(57)【要約】【課題】アモルファスシリコン感光体を用い、反転現像により画像形成を行う方法において、高いＡＣ現像バイアスを印加して現像を行いながらも、画像アレや地肌カブリが有効に抑制され、高画質の画像を得ることが可能な画像形成方法を提供する。【解決手段】アモルファスシリコン感光体ドラムとして、感光層厚みが８乃至２０μｍのものを使用し、感光体ドラムの表面電位が＋２００乃至＋３００Ｖとなるように帯電を行い、現像剤の磁性キャリヤとして、Ｍｎ−Ｍｇ系合金からなり且つ４０乃至６０μｍの中心粒径を有する粒子を使用し、該キャリヤの飽和磁化を４０乃至５５ｅｍｕ／ｇの範囲とするとともに、現像ニップ域での現像剤量が０．０５乃至０．１３ｇ／ｃｍ２となるように現像スリーブによって現像剤の供給が行われ、現像スリーブの周速と感光体ドラムの周速との比（Ｓ／Ｄ）を１．３乃至２．３の範囲とし、＋１５０乃至＋２５０Ｖの直流成分と、４乃至７ｋＨｚの周波数及び＋１．３乃至＋２．３ｋＶの振幅の交流成分とからなるバイアス電位を現像スリーブに印加することを特徴とする。【選択図】  なし。【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性素管上にアモルファスシリコン感光層を設けてなるアモルファスシリコン感光体ドラムを使用し、回転する感光体ドラム表面を一様に帯電し、次いで、所定の原稿情報に基づいての光照射による画像露光によって静電潜像を形成するとともに、トナーと磁性キャリヤとから成る二成分系現像剤を回転する現像スリーブによって現像ニップ域に供給し、現像ニップ域において感光体ドラムを現像剤と摺擦し且つ現像バイアスを印加しての反転現像によって、感光体ドラム上に形成された前記静電潜像を現像してトナー像を形成し、形成されたトナー像を転写紙表面に転写することからなる画像形成方法において、
前記アモルファスシリコン感光体ドラムとして、感光層厚みが８乃至２０μｍのものを使用し、
前記帯電を、感光体ドラムの表面電位が＋２００乃至＋３００Ｖとなるように行い、
前記現像剤の磁性キャリヤとして、Ｍｎ−Ｍｇ系合金からなり且つ４０乃至６０μｍの中心粒径を有する粒子を使用し、該キャリヤの飽和磁化を４０乃至５５ｅｍｕ／ｇの範囲とするとともに、
現像ニップ域での現像剤量が０．０５乃至０．１３ｇ／ｃｍ２となるように前記現像スリーブによって現像剤を現像ニップ域に供給し、
前記現像スリーブを、現像ニップ域において前記感光体ドラムと同方向に移動するように回転させ、且つ現像スリーブの周速と感光体ドラムの周速との比（Ｓ／Ｄ）を１．３乃至２．３の範囲とし、
前記現像バイアスは、＋１５０乃至＋２５０Ｖの直流成分と、４乃至７ｋＨｚの周波数及び＋１．３乃至＋２．３ｋＶの振幅の交流成分とからなるバイアス電位を現像スリーブに印加するものであることを特徴とする画像形成方法。
【請求項２】
前記二成分系現像剤は、トナーと磁性キャリヤとを３：１００乃至１０：１００の重量比で含有するものである請求項１に記載の画像形成方法。
【請求項３】
前記トナーは、５乃至１３μｍの中心粒径を有している請求項２に記載の画像形成方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、ファクシミリ、レーザープリンタ等の電子写真法による画像形成方法、特にアモルファスシリコン感光体を用いての画像形成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真法では、感光体表面を所定極性に一様に帯電し、次いで所定の原稿情報に基づいての光照射による画像露光を行って静電荷像を形成し、この電荷像を現像してトナー像を形成し、このトナー像を所定の用紙に転写し、定着ローラでの加熱及び加圧によって該トナー像を用紙に定着することにより、画像形成が行われる。また、トナー像転写後において、感光体表面は、クリーニングブレード等によりクリーニングされて残存するトナーが除去され、さらに必要により光照射等による除電が行われ、次の画像形成行程が行われる。
【０００３】
