−ＳｅＡｓ、ａ−ＳｅＴｅ、ａ−Ｓｉ、ＣｄＳ、Ｚｎ
Ｏ等の従来周知の無機光半導体から構成し、その層形成
法には真空蒸着法、活性反応蒸着法、イオンプレーテイ
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、塗布法、浸漬法などがある。

【００２６】この各種光キャリア励起層５の厚みは、
０．３〜５μｍ、好適には０．５〜３μｍにすれば、良
好な光感度特性と光応答性が得られるという点でよい。

【００２７】また、この光キャリア励起層５について
は、負極性の現像バイアスに対しては、キャリア輸送層
６に正孔を注入させるためにｉ型からｐ型の伝導特性に
するのがよく、他方正極性の現像バイアスに対しては電
子を注入させるためにｉ型からｎ型の伝導特性にするの
がよい。

【００２８】上記光キャリア励起層５をａ−Ｓｉにより
形成した場合には、それにカーボン、窒素、酸素、ゲル
マニウムを添加混合してアモルファス化したＳｉＣ、Ｓ
ｉＮ、ＳｉＯ、ＳｉＧｅなどでもよい。また、これらに
更に伝導型制御用不純物元素である、Ｂ、Ｐなどを含有
したものにより形成し、キャリア注入阻止層等の機能を
具備させることができる。

【００２９】次にキャリア輸送層６を説明する。キャリ
ア輸送層６は、１０^-5ｃｍ²／Ｖ・秒以上の移動度を有
する有機光半導体により構成する。例えば、有機ポリシ
ランが適しており、この有機ポリシランは、主鎖にＳｉ
−Ｓｉσ結合をもつ高分子であり、絶縁性で且つ高いホ
ールドリフト移動度を有する化１に示す化学式のポリシ
ランが選ばれる。

【００３０】

【化１】

【００３１】このようなポリシランには、ジエチルポリ
シラン、ジプロピルポリシラン、ジブチルポリシラン、
ジアミルポリシラン、ジヘキシルポリシラン、ジクミル
ポリシラン、エチルプロピルポリシラン、エチルアミル
ポリシラン、エチルヘキシルポリシラン、プロピルブチ
ルポリシラン、プロピルアミルポリシラン、プロピルヘ
キシルポリシラン、プロピルフェニルポリシラン、プロ
ピルクミルポリシラン、ブチルアミルポリシラン、ブチ
ルヘキシルポリシラン、ブチルフェニルポリシラン、ブ
チルクミルポリシラン、アミルヘキシルポリシラン、ア
ミルフェニルポリシラン、アミルクミルポリシラン、ヘ
キシルフェニルポリシラン、ヘキシルクミルポリシラ
ン、フェニルクミルポリシラン、エチルブチルポリシラ
ン、フェニルエチルポリシラン、クミルエチルポリシラ
ン、ジフェニルポリシランなどがある。

【００３２】上記ポリシランに低分子キャリア輸送剤を
含有させる場合、この輸送剤として例えばフェニレンジ
アミン系化合物、オキサジアゾール系化合物、スチリル
系化合物、ピラゾリン系化合物、ヒドラゾン系化合物、
トリフェニルアミン系化合物、インドール系化合物、オ
キサゾール系化合物、イソオキサゾール系化合物、チア
ゾール系化合物、チアジアゾール系化合物、イミダゾー
ル系化合物、ピラゾール系化合物、トリアゾール系化合
物、等の含窒素環式化合物、縮合多環式化合物がある。

【００３３】これらの低分子キャリア輸送剤は、ポリシ
ランに対して１〜６０重量％、好適には５〜５０重量％
で含有させるとよく、１重量％未満の場合にはキャリア
輸送機能が高められず、光感度の向上や残留電位の抑制
効果がなく、６０重量％より多い場合には、キャリアの
移動度が飽和して光感度が飽和するとともに帯電能が低
下して、相対的に感度特性が劣化する。

【００３４】このキャリア輸送層６は、種々の有機溶剤
により溶液化し、それをバーコート法、浸漬法、溶融押
出法、スプレー法等の塗布法により塗布乾燥を行って形
成する。この有機溶剤には、ベンゼン、トルエン等の芳
香族系炭化水素、メチルアルコール、エチルアルコー
ル、ＩＰＡ等のアルコール類、テトラヒドロフラン、ジ
メチルエーテル等のエーテル類、アセトン、メチルエチ
ルケトン等のケトン類、エステル類、ハロゲン類、ハロ
ゲン化炭化水素等が用いられ、それらを１種もしくは２
種以上混合して用いる。

【００３５】また、キャリア輸送層６の厚みは１〜１５
μｍ、好適には３〜１０μｍの範囲がよく、この範囲で
あれば、良好な帯電特性と光応答性が共に得られ、しか
も、残留電位の上昇も抑制できる。

【００３６】更にまた、この種のキャリア輸送層６は特
に正孔の輸送特性に優れており、そのために負極性の現
像バイアスで使用するのが望ましいが、その他に、低分
子キャリア輸送剤として電子の輸送特性に優れた各種の
フタロシアニン系顔料やアゾ系顔料、ペリレン系顔料、
ＴＮＦ等を用いて正極性の現像バイアスにも使用でき
る。

