JP2009162925A - Image forming apparatus - Google Patents
Image forming apparatus Download PDFInfo
- Publication number
- JP2009162925A JP2009162925A JP2007340898A JP2007340898A JP2009162925A JP 2009162925 A JP2009162925 A JP 2009162925A JP 2007340898 A JP2007340898 A JP 2007340898A JP 2007340898 A JP2007340898 A JP 2007340898A JP 2009162925 A JP2009162925 A JP 2009162925A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- carrier
- electric field
- resistivity
- image
- atm
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Photoreceptors In Electrophotography (AREA)
- Dry Development In Electrophotography (AREA)
- Developing Agents For Electrophotography (AREA)
Abstract
Description
本発明は、像担持体の上に形成された静電像をトナーにより可視化して画像を得る複写機、プリンターなどの画像形成装置に関する。より詳細には、現像剤としてトナーとキャリアとを備える２成分現像剤を用いる画像形成装置に関する。 The present invention relates to an image forming apparatus such as a copying machine or a printer that obtains an image by visualizing an electrostatic image formed on an image carrier with toner. More specifically, the present invention relates to an image forming apparatus that uses a two-component developer including a toner and a carrier as a developer.
従来、電子写真方式を用いた複写機、プリンターなどの画像形成装置では、像担持体としての電子写真感光体（以下、単に「感光体」とも記す）の表面を一様に帯電させた後、その表面を画像情報に応じて露光する。これによって、感光体の表面に静電像を形成する。感光体に形成した静電像は、現像器が現像剤を用いてトナー像として現像する。 Conventionally, in an image forming apparatus such as a copying machine and a printer using an electrophotographic method, after uniformly charging the surface of an electrophotographic photosensitive member (hereinafter also simply referred to as “photosensitive member”) as an image carrier, The surface is exposed according to image information. Thereby, an electrostatic image is formed on the surface of the photoreceptor. The electrostatic image formed on the photoreceptor is developed as a toner image by a developer using a developer.
感光体上のトナー像は、直接又は中間転写体を介して転写材に転写される。その後、転写材にトナー像を定着させることによって記録画像を得る。 The toner image on the photosensitive member is transferred to a transfer material directly or via an intermediate transfer member. Thereafter, a recorded image is obtained by fixing the toner image on the transfer material.
現像剤としては、実質的にトナーのみから成る１成分現像剤と、トナーとキャリアとを備えた２成分現像剤とがある。２成分現像剤を用いた現像方式は、一般に、より高精細で色味の良好な画像を形成できる点などにおいて有利である。 As the developer, there are a one-component developer substantially consisting only of a toner and a two-component developer including a toner and a carrier. In general, a developing method using a two-component developer is advantageous in that an image with higher definition and good color can be formed.
２成分現像剤は、一般的に、粒径が５μｍ〜１００μｍ程度のキャリアと、粒径が１μｍ〜１０μｍ程度のトナーが所定の混合比で混合されたものである。又、トナーはキャリアと混合されることにより、摩擦帯電により所定の極性の所定の帯電量に帯電される。 The two-component developer is generally obtained by mixing a carrier having a particle size of about 5 μm to 100 μm and a toner having a particle size of about 1 μm to 10 μm at a predetermined mixing ratio. Further, when the toner is mixed with the carrier, the toner is charged to a predetermined charge amount having a predetermined polarity by frictional charging.
ところで、近年、電子写真方式の複写機、プリンターなどの画像形成装置のデジタル化、フルカラー化、高速化が進むにつれ、その出力画像がオリジナルの出力物としての価値を持ち、更には、印刷市場への参入も非常に期待されている。従って、より高精細で安定した画質の画像を出力できることが求められている。このような、高精細な画質を得るための取り組みの１つとして、２成分現像剤中のキャリアの電気抵抗を高抵抗化する手法が提案されている（特許文献１参照。）。 By the way, in recent years, as image forming apparatuses such as electrophotographic copying machines and printers have been digitized, full-colored, and accelerated, the output image has value as an original output product, and further to the printing market. The entry of is also highly expected. Therefore, it is required to output a higher-definition and stable image. As one of the efforts for obtaining such high-definition image quality, a method for increasing the electrical resistance of the carrier in the two-component developer has been proposed (see Patent Document 1).
つまり、通常、２成分現像剤を用いた現像方式では、現像器が備える現像剤担持体上に担持された２成分現像剤が、感光体上の静電像と対向する現像部まで搬送される。その後、現像剤担持体と感光体との間に印加された所定の現像バイアスによって、トナーのみが感光体上に移行される。これにより、感光体上に静電像に応じたトナー像が形成される。この際、トナーを担持して搬送するキャリアの電気抵抗が低いと、現像剤担持体よりキャリアを通じて静電像に電荷が注入され、静電像が乱される場合がある。 That is, normally, in the development method using a two-component developer, the two-component developer carried on the developer carrying member provided in the developing device is transported to the developing unit facing the electrostatic image on the photosensitive member. . Thereafter, only the toner is transferred onto the photosensitive member by a predetermined developing bias applied between the developer carrying member and the photosensitive member. As a result, a toner image corresponding to the electrostatic image is formed on the photoreceptor. At this time, if the electric resistance of the carrier carrying and transporting the toner is low, charges may be injected into the electrostatic image from the developer carrying member through the carrier, and the electrostatic image may be disturbed.
尚、現像バイアスとしては、直流電圧成分と交流電圧成分とが重畳された矩形波の現像バイアスが広く用いられている。 As the developing bias, a rectangular wave developing bias in which a DC voltage component and an AC voltage component are superimposed is widely used.
近年、上述のような印刷市場への参入などのために、高解像度での静電像の形成がなされるようになってきている。例えば、２４００ｄｐｉの場合、１ｄｐｉのドット形成幅は約２０μｍと、極めて微小である。例えば、このような高解像度での静電像の形成がなされる場合には、上述のような現像剤担持体からのキャリアを介した電荷注入で静電像は大きく影響を受けやすくなる。従って、このような微小な静電像を壊すことなく、現像工程を終了させることが求められている。 In recent years, electrostatic images with high resolution have been formed for the purpose of entering the printing market as described above. For example, in the case of 2400 dpi, the dot formation width of 1 dpi is as extremely small as about 20 μm. For example, when an electrostatic image is formed at such a high resolution, the electrostatic image is easily affected by the charge injection from the developer carrier as described above via the carrier. Therefore, it is required to complete the development process without destroying such a fine electrostatic image.
従来、感光体としては、金属基体の上に有機材料から成る電荷発生層、電荷輸送層、表面保護層が積層された有機光導電体感光体（以下「ＯＰＣ感光体」とも記す）が広く用いられている。 Conventionally, as a photoconductor, an organic photoconductor photoconductor (hereinafter also referred to as “OPC photoconductor”) in which a charge generation layer, a charge transport layer, and a surface protective layer made of an organic material are laminated on a metal substrate has been widely used. It has been.
一方、上述のような高解像度の静電像を形成するには、感光体に、アモルファスシリコン感光体（以下「ａ−Ｓｉ感光体」とも記す）等の単層系の感光体を用いるのが有効であることがわかっている。その理由の１つは、次のように考えられる。即ち、ＯＰＣ感光体では、感光体の内部の電荷発生機構が感光体の基体付近に存在する。これに対し、ａ−Ｓｉ感光体では、感光体の電荷発生機構が感光体の表面にある。そのため、ａ−Ｓｉ感光体では、内部で発生した電荷が感光体の表面に至るまでに拡散する必要がなく、極めて高精細な静電像が得られる。 On the other hand, in order to form a high-resolution electrostatic image as described above, a single-layer photoconductor such as an amorphous silicon photoconductor (hereinafter also referred to as “a-Si photoconductor”) is used as the photoconductor. It is known to be effective. One reason is considered as follows. That is, in the OPC photoconductor, a charge generation mechanism inside the photoconductor exists near the substrate of the photoconductor. On the other hand, in the a-Si photoreceptor, the charge generation mechanism of the photoreceptor is on the surface of the photoreceptor. Therefore, in the a-Si photosensitive member, it is not necessary for the charges generated inside to diffuse to reach the surface of the photosensitive member, and an extremely high-definition electrostatic image can be obtained.
しかしながら、ａ−Ｓｉ感光体は、ＯＰＣ感光体と比べてその表面抵抗が低く、上述のような現像剤担持体からのキャリアを介した電荷注入の影響がＯＰＣ感光体より非常に大きくなる。従って、ａ−Ｓｉ感光体を用いる場合には、形成された静電像が容易に乱されることになるので、キャリアの電気抵抗を高く設定するか、矩形波の現像バイアスのピーク間電圧Ｖｐｐを小さくして、電荷の移動量を抑えることが一層求められていた。 However, the surface resistance of the a-Si photosensitive member is lower than that of the OPC photosensitive member, and the influence of the charge injection through the carrier from the developer carrier as described above is much larger than that of the OPC photosensitive member. Therefore, when the a-Si photosensitive member is used, the formed electrostatic image is easily disturbed. Therefore, the electric resistance of the carrier is set high or the peak-to-peak voltage Vpp of the development bias of the rectangular wave. It has been further demanded to reduce the amount of electric charges by reducing the amount of charge.
ここで、現像バイアスのピーク間電圧Ｖｐｐを小さくすると、現像剤担持体からのキャリアを介した電荷注入は低減されるが、現像剤にかかる電界が弱まる。そのため、キャリアからトナーを引き離す力が低減し、現像性が低下することになる。従って、高画質な画像形成を行うためには、上述のようにキャリアの電気抵抗をより高く設定することが有効である。 Here, when the peak-to-peak voltage Vpp of the developing bias is reduced, the charge injection from the developer carrier via the carrier is reduced, but the electric field applied to the developer is weakened. Therefore, the force for separating the toner from the carrier is reduced, and the developability is lowered. Therefore, in order to form a high-quality image, it is effective to set the electric resistance of the carrier higher as described above.
しかしながら、キャリアの電気抵抗を高抵抗化すると、現像性、即ち、トナーがキャリアから引き離される能力が低下し易くなることが分かっている。 However, it has been found that increasing the electrical resistance of the carrier tends to reduce developability, ie, the ability of the toner to be pulled away from the carrier.
前述したように、２成分現像剤のキャリアは、トナーを現像部へ搬送する役割と共に、摩擦帯電によりトナーに対し電荷付与を行う役割を担っている。そのため、キャリアはトナーの帯電極性とは逆極性の電荷が与えられ、帯電することになる。例えば、トナーが負極性に帯電するときには、キャリアには正極性の電荷が付与される。 As described above, the carrier of the two-component developer has a role of supplying toner to the toner by frictional charging as well as a role of transporting the toner to the developing unit. Therefore, the carrier is charged with a charge having a polarity opposite to the charging polarity of the toner. For example, when the toner is negatively charged, a positive charge is applied to the carrier.
この際、キャリアの電気抵抗が高いとキャリアに蓄積された電荷が移動し難くなるため、このキャリアの電荷とトナーの電荷が引き合って大きな付着力となり、トナーがキャリアから引き離され難くなる。このような現像性の低下は、キャリアの電気抵抗が大きくなればなるほど顕著になる。 At this time, if the electric resistance of the carrier is high, it is difficult for the charge accumulated in the carrier to move. Therefore, the charge of the carrier and the charge of the toner attract each other to generate a large adhesive force, and the toner is difficult to be separated from the carrier. Such a decrease in developability becomes more remarkable as the electric resistance of the carrier increases.
一方、キャリアの電気抵抗が低ければ、キャリア内の電荷がキャリアの表面で拡散し易くなるため、トナーとキャリアとの付着力も小さくなり、トナーはキャリアから引き離され易くなる。しかしながら、前述したようにキャリアの電気抵抗が低いとキャリアを介した電荷注入が発生してしまう。 On the other hand, if the electric resistance of the carrier is low, the electric charge in the carrier is easily diffused on the surface of the carrier, so that the adhesive force between the toner and the carrier is reduced, and the toner is easily pulled away from the carrier. However, as described above, when the electric resistance of the carrier is low, charge injection through the carrier occurs.
つまり、高精細で安定した画質の画像を出力するためにトナーとキャリアとを備える２成分現像剤及びａ−Ｓｉ感光体を用いた画像形成装置において、現像時における静電像への電荷注入を防止しつつ、現像性を低下させないことが望まれる。
従って、本発明の目的は、トナーとキャリアとを備える２成分現像剤及びａ−Ｓｉ感光体を用いた画像形成装置において、静電像へのキャリアを介した電荷注入を抑制しながら、良好な現像性を得ることを可能とする画像形成装置を提供することである。 Accordingly, an object of the present invention is to provide an image forming apparatus using a two-component developer including a toner and a carrier and an a-Si photosensitive member while suppressing charge injection via the carrier to an electrostatic image. An object of the present invention is to provide an image forming apparatus capable of obtaining developability.
本発明者らは、上述の問題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、以下のような特性をもつキャリアを用いることで良好な現像性を確保し、以下のような像担持体を用いることで静電像への電荷注入を更に効果的に抑制できることを見出し本発明を完成するに至った。 As a result of intensive research to solve the above-mentioned problems, the present inventors have ensured good developability by using a carrier having the following characteristics, and used the following image carrier. Thus, it has been found that charge injection into an electrostatic image can be more effectively suppressed, and the present invention has been completed.
すなわち、本発明は
静電像を担持する像担持体と、トナーとキャリアとを備える現像剤を担持して該像担持体と対向する現像部へと該現像剤を搬送する現像剤担持体を備えた現像器とを有し、該像担持体と該現像剤担持体との間に矩形波の現像バイアスを印加して、該像担持体の上の静電像を該現像剤によって現像する画像形成装置において、
前記キャリアとして、下記（Ｉ）に示す特性を有するキヤリアを備え、前記像担持体として、下記（II）に示す特性を有する像担持体を備えることを特徴とする画像形成装置である。
（Ｉ）前記キャリアの抵抗率が、印加される電界強度に応じて変化し、且つ、該電界強度の変化に対する該抵抗率の変化の傾きが、下記式（１）及び（２）、
Ｅｂ＝｜（Ｖｐ１−ＶＬ）／Ｄ｜ （１）
Ｅｄ＝｜（Ｖｐ２−ＶＬ）／Ｄ｜ （２）
（式中、ＶＬは、最高濃度を得るための静電像の電位（Ｖ）を表す。Ｖｐ１は、該矩形波の現像バイアスにおけるピーク電位のうち、該ＶＬ電位に対しトナーを該像担持体に向けて移動させる側の電位差を設けるピーク電位（Ｖ）を表す。Ｖｐ２は、該矩形波の現像バイアスにおけるピーク電位のうち、該ＶＬ電位に対しトナーを該現像剤担持体に向けて移動させる側の電位差を設けるピーク電位（Ｖ）を表す。Ｄは、該像担持体と該現像剤担持体との間の最近接距離（ｍ）を表す。）
で表される電界強度Ｅｂ（Ｖ／ｍ）及びＥｄ（Ｖ／ｍ）との間にＥｄ＜Ｅｐ＜Ｅｂの関係が成り立つ電界強度Ｅｐ（Ｖ／ｍ）で変化し、Ｘ＜Ｅｄの関係が成り立つ電界強度Ｘにおける該抵抗率の変化の傾きをＫ１とし、Ｙ＞Ｅｂの関係が成り立つ電界強度Ｙにおける該抵抗率の変化の傾きをＫ２とした場合、下記式（３）の関係が成り立つ
｜Ｋ１｜＜｜Ｋ２｜ （３）
（II）前記像担持体は、導電性支持体と、シリコン原子を母体として水素原子及び／またはハロゲン原子を含有するアモルファス材料から成る光導電層と、シリコン原子、炭素原子及び水素原子を含有するアモルファス材料から成る表面層とを有し、該表面層における水素原子及び炭素原子の濃度（ａｔｍ％）が、下記式（４）及び（５）の関係を満たす
３０ａｔｍ％≦１００×（Ｈ／（Ｓｉ＋Ｃ＋Ｈ））≦７０ａｔｍ％ （４）
６０ａｔｍ％≦１００×（Ｃ／（Ｓｉ＋Ｃ））≦９０ａｔｍ％ （５）
That is, the present invention provides an image carrier that carries an electrostatic image, and a developer carrier that carries a developer including a toner and a carrier and conveys the developer to a developing unit facing the image carrier. An electrostatic image on the image carrier is developed with the developer by applying a rectangular wave developing bias between the image carrier and the developer carrier. In the image forming apparatus,
An image forming apparatus comprising a carrier having the characteristics shown in (I) below as the carrier and an image carrier having the characteristics shown in (II) below as the image carrier.
(I) The resistivity of the carrier changes according to the applied electric field strength, and the slope of the change in the resistivity with respect to the change in the electric field strength is expressed by the following equations (1) and (2),
Eb = | (Vp1-VL) / D | (1)
Ed = | (Vp2-VL) / D | (2)
(In the formula, VL represents the potential (V) of the electrostatic image for obtaining the maximum density. Vp1 represents the toner with respect to the VL potential out of the peak potential in the development bias of the rectangular wave. This represents a peak potential (V) that provides a potential difference on the side to be moved toward V. Vp2 moves the toner toward the developer carrier relative to the VL potential among the peak potentials in the development bias of the rectangular wave. The peak potential (V) for providing the side potential difference is represented by D. The closest distance (m) between the image bearing member and the developer bearing member is represented by D.