静電荷像の現像方法には、正規現像と反転現像とがあるが、デジタル機が普及している現在では、反転現像が主流となっている。この反転現像は、感光体と同極性に帯電されたトナーを、画像露光による光照射によって電位が低下した部分に付着することにより像形成を行うものであり、光の未照射部が画像のバックグラウンド部となる。
【０００４】
ところで、近年では環境問題が大きく取り上げられるようになり、上述した電子写真法による画像形成システムにおいても、消耗品の低減化や長寿命化が望まれ、環境保全の貢献が求められている。このような要望に応えるという点では、上記感光体として、耐久性の高いアモルファスシリコンを用いた画像形成方法が最も適している（特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平９−２９２７３２号公報（特許請求の範囲）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、アモルファスシリコン感光体に限らず、他の感光体を用い、反転現像により画像を形成する方法では、交流成分を含む現像バイアス（ＡＣ現像バイアス）を大きくすることにより、現像剤（トナー）の感光体への移行を促進させることが、例えばドット画像の再現性が高く、高画質の画像を得る上で有利である。しかしながら、ＡＣ現像バイアスを高くして反転現像を行うと、画像アレや地肌カブリ等を生じ易くなってしまうため、ＡＣ現像バイアス中の交流成分は一定の範囲に制限され（例えば、振幅が７００Ｖ程度）、ＡＣ現像バイアスによる画像の高画質化は、未だ大きな課題として残っている。
【０００７】
従って本発明の目的は、アモルファスシリコン感光体を用い、反転現像により画像形成を行う方法において、高いＡＣ現像バイアスを印加して現像を行いながらも、画像アレや地肌カブリが有効に抑制され、高画質の画像を得ることが可能な画像形成方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、導電性素管上にアモルファスシリコン感光層を設けてなるアモルファスシリコン感光体ドラムを使用し、回転する感光体ドラム表面を一様に帯電し、次いで、所定の原稿情報に基づいての光照射による画像露光によって静電潜像を形成するとともに、トナーと磁性キャリヤとから成る二成分系現像剤を回転する現像スリーブによって現像ニップ域に供給し、現像ニップ域において感光体ドラムを現像剤と摺擦し且つ現像バイアスを印加しての反転現像によって、感光体ドラム上に形成された前記静電潜像を現像してトナー像を形成し、形成されたトナー像を転写紙表面に転写することからなる画像形成方法において、
前記アモルファスシリコン感光体ドラムとして、感光層厚みが８乃至２０μｍのものを使用し、
前記帯電を、感光体ドラムの表面電位が＋２００乃至＋３００Ｖとなるように行い、
前記現像剤の磁性キャリヤとして、Ｍｎ−Ｍｇ系合金からなり且つ４０乃至６０μｍの中心粒径を有する粒子を使用し、該キャリヤの飽和磁化を４０乃至５５ｅｍｕ／ｇの範囲とするとともに、
現像ニップ域での現像剤量が０．０５乃至０．１３ｇ／ｃｍ２となるように前記現像スリーブによって現像剤を現像ニップ域に供給し、
前記現像スリーブを、現像ニップ域において前記感光体ドラムと同方向に移動するように回転させ、且つ現像スリーブの周速と感光体ドラムの周速との比（Ｓ／Ｄ）を１．３乃至２．３の範囲とし、
前記現像バイアスは、＋１５０乃至＋２５０Ｖの直流成分と、４乃至７ｋＨｚの周波数及び＋１．３乃至＋２．３ｋＶの振幅の交流成分とからなるバイアス電位を現像スリーブに印加するものであることを特徴とする画像形成方法が提供される。
【０００９】
即ち、アモルファスシリコン感光体を使用して画像形成を行う本発明においては、
１．アモルファスシリコン感光層を２０μｍ以下の厚みの薄膜とし且つ低電位（３００Ｖ以下）に感光体を帯電することにより、暗減衰速度が低下し、現像時での潜像劣化がなく、地肌カブリなどが抑制された高画質の画像を得ることができる、
