JP2667904B2

JP2667904B2 - 電子写真装置

Info

Publication number: JP2667904B2
Application number: JP1124328A
Authority: JP
Inventors: 島田　　昭; 鉄郎赤崎; 克雅三上
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1989-05-19
Filing date: 1989-05-19
Publication date: 1997-10-27
Anticipated expiration: 2012-10-27
Also published as: JPH02304458A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は複写機やレーザプリンタ等の電子写真装置に
関するものである。

〔従来の技術〕

電子写真方式を用いた記録装置の現像方法には、正規
現像と反転現像がある。感光体上に形成した静電潜像の
電荷極性と逆符号の極性をもつトナー粒子を、例えば磁
気ブラシ現像法等により、潜像面に付着させて原稿と同
じポジ画像を作る方式が正規現像である。正規現像方式
を適用している代表的な電子写真装置は、複写機であ
る。一方、均一帯電面から光で電荷が除去されたところ
にトナー粒子を付着させネガ−ポジ型の画像を作る方式
が反転現像である。コンピユータやフアクシミリ等から
のデジタル印刷情報を出力、記録するレーザプリンタ等
には、反転現像方式を用いた装置が多い。その理由は、
文字や線等から成る文章では印字される部分と印字され
ない部分では、その面積を比較すると、通常は印字され
る部分の面積の方がはるかに小さいため、レーザやLE
D、LCD等を使つた露光手段により印字する部分のみ露光
して静電潜像を作り、その像に反転現像でトナー粒子を
付着させる方式の方が、露光手段や感光体の寿命を長く
することができると共に、記録時間の短縮を図ることが
できることにある。しかし、反転現像は感光体帯電面の
電荷極性と同符号のトナー粒子を帯電面の電荷からのク
ーロン反発力を受け、電気力線に従つて露光した低電位
部に付着させなけれならないため、エツジ効果が強く現
れて大面積の黒部（べた黒）のエツジのみは黒く現像さ
れるが中央部は現像されにくく画像濃度が充分にでない
ことや未露光部にトナーが付着してかぶりがでやすい
等、正規現像とは異なる問題点がある。

そのため、従来から反転現像方法のこれら問題点を解
決する技術が検討されてきた。例えば特開昭54−89733
号公報及び特開昭60−154261号公報等に記載されている
ような、電子写真装置の現像器のスリーブに感光体の帯
電電位とほぼ同一の直流電圧を印加し、更に交流電圧を
重畳する手段もその一つである。本発明者は、従来一般
に電子写真装置の感光体として用いられているセレン
（Se）を用いて、これと同様な実験とした。しかし、こ
れらの方法は、従来から一般的に用いられている平均粒
径が100μｍ以上の磁性キヤリアと平均粒径が十数μｍ
のトナー粒子を混合した２成分現像剤では効果がある
が、高画質画像を得ることを目的にトナー粒子とキヤリ
ア粒子の微粒子化を図つた２成分現像剤では効果がな
く、濃度不足のうえ濃度むらも多く更にかぶりがあり、
鮮明な記録画像は得ることができなかつた。

なお、従来の一般的な２成分現像剤は上記したよう
に、平均粒径が100μｍ以上の磁性キヤリアと平均粒径
が十数μｍのトナー粒子を用いているが、このような現
像剤では、それぞれの粒子が粗いために、精細な線や点
あるいは濃淡差等を再現する高画質の記録画像が得られ
にくいといつた問題がある。そこで、高画質画像を得る
ために、従来から例えば、キヤリア粒子の樹脂コーテイ
ングとかスリーブへのバイアス電圧の印加方法とか、ト
ナー粒子及びキヤリア粒子の微粒子化等の多くの検討が
されてきた。中でも、トナー粒子及びキヤリア粒子の微
粒子化は、レーザプリンタ等の電子写真装置において従
来の240dpi（ドツト／インチ）〜300dpiの記録密度に対
して、記録画像の高画質化のために記録密度を400dpi〜
600dpiに上げた場合等に効果がある。

しかし、トナー粒子を平均粒径が10μｍ以下の微粒子
にすると、トナー粒子の摩擦帯電制御が難しくなるばか
りか、凝集が起こり易くなる。更に、微粒子にともない
現像時にトナー粒子に働くクーロン力に対してフアンデ
ルワールス力の影響が増して、画像背景部にもトナー粒
子が付着してかぶりが生じるようになる。また、キヤリ
ア粒子を微粒化していくと、現像器の磁気ロールの磁力
によるスリーブへの吸引力が弱くなり、現像時にスリー
ブから飛散して感光体上に付着してしまうキヤリア飛散
またはキヤリア引きと称する現象が現れ、記録画像を乱
してしまう。特に、反転現像では感光体帯電面の電荷極
性とキヤリア粒子の帯電極性が異符号であるため、キヤ
リア引きが起こり易い。