The electric field intensity Eb (V / m) and Ed (V / m) represented by the following change in the electric field intensity Ep (V / m) where the relationship of Ed <Ep <Eb is established, and the relationship of X <Ed When the slope of the change in resistivity at the electric field strength X is K1 and the slope of the change in resistivity at the electric field strength Y at which the relationship Y> Eb is K2 is established, the relationship of the following formula (3) holds: K1 | <| K2 | (3)
(II) The image carrier contains a conductive support, a photoconductive layer made of an amorphous material containing hydrogen atoms and / or halogen atoms based on silicon atoms, silicon atoms, carbon atoms and hydrogen atoms. A surface layer made of an amorphous material, and the hydrogen atom and carbon atom concentrations (atm%) in the surface layer satisfy the relationship of the following formulas (4) and (5): 30 atm% ≦ 100 × (H / ( Si + C + H)) ≦ 70 atm% (4)
60 atm% ≦ 100 × (C / (Si + C)) ≦ 90 atm% (5)
本発明によれば、トナーとキャリアとを備える２成分現像剤及びａ−Ｓｉ感光体を用いた画像形成装置において、静電像へのキャリアを介した電荷注入を抑制しながら、良好な現像性を得ることが可能となる。 According to the present invention, in an image forming apparatus using a two-component developer including a toner and a carrier and an a-Si photoreceptor, good developability while suppressing charge injection via the carrier to the electrostatic image. Can be obtained.
以下、図面を参照して本発明を詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
［画像形成装置］
図１に、本発明の画像形成装置の実施形態の一例の概略断面構成図を示す。
[Image forming apparatus]
FIG. 1 shows a schematic cross-sectional configuration diagram of an example of an embodiment of an image forming apparatus of the present invention.
画像形成装置１００は、像担持体として、上記（II）に示す特性を有する円筒状の感光体１０１を有する。感光体１０１の周囲には、帯電手段としての帯電器１０２、露光手段としての露光器１０３、現像手段としての現像器１０４、転写手段としての転写帯電器１０５、クリーニング手段としてのクリーナー１０６、前露光手段としての前露光器１０７が配置されている。又、転写材１０８の搬送方向において、感光体１０１と転写帯電器１０５とが対向する転写部よりも下流には、定着手段としての定着器１０９が配置されている。
The
このような画像形成装置１００を用いて、画像の形成は、例えば、次のように行われる。
感光体１０１は、図示矢印方向に所定の周速度で回転駆動される。回転する感光体１０１の表面は、帯電器１０２により一様に帯電される。そして、露光器１０３に対向する位置では、画像信号に対応して発光されるレーザーが露光器１０３から照射され、感光体１０１上に原稿画像に対応した静電像が形成される。
Using such an
The
感光体１０１に形成された静電像は、感光体１０１の回転により現像器１０４に対向する位置まで到達すると、現像器１０４内のトナー１１１とキャリア１１０とを備える２成分現像剤によりトナー像として現像される。キャリア１１０は、上記（Ｉ）に示す特性を有する。静電像は、２成分現像剤のうち実質的にトナー１１１のみで形成される。
When the electrostatic image formed on the
現像器１０４は、現像剤担持体としての現像スリーブ１１２を有する。現像スリーブ１１２は、トナー１１１とキャリア１１０とを備える現像剤を担持して感光体１０１と対向する現像部１１４へと該現像剤を搬送する。現像スリーブ１１２は、現像器１０４の開口部に回転可能に配置され、且つ、内部に磁界発生手段としてのマグネット１１３を内包している。図１に示した画像形成装置１００では、現像スリーブ１１２は、その表面が、感光体１０１と対向する現像部１１４において感光体１０１の表面移動方向と同方向に移動するように回転駆動される。２成分現像剤は、現像スリーブ１１２の表面上に担持された後、規制部材１１５によって量がコントロールされ、感光体１０１と対向する現像部１１４まで搬送される。キャリア１１０は、帯電したトナー１１１を担持して現像部１１４まで搬送する働きをする。又、トナー１１１は、キャリア１１０と混合されることにより、摩擦帯電により所定の極性の所定の帯電量に帯電される。現像スリーブ１１２上の２成分現像剤は、現像部１１４において、マグネット１１３の発生する磁界により穂立ちして磁気ブラシを形成する。そして、図１に示した画像形成装置では、この磁気ブラシを感光体１０１の表面に接触させ、又現像スリーブ１１２に所定の現像バイアスを印加することにより、２成分現像剤からトナー１１１のみを感光体１０１上の静電像に転移させる。
The developing
感光体１０１上に形成されたトナー像は、転写帯電器１０５によって転写材１０８上に静電的に転写される。その後、転写材１０８は、定着器１０９に搬送され、ここで加熱、加圧されることにより、その表面にトナー像が定着される。その後、転写材１０８は、出力画像として装置外に排出される。
The toner image formed on the
尚、転写工程後に感光体１０１上に残留したトナーはクリーナー１０６によって除去される。その後、クリーナー１０６によって清掃された感光体１０１は、前露光器１０７からの光照射により電気的に初期化され、上記の画像形成動作が繰り返される。
The toner remaining on the
［キャリアの電気抵抗］
現像バイアス下におけるキャリアの電気抵抗の電界強度依存性を以下に詳しく説明する。
[Electric resistance of carrier]
The electric field strength dependence of the electric resistance of the carrier under the developing bias will be described in detail below.
図２は、電気的な抵抗特性の異なる従来の一般的な２種類のキャリア（低抵抗キャリアＡ、高抵抗キャリアＢ）における抵抗率ρ［Ω・ｍ］の電界強度依存性を示す。図２の横軸は電界強度［Ｖ／ｍ］を示し、縦軸は抵抗率ρ［Ω・ｍ］を示す。（但し、縦軸は対数表示。以下、抵抗率ρのグラフはその数値を対数で記述する。）
キャリアの抵抗率は、図３に示すような装置を用いて計測することができる。即ち、所定の周速で回転するアルミニウム製の円筒体ドラム（以下、「アルミドラム」とも記す。）３０１に、キャリアのみを内包した現像器３０２の現像スリーブ３０３を所定の距離をあけて対向させる。そして、所定の周速で現像スリーブ３０３を回転させながら、アルミドラム３０１と現像スリーブ３０３との間にＤＣ電圧を印加して、回路の途中に設置された抵抗ｒの両端電圧を測定する。その測定値からキャリアの抵抗率を求める。
FIG. 2 shows the electric field strength dependence of resistivity ρ [Ω · m] in two conventional general carriers (low-resistance carrier A and high-resistance carrier B) having different electrical resistance characteristics. The horizontal axis of FIG. 2 indicates the electric field strength [V / m], and the vertical axis indicates the resistivity ρ [Ω · m]. (However, the vertical axis represents logarithm. Hereinafter, the graph of resistivity ρ describes the value in logarithm.)
The resistivity of the carrier can be measured using an apparatus as shown in FIG. That is, a developing
尚、図２の横軸の電界強度［Ｖ／ｍ］は、アルミドラム３０１と現像スリーブ３０３間の最近接距離Ｄにおける電界強度Ｅである。この電界強度Ｅは、アルミドラム３０１と現像スリーブ３０３との間の印加電圧を距離Ｄで割ったものである。
Note that the electric field strength [V / m] on the horizontal axis in FIG. 2 is the electric field strength E at the closest distance D between the
図２中に実線で示すラインが低抵抗キャリアＡ（Ａキャリアとも記す）の抵抗率の電界強度依存性を、破線で示すラインが高抵抗キャリアＢ（Ｂキャリアとも記す）の抵抗率の電界強度依存性を示している。尚、各キャリアは、約１００Ｖのバイアス印加時の抵抗率が約９．０×１０6［Ω・ｍ］（Ａキャリア）及び約１．０×１０8［Ω・ｍ］（Ｂキャリア）程度のものである。 In FIG. 2, the solid line represents the electric field strength dependence of the resistivity of the low-resistance carrier A (also referred to as A carrier), and the broken line represents the electric field strength of the resistivity of the high-resistance carrier B (also referred to as B carrier). Shows dependency. Each carrier has a resistivity of about 9.0 × 10 6 [Ω · m] (A carrier) and about 1.0 × 10 8 [Ω · m] (B carrier) when a bias of about 100 V is applied. belongs to.
図２から、どちらのキャリアも抵抗率に電界強度依存性を持つが、低抵抗キャリアＡの方が、高抵抗キャリアＢよりも、その電界強度依存性の傾きが大きいことが分かる。低抵抗キャリアＡ、高抵抗キャリアＢの両方とも、上記傾きは、キャリアに印加される電界の強度変化に対して実質的に一定である。 As can be seen from FIG. 2, both carriers have electric field strength dependency in resistivity, but the low-resistance carrier A has a larger gradient of electric field strength dependency than the high-resistance carrier B. In both the low-resistance carrier A and the high-resistance carrier B, the slope is substantially constant with respect to a change in the strength of the electric field applied to the carrier.
尚、図２に示したキャリアの抵抗率は、キャリアのみでの測定結果であり、トナーと混合された２成分現像剤の状態になると、キャリア間に電気的に高抵抗なトナーが存在するため、上述したキャリアのみの抵抗率より若干大きいものとなる。しかしながら、現像動作中では、トナーがキャリアから引き離され、キャリアのみの状態に近くなることから、上述のようにして計測された抵抗率が実際に近い状態を示している。従って、本発明においては、上述のようにして計測されたキャリアのみの抵抗率を用いて説明する。 Note that the resistivity of the carrier shown in FIG. 2 is a measurement result using only the carrier, and in the state of the two-component developer mixed with the toner, there is an electrically high-resistance toner between the carriers. This is slightly higher than the resistivity of only the carrier described above. However, during the developing operation, the toner is separated from the carrier and becomes close to the state of only the carrier, and thus the resistivity measured as described above shows a state close to the actual state. Therefore, in this invention, it demonstrates using the resistivity of only the carrier measured as mentioned above.
図４は、図１に示した画像形成装置を用いて画像形成を行う場合の現像動作時における感光体１０１上の静電像の電位及び現像スリーブ１１２に印加される現像バイアスを示している。図４の横軸は時間を示し、縦軸は電位を示す。
FIG. 4 shows the potential of the electrostatic image on the
本発明においては、現像バイアスとしては、一般的な矩形波の現像バイアスが用いられる。この現像バイアスは、ＡＣバイアスに、Ｖｄｃで示されるＤＣバイアス成分が重畳された現像バイアスである。この現像バイアスが、感光体１０１の静電像と現像スリーブ１１２との間に印加される。
In the present invention, a general rectangular wave developing bias is used as the developing bias. This development bias is a development bias in which a DC bias component indicated by Vdc is superimposed on an AC bias. This developing bias is applied between the electrostatic image of the
尚、本発明においては、静電像は、画像部に露光を行うことによって静電像を形成するイメージ露光方式にて形成されるものとして説明する。又、本発明においては、感光体１０１は、負極性に帯電されるものとして説明する。更に、本発明においては、トナー１１１はキャリア１１０との摩擦帯電により負極性に帯電され、現像方式としては、感光体１０１と同極性に帯電したトナー１１１を用いる反転現像方式を用いるものとして説明する。
In the present invention, the electrostatic image is described as being formed by an image exposure method in which an electrostatic image is formed by exposing the image portion. In the present invention, it is assumed that the
図４中、ＶＤは、感光体１０１の帯電電位であり、本発明においては、帯電器１０２により負極性に帯電されている。図４中、ＶＬは、露光器１０３により露光された画像部の領域であり、最高濃度を得るための電位となっている。即ち、ＶＬ電位部は、トナーの付着量がもっとも大きくなる領域である。
In FIG. 4, VD is a charging potential of the
現像スリーブ１１２には、上述のように矩形波の現像バイアスが印加されている。そのため、現像スリーブ１１２にピーク電位のうちＶｐ１電位が付与された時には、ＶＬ電位に対して最も大きな負電位差が形成され、この電位差による電界（以下、「現像電界」とも記す。）によって、トナー１１１が感光体１０１に転移される。又、逆に、現像スリーブ１１２にＶｐ２電位が付与された時には、ＶＬ電位に対し、現像電界が形成される時とは逆方向の最も大きな正電位差が形成される。これにより、ＶＬ電位部よりトナー１１１が現像スリーブ１１２側に引き戻される電界（以下「引き戻し電界」とも記す。）が形成される。
The
ここで、図５を参照して、現像バイアスのＶＬ電位に対する時間的変化を考えると、図５中に示すｂ、ｄ、ａ、ｃ、ｅの各点での電界強度Ｅｂ、Ｅｄ、Ｅａ、Ｅｃ、Ｅｅは、それぞれ下記式で表される。 Here, with reference to FIG. 5, when considering the temporal change of the developing bias with respect to the VL potential, the electric field strengths Eb, Ed, Ea, and b at points b, d, a, c, and e shown in FIG. Ec and Ee are each represented by the following formula.
Ｅｂ＝｜（Ｖｐ１−ＶＬ）／Ｄ｜ （１）
Ｅｄ＝｜（Ｖｐ２−ＶＬ）／Ｄ｜ （２）
Ｅａ＝Ｅｃ＝Ｅｅ＝｜（Ｖｄｃ−ＶＬ）／Ｄ｜ （１０）
（式中、ＶＬは、最高濃度を得るための静電像の電位を表す。Ｖｐ１は、矩形波の現像バイアスにおけるピーク電位のうち、ＶＬ電位に対しトナーを感光体１０１に向けて移動させる側の電位差を設けるピーク電位を表す。Ｖｐ２は、矩形波の現像バイアスにおけるピーク電位のうち、ＶＬ電位に対しトナーを現像スリーブ１１２に向けて移動させる側の電位差を設けるピーク電位を表す。Ｄは、感光体１０１と現像スリーブ１１２との間の最近接距離を表す。）
尚、Ｖｐ１、Ｖｐ２は、トナーの帯電極性に応じて、下記式で表される。
トナーが負極性の場合：
Ｖｐ１＝Ｖｄｃ−｜Ｖｐｐ／２｜ （１１）
トナーが正極性の場合：
Ｖｐ１＝Ｖｄｃ＋｜Ｖｐｐ／２｜ （１２）
トナーが負極性の場合：
Ｖｐ２＝Ｖｄｃ＋｜Ｖｐｐ／２｜ （１３）
トナーが正極性の場合：
Ｖｐ２＝Ｖｄｃ−｜Ｖｐｐ／２｜ （１４）
（式中、Ｖｐｐは、矩形波の現像バイアスにおけるピーク間電圧を、Ｖｄｃは、現像バイアスのＤＣバイアス成分を表す。）
即ち、電界強度Ｅａ、Ｅｃ及びＥｅは、現像バイアスのＤＣバイアスと感光体１０１上の静電像の最高濃度部の電位であるＶＬ電位との間の電位差を、感光体１０１と現像スリーブ１１２との最近接位置における距離Ｄで割ったものである。電界強度Ｅｂ（現像電界強度と表すことがある）は、感光体１０１上のＶＬ電位との間に、トナー１１１を感光体１０１に向けて移動させる側の電界を形成する電位差を設けるピーク電位と、感光体１０１上のＶＬ電位との間の電位差を、感光体１０１と現像スリーブ１１２との最近接距離Ｄで割ったものである。又、電界強度Ｅｄ（引き戻し電界強度と表すことがある）は、感光体１０１上のＶＬ電位との間に、トナー１１１を現像スリーブ１１２に向けて移動させる側の電界を形成する電位差を設けるピーク電位と、ＶＬ電位との間の電位差を、感光体１０１と現像スリーブ１１２との最近接距離Ｄで割ったものである。
Eb = | (Vp1-VL) / D | (1)
Ed = | (Vp2-VL) / D | (2)
Ea = Ec = Ee = | (Vdc−VL) / D | (10)
(In the formula, VL represents the potential of the electrostatic image for obtaining the maximum density. Vp1 is the side on the side of moving the toner toward the
Vp1 and Vp2 are expressed by the following formulas according to the charging polarity of the toner.
When toner is negative polarity:
Vp1 = Vdc− | Vpp / 2 | (11)
When the toner is positive:
Vp1 = Vdc + | Vpp / 2 | (12)
When toner is negative polarity:
Vp2 = Vdc + | Vpp / 2 | (13)
When the toner is positive:
Vp2 = Vdc− | Vpp / 2 | (14)
(In the formula, Vpp represents a peak-to-peak voltage in the development bias of a rectangular wave, and Vdc represents a DC bias component of the development bias.)
In other words, the electric field strengths Ea, Ec, and Ee are the difference in potential between the DC bias of the developing bias and the VL potential that is the potential of the highest density portion of the electrostatic image on the
一方、図２を参照して説明したように、キャリアの抵抗率は電界強度依存性を持つ。そのため、図５中矢印で示すように、現像バイアス下では、電界強度がＥａ→Ｅｂ→Ｅｃ→Ｅｄ→Ｅｅと変化するのに応じて、キャリアの抵抗率が変化することになる。従って、例えば、低抵抗キャリＡの場合は、図６に示したように、その抵抗率はＲ１→Ｒ３→Ｒ１→Ｒ２→Ｒ１と変化し、高抵抗キャリアＢの場合は、その抵抗率はＲ４→Ｒ６→Ｒ４→Ｒ５→Ｒ４と変化することになる。 On the other hand, as described with reference to FIG. 2, the resistivity of the carrier has an electric field strength dependency. Therefore, as indicated by an arrow in FIG. 5, under the developing bias, the resistivity of the carrier changes as the electric field intensity changes from Ea → Eb → Ec → Ed → Ee. Therefore, for example, in the case of the low resistance carrier A, as shown in FIG. 6, the resistivity changes from R1 → R3 → R1 → R2 → R1, and in the case of the high resistance carrier B, the resistivity is R4. → R6 → R4 → R5 → R4.
この抵抗率の変化を時間に対してプロットすると図７に示すようになる。 A plot of this change in resistivity versus time is shown in FIG.