【００３７】このキャリア輸送層６は感光体２の表面層
を兼ねても良好な表面特性を具備させることができる。
即ち、ポリシランは表面が硬く且つ適度な滑り性を有し
ており、耐摩耗性、耐刷性に優れ、帯電特性も良好であ
るという特長があり、これにより、このままで感光体用
表面層として有利となる。また、キャリア輸送層６の表
面側でキャリア輸送剤の含有量を少なくすれば、その低
含有量領域での機械的強度を高めることができ、しか
も、化学的作用に伴うその表面からの侵入に起因するキ
ャリア輸送剤の劣化を生じにくくすることができるとと
もにその劣化の程度を減らすことができるという利点が
あり、これによって更に良好な表面特性が得られる。

【００３８】本発明者等が繰り返し行った実験によれ
ば、ポリシラン系キャリア輸送層６を形成した場合、そ
の表面の硬度はロックウェル硬度Ｍ６０以上の値が得ら
れた。しかも、その比誘電率が３以下となり、繰り返し
耐久性や帯電やイレースの応答性が好適になる。

【００３９】次に、本発明者等は、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、そのキャリアに
加わる衝撃力によりキャリア粒子が割れやすく、キャリ
アの寿命が短くなることを実験により確認した。

【００４０】そこで、本発明においては、そのキャリア
の平均粒径Ｒｃよりもキャリア輸送層６の平均表面粗さ
ｒを小さくし（ｒ≦Ｒｃ）、キャリアに加わるストレス
を弱め、これにより、キャリア粒子の割れや欠けの発生
を低減させることができた。また、感光体表面の現像剤
によるクリーニングも効率的且つ円滑になり、これによ
り、感光体の汚染が防止でき、キャリアや現像剤の寿命
が延び、その結果、長期にわたって良好な画像が得られ
た。

【００４１】しかも、キャリア輸送層６の平均表面粗さ
ｒを磁性体粒子の平均粒径Ｒｍより小さくすることによ
り（ｒ≦Ｒｍ）、この磁性体粒子が感光体表面の凹凸に
ひっっかかるようにして受けるストレスが低減でき、キ
ャリアからの磁性体粒子の脱落や、キャリア自体の割れ
の発生を防止できた。また、キャリアにかかる衝撃力が
弱くなり、導電性微粒子の脱落も抑制された。

【００４２】更に、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。

【００４３】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本発明
の構成の感光体が好適である。

【００４４】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。

【００４５】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される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。

【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。

【００４７】なお、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。

【００４８】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。

【００４９】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。

【００５０】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。（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。（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。（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。

【００５１】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。

【００５２】図４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。

【００５３】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。

【００５４】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。

【００５５】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。

【００５６】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。

【００５７】図５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４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。

【００５８】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。（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。（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。

【００５９】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。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。

【００６０】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。

【００６１】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。

【００６２】また図４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。

【００６３】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。

【００６４】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。

【００６５】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１０
〜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。

【００６６】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。

【００６７】次に実施例を個々詳述する。（例１）透明な円筒状ガラス基板（または円筒状プラス
チック基板）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０．１μｍの厚みで形成し、次
いでグロー放電分解装置内に装着し、反応容器内を完全
に真空に引いた後、最初にＳｉＨ₄ガスとＢ₂Ｈ₆ガス
を一定割合で流しつつ放電電圧を印加して０．５μｍ厚
のａ−Ｓｉ・Ｂ・Ｈキャリア注入阻止層を形成した。そ
の後、Ｂ₂Ｈ₆ガスの注入を止め、ＳｉＨ₄ガスを一定
流量に制御して２μｍ厚の光キャリア励起層５を形成し
た。次にこの成膜円筒状ガラス基板を、１，２−ジクロ
ロポリメチルフェニルジシランを脱塩素化重合して得ら
れた平均分子量５０万のポリ（トリメチルフェニルジシ
ラン）をトルエンに溶解した溶液に浸漬し、その後、１
００℃の熱風で乾燥した。これによって、５μｍ厚のポ
リシラン系キャリア輸送層６を形成し、感光体Ａを作製
した。

【００６８】この感光体Ａのキャリア移動度をタイムオ
ブフライト（ＴＯＦ）法により測定したところ、６×１
０^-4ｃｍ²／Ｖ・秒であり、また、表面硬度をロックウ
ェル硬度試験機により測定したところ、Ｍ−６０であ
り、更に比誘電率を静電容量計により測定したところ、
３であった。

【００６９】この感光体Ａを図１に示すような上記画像
形成装置１に装着し、現像剤に導電性磁性キャリアと絶
縁性トナーとからなる２成分現像剤を用い、また、ダイ
ナミックドライブ方式の、解像度３００ＤＰＩ（ドット
／インチ）のＬＥＤヘッド７を配し、そして、スリーブ
１２と透光性導電層４との間にＶｓ＝−７０Ｖの電圧を
印加し、波長６８５ｎｍ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。

【００７０】この画像を評価したところ、光学濃度（以
下、Ｏ．Ｄ．と記す）が１．４の画像濃度を有し、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。