〔発明が解決しようとする課題〕

以上のように従来技術では、２成分現像剤の微粒子に
よる上述のような副作用及び前記した従来の反転現像方
式の固有の問題も加わるため、実際の電子写真装置にお
いては微粒子化した２成分現像剤を反転現像に用いるの
が困難であつた。

本発明は、以上の問題を解決すべくなされたもので、
その目的は有機光導電体で構成された感光体と微粒子化
したトナー粒子及びキヤリア粒子で構成される現像剤と
を組み合わせて反転現像することにより、濃度不足や濃
度むら及びかぶりがなく、高画質で鮮明な記録ができる
電子写真装置を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、上記目的を達成するために、感光体上に形
成した静電潜像を２成分現像剤を用いて反転現像を行う
電子写真装置において、感光体は表面が絶縁性の高い材
料で構成される有機光導電体とし、２成分現像剤は平均
粒径が10μｍ以下のトナー粒子と抵抗率が10⁷Ω・cm以
上のフエライトキヤリアを混合したものとすることを特
徴とする。

〔作用〕

有機光導電体の絶縁性の高い表面と抵抗率の高いフエ
ライトキヤリアは現像搬送体に印加されるバイアス電圧
により現像領域に作用する電界を安定に保つて画像濃度
を向上させ、10μｍ以下の微細トナーは前記現像領域で
静電潜像に付着して高精細で高画質の記録画像を再現す
る。

〔実施例〕

先ず、本発明の理解を助けるために、本発明者が行な
つた実験、実験結果とその検討を説明する。

第２図は、電子写真装置の縦断側面図である。帯電器
20により一様に帯電した感光体21は、データ記録部22か
らの記録信号によつて動作する露光手段23により、印字
部分（トナーを付着させる部分）のみが露光されて該部
分の電位が低くなり、静電潜像が形成される。次に、現
像器24内の現像剤搬送部材としてのスリーブ24Aにより
感光体21の帯電極性と同極性のトナーを現像部に供給し
て、潜像電位の低い部分に付着させることにより、感光
体21上にトナー像を形成する。このトナー像は、用紙カ
セツト26からローラ27,28を介して送られてきた用紙29
に転写器25により転写される。用紙29は、用紙剥離用除
電器30により感光体21から分離され、定着器31へと送ら
れ、定着器31により用紙29上のトナー像を定着した後
に、排紙トレー32へ送られる。一方、感光体21はクリー
ニング器33により表面の余分なトナーを除去した後に、
イレーズ器34により残留電荷を除電して、次の記録工程
に供される。

第１図は、第２図の電子写真装置に使用されている現
像器24の縦断側面図である。現像剤溜り35内にはキヤリ
アとトナーとにより構成される２成分現像剤36があり、
撹拌スクリユー37,38の回転によりトナーはキヤリアと
摩擦して所定の帯電量に帯電する。撹拌された２成分現
像剤36は固定マグネツトロール39を有する現像ロール40
のスリーブ24Aの回転により、現像剤溜り35から汲み上
げられスリーブ24Aの回転方向に搬送される。汲み上げ
られた２成分現像剤36は、ドクターブレード41によりス
リーブ24A上の厚みが規制され、ある一定の量が現像部
に供給され、残りは折り返されスクレーパ42を通つてト
ナー濃度制御センサー部43に導かれる。トナー濃度制御
センサー部43を通過した２成分現像剤36は、現像剤溜り
35に回収され、再び同様な動作を繰り返す。

一方、ドクターブレード41部を通過したスリーブ24A
上の２成分現像剤36は感光体21と接した現像部に搬送さ
れ、現像に使われる。現像部を通過した２成分現像剤36
は、再び現像剤溜り35に回収される。現像部では、感光
体21の潜像電位とスリーブ24Aにバイアス電源44から印
加した直流のバイアス電圧が作る電界の作用により、ト
ナーが感光体21上の露光された領域に付着する。

２成分現像剤36は、記録特性を一定に保つためトナー
とキヤリアの混合割合であるトナー濃度を一定に保たな
ければならない。そのため、トナー濃度制御センサー部
43によりトナー濃度が監視され、現像によりトナーが消
費されて該２成分現像剤36のトナー濃度が低下すると、
補給ローラ45を回転することによりトナーホツパ46から
トナーが補給される。図中、参照符号47は、補給したト
ナーがすぐに現像溜り35の２成分現像剤36と馴染むよう
に補給ローラ45からトナーが落下する位置に設けた撹拌
パドルである。補給用のトナーは、トナーカートリツジ
48内から撹拌羽根49の回転によりトナーホツパ46へ運ば
れる。撹拌羽根49は、スリーブ24Aが回転しているあい
だは同時に回転するようにする。