即ち、低抵抗キャリアＡの場合は、現像電界がかかる時のキャリアの抵抗率は、より低い抵抗率Ｒ３となる。これに対し、高抵抗キャリアＢの場合では、現像電界がかかる時のキャリアの抵抗率の低下率は、低抵抗キャリアＡと比較して小さい。この差が、キャリア内の電荷移動に影響を及ぼし、現像性の差となる。 That is, in the case of the low-resistance carrier A, the resistivity of the carrier when the developing electric field is applied becomes a lower resistivity R3. On the other hand, in the case of the high-resistance carrier B, the rate of decrease in the carrier resistivity when a developing electric field is applied is smaller than that of the low-resistance carrier A. This difference affects the charge transfer in the carrier, resulting in a difference in developability.
ここで図８に、本発明における前記（Ｉ）に示す特性を有するキャリアＣの抵抗率の電界強度依存性を示す。図８から分かるように、低抵抗キャリアＡ、高抵抗キャリアＢの場合と同様に、キャリアＣの抵抗率は電界依存性を持つが、キャリアＣの場合は、所定の電界強度Ｅｐでその抵抗率の電界強度依存性の傾きが急峻となる特性を有する。 FIG. 8 shows the electric field strength dependence of the resistivity of the carrier C having the characteristics shown in (I) in the present invention. As can be seen from FIG. 8, the resistivity of the carrier C has an electric field dependency as in the case of the low-resistance carrier A and the high-resistance carrier B, but in the case of the carrier C, the resistivity at a predetermined electric field strength Ep. Has a characteristic that the gradient of the electric field strength dependency is steep.
即ちキャリアＣは、その抵抗率ρが、現像スリーブ１１２の電位と感光体１０１上の静電像の電位との電位差ΔＶを、感光体１０１と現像スリーブ１１２との最近接距離Ｄで割った値である電界強度差ΔＥ（＝ΔＶ／Ｄ）に対して傾きＫ（＝Δρ／ΔＥ）を有する。そして、キャリアＣは、Ｅｄ＜Ｅｐ＜Ｅｂの関係が成り立つ電界強度Ｅｐで抵抗率ρの電界依存性の傾きＫ（＝Δρ／ΔＥ）が変化する。
That is, the resistivity of carrier C is a value obtained by dividing the potential difference ΔV between the potential of the developing
そして、キャリアＣはＸ＜Ｅｄの関係が成り立つ電界強度Ｘにおける抵抗率ρの電界強度依存性の傾きＫ（＝Δρ／ΔＥ）をＫ１とし、Ｙ＞Ｅｂの関係が成り立つ電界強度Ｙにおける抵抗率ρの電界強度依存性の傾きＫ（＝Δρ／ΔＥ）をＫ２とした場合、下記式（３）の関係が成り立つ。 The carrier C has a gradient K (= Δρ / ΔE) of the electric field strength dependency of the resistivity ρ at the electric field strength X satisfying the relationship X <Ed as K1, and the resistivity at the electric field strength Y satisfying the relationship Y> Eb. When the slope K (= Δρ / ΔE) of the dependence of ρ on the electric field strength is K2, the relationship of the following formula (3) is established.
｜Ｋ１｜＜｜Ｋ２｜ （３）
従って、図８に示すように、キャリアＣが上述のような現像バイアスを受けると、電界強度がＥａ→Ｅｂ→Ｅｃ→Ｅｄ→Ｅｅと変化するのに応じて、キャリアの抵抗率はＲ７→Ｒ９→Ｒ７→Ｒ８→Ｒ７と変化する。
| K1 | <| K2 | (3)
Therefore, as shown in FIG. 8, when the carrier C is subjected to the development bias as described above, the resistivity of the carrier is R7 → R9 as the electric field intensity changes from Ea → Eb → Ec → Ed → Ee. → R7 → R8 → R7
このキャリアＣの抵抗率の変化を時間に対してプロットすれば、図９（ｂ）に示すようになる。尚、図９（ａ）はキャリアＡ及びキャリアＢにおける抵抗率の変化を示す図７と同様のものを示している。 If the change in resistivity of the carrier C is plotted against time, the result is as shown in FIG. FIG. 9A shows the same thing as FIG. 7 showing the change in resistivity in carrier A and carrier B. FIG.
即ち、キャリアＣの抵抗率は、強度Ｅｂの現像電界が印加されている間は、より低い抵抗率Ｒ９となり、逆に、強度Ｅｄの引き戻し電界が印加されている間は、より高い抵抗Ｒ８が維持されていることになる。 That is, the resistivity of the carrier C is lower when the developing electric field having the strength Eb is applied, and conversely, the higher resistance R8 is applied while the pulling electric field having the strength Ed is applied. Will be maintained.
キャリアＣは、強度Ｅｂの現像電界が形成された時のみ、その抵抗率が急激に低下し、キャリア１１０に蓄えられた逆電荷が拡散し易くなり、トナー１１１とキャリア１１０との付着力が低減する。従って、高抵抗キャリアＢより、トナー１１１がキャリア１１０から引き離され易くなる。
Only when the developing electric field of strength Eb is formed, the resistivity of the carrier C rapidly decreases, the reverse charge stored in the
一方、強度Ｅｄの引き戻し電界が形成された時は、キャリアの抵抗率が高くなるので、電荷の移動は鈍いものとなり、現像スリーブ１１２側からキャリア１１０に逆極性の電荷が流れにくい状態になる。よって、キャリアには逆極性の電荷があまり存在しないことになる。従って、引き戻し電界が印加された場合、感光体１０１からトナー１１１が再度キャリアに引き戻され、拘束される機会も少なくなる。
On the other hand, when a pull-back electric field with strength Ed is formed, the resistivity of the carrier is high, so that the charge movement is slow, and it becomes difficult for charges of opposite polarity to flow from the developing
このように、キャリアＣでは、強度Ｅｂの現像電界が印加される時のみ電気抵抗が低くなり、低抵抗キャリアＡのように現像性が確保され、逆に、強度Ｅｄの引き戻し電界が印加される時には、高い電気抵抗が維持され、引き戻し力が弱くなる。その結果、低抵抗キャリアＡ及び高抵抗キャリアＢよりトータルで現像性が高くなる。 Thus, in the carrier C, the electric resistance is lowered only when the developing electric field of strength Eb is applied, and developability is ensured like the low-resistance carrier A, and conversely, a pull-back electric field of strength Ed is applied. Sometimes a high electrical resistance is maintained and the pull back force is weakened. As a result, the developability is higher than that of the low-resistance carrier A and the high-resistance carrier B in total.
キャリアＣでは上記式（３）が成り立てば、実用上問題はない。ただし、｜Ｋ２｜-｜Ｋ１｜の値が２．１０より大きくなると強度Ｅｂの現像電界が形成された時にキャリアＣの抵抗率が低くなり、静電像への電荷注入が発生してしまう場合があるため現像性が低下してしまう可能性がある。逆に｜Ｋ２｜-｜Ｋ1｜の値が１．５０より小さくなるとキャリアＡやキャリアＢに近づいてしまうために現像性が低下してしまう場合がある。
そのため、１.５０≦｜Ｋ２｜―｜Ｋ１｜≦２.１０であることがより好ましい。
In the carrier C, there is no practical problem if the above formula (3) is established. However, when the value of | K2 | − | K1 | is larger than 2.10, the resistivity of the carrier C is lowered when the developing electric field having the intensity Eb is formed, and charge injection into the electrostatic image occurs. Therefore, developability may be reduced. On the other hand, if the value of | K2 | − | K1 | is smaller than 1.50, it approaches the carrier A or the carrier B, so that developability may be deteriorated.
Therefore, it is more preferable that 1.50 ≦ | K2 | − | K1 | ≦ 2.10.
［電荷注入］
次に、感光体１０１上の静電像の電位を乱す電荷注入についてキャリアＣの作用を説明する。
[Charge injection]
Next, the action of the carrier C for the charge injection that disturbs the potential of the electrostatic image on the
図１０に、キャリアＡ、Ｂ、ＣにおけるＶＬ電位に対する電荷注入量を示す。図１０の横軸は、現像スリーブ１１２の電位と感光体１０１上のＶＬ電位との間で形成される電界の電界強度Ｅを示し、縦軸は、ＶＬ電位と、そのＶＬ電位部の電荷注入後の電位ＶＬ’との差、即ち、｜ＶＬ−ＶＬ’｜を示している。
FIG. 10 shows the charge injection amount with respect to the VL potential in the carriers A, B, and C. The horizontal axis of FIG. 10 indicates the electric field strength E of the electric field formed between the potential of the developing
ここで、ＶＬ’とＶＬは、図１１に示すように、感光体１１０１の表面移動方向において現像部１１０２よりも下流において表面電位計１１０３にて計測されたものである。現像器１１０４が無い状態で測定された電位をＶＬ電位とし、現像器１１０４が設置され、所定の現像バイアスが印加された場合のＶＬ電位をＶＬ’と定義している。
Here, VL ′ and VL are measured by the surface
即ち、図１０は、ＶＬ電位が、現像部１１０２を通過する際に、そのＶＬ電位部に接触しているキャリアからの電荷注入により、どれだけ変化するかを模式的に示したものである。図１０から、低抵抗キャリアＡでは、電界強度Ｅｆにて電荷注入が始まり、キャリアＣでは電界強度Ｅｇにて電荷注入が始まることを意味している。
That is, FIG. 10 schematically shows how much the VL potential changes due to charge injection from the carrier in contact with the VL potential portion when passing through the developing
この電界強度ＥｆにおけるキャリアＡの低抵率及び電界強度ＥｇにおけるキャリアＣの抵抗率を、それぞれ、図８のグラフより求める。そうすると、図１２に示すように電界強度ＥｆにおけるキャリアＡの抵抗率及び電界強度ＥｇにおけるキャリアＣの抵抗率はそれぞれρＡｆ、ρＣｇとなる。 The low resistivity of the carrier A at the electric field strength Ef and the resistivity of the carrier C at the electric field strength Eg are obtained from the graph of FIG. Then, as shown in FIG. 12, the resistivity of carrier A at electric field strength Ef and the resistivity of carrier C at electric field strength Eg are ρAf and ρCg, respectively.
また、現像電界時のキャリアＡ、Ｃの抵抗率をそれぞれρＡｂ、ρＣｂとすると、キャリアＡはρＡｂ＜ρＡｆの時、キャリアＣはρＣｂ＜ρＣｇである時、電荷注入が発生してしまう。 Further, assuming that the resistivity of carriers A and C in the developing electric field is ρAb and ρCb, respectively, when carrier A is ρAb <ρAf and carrier C is ρCb <ρCg, charge injection occurs.
さらに引き戻し電界時のキャリアＡ、Ｃの抵抗率をρＡｄ、ρＣｄとするとキャリアＡはρＡｄ＜ρＡｆの時、キャリアＣはρＣｄ＜ρＣｇである時、引き戻し電界時においても電荷注入が発生してしまう。 Further, assuming that the resistivity of the carriers A and C in the pullback electric field is ρAd and ρCd, when the carrier A is ρAd <ρAf and the carrier C is ρCd <ρCg, charge injection occurs even in the pullback electric field.
つまり、現像電界時のキャリアの抵抗率（ρＡｂ、ρＣｂ）や引き戻し電界時のキャリアの抵抗率（ρＡｄ、ρＣｄ）が電荷注入が始まる電界（Ｅｆ、Ｅｇ）におけるキャリアの抵抗率（ρＡｆ、ρＣｇ）を下回らなければ、現像電界時においても引き戻し電界時においても電荷注入は発生しないことになる。 That is, the carrier resistivity (ρAf, ρCg) at the electric field (Ef, Eg) where charge injection starts when the carrier resistivity (ρAb, ρCb) at the development electric field and the carrier resistivity (ρAd, ρCd) at the pull-back electric field start. If it does not fall below, the charge injection does not occur both in the developing electric field and in the pulling back electric field.
図１２からわかるように、キャリアＣは、従来の低抵抗キャリアを用いる場合の課題であるキャリアを介した静電像への電荷注入を防止しつつ、従来の高抵抗キャリアを用いる場合と比較して現像時のキャリアの抵抗率を低くできる。したがって、現像性を飛躍的に高めることが可能となる。さらに、引き戻し電界時においてもキャリアＣは高抵抗であるため、低抵抗キャリアＡよりも優位である。 As can be seen from FIG. 12, the carrier C is compared with the case of using the conventional high resistance carrier while preventing the charge injection to the electrostatic image through the carrier, which is a problem when the conventional low resistance carrier is used. Thus, the resistivity of the carrier during development can be lowered. Therefore, developability can be dramatically improved. Furthermore, since the carrier C has a high resistance even in a pull-back electric field, it is superior to the low-resistance carrier A.
また、強度Ｅｂの現像電界が印加されているときの本発明における前記（Ｉ）に示す特性を有するキャリアの抵抗率は、好ましくは１．０×１０7Ω・ｍ以下とする。強度Ｅｂの現像電界が印加されているときの抵抗率がこれより大きい場合には、トナーとキャリアとの付着力を低減させることができずに、良好な現像性を得ることが出来ない場合がある。 The resistivity of the carrier having the characteristics shown in (I) in the present invention when a developing electric field of strength Eb is applied is preferably 1.0 × 10 7 Ω · m or less. If the resistivity when the developing electric field of strength Eb is applied is larger than this, the adhesion between the toner and the carrier cannot be reduced, and good developability may not be obtained. is there.
ここでキャリアＣを使用した場合の電荷注入が始まる電界強度が図１３に示すように大きくなりＥｇ２になった場合を考えてみる。電荷注入が始まる電界が大きくなったことにより、上記と同様電界強度Ｅｇ２におけるキャリアＣの抵抗を求めると、図１４に示すように、キャリアＣの抵抗率はρＣｇ２となる。 Here, let us consider a case where the electric field intensity at which charge injection starts when carrier C is used increases to Eg2 as shown in FIG. When the electric field at which charge injection starts increases, the resistance of the carrier C at the electric field strength Eg2 is obtained in the same manner as described above, and the resistivity of the carrier C is ρCg2, as shown in FIG.
このことは現像電界時のキャリアの抵抗率（ρＣｂ）をρＣｇ２まで下げても電荷注入は発生しないことを示している。つまり図１４に示すキャリアＤのようなもの、すなわち、強度Ｅｂの現像電界が印加されているときの抵抗率がρＣｇより小さく、ρＣｇ２より大きいものが使用できるようになることを示している。キャリアＤのようなものは現像電界時の抵抗率がキャリアＣの現像電界時の抵抗率よりも低いため、現像性をさらに高めることが可能となる。 This indicates that charge injection does not occur even when the resistivity (ρCb) of the carrier in the developing electric field is lowered to ρCg2. That is, the carrier D shown in FIG. 14, that is, the one having a resistivity smaller than ρCg and larger than ρCg2 when a developing electric field having an intensity Eb is applied can be used. Since the resistivity of the carrier D in the developing electric field is lower than the resistivity of the carrier C in the developing electric field, the developability can be further improved.
詳しくは後述するが、電荷注入が始まる電界強度を大きくするためには、例えば、前記（II）に示す特性を有する像担持体を用いその表面層中の水素原子の濃度を大きくしてやればよい。 As will be described in detail later, in order to increase the electric field strength at which charge injection starts, for example, an image carrier having the characteristics shown in (II) above may be used to increase the concentration of hydrogen atoms in the surface layer.
一方、電荷注入が始まる電界強度を大きくしなくても、上述したキャリアＤのようなものは使用することは可能である。それは現像電界強度Ｅｂの値を小さくしてやればよい。現像電界強度Ｅｂは現像バイアスのＤＣバイアス成分Ｖｄｃ＝−３５０Ｖ、最高濃度を得るための静電像の電位ＶＬ＝−１００Ｖとすると、トナーが負極性の場合、以下の式で表される。 On the other hand, the carrier D as described above can be used without increasing the electric field strength at which charge injection starts. This can be achieved by reducing the value of the developing electric field strength Eb. The development electric field strength Eb is expressed by the following equation when the toner is negative in polarity, assuming that the DC bias component Vdc of the development bias is −350 V and the electrostatic image potential VL is −100 V for obtaining the maximum density.
Ｅｂ＝（｜Ｖｐｐ／２｜＋２５０）／Ｄ
（式中、Ｖｐｐは、矩形波の現像バイアスにおけるピーク間電圧を、Ｄは、感光体と現像スリーブとの間の最近接距離を表す。）
すなわち｜Ｖｐｐ｜を下げるか感光体と現像スリーブとの間の最近接距離Ｄを大きくしてやればよい。このようにすることで、現像電界強度Ｅｂが小さくなり、それにより現像電界時のキャリアの抵抗率が大きくなり、キャリアＤのようなものを使用しても電荷注入を発生させなくすることが可能である。
Eb = (| Vpp / 2 | +250) / D
(In the formula, Vpp represents a peak-to-peak voltage in a rectangular wave developing bias, and D represents a closest distance between the photosensitive member and the developing sleeve.)
That is, it is only necessary to decrease | Vpp | or increase the closest distance D between the photosensitive member and the developing sleeve. By doing so, the developing electric field strength Eb is reduced, thereby increasing the resistivity of the carrier during the developing electric field, and it is possible to prevent charge injection from occurring even if a carrier D is used. It is.
しかしながら、｜Ｖｐｐ｜を下げる、または最近接距離Ｄを大きくしてやるとトナーを現像するための電界強度が弱まり、さらに現像電界時のキャリアの抵抗率も大きくなるため、現像性を低下させる場合がある（図１５中の(1)）。 However, if | Vpp | is decreased or the closest distance D is increased, the electric field strength for developing the toner is weakened, and further, the resistivity of the carrier in the developing electric field is also increased, so that the developability may be lowered. ((1) in FIG. 15).