【００７１】（例２）（例１）の感光体Ａを作製するに当たって、高い移動度
のポリシラン系キャリア輸送層６に代えて低分子ホール
輸送剤として４−（ジエチルアミノ）ベンツアルデヒド
ジフェニールヒドラゾン（ＤＥＨ）を含有させたポリシ
ラン系キャリア輸送層６を形成し、その他を（例１）と
同じ構成にして感光体Ｂを作製した。

【００７２】この感光体Ｂのキャリア移動度は１０^-6ｃ
ｍ²／Ｖ・秒であり、また、表面硬度はＭ−６０であ
り、更に比誘電率は３であった。

【００７３】かくして得られた感光体Ｂを（例１）と同
様に画像評価したところ、キャリア輸送層でのキャリア
移動度が低いために光応答性が悪く、十分な電位コント
ラストが形成されないために十分な濃度のトナー像が形
成されず、Ｏ．Ｄ．が０．６の画像濃度と不十分な画像
であった。

【００７４】（例３）透明な円筒状ガラス基板（または
円筒状プラスチック基板）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０．１μｍの厚み
で形成し、次いで真空蒸着法によりａ−Ｓｅから成る２
μｍ厚の光キャリア励起層５を形成した。次にこの成膜
円筒状ガラス基板を、１，２−ジクロロポリメチルフェ
ニルジシランを脱塩素化重合して得られた平均分子量５
０万のポリ（トリメチルフェニルジシラン）をトルエン
に溶解した溶液に浸漬し、その後、１００℃の熱風で乾
燥した。これによって、５μｍ厚のポリシラン系キャリ
ア輸送層６を形成し、感光体Ｃを作製した。

【００７５】この感光体Ｃのキャリア移動度を（例１）
と同様にＴＯＦ法により測定したところ、６×１０^-4ｃ
ｍ²／Ｖ・秒であり、また、表面硬度をロックウェル硬
度試験機により測定したところ、Ｍ−６０であり、更に
比誘電率を静電容量計により測定したところ、３であっ
た。

【００７６】この感光体Ｃを（例１）と同様に画像評価
したところ、Ｏ．Ｄ．が１．４の画像濃度を有し、バッ
クのかぶりもなく、解像度も３００ＤＰＩの良好な画像
であった。

【００７７】（例４）（例３）の感光体Ｃを作製するに当たって、低分子ホー
ル輸送剤として４−（ジエチルアミノ）ベンツアルデヒ
ドジフェニールヒドラゾン（ＤＥＨ）を含有させたポリ
シラン系キャリア輸送層６を形成し、その他を（例３）
と同じ構成にして感光体Ｄを作製した。

【００７８】この感光体Ｄのキャリア移動度は１０^-6ｃ
ｍ²／Ｖ・秒であり、また、表面硬度はＭ６０であり、
更に比誘電率は３であった。

【００７９】かくして得られた感光体Ｄを（例１）と同
様に画像評価したところ、キャリア輸送層でのキャリア
移動度が低いために光応答性が悪く、十分な電位コント
ラストが形成されないために十分な濃度のトナー像が形
成されず、Ｏ．Ｄ．が０．６の画像濃度と不十分な画像
であった。

【００８０】なお、本発明者等はａ−Ｓｅとａ−Ｓｉの
光キャリア励起層５を例示したが、その他にＣｄＳ、Ｚ
ｎＯについても同様な結果が得られることを実験により
確認した。

【００８１】

【発明の効果】以上の通り、本発明の画像形成装置によ
れば、無機光半導体から成る光キャリア励起層と、有機
光半導体から成るキャリア輸送層とを組み合わせるとと
もに、そのキャリア輸送層を形成する有機光半導体の移
動度を１０^-5ｃｍ²／Ｖ・秒以上に設定して高いキャリ
ア輸送特性を具備させ、これにより、光キャリア励起層
に発生したキャリアが効率的にキャリア輸送層へ移送
し、しかも、このキャリア輸送層により良好な帯電特
性、即ち現像バイアスによる電荷注入阻止特性や、良好
な光感度及び光応答性を示し、その結果、本願発明に係
る電子写真方式にとって極めて適し、優れた画像品質の
記録画像が得られた。

【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】本発明に係る感光体の断面図である。

【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。

【図５】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５光キャリア励起層６キャリア輸送層７露光手段８現像機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.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｇ０３Ｇ 15/08 15/09 Ｚ 15/24 (72)発明者前川隆一京都府京都市山科区東野北井ノ上町５番地の22 京セラ株式会社内

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、無機
光半導体から成る光キャリア励起層と、１０^-5ｃｍ²／
Ｖ・秒以上の移動度を有する有機光半導体により構成し
たキャリア輸送層とを順次積層した感光体と、該感光体
の上記キャリア輸送層側に配設した現像手段と、上記透
光性支持体側から画像露光光を照射する光源とから成
り、且つ上記感光体に現像剤による画像を形成させるべ
く上記現像手段に透光性導電層に対して電圧を印加しな
がら光源より画像露光光を照射するようにしたことを特
徴とする画像形成装置。