本発明者は第２図の電子写真装置と第１図の現像器を
用いて特開昭54−89733号公報及び特開昭60−154261号
公報等に示されている方法で検討したが、前記で説明し
たように、記録画像は、べた黒の濃度が低く、且つかぶ
りが多く、細線や点も鮮明に印字できなかつた。種々検
討した結果、この主たる原因はSe感光体を用いたことに
あつたが、さらに高精細で高画質の画像を得るために
は、現像剤及び反転現像プロセスの適合を図る必要があ
つた。

以下、本発明者が感光体21の種類、２成分現像剤36に
用いるトナー及びキヤリアの種類と特性、感光体21とス
リーブ24Aとの間隙（以下、現像ギヤツプという）や現
像剤の搬送方法と撹拌方法、バイアス電圧等を種々変更
して実験することにより、用紙29に鮮明な記録画像を得
るためには、これら条件が密接に関係していることを突
き止めた。

第３図〜第７図は、この実験により得られた結果を示
した図である。

まず、感光体21の違いによる記録特性の違いについて
説明する。感光体21には円筒状のアルミニウムドラムに
感光層としてSeを約60μｍの厚さに蒸着したものと、同
じくアルミニウムドラムに感光層として有機光導電体を
厚さ約17μｍに塗布したものを使用した。そのドラムの
直径は100mmであり、周速は125mm/sで時計回りに回転さ
せた。なお、両感光体とも未露光部の電位は650から700
Vで露光部の電位を100V以下にした。但し、帯電極性はS
eが正極性であるのに対して有機感光体は負極性であ
る。

スリーブ24A及びドクターブレード41には、導電性非
磁性であるアルミニウムを使用した。現像ロール40は、
直径40mmの円筒状のスリーブ24Aとその内部に挿入した
円柱状の固定マグネツトロール39から構成され、固定マ
クネツトロール39は固定され、スリーブ24Aのみが回転
可能になつている。スリーブの24Aの周速は、感光体21
の周速に対して２から５倍の速さで可変できるようにし
たが、実験は主として2.58倍の周速で実施した。使用し
た固定マグネツトロール39の磁極数は７極で、その磁力
の強さは、現像部に位置する主極で磁束密度は850ガウ
スであつた。現像ギヤツプは1mmで、ドクターブレード4
1とスリーブ24Aとの間隙であるドクターギヤツプは現像
ギヤツプの0.7倍に設定した。また、２成分現像剤36に
は平均粒径８μｍのトナーと抵抗率が10⁹Ω・cm以上の
フエライトキヤリアをトナー濃度が重量比で３％になる
ように混合したものを用いた。トナーの帯電極性は使用
する感光体21と同極性になるようにトナーに含有する帯
電制御系で調整した。

第３図は前記２種類の感光体21を用い、バイアス電圧
の大きさと記録画像のべた黒部中央の画像濃度の関係を
調べた結果である。曲線ＡはSeの結果で、曲線Ｂが有機
光導電体の結果である。Seの場合、バイアス電圧が小さ
い領域ではバイアス電圧の上昇とともに画像濃度も上が
るが200V位までで飽和してしまい、それ以上バイアス電
圧を上げていくとべた黒にむらが発生して画像濃度が不
安定になるだけで満足する画像濃度まで上げることがで
きない。これはバイアス電圧を上げたことにより感光体
21の表面での電界が強まり、一種のブレークダウンが起
こつているためであると考えられる。特開昭60−154261
号公報に示されているようにバイアス電圧として直流電
圧に交流電圧を重畳したものを用いても画像濃度の不安
定性が増すだけで、鮮明な記録画像を得ることができな
かつた。

一方、有機光導電体21はそのようなことがなく直流バ
イアス電圧の上昇とともに画像濃度も上がり、直流バイ
アス電圧に交流電圧を重畳する等の複雑な方法を用いな
くても満足する画像濃度が得られる。この理由は、２成
分現像剤36が接触する感光体21の表面が有機光導電体の
場合、ポリカーボネート等の絶縁性の高い材質でできて
いるため、Seのような半導体的なものに比べて、先のブ
レークダウンが起こりにくいためであると考えられる。
この結果から反転現像には、表面が絶縁性の高い材質で
できている有機光導電体を用いることが有利であること
がわかつた。