図１５中の（2）のように傾きＫ２の値が異なるキャリアを用いて、現像電界時のキャリアの抵抗率を保ったまま、現像電界強度Ｅｂを小さくした場合もトナーを現像するための電界強度が弱まるために現像性を低下させる場合がある。 An electric field for developing the toner even when the developing electric field intensity Eb is reduced using carriers having different values of the slope K2 as shown in (2) in FIG. 15 while maintaining the carrier resistivity during the developing electric field. Since the strength is weakened, the developability may be lowered.
先ほどと同様に電荷注入が始まる電界強度ＥｇがＥｇ２になった場合は、図１５中（3）のようにキャリアの抵抗率を下げられるため、現像電界強度Ｅｂの低下により現像性が低下した場合でも現像性をカバーすることが可能となる。しかしながら、現像電界強度Ｅｂを際限なく低下させていくことは望ましくない。 When the electric field strength Eg at which the charge injection starts as in the previous case becomes Eg2, the resistivity of the carrier can be lowered as shown in (3) in FIG. 15, and therefore the developability is lowered due to the decrease in the developing electric field strength Eb. However, developability can be covered. However, it is not desirable to reduce the developing electric field strength Eb without limit.
一方、電荷注入が始まる電界強度がＥｇ２になった状態でキャリアＣを使用する場合も現像電界時の電界強度をさらに大きくすることでキャリアＤと同様、現像性をさらに高めることが可能となる。現像電界時の電界強度を大きくするためには、Ｖｐｐを大きくするか感光体と現像スリーブとの間の最近接距離Ｄを小さくしてやればよい。 On the other hand, even when the carrier C is used in a state where the electric field intensity at which charge injection starts becomes Eg2, it is possible to further improve the developability like the carrier D by further increasing the electric field intensity at the time of the developing electric field. In order to increase the electric field strength during the development electric field, Vpp may be increased or the closest distance D between the photosensitive member and the developing sleeve may be decreased.
しかしながら、現像電界時の電界を大きくした時に、感光体と対向した現像部に導電性の異物などが混入すると、異物を導電パスとして、現像スリーブから感光体へ向けてスパークが発生してしまうことがある。 However, when the developing electric field is increased, if conductive foreign matter or the like is mixed into the developing portion facing the photoconductor, a spark is generated from the developing sleeve toward the photoconductor using the foreign matter as a conductive path. There is.
上記のような理由により、現像電界強度Ｅｂは適正な値を選んでやる必要がある。
現像電界強度Ｅｂを３．９×１０6［Ｖ／ｍ］以下にすることで、異物を導電パスとして、現像スリーブから感光体へ向けてスパークが発生するのを抑制することができる。
For the above reasons, it is necessary to select an appropriate value for the developing electric field strength Eb.
By setting the developing electric field strength Eb to 3.9 × 10 6 [V / m] or less, it is possible to suppress the occurrence of sparks from the developing sleeve toward the photoconductor using the foreign matter as a conductive path.
また、現像電界強度Ｅｂを際限なく小さくすることは好ましくない。現像電界強度Ｅｂは、通常、１．６×１０6［Ｖ／ｍ］以上にすることが好ましい。現像電界強度Ｅｂを、１．６×１０6［Ｖ／ｍ］以上とすると、良好な現像性を得ることが可能となる。 Further, it is not preferable to reduce the developing electric field strength Eb infinitely. The development electric field strength Eb is usually preferably 1.6 × 10 6 [V / m] or more. When the developing electric field strength Eb is 1.6 × 10 6 [V / m] or more, it is possible to obtain good developability.
よって、現像電界強度Ｅｂは、下記式（８）の関係を満たすことが好ましい。 Therefore, the developing electric field strength Eb preferably satisfies the relationship of the following formula (8).
１．６×１０6Ｖ／ｍ≦Ｅｂ≦３．９×１０6Ｖ／ｍ （８）
［キャリアの製造方法］
（本発明におけるキャリア）
本発明におけるキャリアとしては、例えば、ポーラス状のコアにシリコーン樹脂等の樹脂を流し込み、コア内の空隙を樹脂で充填したポーラス状樹脂充填キャリアを挙げることができる。
1.6 × 10 6 V / m ≦ Eb ≦ 3.9 × 10 6 V / m (8)
[Carrier manufacturing method]
(Carrier in the present invention)
Examples of the carrier in the present invention include a porous resin-filled carrier in which a resin such as a silicone resin is poured into a porous core and the voids in the core are filled with the resin.
斯かるキャリアの製造方法としては、次のような方法を挙げることができる。 Examples of the method for producing such a carrier include the following methods.
最初に、金属酸化物、酸化鉄（Ｆｅ2Ｏ3）及び添加物を所定量秤量し、混合する。次に、得られた混合物を７００〜１０００℃の範囲で１〜５時間仮焼きし、その後、０．１〜３μｍ程度の粒径に粉砕する。得られた粉砕物に、必要に応じて、結着剤、更には発泡剤を加え、１００〜２００℃の加熱雰囲気下で噴霧乾燥し、２０〜５０μｍ程度の大きさに造粒する。その後、酸素濃度５％以下の不活性ガス（例えば、Ｎ2ガス等）の雰囲気下で焼結温度１０００〜１４００℃で４〜１２時間焼成する。これによりポーラス状のコアが得られる。次いで、樹脂、例えば、シリコーン樹脂を浸漬法により、キャリアの質量に対して８〜１５質量％充填し、１８０〜２２０℃不活性ガス雰囲気下でそのシリコーン樹脂を硬化させる。 First, a predetermined amount of metal oxide, iron oxide (Fe 2 O 3 ) and additives are weighed and mixed. Next, the obtained mixture is calcined at 700 to 1000 ° C. for 1 to 5 hours, and then pulverized to a particle size of about 0.1 to 3 μm. If necessary, a binder and further a foaming agent are added to the obtained pulverized product, spray-dried in a heated atmosphere at 100 to 200 ° C., and granulated to a size of about 20 to 50 μm. Thereafter, firing is performed at a sintering temperature of 1000 to 1400 ° C. for 4 to 12 hours in an atmosphere of an inert gas (for example, N 2 gas or the like) having an oxygen concentration of 5% or less. Thereby, a porous core is obtained. Next, a resin, for example, a silicone resin is filled by 8 to 15% by mass with respect to the mass of the carrier by an immersion method, and the silicone resin is cured in an inert gas atmosphere at 180 to 220 ° C.
金属酸化物としては、例えば、下記化学式（ｉ）又は（ｉｉ）で表される磁性を有するマグネタイト及びフェライトを挙げることができる。
ＭＯ・Ｆｅ2Ｏ3 （ｉ）
Ｍ・Ｆｅ2Ｏ4 （ｉｉ）
（式中、Ｍは３価、２価又は１価の金属元素を示す。）
上記の金属元素Ｍとしては、Ｂｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｒｂ、Ｓｒ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｙ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｃｄ、Ｐｂ及びＬｉが挙げられ、これらは、単独で又は２種以上を組み合わせて用いることができる。
Examples of the metal oxide include magnetite and ferrite having magnetism represented by the following chemical formula (i) or (ii).
MO.Fe 2 O 3 (i)
M · Fe 2 O 4 (ii)
(In the formula, M represents a trivalent, divalent, or monovalent metal element.)
Examples of the metal element M include Be, Mg, Ca, Rb, Sr, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Y, Zr, Nb, Mo, Cd, Pb, and Li. These can be used alone or in combination of two or more.
上記の磁性を有する金属酸化物の具体例としては、例えば、Ｃｕ−Ｚｎ−Ｆｅ系フェライト、Ｍｎ−Ｍｇ−Ｆｅ系フェライト、Ｍｎ−Ｍｇ−Ｓｒ−Ｆｅ系フェライト及びＬｉ−Ｆｅ系フェライトの如き鉄系酸化物が挙げられる。 Specific examples of the metal oxide having magnetism include irons such as Cu—Zn—Fe ferrite, Mn—Mg—Fe ferrite, Mn—Mg—Sr—Fe ferrite, and Li—Fe ferrite. System oxides.
また、上記結着剤として、例えば、分子量５００〜５０００、好ましくは分子量１０００のポリビニルアルコールなどを用いることができる。また、上記発泡剤は、例えば、６０〜１８０℃で気化又は分解し、その際に気体を発生する物質であって、キャリア用として利用できるものであれば特に限定はされない。例えば、以下のものが挙げられる。アゾビスイソブチロニトリル、アゾビスジメチルバレロニトリル、アゾビスシクロヘキサンカルボニトリルの如き発泡性のアゾ系重合開始剤；ナトリウム、カリウム、カルシウムの如き金属の炭酸水素塩；炭酸水素アンモニウム、炭酸アンモニウム、炭酸カルシウム、硝酸アンモニウム塩、アジド化合物、４，４’−オキシビス（ベンゼンスルホヒドラジド）、アリルビス（スルホヒドラジド）、ジアミノベンゼン。 Further, as the binder, for example, polyvinyl alcohol having a molecular weight of 500 to 5000, preferably 1000, can be used. Moreover, the said foaming agent will not be specifically limited if it is a substance which vaporizes or decomposes | disassembles at 60-180 degreeC, for example, and generate | occur | produces the gas in that case, and can be utilized for carriers. For example, the following are mentioned. Foamable azo polymerization initiators such as azobisisobutyronitrile, azobisdimethylvaleronitrile, azobiscyclohexanecarbonitrile; metal hydrogen carbonates such as sodium, potassium, calcium; ammonium hydrogen carbonate, ammonium carbonate, carbonic acid Calcium, ammonium nitrate, azide compound, 4,4′-oxybis (benzenesulfohydrazide), allylbis (sulfohydrazide), diaminobenzene.
また、上記樹脂としては、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂等を挙げることができる。熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリスチレン；ポリメチルメタクリレートやスチレン−アクリル酸共重合体などのアクリル樹脂；スチレン−ブタジエン共重合体；エチレン−酢酸ビニル共重合体；ポリ塩化ビニル；ポリ酢酸ビニル；ポリフッ化ビニリデン樹脂；フルオロカーボン樹脂；パーフルオロカーボン樹脂；溶剤可溶性パーフルオロカーボン樹脂；ポリビニルピロリドン；石油樹脂；ノボラック樹脂；飽和アルキルポリエステル樹脂；ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリアリーレートなどの芳香族ポリエステル樹脂；ポリアミド樹脂；ポリアセタール樹脂；ポリカーボネート樹脂；ポリエーテルスルホン樹脂；ポリスルホン樹脂；ポリフェニレンサルファイド樹脂；ポリエーテルケトン樹脂を挙げることができる。また、熱硬化性樹脂としては、例えば、シリコーン樹脂、フェノール樹脂、変性フェノール樹脂、マレイン樹脂、アルキド樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、無水マレイン酸とテレフタル酸と多価アルコールとの重縮合によって得られる不飽和ポリエステル、尿素樹脂、メラミン樹脂、尿素−メラミン樹脂、キシレン樹脂、トルエン樹脂、グアナミン樹脂、メラミン−グアナミン樹脂、アセトグアナミン樹脂、グリプタール樹脂、フラン樹脂、ポリイミド、ポリアミドイミド樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリウレタン樹脂を挙げることができる。 In addition, examples of the resin include a thermoplastic resin and a thermosetting resin. Examples of the thermoplastic resin include polystyrene; acrylic resin such as polymethyl methacrylate and styrene-acrylic acid copolymer; styrene-butadiene copolymer; ethylene-vinyl acetate copolymer; polyvinyl chloride; polyvinyl acetate; Fluorocarbon resin; Perfluorocarbon resin; Solvent-soluble perfluorocarbon resin; Polyvinylpyrrolidone; Petroleum resin; Novolak resin; Saturated alkyl polyester resin; Aromatic polyester resin such as polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polyarylate; Polyamide resin Polyacetal resin; Polycarbonate resin; Polyethersulfone resin; Polysulfone resin; Polyphenylene sulfide resin; Polyetherketone resin Can. Examples of the thermosetting resin include a silicone resin, a phenol resin, a modified phenol resin, a maleic resin, an alkyd resin, an epoxy resin, an acrylic resin, and a polycondensation of maleic anhydride, terephthalic acid, and a polyhydric alcohol. Unsaturated polyester, urea resin, melamine resin, urea-melamine resin, xylene resin, toluene resin, guanamine resin, melamine-guanamine resin, acetoguanamine resin, gliptal resin, furan resin, polyimide, polyamideimide resin, polyetherimide resin, Mention may be made of polyurethane resins.
その他、例えば、コアに樹脂を充填する際には溶剤を用いることができる。コア粒子内部に樹脂成分を含有させる方法としては、例えば、樹脂成分を溶剤に溶解または希釈し、得られた樹脂溶液をコア粒子に添加する方法が一般的である。ここに用いられる溶剤は、各樹脂成分を溶解できるものであればよい。有機溶剤に可溶な樹脂である場合は、有機溶剤として、トルエン、キシレン、セルソルブブチルアセテート、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、メタノールを用いればよい。水溶性の樹脂成分またはエマルジョンタイプの樹脂成分である場合には、水を用いればよい。 In addition, for example, when the resin is filled in the core, a solvent can be used. As a method of incorporating the resin component inside the core particle, for example, a method of dissolving or diluting the resin component in a solvent and adding the obtained resin solution to the core particle is common. The solvent used here should just be what can melt | dissolve each resin component. When the resin is soluble in an organic solvent, toluene, xylene, cellosolve butyl acetate, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, or methanol may be used as the organic solvent. In the case of a water-soluble resin component or an emulsion type resin component, water may be used.
上述した製法において、キャリアの抵抗率の電界依存性、例えば、Ｅｂ、Ｅｐ、Ｅｄ、傾き｜Ｋ１｜、｜Ｋ２｜、電界強度Ｅｂ、Ｅｄ印加時の抵抗率等は、コアのポーラス度、コア自身の抵抗率を制御することで制御することができる。更には、充填するシリコーン樹脂等の樹脂量を制御することで制御することができる。 In the manufacturing method described above, the electric field dependency of the resistivity of the carrier, for example, Eb, Ep, Ed, inclination | K1 |, | K2 |, electric field strength Eb, resistivity at the time of applying Ed, etc. It can be controlled by controlling its own resistivity. Furthermore, it can be controlled by controlling the amount of resin such as silicone resin to be filled.
具体的には、たとえば、コアのポーラス度は、ポアの体積をコアの体積に対し２０〜７５体積％とすることが好ましく、４０〜７５体積％とすることがより好ましい。このようなポーラス度は、例えば、焼結温度をコントロールすることや発泡剤の使用量をコントロールすることによって得ることができる。 Specifically, for example, the porosity of the core is preferably 20 to 75% by volume, and more preferably 40 to 75% by volume with respect to the core volume. Such a degree of porosity can be obtained, for example, by controlling the sintering temperature or controlling the amount of foaming agent used.
また、コア自身の抵抗率は、１．０×１０3〜５．０×１０7Ω・ｍであることが好ましく、１．０×１０5〜１．０×１０7Ω・ｍであることが更に好ましい。このような抵抗率は、磁性材料の種類を選択することにより得ることができる。あるいは、磁性粒子を不活性ガス中で熱処理し、磁性粒子表面を還元することによってもかかる抵抗率を得ることができる。また、これらの方法を併用してもよい。 Further, the resistivity of the core itself is preferably 1.0 × 10 3 to 5.0 × 10 7 Ω · m, and preferably 1.0 × 10 5 to 1.0 × 10 7 Ω · m. Is more preferable. Such a resistivity can be obtained by selecting the type of magnetic material. Alternatively, the resistivity can also be obtained by heat-treating the magnetic particles in an inert gas and reducing the surface of the magnetic particles. Moreover, you may use these methods together.
また、樹脂量は、キャリアの質量に対し、通常、５〜１５質量％とすることが好ましい。樹脂としてシリコーン樹脂を用いる場合には、上述したように、キャリアの質量に対し８〜１５質量％とすることが好ましい。 Moreover, it is preferable that the amount of resin is normally 5-15 mass% with respect to the mass of a carrier. When a silicone resin is used as the resin, it is preferably 8 to 15% by mass with respect to the mass of the carrier as described above.
上記を制御することにより、キャリアの内部において、絶縁部と導電部を所望の状態に混在させることが可能となり、キャリアを流れる電荷量を制御することが可能となる。 By controlling the above, the insulating portion and the conductive portion can be mixed in a desired state inside the carrier, and the amount of charge flowing through the carrier can be controlled.
例えば、上記キャリアの内部は、ポーラス状コアの空隙に、樹脂が充填されている為、この樹脂部において電荷の流れがある程度食い止められる構成となっていると考えられる。よって、現像バイアスが印加された際、急激な抵抗低下が生じず、引き戻し電界強度Ｅｄを超え現像電界強度Ｅｂより低い所望の電界強度Ｅｐにおいて、抵抗率を低下させ、下記式（３）の関係が成り立つようにすることが可能となる。 For example, since the inside of the carrier is filled with a resin in the void of the porous core, it is considered that the flow of electric charges is stopped to some extent in the resin portion. Therefore, when the developing bias is applied, the resistance is not rapidly decreased, and the resistivity is decreased at a desired electric field strength Ep that exceeds the pull-back electric field strength Ed and is lower than the developing electric field strength Eb. Can be established.
｜Ｋ１｜＜｜Ｋ２｜ （３）
［感光体］
次に、本発明における感光体について説明する。
| K1 | <| K2 | (3)
[Photoconductor]
Next, the photoreceptor in the present invention will be described.
図１６に本発明における感光体の一例の層構成の模式図を示す。図１６（ａ）に示す感光体１６０１は、導電性支持体１６０２の上に光導電層１６０３と表面層１６０４が堆積された構造を有する。光導電層１６０３は、光導電性を示す。また、導電性支持体１６０２側からの電荷を阻止するために、下部阻止層１６０５が設けられている。
FIG. 16 shows a schematic diagram of a layer structure of an example of the photoreceptor in the present invention. A
図１６（ｂ）に本発明における感光体の他の一例の層構成の模式図を示す。図１６（ｂ）に示す感光体には、上部からの電荷を保持し、帯電性を向上させる目的で上部阻止層１６０６が設けられている。このような構成は負帯電用感光体に特に好適である。光導電性を示す光導電層１６０３、表面層１６０４、下部阻止層１６０５などは、図１６（ａ）に示した感光体と同様である。
FIG. 16B shows a schematic diagram of a layer structure of another example of the photoreceptor in the present invention. The photosensitive member shown in FIG. 16B is provided with an
以下、本発明における感光体について各層ごとに詳細に説明する。 Hereinafter, the photoreceptor in the present invention will be described in detail for each layer.
［導電性支持体］
導電性支持体１６０２の材質としてはＡｌやステンレスの如き導電性材料が一般的である。しかしながら、例えば各種のプラスチックやガラス、セラミックス等、特には導電性を有しないものに下記導電性材料を少なくとも光導電層を形成する側の表面に蒸着するなどして導電性を付与したものも用いることができる。
[Conductive support]
The material of the
光導電層を形成する側の表面に蒸着する上記導電性材料としては上記の他、Ｃｒ、Ｍｏ、Ａｕ、Ｉｎ、Ｎｂ、Ｔｅ、Ｖ、Ｔｉ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｆｅ等の金属及びこれらの合金が挙げられる。 In addition to the above, the conductive material deposited on the surface on the side where the photoconductive layer is formed is a metal such as Cr, Mo, Au, In, Nb, Te, V, Ti, Pt, Pd, Fe, and alloys thereof. Is mentioned.
上記プラスチックとしてはポリエステル、ポリエチレン、ポリカーボネート、セルロースアセテート、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ポリアミド等が挙げられる。 Examples of the plastic include polyester, polyethylene, polycarbonate, cellulose acetate, polypropylene, polyvinyl chloride, polystyrene, and polyamide.
［下部阻止層］
下部阻止層１６０５は、シリコン原子を母材とし、通常、導電性を制御する不純物元素を含有させる。正帯電用感光体の場合、下部阻止層に含有させる不純物元素として、周期表第１３族元素を用いることが出来る。また、負帯電用感光体の場合、下部阻止層に含有させる不純物元素として、周期表第１５族元素を用いることが出来る。
[Lower blocking layer]
The
なお、負帯電用感光体の場合には、窒素原子、酸素原子または炭素原子を最適に含有させることで、不純物元素をドープしなくとも、優れた電荷阻止能を有する下部阻止層とすることができる
また更に下部阻止層は水素原子またはハロゲン原子を含んでいてもよい。
In the case of a negatively charged photoreceptor, it is possible to obtain a lower blocking layer having excellent charge blocking ability without doping an impurity element by optimally containing a nitrogen atom, an oxygen atom or a carbon atom. The still further lower blocking layer may contain hydrogen atoms or halogen atoms.
下部阻止層は、プラズマＣＶＤ法、スパッタリング法、イオンプレーティング法等によって作製することができる。プラズマＣＶＤ法を用いると特に高品質の下部阻止層が得られ好ましい。プラズマＣＶＤ法においては、原料としてＳｉＨ4、Ｓｉ2Ｈ6、Ｓｉ3Ｈ8、Ｓｉ4Ｈ10等のガス状態のもの、またはガス化し得る水素化珪素を用いることができる。これらの原料を、高周波電力によって分解することによって下部阻止層を作製することができる。更に下部阻止層作製時の取り扱い易さ、Ｓｉ供給効率の良さ等の点でＳｉＨ4、Ｓｉ2Ｈ6が好ましい。 The lower blocking layer can be produced by a plasma CVD method, a sputtering method, an ion plating method, or the like. Use of the plasma CVD method is particularly preferable because a high-quality lower blocking layer can be obtained. In the plasma CVD method, a gas state such as SiH 4 , Si 2 H 6 , Si 3 H 8 , Si 4 H 10 , or silicon hydride that can be gasified can be used as a raw material. A lower blocking layer can be produced by decomposing these raw materials with high-frequency power. Furthermore, SiH 4 and Si 2 H 6 are preferable from the viewpoint of easy handling at the time of preparing the lower blocking layer and good Si supply efficiency.
このとき、導電性支持体は、２００℃〜４５０℃、より好ましくは２５０℃〜３５０℃の温度に保つことが特性上好ましい。 At this time, the conductive support is preferably maintained at a temperature of 200 ° C. to 450 ° C., more preferably 250 ° C. to 350 ° C. in view of characteristics.
反応容器内の圧力は、下部阻止層の設計にしたがって最適範囲が適宜選択される。通常の場合、反応容器内の圧力は、１×１０-2〜１×１０3Ｐａとすることが好ましく、５×１０-2〜５×１０2Ｐａがより好ましく、１×１０-1〜１×１０2Ｐａとすると更に好ましい。 The optimum range of the pressure in the reaction vessel is appropriately selected according to the design of the lower blocking layer. Usually, the pressure in the reaction vessel is preferably 1 × 10 −2 to 1 × 10 3 Pa, more preferably 5 × 10 −2 to 5 × 10 2 Pa, and more preferably 1 × 10 −1 to 1 More preferably, it is set to × 10 2 Pa.
また、下部阻止層を作製する際のプラズマＣＶＤ法に用いる高周波電源としては、如何なる周波数のものも用いることができ、例えば、１〜４５０ＭＨｚ程度の周波数のものが好ましく、１３．５６ＭＨｚの周波数のものを好適に用いることができる。 The high frequency power source used in the plasma CVD method for forming the lower blocking layer may be any frequency, for example, a frequency of about 1 to 450 MHz is preferable, and a frequency of 13.56 MHz. Can be suitably used.
また、下部阻止層に含有される周期表第１３族元素としては、具体的には、硼素（Ｂ）、アルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）、インジウム（Ｉｎ）、タリウム（Ｔｌ）等を挙げることができる。特に硼素（Ｂ）が好適である。周期表第１５族元素としては、具体的には、リン（Ｐ）、砒素（Ａｓ）、アンチモン（Ｓｂ）、ビスマス（Ｂｉ）等を挙げることができる。特にリン（Ｐ）、砒素（Ａｓ）が好適である。 Further, specific examples of Group 13 elements in the periodic table contained in the lower blocking layer include boron (B), aluminum (Al), gallium (Ga), indium (In), thallium (Tl), and the like. be able to. Boron (B) is particularly preferable. Specific examples of Group 15 elements in the periodic table include phosphorus (P), arsenic (As), antimony (Sb), and bismuth (Bi). In particular, phosphorus (P) and arsenic (As) are preferable.
［光導電層］
本発明における感光体の光導電層１６０３は、シリコン原子を母体とし、更に水素原子またはハロゲン原子を含有するアモルファス材料から構成される。
[Photoconductive layer]
The
光導電層は、プラズマＣＶＤ法、スパッタリング法、イオンプレーティング法等によって作製することができる。プラズマＣＶＤ法を用いると特に高品質の光導電層が得られ好ましい。プラズマＣＶＤ法においては、原料として、ＳｉＨ4、Ｓｉ2Ｈ6、Ｓｉ3Ｈ8、Ｓｉ4Ｈ10等のガス状態のもの、またはガス化し得る水素化珪素を用いることができる。これら原料を、高周波電力によって分解することによって光導電層を作製することができる。更に光導電層作製時の取り扱い易さ、Ｓｉ供給効率の良さ等の点でＳｉＨ4、Ｓｉ2Ｈ6が好ましい。 The photoconductive layer can be produced by a plasma CVD method, a sputtering method, an ion plating method, or the like. Use of the plasma CVD method is particularly preferable because a high-quality photoconductive layer can be obtained. In the plasma CVD method, as a raw material, a gas state such as SiH 4 , Si 2 H 6 , Si 3 H 8 , Si 4 H 10 or silicon hydride that can be gasified can be used. A photoconductive layer can be produced by decomposing these raw materials with high-frequency power. Further, SiH 4 and Si 2 H 6 are preferable from the viewpoint of easy handling at the time of preparing the photoconductive layer and good Si supply efficiency.
このとき、導電性支持体を、２００℃〜４５０℃、より好ましくは２５０℃〜３５０℃の温度に保つことが特性上好ましい。 At this time, it is preferable in terms of characteristics to keep the conductive support at a temperature of 200 ° C. to 450 ° C., more preferably 250 ° C. to 350 ° C.
反応容器内の圧力は、光導電層の設計にしたがって最適範囲が適宜選択される。通常の場合、反応容器内の圧力は、１×１０-2〜１×１０3Ｐａとすることが好ましく、５×１０-2〜５×１０2Ｐａがより好ましく、１×１０-1〜１×１０2Ｐａとすると更に好ましい。
また、光導電層を作製する際のプラズマＣＶＤ法に用いる電周波電源としては、如何なる周波数のものも用いることができ、例えば、１〜４５０ＭＨｚ程度の高周波のものが好ましく、１３．５６ＭＨｚの周波数のものを好適に用いることができる。
The optimum range of the pressure in the reaction vessel is appropriately selected according to the design of the photoconductive layer. Usually, the pressure in the reaction vessel is preferably 1 × 10 −2 to 1 × 10 3 Pa, more preferably 5 × 10 −2 to 5 × 10 2 Pa, and more preferably 1 × 10 −1 to 1 More preferably, it is set to × 10 2 Pa.
The frequency power source used in the plasma CVD method for producing the photoconductive layer can be any frequency, for example, a high frequency of about 1 to 450 MHz is preferable, and a frequency of 13.56 MHz is preferable. A thing can be used suitably.
また、上述したガスに更にＨ2又はハロゲン原子を含むガスを混合して光導電層を形成することも特性向上の上で好ましい。ハロゲン原子を含むガスとしては、フッ素ガス（Ｆ2）や、ハロゲン間化合物、例えば、ＢｒＦ、ＣｌＦ、ＣｌＦ3、ＢｒＦ3、ＢｒＦ5、ＩＦ5、ＩＦ7等を挙げることができる。ハロゲン原子を含む珪素化合物、いわゆるハロゲン原子で置換されたシラン誘導体としては、例えば、ＳｉＦ4、Ｓｉ2Ｆ6等の弗化珪素を好ましいものとして挙げることができる。 It is also preferable to improve the characteristics by mixing the gas described above with a gas containing H 2 or a halogen atom to form a photoconductive layer. Examples of the gas containing a halogen atom include fluorine gas (F 2 ) and interhalogen compounds such as BrF, ClF, ClF 3 , BrF 3 , BrF 5 , IF 5 and IF 7 . As a silicon compound containing a halogen atom, a so-called silane derivative substituted with a halogen atom, for example, silicon fluoride such as SiF 4 and Si 2 F 6 can be mentioned as a preferable one.
また、これらの原料ガスは、必要に応じて、Ｈ2、Ｈｅ、Ａｒ、Ｎｅ等のガスにより希釈して使用してもよい。 Further, these raw material gases may be diluted with a gas such as H 2 , He, Ar, Ne or the like as necessary.
光導電層の層厚としては、特に限定はないが、製造コストなどを考慮すると１５〜５０μｍ程度とすることが好ましい。 The layer thickness of the photoconductive layer is not particularly limited, but is preferably about 15 to 50 μm in consideration of manufacturing costs.
［上部阻止層］
上部阻止層１６０６は、シリコン原子を母材とし導電性を制御する不純物元素を含有させる。負帯電用感光体の場合、上部阻止層に含有される不純物元素として、周期表第１３族元素を用いることが出来る。
[Upper blocking layer]
The
上部阻止層はプラズマＣＶＤ法、スパッタリング法、イオンプレーティング法等によって作製することができる。プラズマＣＶＤ法を用いると特に高品質の上部阻止層が得られ好ましい。プラズマＣＶＤ法においては、原料としてＳｉＨ4、Ｓｉ2Ｈ6、Ｓｉ3Ｈ8、Ｓｉ4Ｈ10等のガス状態のもの、またはガス化し得る水素化珪素を用いることができる。これらの原料を、高周波電力によって分解することによって上部阻止層を作製することができる。更に上部阻止層作製時の取り扱い易さ、Ｓｉ供給効率の良さ等の点でＳｉＨ4、Ｓｉ2Ｈ6が好ましい。 The upper blocking layer can be produced by a plasma CVD method, a sputtering method, an ion plating method, or the like. Use of the plasma CVD method is preferable because a high-quality upper blocking layer can be obtained. In the plasma CVD method, a gas state such as SiH 4 , Si 2 H 6 , Si 3 H 8 , Si 4 H 10 , or silicon hydride that can be gasified can be used as a raw material. An upper blocking layer can be produced by decomposing these raw materials with high-frequency power. Further, SiH 4 and Si 2 H 6 are preferable from the viewpoint of easy handling at the time of preparing the upper blocking layer and good Si supply efficiency.
また、上部阻止層は、シリコン原子を母材としたアモルファス材料であれば良いが、電気的特性を考慮すると炭化珪素層であることが好ましい。炭化珪素層を作製する際の炭素供給源としては、ＣＨ4、Ｃ2Ｈ2、Ｃ2Ｈ4、Ｃ2Ｈ6、Ｃ3Ｈ8、Ｃ4Ｈ10、等が用られる。Ｃ供給効率の良さ等の点でＣＨ4、Ｃ2Ｈ2、Ｃ2Ｈ6が好ましい。 The upper blocking layer may be an amorphous material having silicon atoms as a base material, but is preferably a silicon carbide layer in consideration of electrical characteristics. As a carbon supply source for producing the silicon carbide layer, CH 4 , C 2 H 2 , C 2 H 4 , C 2 H 6 , C 3 H 8 , C 4 H 10 , etc. are used. CH 4 , C 2 H 2 , and C 2 H 6 are preferable in terms of good C supply efficiency.
上部阻止層に含有される周期表第１３族元素としては、具体的には、硼素（Ｂ）、アルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）、インジウム（Ｉｎ）、タリウム（Ｔｌ）等を挙げることができる。特に硼素（Ｂ）が好適である。 Specific examples of Group 13 elements of the periodic table contained in the upper blocking layer include boron (B), aluminum (Al), gallium (Ga), indium (In), and thallium (Tl). it can. Boron (B) is particularly preferable.
［表面層］
表面層１６０５は、シリコン原子、炭素原子及び水素原子を含有するアモルファス材料から構成される。
[Surface layer]
The
表面層は、プラズマＣＶＤ法、スパッタリング法、イオンプレーティング法等によって作製することができる。プラズマＣＶＤ法を用いると特に高品質の表面層が得られ好ましい。シリコン原子供給源としてはＳｉＨ4、Ｓｉ2Ｈ6、Ｓｉ3Ｈ8、Ｓｉ4Ｈ10等のガス状態のもの、またはガス化し得る水素化珪素が有効に使用されるものとして挙げられる。更に表面層作製時の取り扱い易さ、シリコン原子供給効率の良さ等の点でＳｉＨ4、Ｓｉ2Ｈ6が好ましい。また、これらのＳｉ供給用の原料ガスは、必要に応じてＨ2、Ｈｅ、Ａｒ、Ｎｅ等のガスにより希釈して使用してもよい。 The surface layer can be produced by a plasma CVD method, a sputtering method, an ion plating method, or the like. It is preferable to use a plasma CVD method because a high quality surface layer can be obtained. Examples of the silicon atom supply source include those in a gas state such as SiH 4 , Si 2 H 6 , Si 3 H 8 , Si 4 H 10 , or those in which gasified silicon hydride is effectively used. Furthermore, SiH 4 and Si 2 H 6 are preferable from the viewpoint of easy handling at the time of producing the surface layer and good silicon atom supply efficiency. These source gases for supplying Si may be diluted with a gas such as H 2 , He, Ar, Ne or the like as necessary.
炭素供給源としては、ＣＨ4、Ｃ2Ｈ2、Ｃ2Ｈ4、Ｃ2Ｈ6、Ｃ3Ｈ8、Ｃ4Ｈ10等のガス状態のもの、またはガス化し得る化合物が有効に使用されるものとして挙げられる。中でも、炭素供給源としてはＣＨ4が好ましい。 As the carbon source, a gas state compound such as CH 4 , C 2 H 2 , C 2 H 4 , C 2 H 6 , C 3 H 8 , C 4 H 10 , or a compound that can be gasified is effectively used. Can be mentioned. Among them, CH 4 is preferable as the carbon supply source.
水素原子供給源としてはＨ2が挙げられる。 An example of the hydrogen atom supply source is H 2 .
表面層はこれらのガスを高周波電力によって分解することによって作製することができる。このとき、導電性支持体は、１５０℃〜３５０℃、好ましくは２００℃〜３００℃の温度に保つことが特性上好ましい。 The surface layer can be produced by decomposing these gases with high frequency power. At this time, the conductive support is preferably maintained at a temperature of 150 ° C. to 350 ° C., preferably 200 ° C. to 300 ° C. in view of characteristics.