次にポイントとなるのが２成分現像剤36に使用するキ
ヤリアの抵抗率である。第４図は、感光体21に有機光導
電体を使用して前記した記録条件と同じ条件で、キヤリ
アの抵抗率のみを変えて記録画像の濃度変化を調べた結
果である。この時、バイアス電圧は−500Vに設定した。
キヤリアは鉄粉とフエライトの２種類を用いた。鉄粉キ
ヤリアの抵抗率はそのままでは約10⁴Ω・cmであるが、
樹脂をコーテイングすることによつて約10⁹Ω・cmまで
変えることができる。一方、フエライトキヤリアはその
ままでも抵抗率が高く約10⁷Ω・cmから10⁹Ω・cmであ
り、更に樹脂をコーテイングすることによつて10¹⁴Ω・
cm位まで抵抗率を上げることができる。

画像濃度は10⁷Ω・cm以上の抵抗率のフエライトキヤ
リア使用すれば満足する領域になり、最もよいのが10⁹
Ω・cmから10¹²Ω・cmの抵抗率のキヤリアを使つた場合
である。それ以上の抵抗率では画像濃度が若干下がる。
また、一般的にはキヤリアの抵抗率を下げた方が現像性
が上がり、画像濃度もよくでると考えられるが、反転現
像の場合、現像ギヤツプが狭くかつバイアス電圧も高い
ため、絶縁性の高い表面をもつ有機光導電体を感光体に
使用しても抵抗率の低い鉄粉のキヤリアを用いると、先
に説明したような感光体21の表面での一種のブレークダ
ウンが起こり易くなり、画像濃度が上がらないばかりか
濃度むらが大きくなる。この結果から平均粒径が10μｍ
以下のトナーを用いた反転現像には、10⁷Ω・cm以上の
抵抗率のフエライトキヤリアが適していることがわかつ
た。

キヤリアの粒径は、微粒子化したトナーを用いる場合
は撹拌性を上げるために同じく小粒径化を図る必要があ
る。第５図は、上記と同一条件でキヤリア粒子の大きさ
とトナー濃度を種々に変えて、画像濃度とかぶり及びキ
ヤリア引きの限界を求めた結果である。キヤリア粒子の
平均粒径が大きいと、トナーの帯電性が悪くなりかぶり
が発生するため、２成分現像剤36のトナー濃度を上げる
ことができず、かつ画像濃度も低い。一方、キヤリアを
小粒径化していくとキヤリア引きが起こり易くなり、更
に流動性が悪くなる問題が発生し、平均粒径50μｍ以下
のものは実用的には使用できない。このようなことか
ら、平均粒径が８μｍのトナーの場合、これに適合する
キヤリアの粒径は60μｍから100μｍの範囲内にあつ
た。以上のことから、反転現像に好適なキヤリアの粒径
は、使用するトナーの粒径に対して7.5倍から12.5倍の
範囲内のものとなることがわかつた。

使用するキヤリアの中に平均粒径に対して小さい粒径
の分布が大きくなるとキヤリア引きが起こり易くなるの
で、平均粒径に対して粒径が0.8以下の小径キヤリアが1
0％以下になるような粒度分布にするとキヤリア引きに
対するマージンが増え、好適であつた。

キヤリアの樹脂コーテイングについては、種々検討し
たが、特に目だつた効果はなかつた。これは、フエライ
トキヤリア自身もとから抵抗率が高いためである。それ
ゆえ、本電子写真装置では樹脂コーテイングしたものし
ないもの、どちらを用いてもよい。

次に反転現像に適したトナーの検討について説明す
る。従来技術で説明したように電子写真装置の記録画像
の高精細化、高画質化には、特公昭59−11103号公報等
に記載されたように、使用するトナー粒子の径を従来11
〜13μｍであつたものを10μｍ以下の微粒子化すること
が有効である。しかし、トナー径を小さくすると同じ重
量でも表面積が増えたことになり、トナー同士の接触が
多くなつて、流動性が悪くなつたりトナー同士が凝集し
やすくなる。そのため、現像部へのトナー補給部で詰ま
り易くなり、安定に補給できない問題がある。このほ
か、現像装置内においてもトナー径を小さくするとキヤ
リアとの混合撹拌特性が悪なり、補給したトナーがなか
なか所定の帯電量まで帯電しなくなる。その結果、トナ
ーのキヤリアへの静電的な付着力が弱く、飛散が多くな
り装置内部が汚れるばかりか、飛び散つたトナーがトナ
ーを付着させる必要のない画像の白地部に付きかぶりを
起こす問題がある。

そこで、本発明者は種々検討した結果、微粒子化し
たトナーの粒度分布、トナーを構成する素材及び外添
剤の適正化により平均粒径が10μｍ以下の微粒子トナー
を用いた反転現像において、これら問題を低減できるこ
とを突き止めた。

まず、トナーの粒度分布であるが、種々検討した結
果、平均粒径が10μｍ以下のトナーを用いた反転現像の
場合、平均粒径の0.65倍以下の小粒径のものが重量比で
３％以下かつ平均粒径の２倍以上の大粒径のものが重量
比で１％以下である粒度分布を有するトナーが好適であ
つた。その理由は、小径粒のトナーは、キヤリアへの付
着力が強いため現像で使われにくく、残る傾向がある。
特に、トナー粒子平均粒径の0.65倍以下の小粒径のもの
が重量比で３％以上含まれるとその傾向が強く問題であ
つた。

次に、トナーを構成する素材及び外添剤の適正化であ
る。反転現像では従来技術の項で説明したように、べた
黒中央部のトナーを感光体21に引き付けようとする電界
が弱い。そこで上記で説明したように、現像ギヤツプを
狭めバイアス電圧による電界を強める対策をとつたとし
ても、本質的にはべた黒中央部のトナー付着量は少な
い。そのため、本発明者はトナー量が少なくても充分な
画像濃度が得られるようにトナーに含まれるカーボン量
の変更を検討した。

第６図は、第２図の電子写真装置の現像剤にカーボン
量を変えたトナーを用いて、カーボン量と記録した画像
の濃度との関係を調べた結果である。従来から２成分現
像剤に用いられているトナーのカーボン量は多いもので
６％前後である。平均粒径が10μｍ以下のトナーでは、
第６図の結果のようにトナーに含まれるカーボン量が６
％では、充分な画像濃度が得られない。本検討では、カ
ーボンの量は重量比で８％以上から15％以下で好適であ
つた。それ以上にカーボン量を増やすとトナーの抵抗率
が下がり、トナーの帯電性が悪くなり、記録画像にかぶ
りが発生した。

トナーに含まれるカーボン量が重量比で８％以上から
15％以下のトナーに、更にシリカ微粉末を重量比で２％
以下及び磁性微粒子を重量比で１％以下の範囲で外添し
て用いるとトナーの流動性がよくなり、凝集性も改善で
き、撹拌帯電性もよくなり、長期的な反転現像の連続使
用に対して現像剤の劣化現象がほとんどなく、安定して
使えることを見いだした。ビニール系樹脂を主たる結着
樹脂とするトナーに疎水性のシリカを外添すると流動性
が良くなり、トナー同士の凝集も少なくなるが、長期的
にこのトナーを連続使用すると、現像装置の混合撹拌特
性が変わり、補給したトナーがなかなか帯電しなくなる
ことがわかつた。このため、かぶりや画像濃度のむらが
増す等の現像剤の劣化現象が生じた。

この原因をよく調べた結果、２つの問題点があること
がわかつた。第１の問題点は、トナーに添加した疎水性
シリカがトナーから離脱して、キヤリア表面に移行し、
キヤリア表面に覆つてしまうこと、第２の問題点は、長
期繰り返し使用によりキヤリア表面にトナーが粘着する
現象（トナーフイルミング）である。これら問題を解決
するために種々の方法を検討した結果、トナー粒子より
も粒径の小さい磁性微粒子をトナー中または現像剤中に
外添して用いることにより、連続使用に対して現像剤の
劣化現象がほとんどないことを見いだした。外添する磁
性微粒子としては、トナー粒子よりも粒径が小さいもの
で、材質は従来の磁性キヤリアに用いるものと同様なも
のでよく、中でも微粉末化が容易なフエライトやマグネ
タイト等が適していることがわかつた。

以上が現像剤についての条件であり、次にこのような
現像剤を用いて感光体21上に形成した静電線像を現像す
る現像器24に関する条件について述べる。

感光体21とスリーブ24Aとの間隙である現像ギヤツプ
は、先に説明したように反転現像ではバイアス電圧が作
る電界の効果を引き出すために挟める必要がある。第７
図は、第２図の電子写真装置に上記の２成分現像剤36を
用い、現像ギヤツプと画像濃度の関係を求めた結果であ
る。この結果から、上記２成分現像剤36を用いて反転現
像を行う場合、現像ギヤツプは1mm以下が適しているこ
とがわかつた。

現像領域に供給される２成分現像剤36の量は、ドクタ
ーブレード41によるスリーブ24A上の間隙（ドクターギ
ヤツプ）により規制されるが、このドクターギヤツプの
大きさは、現像ギヤツプが1mm以下の場合は画像濃度に
対してそれほど影響しないが、現像ギヤツプに対して0.
8倍以下に設定しないと２成分現像剤36が現像ギヤツプ
で詰まり、感光体21とスリーブ24Aがロツクしやすくな
るという問題があつた。そのため、本電子写真装置では
現像ギヤツプが1mm以下で同時にドクターギヤツプもこ
の現像ギヤツプの0.8倍以下に設定して用いる。