反応容器内の圧力は、表面層の設計にしたがって最適範囲が適宜選択される。通常の場合、反応容器内の圧力は、１×１０-2〜１×１０3Ｐａとすることが好ましく、５×１０-2〜５×１０2Ｐａがより好ましく、１×１０-1〜１×１０2Ｐａとすると更に好ましい。 The optimum range of the pressure in the reaction vessel is appropriately selected according to the design of the surface layer. Usually, the pressure in the reaction vessel is preferably 1 × 10 −2 to 1 × 10 3 Pa, more preferably 5 × 10 −2 to 5 × 10 2 Pa, and more preferably 1 × 10 −1 to 1 More preferably, it is set to × 10 2 Pa.
また、表面層を作製する際のプラズマＣＶＤ法に用いる電周波電源としては、如何なる周波数のものも用いることができ、例えば、１〜４５０ＭＨｚ程度の周波数のものが好ましく、１３．５６ＭＨｚの周波数のものを好適に用いることができる。 The frequency power source used in the plasma CVD method for producing the surface layer can be any frequency, for example, a frequency of about 1 to 450 MHz is preferable, and a frequency of 13.56 MHz. Can be suitably used.
表面層中の炭素濃度や水素濃度はガス流量、導電性支持体の温度、放電パワー、反応容器内のガスの圧力等によって制御することができる。 The carbon concentration and hydrogen concentration in the surface layer can be controlled by the gas flow rate, the temperature of the conductive support, the discharge power, the pressure of the gas in the reaction vessel, and the like.
表面層における炭素原子の濃度（ａｔｍ％）は、下記式（５）の関係を満たすことが好ましい。 The carbon atom concentration (atm%) in the surface layer preferably satisfies the relationship of the following formula (5).
６０ａｔｍ％≦１００×（Ｃ／（Ｓｉ＋Ｃ））≦９０ａｔｍ％ （５）
表面層における炭素原子の濃度（ａｔｍ％）が、上記式（５）の関係を満たすと、前述した電荷注入が始まる電界強度Ｅｇを大きくすることができる。
60 atm% ≦ 100 × (C / (Si + C)) ≦ 90 atm% (5)
When the carbon atom concentration (atm%) in the surface layer satisfies the relationship of the above formula (5), the electric field strength Eg at which the above-described charge injection starts can be increased.
この理由は定かではないが次のように考えられる。 The reason for this is not clear, but is considered as follows.
表面層における炭素原子の濃度を６０ａｔｍ％≦１００×（Ｃ／（Ｓｉ＋Ｃ））≦９０ａｔｍ％の範囲とし、水素原子の濃度１００×（Ｈ／（Ｓｉ＋Ｃ＋Ｈ））を増加させていくと、表面層の光学的バンドギャップが大きくなっていく。一般的に光学的バンドギャップと導電率とは反比例の関係にあり、表面層における水素原子の濃度を増加させていくと表面層の導電率は小さくなっていくと考えられる。表面層の導電率が小さくなるにしたがい、キャリアを介した電荷注入を阻止する能力が大きくなり、結果として電荷注入が始まる電界強度Ｅｇが大きくなるものと考えられる。それ故、水素原子の濃度１００×（Ｈ／（Ｓｉ＋Ｃ＋Ｈ））は、３０ａｔｍ％以上とすることが好ましく、４０ａｔｍ％以上とすることがより好ましい。
When the concentration of carbon atoms in the surface layer is in the range of 60 atm% ≦ 100 × (C / (Si + C)) ≦ 90 atm% and the concentration of
一方、表面層における炭素原子の濃度を６０ａｔｍ％≦１００×（Ｃ／（Ｓｉ＋Ｃ））≦９０ａｔｍ％の範囲とし、水素原子の濃度１００×（Ｈ／（Ｓｉ＋Ｃ＋Ｈ））を７０ａｔｍ％以下とすると、表面層の硬度がさらに向上する。より好ましくは６０ａｔｍ％以下とする。このことにより、超高速マシンなどの繰り返し使用に耐えうるため、より望ましい。 On the other hand, when the concentration of carbon atoms in the surface layer is in the range of 60 atm% ≦ 100 × (C / (Si + C)) ≦ 90 atm% and the concentration of hydrogen atoms is 100 × (H / (Si + C + H)) is 70 atm% or less, the surface The hardness of the layer is further improved. More preferably, it is 60 atm% or less. This is more desirable because it can withstand repeated use of an ultra-high speed machine or the like.
また、表面層における炭素原子の濃度に関しては、炭素原子の濃度１００×（Ｃ／（Ｓｉ＋Ｃ））を９０ａｔｍ％以下にすると、より好ましくは８０ａｔｍ％以下にすると、表面層の硬度がさらに向上するので望ましい。また、炭素原子の濃度１００×（Ｃ／（Ｓｉ＋Ｃ））を６０ａｔｍ％以上にすると、より好ましくは６５ａｔｍ％以上とすると、表面層中の欠陥を低減することができる。これにより残留電位などの特性が向上するために望ましい。
As for the carbon atom concentration in the surface layer, if the
よって、表面層における水素原子の濃度１００×（Ｈ／（Ｓｉ＋Ｃ＋Ｈ））（ａｔｍ％）及び炭素原子の濃度１００×（Ｃ／（Ｓｉ＋Ｃ））（ａｔｍ％）は、下記式（４）及び（５）の関係を満たすように制御することが好ましい。
３０ａｔｍ％≦１００×（Ｈ／（Ｓｉ＋Ｃ＋Ｈ））≦７０ａｔｍ％ （４）
６０ａｔｍ％≦１００×（Ｃ／（Ｓｉ＋Ｃ））≦９０ａｔｍ％ （５）
さらに、表面層における水素原子の濃度１００×（Ｈ／（Ｓｉ＋Ｃ＋Ｈ））（ａｔｍ％）及び炭素原子の濃度１００×（Ｃ／（Ｓｉ＋Ｃ））（ａｔｍ％）を、下記式（６）及び（７）の関係を満たすように制御することがより好ましい。
４０ａｔｍ％≦１００×（Ｈ／（Ｓｉ＋Ｃ＋Ｈ））≦６０ａｔｍ％ （６）
６５ａｔｍ％≦１００×（Ｃ／（Ｓｉ＋Ｃ））≦８０ａｔｍ％ （７）
以上をまとめると以下の通りである。
Therefore, the
30 atm% ≦ 100 × (H / (Si + C + H)) ≦ 70 atm% (4)
60 atm% ≦ 100 × (C / (Si + C)) ≦ 90 atm% (5)
Further, the
40 atm% ≦ 100 × (H / (Si + C + H)) ≦ 60 atm% (6)
65 atm% ≦ 100 × (C / (Si + C)) ≦ 80 atm% (7)
The above is summarized as follows.
本発明におけるキャリアは、現像性確保の為、現像電界時の抵抗率を低下させるとともに、引き戻し電界時の抵抗率は高くなければならない。このために、本発明では前記（Ｉ）に示す特性を有する、抵抗率が引き戻し電界時には高く、現像電界時には低いキャリアを使用する。 The carrier in the present invention must have a low resistivity in the developing electric field and a high resistivity in the pull-back electric field in order to ensure developability. Therefore, in the present invention, a carrier having the characteristics shown in (I) above, which has a high resistivity during the pull-back electric field and a low carrier during the development electric field.
また、現像電界時のキャリアの抵抗率に関しては、高いと高画質に対応する為の現像性が不十分であるため、現像電界時に低抵抗率であるキャリアを使用したいが、抵抗率が低すぎると静電像への電荷注入が発生してしまうという課題があった。そこで、本発明における感光体は、前記（II）に示す特性を有する感光体を採用した。この感光体は、シリコン原子を母体として、水素原子またはハロゲン原子を含有するアモルファス材料からなる表面層を有している。この表面層の炭素原子濃度[１００×（Ｃ／（Ｓｉ＋Ｃ））]を６０ａｔｍ％以上、９０ａｔｍ％以下とし、水素原子濃度[１００×（Ｈ／（Ｓｉ＋Ｃ＋Ｈ））]を３０ａｔｍ％以上、７０ａｔｍ％以下とした。これにより、電荷注入を抑制する事が可能になった。更に、現像電界時に低抵抗率であるキャリアを使用することが可能になった。 Also, regarding the resistivity of the carrier in the developing electric field, if it is high, the developability to cope with high image quality is insufficient, so it is desirable to use a carrier having a low resistivity in the developing electric field, but the resistivity is too low. There is a problem that charge injection into the electrostatic image occurs. Therefore, a photoreceptor having the characteristics shown in the above (II) is employed as the photoreceptor in the present invention. This photoreceptor has a surface layer made of an amorphous material containing a hydrogen atom or a halogen atom with a silicon atom as a base. The carbon atom concentration [100 × (C / (Si + C))] of this surface layer is 60 atm% or more and 90 atm% or less, and the hydrogen atom concentration [100 × (H / (Si + C + H))] is 30 atm% or more and 70 atm% or less. It was. As a result, charge injection can be suppressed. Furthermore, it has become possible to use a carrier having a low resistivity during the development electric field.
［感光体製造装置］
図１７に、本発明における感光体の製造装置の一例を模式的に示す。図１７に示した製造装置は、高周波電源を用いたＲＦプラズマＣＶＤ法による感光体製造装置である。
[Photoreceptor manufacturing equipment]
FIG. 17 schematically shows an example of a photoconductor manufacturing apparatus according to the present invention. The manufacturing apparatus shown in FIG. 17 is a photoconductor manufacturing apparatus using an RF plasma CVD method using a high-frequency power source.
この感光体製造装置１７００は大別すると、成膜装置１７０１、原料ガス供給手段１７５０、成膜炉内を減圧する為の排気装置（図示せず）から構成されている。成膜装置１７０１は真空気密可能な円筒状の反応容器１７０２からなり、この円筒状反応容器１７０２の周囲壁を兼ねるカソード電極１７０３が設けられている。カソード電極１７０３とアース面である下プレート１７０４とはセラミックからなる下碍子１７０５により絶縁されている。また、円筒状反応容器１７０２の上部には導電性支持体搬出入用のゲートバルブ１７０６が取り付けられている。カソード電極１７０３とゲートバルブ１７０６とはセラミックスからなる上碍子１７０７により絶縁されている。また全体をアース電位である不図示の金属シールド壁で被っている。円筒状反応容器１７０２内には導電性支持体１７０８、導電性支持体加熱用ヒーター１７０９、ガス導入管１７１０が設置されている。導電性支持体１７０８は導電性支持体ホルダー１７１１を介して、下プレート１７０４に取り付けられ接地された不図示の受け台に着脱されるようになっている。これにより、導電性支持体１７０８は接地され、アノード電極として作用する。カソード電極１７０３は、不図示のマッチングボックスを介して、他端が接地された高周波電源１７１２の一端に接続されている。これにより、アノード電極として作用する導電性支持体１７０８と円筒状反応容器１７０２の周囲壁を兼ねるカソード電極１７０３との間に高周波電圧を印加することができる。ガス導入管１７１０はガス供給配管１７１３を介して、原料ガス供給手段１７５０に接続されている。また、円筒状反応容器１７０２の下プレート１７０４には、排気配管１７１４を介して不図示の排気手段（例えば真空ポンプ）が接続されている。
The
このような感光体製造装置１７００を用いて、上記の光導電層、表面層、下部阻止層、上部阻止層として機能する堆積膜の各々の形成は例えば次のように行われる。
Using such a
まず、ゲートバルブ１７０６から導電性支持体ホルダー１７１１に設置された導電性支持体１７０８を真空雰囲気下で搬送して円筒状反応容器１７０２内の受け台に装着し、ゲートバルブ１７０６を閉鎖する。そして、不図示の排気装置（例えば真空ポンプ）により円筒状反応容器１７０２内を排気する。続いて導電性支持体加熱用ヒーター１７０９により導電性支持体１７０８の温度を所望の温度に制御する。
First, the
上記堆積膜形成用の原料ガスを円筒状反応容器１７０２内に流入させるにはガスボンベバルブ（１７６１〜１７６６）、流入バルブ（１７７１〜１７７６）、流出バルブ（１７８１〜１７８６）、補助バルブ１７１５が開かれている事を確認する。そして、メインバルブ１７１６を開いて円筒状反応容器１７０２及びガス供給配管１７１３を排気する。
The gas cylinder valve (1761 to 1766), the inflow valve (1771 to 1776), the outflow valve (1781 to 1786), and the
その後、真空計１７１７の読みが約０．１Ｐａ以下になった時点で補助バルブ１７１５、流出バルブ（１７８１〜１７８６）を閉じる。その後ガスボンベ（１７９１〜１７９６）より各ガスをバルブ（１７６１〜１７６６）を開いて導入し、圧力調整器（１８０１〜１８０６）により各ガス圧を０．２ＭＰａに調整する。次に流入バルブ（１７７１〜１７７６）を徐々に開けて各ガスをマスフローコントローラー（１８１１〜１８１６）内に導入する。
After that, when the reading of the
その後、ガス導入管１７１０から円筒状反応容器１７０２内に原料ガスを導入し、マッチングボックスを介して、高周波電源１７１２によってカソード電極１７０３に電圧を印加し、カソード電極１７０３と導電性支持体１７０８の間でプラズマ放電を発生させる。この放電エネルギーによって、円筒状反応容器１７０２内に導入された原料ガスが分解され、導電性支持体１７０８上に堆積膜が形成される。この堆積膜の上に更に他の堆積膜を形成する場合は、上記操作により所望の原料ガスを流入させ所望の堆積膜を形成すればよい。
Thereafter, a raw material gas is introduced into the
以下、実施例、比較例を挙げて本発明を詳細に説明する。なお、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
（ａ−Ｓｉ感光体の製造）
図１７の堆積膜形成装置を用いて、図１６（ｂ）に示す層構成を有する負帯電用ａ−Ｓｉ感光体を製造した。導電性支持体として、アルミニウムよりなる長さ３８１ｍｍ、外径φ８４ｍｍ、肉厚３ｍｍの鏡面加工を施した基体を用いた。感光体１〜１８の下部阻止層、光導電層及び上部阻止層は表１に示す条件で形成した。また感光体１〜１８の表面層は、表１に示す条件にて形成した。なお、表面層形成時の基体温度及び高周波電力については表２に示した。
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to Examples and Comparative Examples. The present invention is not limited to these examples.
(Manufacture of a-Si photoconductor)
Using the deposited film forming apparatus of FIG. 17, a negatively charged a-Si photosensitive member having the layer structure shown in FIG. 16B was manufactured. As a conductive support, a substrate made of aluminum having a length of 381 mm, an outer diameter of φ84 mm, and a wall thickness of 3 mm was used. The lower blocking layer, photoconductive layer, and upper blocking layer of the
このようにして作製したａ−Ｓｉ感光体の表面層中における炭素原子及び水素原子濃度をＲＢＳ−ＨＦＳ(Rutherford Back Scattering-Hydrogen Forward Scattering)分析器（日新ハイボルテージ社製ＡＮ−２５００、商品名）により分析した。得られた結果を表２に示す。 An RBS-HFS (Rutherford Back Scattering-Hydrogen Forward Scattering) analyzer (AN-2500, manufactured by Nissin High Voltage Co., Ltd.) was used to determine the concentration of carbon atoms and hydrogen atoms in the surface layer of the a-Si photosensitive member thus produced. ). The obtained results are shown in Table 2.
（磁性キャリアの製造）
〔コア粒子の製造方法〕
＜コア粒子１＞
１．秤量・混合工程
Ｆｅ2Ｏ3 ６９．０質量％
ＺｎＯ １６．０質量％
ＣｕＯ １５．０質量％
となるように秤量し、上記フェライト原材料に水を加えて、ボールミルで湿式混合した。
(Manufacture of magnetic carrier)
[Method for producing core particles]
<
1. Weighing and mixing process Fe 2 O 3 69.0% by mass
ZnO 16.0% by mass
CuO 15.0 mass%
Then, water was added to the ferrite raw material, and wet mixed with a ball mill.
２．仮焼成工程
得られた混合物を乾燥し、粉砕した後、８５０℃で２時間焼成し、フェライトを作製した。
2. Temporary Firing Step After the obtained mixture was dried and pulverized, it was fired at 850 ° C. for 2 hours to produce ferrite.
３．粉砕工程
上記フェライトをクラッシャーで０．１〜１．０ｍｍ程度に粉砕し、これに、水を加え更に湿式ボールミルで０．１〜０．５μｍに微粉砕し、フェライトスラリーを得た。
3. Pulverization Step The ferrite was pulverized to about 0.1 to 1.0 mm with a crusher, water was added thereto, and further pulverized to 0.1 to 0.5 μm with a wet ball mill to obtain a ferrite slurry.
４．造粒工程
上記フェライトスラリーに、ポリビニルアルコール２％を添加し、スプレードライヤー（製造元：大川原化工機）で球状粒子に造粒した。
4). Granulation step 2% of polyvinyl alcohol was added to the ferrite slurry, and granulated into spherical particles with a spray dryer (manufacturer: Okawara Chemical).
５．焼成工程
上記球状粒子を電気炉にて、大気下、１２５０℃で８時間焼成した。
5. Firing step The spherical particles were fired in an electric furnace at 1250 ° C. for 8 hours in the air.
６．選別工程１
焼成物を目開き２５０μｍの篩で篩分して粗大粒子を除去した。
6). Sorting
The fired product was sieved with a sieve having an opening of 250 μm to remove coarse particles.