２成分現像剤36の搬送速度は、感光体21の移動速度に
対して２から５倍がよく、中でも2.5から3.5倍が画像再
現性に優れていた。２成分現像剤36の搬送速度は、スリ
ーブ24Aの周速で決まるため、スリーブ24Aの風速が上記
条件になるように設定して用いる。また、２成分現像剤
36の搬送方向は、感光体21の移動方向と同方向にしたと
きに高画質の記録画像が得られた。２成分現像剤36の搬
送方向を感光体21の移動方向と逆方向にすると、２成分
現像剤36の摺擦により、一度現像したトナー像を掻き取
る作用が強く、記録画像に掃き目が生じて、鮮明な記録
画像を得ることができない。

本電子写真装置では現像ギヤツプは1mm以下とする
が、このギヤツプの平行度はギヤツプｄに対してｄ±0.
1dの範囲内にすると画像の右端と左端で濃度差がなく、
均一濃度の画像が得られる。現像ギヤツプは装置作製時
にこのように設定しておけばよいが、感光体21や２成分
現像剤36には寿命があり、用紙29の印刷枚数に従つて交
換しなければならない。そのため、感光体21や現像器24
は装置本体から取り出せ、更に簡単に装着できかつ現像
ギヤツプを精度よく設定できるようにしておく必要があ
る。従来、その一つの方法として、スリーブ24Aの径よ
りも2d分だけ大きい径の当てつけリングをスリーブ24A
の軸に設け、このリングを感光体21の両端に当てて現像
器24を設定する方法がある。しかし、この方法は当てつ
けリングが摩耗しない初期の間はよいが、当てつけリン
グが摩耗とすると現像ギヤツプの変動が起こり、記録画
像の濃度むらが生じる。

そこで、本発明者はこの方法を用いることなく、第８
図に示すように、感光体21を保持する感光体部材50及び
現像器24がそれぞれ独立に前記電子写真装置本体から脱
着自在で、かつ前記電子写真装置本体の側板51に設けた
ピン52に、感光体保持部材50の一部に設けた位置決め孔
53と、現像器24の一部に設けた位置決め孔54とが共用し
て嵌合することにより現像器24と感光体21を正確に位置
決めして、現像ギヤツプの平行度を出すようにした。感
光体保持部材50及び現像器24の装置本体への挿入及び固
定は、第９図に示すように装置本体奥側の側板55に設け
た軸受56,57に感光体21のドラムの軸58及び現像ロール4
0の軸59が、感光体保持部材50及び現像器24を装置本体
に挿入したときにそれぞれ嵌合するように行なう。感光
体保持部材50は、位置決め孔53を装置本体の挿入側の側
板51に設けたピン52に嵌合し、更にねじ60をねじ孔62に
嵌合して固定する。現像器24は、位置決め孔54を同じよ
うに装置本体の挿入側の側板51に設けたピン52に嵌合
し、更にねじ61をねじ孔63に嵌合して固定する。この様
に１つのピ52を共用することにより、現像器24と感光体
21の位置を正確に決めることができるので、現像ギヤツ
プも精度よく設定できるのである。

更に、感光体や用紙搬送の駆動と現像器系の駆動をベ
ルトやチエーン等の同一系統で実施すると、現像器の負
荷変動により感光体や用紙搬送系の送り速度にわずかな
変動が起こり、それが画像むらとなる。特に本発明で
は、反転現像で現像ギヤツプが狭いため、画像形成プロ
セスにおいて従来の方式に比べてよりこの速度変動の影
響を受けやすいのである。ところで、感光体の回転と用
紙の搬送は同じ速度にしなければならないが、現像器の
スリーブの回転速度等は同じにする必要はない。そこ
で、第２図の電子写真装置では、現像器関係の駆動と感
光体及び用紙搬送系の駆動とを分け、現像器関係を独立
に駆動するようにした。このようにすると感光体や用紙
搬送系の送りは、現像器の負荷変動による速度変動がな
くなり、画質向上が図れた。

以下、本発明の実施例を具体的に説明する。

実施例１第１図及び第２図は、本発明を用いた現像器及び電子
写真装置の一実施例である。感光体21は、アルミニウム
ドラム上に有機顔料であるフタロシアニンを主成分とす
る電荷発生層を0.5μｍの厚さに塗布した後、その上に
電荷搬送層としてオキサドール誘導体を重量比で30％含
むポリカーボネートを16.5μｍの厚さに塗布した２層構
造の有機光導電体を使用した。感光体21の体積抵抗率は
10¹⁵Ω・cmであつた。

感光体21の直径は100mmであり、周速は125mm/sで時計
回りに回転する。感光体21の表面の電位は、画像の背景
部にあたる未露光部は−650Vで、画像記録部にあたる露
光部は−100V以下になるように帯電器20の印加電圧及び
露光手段23の露光量を調整した。また、スリーブ24Aに
印加するバイアス電源44の出力電圧は、−500Vとした。