７．選別工程２
更に、風力分級機（エルボジェットラボＥＪ−Ｌ３(商品名）、日鉄鉱業社製）で分級し、コア粒子１を得た。コア粒子１は、表面がスムースなフェライトコア粒子であった。
7). Sorting process 2
Furthermore, the
＜コア粒子２＞
１．秤量・混合工程
Ｆｅ2Ｏ3 ７６．６質量％
ＭｎＣＯ3 ２０．０質量％
Ｍｇ（ＯＨ）2 ３．０質量％
ＳｒＣＯ3 ０．４質量％
となるように秤量し、上記フェライト原材料に水を加えて、ボールミルで湿式混合した。
<Core particle 2>
1. Weighing and mixing process Fe 2 O 3 76.6% by mass
MnCO 3 20.0 mass%
Mg (OH) 2 3.0 mass%
SrCO 3 0.4% by mass
Then, water was added to the ferrite raw material, and wet mixed with a ball mill.
２．仮焼成工程
得られた混合物を乾燥し、粉砕した後、９００℃で２時間焼成し、フェライトを作製した。
2. Temporary Firing Step After the obtained mixture was dried and pulverized, it was fired at 900 ° C. for 2 hours to produce ferrite.
３．粉砕工程
上記フェライトをクラッシャーで１〜５ｍｍに粉砕し、更にスーパーミクロンミルを用い５〜３０μｍに粉砕した。得られた粉砕物を、更に、湿式ボールミルで０．１〜０．５μｍに微粉砕し、フェライトスラリーを得た。
3. Grinding step The ferrite was ground to 1 to 5 mm with a crusher and further ground to 5 to 30 μm using a supermicron mill. The obtained pulverized product was further finely pulverized to 0.1 to 0.5 μm by a wet ball mill to obtain a ferrite slurry.
４．造粒工程
フェライトスラリーにコア粒子１の製造において用いたと同様のポリビニルアルコール２％を添加し、さらにポリエステル微粒子を５％添加し、スプレードライヤー（製造元：大川原化工機）で球状粒子に造粒した。
4). Granulation step 2% of polyvinyl alcohol similar to that used in the production of the
５．焼成工程
電気炉にて、酸素ガス濃度１．０％の窒素ガス雰囲気下、１２００℃で４時間焼成した。
5. Firing step Firing was performed in an electric furnace at 1200 ° C. for 4 hours in a nitrogen gas atmosphere having an oxygen gas concentration of 1.0%.
６．選別工程１、２
焼成物を、前記コア粒子１の選別工程１、２と同様にして篩分し、分級してコア粒子２を得た。
6). Sorting
The fired product was sieved and classified in the same manner as in the selection steps 1 and 2 of the
＜コア粒子３＞
造粒工程において添加するポリエステル微粒子を３．０％とし、焼成工程における酸素ガス濃度を０．５％とし、焼成温度を１２５０℃としたこと以外はコア粒子２の製造方法と同様にして、コア粒子３を得た。
<
The core particles 2 were added in the granulation step to 3.0%, the oxygen gas concentration in the firing step was 0.5%, and the firing temperature was 1250 °
〔磁性キャリアの製造方法〕
＜低抵抗キャリア１＞
１．樹脂液の調製工程
シリコーン樹脂（信越化学社製ＫＲ２５５） １０．０質量％
γ−アミノプロピルトリエトキシシラン ０．５質量％
トルエン ８９．５質量％
以上を混合し、樹脂液１を得た。
[Method of manufacturing magnetic carrier]
<
1. Step of preparing resin solution Silicone resin (KR255 manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) 10.0% by mass
γ-aminopropyltriethoxysilane 0.5% by mass
Toluene 89.5% by mass
The above was mixed and the
２．樹脂コート工程
万能混合攪拌機ＮＤＭＶ（商品名、不二パウダル株式会社）を用い、コア粒子１に対して、上記シリコーン樹脂の質量が０．３質量％となるように、上記樹脂液を３回に分けて投入した。そして、真空度５０ｋＰａにて、７０℃に加熱し、１時間混合して上記シリコーン樹脂をコートした。
2. Resin coating step Using an all-purpose mixing stirrer NDMV (trade name, Fuji Powder Co., Ltd.), the resin solution is added to the
３．硬化工程
オーブンを用い、窒素流通雰囲気下で２００℃で２時間加熱しシリコーン樹脂を硬化させた。
3. Curing Step Using an oven, the silicone resin was cured by heating at 200 ° C. for 2 hours under a nitrogen flow atmosphere.
４．篩工程
篩振とう機（３００ＭＭ−２型、筒井理化学機械 ７５μｍ開口）で篩い、低抵抗キャリア１を得た。
4). Sieve process Sieve was sieved with a sieve shaker (300MM-2 type, Tsutsui Rika Kagaku Machine 75 μm opening) to obtain a
＜高抵抗キャリア２＞
コア粒子１に対し、投入したシリコーン樹脂の質量が３．０質量％となるようにしたこと以外は、低抵抗キャリア１と同様にして、高抵抗キャリア２を得た。
<High resistance carrier 2>
A high-resistance carrier 2 was obtained in the same manner as the low-
〔キャリア３の製造方法〕
１．樹脂液
樹脂液１を用いた。
[Method for producing carrier 3]
1. Resin
２．樹脂含有工程
万能混合攪拌機ＮＤＭＶ（商品名、不二パウダル株式会社）を用い、コア粒子２に対して上記シリコーン樹脂の質量が１２質量％となるように、０分、１０分、２０分の３回に分けて上記樹脂液２を投入し、真空度５０ｋＰａにて、７０℃に加熱し１時間攪拌した。さらに、真空度を５ｋＰａにし、１００℃で５時間加熱してトルエンを除去し上記シリコーン樹脂をコア粒子２に充填した。
2. Resin-containing step Using an all-purpose mixing stirrer NDMV (trade name, Fuji Powder Co., Ltd.), the silicone resin has a mass of 12% by mass with respect to the core particles 2 at 0 minutes, 10 minutes, and 3/20 minutes. The resin solution 2 was added in portions, heated to 70 ° C. at a vacuum degree of 50 kPa, and stirred for 1 hour. Furthermore, the degree of vacuum was set to 5 kPa, the toluene was removed by heating at 100 ° C. for 5 hours, and the core resin 2 was filled with the silicone resin.
３．硬化、篩工程
さらに、前記低抵抗キャリアＡと同様にしてシリコーン樹脂を硬化し、篩い、キャリア３を得た。尚、得られたキャリア３は、多孔質磁性コア粒子の表面が、空孔に充填された樹脂によって覆われていた。
3. Curing and sieving step Further, in the same manner as the low-resistance carrier A, the silicone resin was cured and sieved to obtain a
〔キャリア４の製造方法〕
コア粒子としてコア粒子３を使用したこと及び樹脂含有工程で充填するシリコーン樹脂の質量８％としたこと以外はキャリア３の製造方法と同様にして、キャリア４を得た。
[Method of manufacturing carrier 4]
A carrier 4 was obtained in the same manner as the method for producing the
（磁性キャリアのＥｄ及びＥｂの値、並びに、Ｅｐ、｜Ｋ１｜及び｜Ｋ２｜の測定方法）
上記低抵抗キャリア１、高抵抗キャリア２、キャリア３及びキャリア４のＥｄ及びＥｂの値は、それぞれ表３に示す値に設定した。
(Ed and Eb values of magnetic carrier and methods for measuring Ep, | K1 | and | K2 |)
The values of Ed and Eb of the
これらの各磁性キャリアのＥｐ、｜Ｋ１｜及び｜Ｋ２｜の値は以下の方法により求めた。 The values of Ep, | K1 |, and | K2 | for each of these magnetic carriers were determined by the following method.
それぞれのキャリアの抵抗率ρは、図３に示す装置を用いて計測することができる。３００ｍｍ/secの周速（表面移動速度）で回転するアルミドラム３０１に、キャリアのみを充填した現像器３０２の現像スリーブ３０３を３００μmの距離（最近接距離）をあけて対向させる。そして、現像スリーブ３０３を５４０ｍｍ/secの周速で回転させながら、アルミドラム３０１と現像スリーブ３０２との間に電圧を印加して、抵抗rにかかる電圧Ｖを計測する。電圧Ｖからキャリアに流れる電流Ｉを計算した後、キャリアの抵抗値Ｒを求め、アルミドラム３０１とキャリアの接触している面積Ｓを計測する。そして、下記式より、キャリアの抵抗率ρを求めた。
Ｒ＝（Ｖ/Ｉ）
Ｒ＝ρ（Ｄ/Ｓ）
上記より、求めた電界Ｖとキャリアの抵抗率ρの関係から、低抵抗キャリア１、高抵抗キャリア２、キャリア３及びキャリア４のＥｐ及び、｜Ｋ１｜、｜Ｋ２｜、｜Ｋ２｜−｜Ｋ１｜を算出した。得られた値を表３に示す。
The resistivity ρ of each carrier can be measured using the apparatus shown in FIG. A developing
R = (V / I)
R = ρ (D / S)
From the relationship between the obtained electric field V and the carrier resistivity ρ, the Ep and | K1 |, | K2 |, | K2 |-| K1 of the low-
これらの結果から、上記低抵抗キャリア１及び高抵抗キャリア２は、それぞれ、図６に示す低抵抗キャリアＡ及び高抵抗キャリアＢのような抵抗率変化を示すものであることがわかる。そして、本発明におけるキャリアが有すべき前記（Ｉ）に示す特性を備えたキャリアではないことがわかる。一方、キャリア３及びキャリア４は、それぞれ、図１５に示すキャリアＣ及びＤのような抵抗率変化を示すものであり、本発明におけるキャリアが有すべき前記（Ｉ）に示す特性を備えたキャリアである。
From these results, it can be seen that the low-
（実施例１〜２３、比較例１〜６）
電子写真装置（キヤノン製電子写真装置ｉＲ Ｃ６８００、商品名）を以下のように改造した。
(Examples 1 to 23, Comparative Examples 1 to 6)
The electrophotographic apparatus (Canon electrophotographic apparatus iR C6800, trade name) was modified as follows.
まず、実験用に負帯電用に、さらに像露光光源の光量を調整できるように改造した。また、２成分現像バイアスの条件を調整できるように、さらには感光体と現像スリーブの距離を調整できるように改造した。そして、マゼンタトナー用の２成分現像器内を空にし、上記キャリア１〜４のいずれか一つと電子写真装置（キヤノン製電子写真装置ｉＲ Ｃ６８００、商品名）で用いられているトナーとを混合して２成分現像剤とし、現像器内に充填した。
First, it was remodeled so that the amount of light of the image exposure light source could be adjusted for negative charging for experiments. Further, the two-component developing bias was adjusted so that the distance between the photosensitive member and the developing sleeve could be adjusted. Then, the inside of the two-component developing unit for magenta toner is emptied, and any one of the
次に上記ａ−Ｓｉ感光体１〜１８のいずれか一つをこの改造した電子写真装置に設置し、磨耗性、現像性、耐絶縁破壊能力の各項目について下記の手法で評価を行った。得られた結果を表３に示した。
Next, any one of the
表３にはさらに表２で示した感光体１〜１８の表面層中における炭素原子及び水素原子の濃度についても記載した。
Table 3 also shows the concentration of carbon atoms and hydrogen atoms in the surface layers of the
《磨耗性》
上記改造した電子写真装置でＡ４コピー用紙５０万枚の画像形成を繰り返す通紙耐久試験を行った。
<Abrasion>
Using the modified electrophotographic apparatus, a paper passing durability test was repeated to repeat the image formation of 500,000 A4 copy sheets.
そして、耐久前後の表面層膜厚を、マルチチャンネル分光光度計（大塚電子製 ＭＣＰＤ−２０００、商品名）を用いて反射スペクトルを測定し、表面層材料の屈折率から表面層膜厚を算出し、耐久前後の膜厚差を計算した。 Then, the surface layer thickness before and after the endurance was measured using a multi-channel spectrophotometer (MCPD-2000, trade name) manufactured by Otsuka Electronics, and the surface layer thickness was calculated from the refractive index of the surface layer material. The film thickness difference before and after the durability was calculated.
得られた結果に基き、実施例１の値をリファレンス（１００％）とし、以下に示す評価基準によってランク判定を行った。
Ａ：リファレンスに比べて９０％未満であり、非常に良好なレベル
Ｂ：リファレンスに比べて９０％以上、１１０％未満で、リファレンスと同等レベル
Ｃ：リファレンスに比べて１１０％以上で、実用上問題ないレベル
《現像性》
パソコンで、感光体の周方向に相当する方向に線幅1mmの線が引いてあるＡ3の画像パターンを作成した。この画像パターンをプリントアウトして得たテスト原稿を上記改造した電子写真装置で複写し現像性の評価を行った。具体的には、まず、上記改造した電子写真装置で上記テスト原稿を複写し複写画像を作成した。テスト原稿と複写画像とを光学顕微鏡を用いて比較した。複写画像の線のテスト原稿の線からのズレ部分（太り、細り）の面積を算出し、その数値によって上記改造した電子写真装置の現像性の評価を行った。得られた結果に基き、実施例１の値をリファレンス（１００％）とし、以下に示す判断基準によってランク判定を行った。
Based on the obtained results, the value of Example 1 was used as a reference (100%), and rank determination was performed according to the following evaluation criteria.
A: Less than 90% compared to the reference, very good level B: 90% or more and less than 110% compared to the reference, level equivalent to the reference C: 110% or more compared to the reference, practical problem No level 《Developability》
An A3 image pattern in which a line having a line width of 1 mm was drawn in a direction corresponding to the circumferential direction of the photoconductor with a personal computer was created. A test document obtained by printing out this image pattern was copied with the modified electrophotographic apparatus and evaluated for developability. Specifically, first, the test original was copied with the modified electrophotographic apparatus to create a copy image. The test manuscript and the copy image were compared using an optical microscope. The area of the deviation (thickness, thinness) of the copied image line from the test original line was calculated, and the developability of the modified electrophotographic apparatus was evaluated based on the numerical value. Based on the obtained results, the value of Example 1 was used as a reference (100%), and the rank was determined according to the following criteria.
現像性の評価においては、Ｖｄｃ＝−３５０Ｖ、交流成分周波数ｆ＝１２ｋＨｚの矩形波の現像バイアスを用いた。また、マゼンタ現像器位置における表面電位がＶＤ＝−４５０Ｖ（暗電位）になるように帯電器を調整し、最高濃度を得るための電位ＶＬは−１００Ｖに設定した。そして、感光体と現像スリーブとの間の最近接距離Ｄを２９５μｍとして、現像電界強度Ｅｂ＝｜（Ｖｐ１−ＶＬ）／Ｄ｜＝（｜Ｖｐｐ／２｜＋｜Ｖｄｃ−ＶＬ｜）／Ｄは現像バイアスにおけるピーク間電圧Ｖｐｐを制御することで表３に示す通りに変化させた。
Ａ：リファレンスに比べて９０％未満で、良好なレベル
Ｂ：リファレンスに比べて９０％以上、１０５％未満で、リファレンスと同等レベル
Ｃ：リファレンスに比べて１０５％以上、１１５％未満で、実用上問題ないレベル
Ｄ：リファレンスに比べて１１５％以上、１２５％未満で、実用上問題とはならないが、悪化している
Ｅ：リファレンスに比べて１２５％以上で、実用上問題となる場合がある。
In the evaluation of the developability, a rectangular wave developing bias having Vdc = −350 V and an AC component frequency f = 12 kHz was used. Further, the charger was adjusted so that the surface potential at the magenta developer position was VD = −450 V (dark potential), and the potential VL for obtaining the maximum density was set to −100V. Then, assuming that the closest distance D between the photosensitive member and the developing sleeve is 295 μm, the developing electric field strength Eb = | (Vp1−VL) / D | = (| Vpp / 2 | + | Vdc−VL |) / D is By controlling the peak-to-peak voltage Vpp in the developing bias, it was changed as shown in Table 3.
A: Less than 90% compared to the reference and good level B: 90% or more and less than 105% compared to the reference, level equivalent to the reference C: 105% or more and less than 115% compared to the reference, practical No problem level D: 115% or more and less than 125% compared to the reference, which does not cause a practical problem, but deteriorated E: 125% or more compared to the reference, which may cause a practical problem.
《耐絶縁破壊能力》
上記改造した電子写真装置の２成分現像剤にさらに鉄粉を極微量(現像剤に対して１重量％）混入させたものを用いた。プロセス条件としては、Ｖｄｃ＝−３５０Ｖ、交流成分周波数ｆ＝１２ｋＨｚの矩形波の現像バイアスを用いた。また、マゼンタ現像器位置における表面電位がＶＤ＝−４５０Ｖ（暗電位）になるように帯電器を調整し、最高濃度を得るための電位ＶＬは−１００Ｖに設定した。そして、感光体と現像スリーブとの間の最近接距離Ｄを２９５μｍとして、現像電界強度Ｅｂ＝｜（Ｖｐ１−ＶＬ）／Ｄ｜＝（｜Ｖｐｐ／２｜＋｜Ｖｄｃ−ＶＬ｜）／Ｄは現像バイアスにおけるピーク間電圧Ｖｐｐを制御することで表３に示す通りに変化させた。
この条件のもとで画素密度０％の画像を出力した。この際、２成分現像剤に混入させた鉄粉を導電パスとして、感光体の一部に電荷が集中するという現象が発生し、その発生した個所でマゼンタトナーが異常現像されて、画素密度０％の画像上に点として現れた。この点を目視にてカウントした。
<Dielectric breakdown resistance>
The two-component developer of the modified electrophotographic apparatus was further mixed with a very small amount of iron powder (1% by weight with respect to the developer). As a process condition, a rectangular wave developing bias having Vdc = −350 V and an AC component frequency f = 12 kHz was used. Further, the charger was adjusted so that the surface potential at the magenta developer position was VD = −450 V (dark potential), and the potential VL for obtaining the maximum density was set to −100V. Then, assuming that the closest distance D between the photosensitive member and the developing sleeve is 295 μm, the developing electric field strength Eb = | (Vp1−VL) / D | = (| Vpp / 2 | + | Vdc−VL |) / D is By controlling the peak-to-peak voltage Vpp in the developing bias, it was changed as shown in Table 3.