現像器24のスリーブ24A及びドクターブレード41に
は、導電性非磁性体であるアルミニウムを使用した。現
像ロール40は、直径40mmの円筒状のスリーブ24Aとその
内部に挿入した円柱状の固定マグネツトロール39から構
成され、スリーブ24Aのみが反時計方向に回転し、現像
剤36を搬送する。スリーブの24Aの周速は、感光体21の
周速に対して2.58倍の322.5mm/sとした。固定マグネツ
トロール39の磁極数は７極で、その磁力の強さは、現像
部に位置する主極での磁束密度を850ガウスとした。現
像ギヤツプは1mmで、ドクターギヤツプは0.6mmに設定し
た。

トナーは、スチレン−アクリル樹脂を主成分に、カー
ボンブラツクを重量比で10％、帯電制御剤としてクロム
合金染料を重量比で３％を含んだものを粉砕し、更に平
均粒径が８μｍで平均粒径の0.65倍以下の小径粒のもの
が重量比で３％以下かつ平均粒径の２倍以上の大粒径の
ものが重量比で１％以下になるように分級し、その後シ
リカ微粉末を重量比で１％及び磁性微粒子としてマグネ
タイトの微粉末を重量比で0.5％外添したものを用い
た。このトナーの粒度分布を測つたところ、平均粒径が
８μｍで5.2μｍ以下のが重量比で1.3％かつ16μｍ以上
のものが重量比で0.3％てあつた。

キヤリアは銅−亜鉛を主成分とするフエライトでその
表面にシリコン樹脂が約0.2μｍの厚さでコートされて
いるものを用いた。キヤリアの抵抗率は10¹²Ω・cmであ
つた。また、キヤリアの大きさは、平均粒径91μｍで70
μｍ以下の粒径のものが５％以下になるように分級した
ものを用いた。

２成分現像剤36は、上記トナーとキヤリアをトナー濃
度が重量比で３％になるように混合したものを用いた。
トナー濃度は現像器24内のトナー濃度センサ部43により
検知し、３％を中心に±0.5％の範囲内になるように制
御した。このときのトナーの帯電量は、−20μC/gであ
つた。

以上の条件で反転現像を行つた結果、得られた用紙29
上の記録画像は、画像濃度も高く更に濃度むらやかぶり
もなく、高画質で鮮明であつた。引き続き、２成分現像
剤36のトナー濃度が一定になるように逐次トナーを補給
しながら50000枚の連続印字を行つたところ画像濃度
は、殆ど濃度一定でかぶりも少なく、高画質で安定した
記録画像を得ることができた。

実施例２本実施例は実施例１と同じ構成の現像器24を使用した
電子写真装置であるが、異なる点は以下のとおりであ
る。

感光体21の表面の電位は、画像の背景部にあたる未露
光部は−600Vで、画像記録部にあたる露光部は−100V以
下になるように帯電器20の印加電圧及び露光手段23の露
光量を調整した。また、スリーブ21Aに印加するバイア
ス電圧は、−450Vとした。

現像器24は、スリーブの24Aの周速を385mm/sに、現像
ギヤツプは0.8mmで、ドクターギヤツプは0.6mmに設定し
た。

トナーは、スチレン−アクリル樹脂を主成分に、カー
ボンブラツクを重量比で８％、帯電制御剤としてクロム
合金染料を重量比で３％を含んだものを粉砕したもの
で、平均粒径及び粒度分布更に外添剤の混合割合は、実
施例１と同様にした。

キヤリアは銅−亜鉛を主成分とするフエライトで、そ
の表面には樹脂がコートされていないものを用いた。キ
ヤリアの抵抗率は10⁹Ω・cmであつた。キャリアの大き
さは、平均粒径85μｍで65μｍ以下の粒径のものが６％
以下になるように分級したものを用いた。つまり平均粒
径に対して0.76倍（≒65μm/85μｍ）の粒径のものが６
％以下となるようにしている。

２成分現像剤36のトナー濃度は、3.5％を中心に±0.5
％の範囲内になるように制御した。このときのトナーの
帯電量は、−22μC/gであつた。

以上の条件で反転現像を行つた結果、実施例１と同様
に記録画像は、画像濃度も高く更に濃度むらやかぶりも
なく、高画質で鮮明であつた。引き続き、２成分現像剤
36のトナー濃度が一定になるように逐次トナーを補給し
ながら50000枚の連続印字を行つたところ画像濃度は、
殆ど濃度一定でかぶりも少なく、高画質で安定した記録
画像をえることができた。

実施例３本実施例は実施例２と同じ構成の現像器24を使用した
電子写真装置であるが、異なる点は以下のとうりであ
る。

トナーは、ポリエステル樹脂を主成分に、カーボンブ
ラツクを重量比で10％、帯電制御剤としてクロム合金染
料を重量比で３％を含んだものを粉砕し、更に平均粒径
が６μｍで平均粒径の0.65倍以下の小粒径のものが重量
比で３％以下かつ平均粒径の２倍以上の大径粒のものが
重量比で１％以下になるように分級し、その後シリカ微
粉末を重量比で２％及び磁性微粒子としてフエライトの
微粉末を重量比で１％外添したものを用いた。このトナ
ーの粒度分布を測つたところ、平均粒径が６μｍで3.6
μｍ以下のが重量比で2.3％かつ12μｍ以上のものが重
量比で0.5％であつた。

キヤリアはバリウム−亜鉛を主成分とするフエライト
でその表面にはスチレン−アクリル樹脂がコートされて
いるものを用いた。キヤリアの抵抗率は10¹⁰Ω・cmであ
つた。キヤリアの大きさは、平均粒径60μｍで48μｍ以
下の粒径のものが８％以下になるように分級したものを
用いた。

２成分現像剤36のトナー濃度は、３％を中心に±0.5
％の範囲内になるように制御した。このときのトナーの
帯電量は、−18μC/gであつた。

以上の条件で反転現像を行つた結果、記録画像は、画
像濃度も高く更に濃度むらやかぶりもなく、実施例１と
同様かそれ以上に高画質で鮮明であつた。引き続き、現
像剤のトナー濃度が一定になるように逐次トナーを補給
しながら50000枚の連続印字を行つたところ画像濃度
は、殆ど濃度一定でかぶりも少なく、高画質で安定した
記録画像をえることができた。

〔発明の効果〕

本発明は、以上説明したように有機光電導体で構成さ
れた感光体と平均粒径が10μｍ以下となるように微粒化
したトナー粒子及び抵抗率が10⁷Ω・cm以上のフエライ
トキヤリア粒子で構成される２成分現像剤とを組み合わ
せて反転現像することにより、濃度不足や濃度むら及び
かぶりがなく、高画質で鮮明な記録ができる電子写真装
置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の現像器の縦断側面図、第２
図は本発明の一実施例の電子写真装置の縦断側面図、第
３図は感光体の違いによるバイアス電圧と画像濃度の違
いを示す特性図、第４図はキヤリアの抵抗率と記録画像
の濃度変化を示す特性図、第５図は同一条件でキヤリア
粒子の大きさとトナー濃度を種々変えて画像濃度とかぶ
り及びキヤリア引きの限界を求めた特性図、第６図はト
ナーのカーボン量と画像の濃度との関係を示す特性図、
第７図は現像ギヤツプと画像濃度の関係を示す特性図、
第８図は現像器の設定部を示す斜視図、第９図は感光体
と現像器の位置決め構成を示す縦断側面図である。 21……感光体、24……現像器、24A……スリーブ、35…
…現像剤溜り、36……現像剤、40……現像ロール、41…
…ドクターブレード、44……バイアス電圧、45……補給
ローラ、46……トナーホツパ、47……撹拌パドル、48…
…トナーカートリツジ、49……撹拌羽根、50……感光体
保持部材、51……電子写真装置本体側板、52……ピン、
53,54……位置決め孔。

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｇ０３Ｇ 15/08 ５０６Ｇ０３Ｇ 9/10 ３２１ (56)参考文献特開昭63−208861（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−301960（ＪＰ，Ａ) 特開昭60−170660（ＪＰ，Ａ) 特開平１−167847（ＪＰ，Ａ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】感光体上に形成した静電潜像を２成分現像
剤を用い、現像搬送体と前記感光体との間に直流バイア
ス電圧を印加して反転現像する電子写真装置において、２成分現像剤のトナーは、その平均粒径が６〜10μｍ
で、かつトナーに含まれるカーボンの量が重量比で８〜
10％であり、かつ外添剤としてシリカ微粉末が重量比で
１〜２％、磁性微粒子が重量比で0.5〜１％で外添して
あり、前記トナーの粒度分布を平均粒径の0.65倍以下の
小粒径のものが重量比で３％以下、平均粒径の２倍以上
の大粒径のものが重量比で１％以下とし、キャリアとして、平均粒径60〜100μｍで、前記平均粒
径の0.76〜0.8倍の粒径のものが６〜８％以下の含有率
で、かつ抵抗値が10⁷〜10¹²Ωcmであるフェライトキャ
リアを用い、現像領域における前記現像搬送体と前記感光体のギャッ
プを1mm以下とし、かつ、前記現像搬送体上の現像剤の
厚さを規制する規制部剤と前記現像搬送体とのギャップ
が前記現像搬送体と前記感光体のギャップに対して0.8
以下としたことを特徴とする電子写真装置。