An image with a pixel density of 0% was output under these conditions. At this time, iron powder mixed in the two-component developer is used as a conductive path, and a phenomenon occurs in which charges are concentrated on a part of the photosensitive member. The magenta toner is abnormally developed at the generated portion, and the pixel density is 0. % Appeared as dots on the image. This point was counted visually.
得られた結果に基き、実施例１の値をリファレンスとし、以下に示す判断基準によってランク判定を行った。
Ａ：リファレンスに比べて１０％以上減少し、良好なレベル
Ｂ：リファレンスに比べて±１０％未満以内の増減であり、リファレンスと同等レベル
Ｃリファレンスに比べて１０％以上、５０％未満の増加であり、実用上問題ないレベル
《総合評価》
画像形成装置としては磨耗性、現像性、耐絶縁破壊能力のうちどれか1つでもランクが低いと総合力で劣ってしまうため、各評価項目のうちで最もランクの低いものを総合評価とした。
Ａ：優れている
Ｂ：良好
Ｃ：実用上問題なし
Ｄ：実用上問題ないが、悪化している
Ｅ：実用上問題となる場合がある
Based on the obtained results, the value of Example 1 was used as a reference, and rank determination was performed according to the following criteria.
A: Decrease by 10% or more compared to the reference, good level B: Increase / decrease within ± 10% compared to the reference, and increase by 10% or more and less than 50% compared to the level C reference equivalent to the reference Yes, there is no practical problem 《Comprehensive evaluation》
As an image forming device, if any one of wearability, developability, and dielectric breakdown resistance is low, the overall strength is inferior. .
A: Excellent B: Good C: No problem in practical use D: No problem in practical use, but deteriorated E: May cause problem in practical use
表３の比較例１、２及び実施例４における現像性の評価から明らかなように、比較例１では低抵抗のキャリア１の抵抗率が低すぎるために、前述のような理由により現像性が不十分である。比較例２では高抵抗のキャリア２の抵抗が高すぎるため、実用上問題ないが、高画質が要求される場合には現像性が不十分である。
As is clear from the evaluation of developability in Comparative Examples 1 and 2 and Example 4 in Table 3, in Comparative Example 1, the resistivity of the low-
実施例４では比較例２に比べて現像時のキャリアの抵抗率を低くできるので現像性を高めることができる。 In Example 4, since the resistivity of the carrier during development can be lowered as compared with Comparative Example 2, the developability can be improved.
感光体の表面層の炭素原子濃度１００×（Ｃ／（Ｓｉ＋Ｃ））に関しては表３の比較例５，６実施例４及び実施例１１〜１３における磨耗性及び現像性の評価から明らかなように電子写真感光体の表面層の炭素原子濃度１００×（Ｃ／（Ｓｉ＋Ｃ））を６０ａｔｍ％以上にすることで、さらには１００×（Ｃ／（Ｓｉ＋Ｃ））を６５ａｔｍ％以上にすることで良好な現像性を得ることが可能となる。この理由は定かではないが、残留電位の発生を抑制できたためであると思われる。一方、表面層の炭素原子濃度１００×（Ｃ／（Ｓｉ＋Ｃ））を９０ａｔｍ％以下にすることで表面層の硬度を向上させることができる。さらには表面層の炭素原子濃度１００×（Ｃ／（Ｓｉ＋Ｃ））を８０ａｔｍ％以下にすることで表面層の硬度をいっそう向上させることができるので磨耗性に優れた感光体となり、優れた画像形成装置を提供できる。
Regarding the
上記のような炭素原子濃度が６０ａｔｍ％≦１００×（Ｃ／（Ｓｉ＋Ｃ））≦９０ａｔｍ％の範囲において、感光体の表面層の水素原子濃度１００×（Ｈ／（Ｓｉ＋Ｃ＋Ｈ））に関しては実施例２〜９及び比較例３、４における磨耗性及び現像性の評価より水素原子濃度１００×（Ｈ／（Ｓｉ＋Ｃ＋Ｈ））を３０ａｔｍ％以上にすることで、さらには水素原子濃度１００×（Ｈ／（Ｓｉ＋Ｃ＋Ｈ））を４０ａｔｍ％以上にすることで良好な現像性を得ることが可能となる。一方、水素原子濃度１００×（Ｈ／（Ｓｉ＋Ｃ＋Ｈ））を７０ａｔｍ％以下にすることで磨耗性に優れた感光体となり、優れた画像形成装置を提供できる。さらには水素原子濃度１００×（Ｈ／（Ｓｉ＋Ｃ＋Ｈ））を６０ａｔｍ％以下にすることで更に磨耗性に優れた感光体となり、高寿命の優れた画像形成装置を提供できる。
With respect to the hydrogen atom concentration of 100 × (H / (Si + C + H)) in the surface layer of the photoreceptor in the range where the carbon atom concentration is 60 atm% ≦ 100 × (C / (Si + C)) ≦ 90 atm% as described above, Example 2 ˜9 and Comparative Examples 3 and 4, the hydrogen atom concentration of 100 × (H / (Si + C + H)) is set to 30 atm% or more from the evaluation of wear and developability, and further, the hydrogen atom concentration is 100 × (H / (Si + C + H). )) Is 40 atm% or more, it is possible to obtain good developability. On the other hand, by setting the
また、実施例１４、１５を見れば明らかなように感光体の表面層の水素原子濃度１００×（Ｈ／（Ｓｉ＋Ｃ＋Ｈ））が本発明における感光体が有すべき前記（II）に示す特性で
あれば、前述のように電荷注入を抑制することができるのでより抵抗率が小さいキャリアを使用できる。
Further, as apparent from Examples 14 and 15, the
現像電界強度Ｅｂに関しては、例えば、実施例５、２０における耐絶縁破壊能力の評価を見れば明らかなように３．９×１０6［Ｖ／ｍ］以下にすることで異物を導電パスとして現像スリーブから感光体へ向けてスパークが発生するのを一層抑制することができる。 With regard to the development electric field strength Eb, for example, as is apparent from the evaluation of the dielectric breakdown resistance in Examples 5 and 20, the development is performed with the foreign matter as a conductive path by setting it to 3.9 × 10 6 [V / m] or less. It is possible to further suppress the occurrence of sparks from the sleeve toward the photoconductor.
｜Ｋ２｜-｜Ｋ１｜の値に関しては本実施例において、１.５０≦｜Ｋ２｜―｜Ｋ１｜≦２.１０の範囲であれば、良好な現像性が得ることができる。 With respect to the value of | K2 |-| K1 |, in this embodiment, if the range is 1.50 ≦ | K2 | − | K1 | ≦ 2.10, good developability can be obtained.
１００ 画像形成装置
１０１ 感光体
１０２ 帯電器
１０３ 露光器
１０４ 現像器
１０５ 転写帯電器
１０６ クリーナー
１０７ 前露光器
１０８ 転写材
１０９ 定着器
１１０ キャリア
１１１ トナー
１１２ 現像スリーブ
１１３ マグネット
１１４ 現像部
１１５ 規制部材
３０１ アルミドラム
３０２ 現像器
３０３ 現像スリーブ
１１０１ 感光体
１１０２ 現像部
１１０３ 表面電位計
１１０４ 現像器
１６０１ 感光体
１６０２ 導電性支持体
１６０３ 光導電層
１６０４ 表面層
１６０５ 下部阻止層
１６０６ 上部阻止層
１７００ 堆積膜形成装置
１７０１ 成膜装置
１７５０ 原料ガス供給手段
１７５０ 堆積膜形成装置
１７０２ 円筒状反応容器
１７０３ カソード電極
１７０４ 下プレート
１７０５ 下碍子
１７０６ ゲートバルブ
１７０７ 上碍子
１７０８ 導電性支持体
１７０９ 導電性支持体加熱用ヒーター
１７１０ ガス導入管
１７１１ 導電性支持体ホルダー
１７１２ 高周波電源
１７１３ ガス供給配管
１７１４ 排気配管
１７１５ 補助バルブ
１７１６ メインバルブ
１７１７ 真空計
１７６１〜１７６６ ガスボンベバルブ
１７７１〜１７７６ 流入バルブ
１７８１〜１７８６ 流出バルブ
１７９１〜１７９６ ガスボンベ
１８０１〜１８０６ 圧力調整器
１８１１〜１８１６ マスフローコントローラー
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記キャリアとして、下記（Ｉ）に示す特性を有するキャリアを備え、前記像担持体として、下記（II）に示す特性を有する像担持体を備えることを特徴とする画像形成装置。
（Ｉ）前記キャリアの抵抗率が、印加される電界強度に応じて変化し、且つ、該電界強度の変化に対する該抵抗率の変化の傾きが、下記式（１）及び（２）、
Ｅｂ＝｜（Ｖｐ１−ＶＬ）／Ｄ｜ （１）
Ｅｄ＝｜（Ｖｐ２−ＶＬ）／Ｄ｜ （２）
（式中、ＶＬは、最高濃度を得るための静電像の電位（Ｖ）を表す。Ｖｐ１は、該矩形波の現像バイアスにおけるピーク電位のうち、該ＶＬ電位に対しトナーを該像担持体に向けて移動させる側の電位差を設けるピーク電位（Ｖ）を表す。Ｖｐ２は、該矩形波の現像バイアスにおけるピーク電位のうち、該ＶＬ電位に対しトナーを該現像剤担持体に向けて移動させる側の電位差を設けるピーク電位（Ｖ）を表す。Ｄは、該像担持体と該現像剤担持体との間の最近接距離（ｍ）を表す。）
で表される電界強度Ｅｂ（Ｖ／ｍ）及びＥｄ（Ｖ／ｍ）との間にＥｄ＜Ｅｐ＜Ｅｂの関係が成り立つ電界強度Ｅｐ（Ｖ／ｍ）で変化し、Ｘ＜Ｅｄの関係が成り立つ電界強度Ｘにおける該抵抗率の変化の傾きをＫ１とし、Ｙ＞Ｅｂの関係が成り立つ電界強度Ｙにおける該抵抗率の変化の傾きをＫ２とした場合、下記式（３）の関係が成り立つ
｜Ｋ１｜＜｜Ｋ２｜ （３）
（II）前記像担持体は、導電性支持体と、シリコン原子を母体として水素原子及び／またはハロゲン原子を含有するアモルファス材料から成る光導電層と、シリコン原子、炭素原子及び水素原子を含有するアモルファス材料から成る表面層とを有し、該表面層における水素原子及び炭素原子の濃度（ａｔｍ％）が、下記式（４）及び（５）の関係を満たす
３０ａｔｍ％≦１００×（Ｈ／（Ｓｉ＋Ｃ＋Ｈ））≦７０ａｔｍ％ （４）
６０ａｔｍ％≦１００×（Ｃ／（Ｓｉ＋Ｃ））≦９０ａｔｍ％ （５） An image carrier that carries an electrostatic image; and a developer that includes a developer carrier that carries a developer including a toner and a carrier and conveys the developer to a developing unit facing the image carrier. An image forming apparatus that applies a rectangular wave developing bias between the image carrier and the developer carrier and develops an electrostatic image on the image carrier with the developer.
An image forming apparatus comprising a carrier having the characteristics shown in (I) below as the carrier and an image carrier having the characteristics shown in (II) below as the image carrier.
(I) The resistivity of the carrier changes according to the applied electric field strength, and the slope of the change in the resistivity with respect to the change in the electric field strength is expressed by the following equations (1) and (2),
Eb = | (Vp1-VL) / D | (1)
Ed = | (Vp2-VL) / D | (2)
(In the formula, VL represents the potential (V) of the electrostatic image for obtaining the maximum density. Vp1 represents the toner with respect to the VL potential out of the peak potential in the development bias of the rectangular wave. This represents a peak potential (V) that provides a potential difference on the side to be moved toward V. Vp2 moves the toner toward the developer carrier relative to the VL potential among the peak potentials in the development bias of the rectangular wave. The peak potential (V) for providing the side potential difference is represented by D. The closest distance (m) between the image bearing member and the developer bearing member is represented by D.
The electric field intensity Eb (V / m) and Ed (V / m) represented by the following change in the electric field intensity Ep (V / m) where the relationship of Ed <Ep <Eb is established, and the relationship of X <Ed When the slope of the change in resistivity at the electric field strength X is K1 and the slope of the change in resistivity at the electric field strength Y at which the relationship Y> Eb is K2 is established, the relationship of the following formula (3) holds: K1 | <| K2 | (3)
(II) The image carrier contains a conductive support, a photoconductive layer made of an amorphous material containing hydrogen atoms and / or halogen atoms based on silicon atoms, silicon atoms, carbon atoms and hydrogen atoms. A surface layer made of an amorphous material, and the hydrogen atom and carbon atom concentrations (atm%) in the surface layer satisfy the relationship of the following formulas (4) and (5): 30 atm% ≦ 100 × (H / ( Si + C + H)) ≦ 70 atm% (4)
60 atm% ≦ 100 × (C / (Si + C)) ≦ 90 atm% (5)
４０ａｔｍ％≦１００×（Ｈ／（Ｓｉ＋Ｃ＋Ｈ））≦６０ａｔｍ％ （６）
６５ａｔｍ％≦１００×（Ｃ／（Ｓｉ＋Ｃ））≦８０ａｔｍ％ （７） 2. The image forming apparatus according to claim 1, wherein the hydrogen atom and carbon atom concentrations (atm%) in the surface layer satisfy a relationship of the following formulas (6) and (7):
40 atm% ≦ 100 × (H / (Si + C + H)) ≦ 60 atm% (6)
65 atm% ≦ 100 × (C / (Si + C)) ≦ 80 atm% (7)
１．６×１０6Ｖ／ｍ≦Ｅｂ≦３．９×１０6Ｖ／ｍ （８） The image forming apparatus according to claim 1, wherein the electric field intensity Eb satisfies a relationship of the following formula (8).
1.6 × 10 6 V / m ≦ Eb ≦ 3.9 × 10 6 V / m (8)
１．５０≦｜Ｋ２｜―｜Ｋ１｜≦２．１０ （９） 4. The image forming apparatus according to claim 1, wherein the | K1 | and | K2 | satisfy the relationship of the following formula (9).
1.50 ≦ | K2 | − | K1 | ≦ 2.10 (9)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2007340898A JP2009162925A (en) | 2007-12-28 | 2007-12-28 | Image forming apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2007340898A JP2009162925A (en) | 2007-12-28 | 2007-12-28 | Image forming apparatus |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2009162925A true JP2009162925A (en) | 2009-07-23 |
Family
ID=40965630
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2007340898A Pending JP2009162925A (en) | 2007-12-28 | 2007-12-28 | Image forming apparatus |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2009162925A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011085828A (en) * | 2009-10-19 | 2011-04-28 | Canon Inc | Toner and image forming method |
| JP2013057826A (en) * | 2011-09-08 | 2013-03-28 | Ricoh Co Ltd | Developing device, process cartridge, and image forming device |
| JP2019045684A (en) * | 2017-09-01 | 2019-03-22 | キヤノン株式会社 | Xerographic photoreceptor and manufacturing method of xerographic photoreceptor |
-
2007
- 2007-12-28 JP JP2007340898A patent/JP2009162925A/en active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011085828A (en) * | 2009-10-19 | 2011-04-28 | Canon Inc | Toner and image forming method |
| JP2013057826A (en) * | 2011-09-08 | 2013-03-28 | Ricoh Co Ltd | Developing device, process cartridge, and image forming device |
| JP2019045684A (en) * | 2017-09-01 | 2019-03-22 | キヤノン株式会社 | Xerographic photoreceptor and manufacturing method of xerographic photoreceptor |
| JP7019350B2 (en) | 2017-09-01 | 2022-02-15 | キヤノン株式会社 | Electrophotographic photosensitive member |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP1991913B1 (en) | Carrier, developer, image forming method and process cartridge | |
| JP5207702B2 (en) | Image forming apparatus | |
| US20070202430A1 (en) | Carrier and developer for forming latent electrostatic images, associated apparatus and methodology | |
| JP2004341252A (en) | Carrier for electrophotographic developer, developer, developing device and process cartridge | |
| JPWO2009125856A1 (en) | Image forming apparatus | |
| US7826758B2 (en) | Image forming apparatus | |
| JP2009162925A (en) | Image forming apparatus | |
| JP5581761B2 (en) | Electrophotographic photosensitive member, process cartridge, and image forming apparatus | |
| JP5224887B2 (en) | Image forming apparatus | |
| JP4036771B2 (en) | Electrophotographic carrier, developer, and image forming apparatus | |
| JP4036779B2 (en) | Electrophotographic carrier, developer, and image forming apparatus | |
| JP5948812B2 (en) | Electrostatic latent image developer carrier and electrostatic latent image developer | |
| US7248821B2 (en) | Charging device | |
| JP2005017617A (en) | Electrophotographic carrier, developer and image forming apparatus | |
| CN109839808B (en) | Ferrite carrier core material for electrophotographic developer, carrier, and developer | |
| JP3735652B2 (en) | Electrophotographic development method | |
| JP5549207B2 (en) | Image forming apparatus and image forming method | |
| JP2013200526A (en) | Electrophotographic photoreceptor, process cartridge and image forming apparatus | |
| JP5311830B2 (en) | Electrophotographic equipment | |
| JPH07191529A (en) | Image forming device | |
| JP2008224904A (en) | Developing device and image forming apparatus | |
| JP3157891B2 (en) | Image forming device | |
| JPH056060A (en) | Image forming method | |
| JP2004325895A (en) | Image forming method |