２．現像剤の磁性キャリヤとして、Ｍｎ−Ｍｇ系合金からなり且つ４０乃至６０μｍの中心粒径を有する粒子を使用し、該キャリヤの飽和磁化を４０乃至５５ｅｍｕ／ｇの範囲とすることにより、磁気ブラシは穂長が短く且つ柔らかなものとなり、現像に際して磁気ブラシが感光体表面に激しく摺擦されず、ソフトに接触し、この結果として、トナー像の劣化が有効に抑制される、
３．現像ニップ域に供給する現像剤量を少量の範囲（０．０５乃至０．１３ｇ／ｃｍ２）とすることにより、ＡＣ現像バイアスを印加してトナーを感光体表面に飛翔させるときに十分な飛翔空間が確保されるため、トナーの飛翔が阻害されず、ＡＣ現像バイアス効果を最大限に引き出すことができる、
４．現像ニップ域において現像スリーブの回転方向（移動方向）を感光体ドラムと同方向とし、且つ現像スリーブと感光体ドラムの周速との比（Ｓ／Ｄ）を一定の範囲（１．３乃至２．３）に規制することにより、現像ニップ域での現像剤量が少量に制限されていることと併せて、感光体表面に対する現像剤の摺擦力が小さくなり、現像時の画像劣化を抑制できる、
５．上記の１〜４の条件を採用することにより、ＡＣ現像バイアスを高めることができ（＋１５０乃至＋２５０Ｖの直流成分と４乃至７ｋＨｚの周波数及び＋１．３乃至＋２．３ｋＶの振幅の交流成分）、ＡＣ現像バイアス効果が最大限に引き出され、地肌カブリや画像アレを有効に回避することができる、
という顕著な効果が達成されるものである。
【００１０】
本発明では、
▲１▼前記二成分現像剤は、トナーとキャリヤとを３：１００乃至１０：１００の重量比で含有するものであること、
▲２▼前記トナーは、５乃至１３μｍの中心粒径を有していること、
が好ましい。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の画像形成方法を実施するための画像形成装置の概略構造の一例を示す図１において、この画像形成装置では、アモルファスシリコン（Ａ−Ｓｉ）感光体ドラム１を備え、その回転方向に沿って、主帯電器２、露光器３、現像装置４、転写装置５、クリーニング装置６及び除電手段７が設けられている。
【００１２】
本発明において、Ａ−Ｓｉ感光体ドラム１は、導電性素管１ａ上に、アモルファスシリコン（Ａ−Ｓｉ）感光層１ｂを有している。
この導電性素管１ａとしては、アルミ、ステンレス、Ｔｉ，Ｎｉ，Ａｕ，Ａｇ等の金属乃至合金材料からなるものや、樹脂製等の絶縁性の素管表面に導電性膜を形成させたものなどが使用されるが、一般的には、アルミ製のものが使用される。
また、Ａ−Ｓｉ感光層１ｂは、ａ−Ｓｉ，ａ−ＳｉＣ，ａ−ＳｉＯ，ａ−ＳｉＯＮ等のアモルファスシリコン系材料から形成されたものであり、例えばグロー放電分解法、スパッタリング法、ＥＣＲ法、蒸着法などによって形成される。
【００１３】
本発明において使用するＡ−Ｓｉ感光体ドラム１においては、Ａ−Ｓｉ感光層１ｂの厚みが８乃至２０μｍの範囲にあることが必要である。即ち、この厚みを２０ミクロン以下とすることにより、暗減衰速度が低下するため、後述する画像露光に際して光未照射部（バックグランド部）の電位低下を有効に回避することができ、現像時の潜像劣化が抑制され、コントラストの高い画像を得ることができる。例えば、この厚みが２０μｍよりも大きいと、熱キャリアの移動速度が速くなるために、暗減衰特性が低下してしまい、現像時での潜像劣化が顕著と成ってしまう。
一方、Ａ−Ｓｉ感光層１ｂの厚みが上記範囲よりも薄いと、感光体としての帯電能が低下してしまい、所定の表面電位を得ることが困難となってしまう。また繰り返し帯電による絶縁破壊が発生し、黒点画像が発生する等の不都合を生じたり、導電性素管１ａの表面でレーザ光が乱反射することによって、ハーフパターンにおいては干渉縞が発生する不具合が生じる。
【００１４】
画像形成に際しては、先ず、上記Ａ−Ｓｉ感光体ドラム１は、主帯電器２によって、正極性に均一に帯電される。
本発明において、このときのドラム１表面の帯電電位は、＋２００乃至＋３００Ｖの範囲に設定される。即ち、３００Ｖ以下の低電位とすることにより、感光体の暗減衰速度が低下し、この結果、上記で述べたように、現像時での潜像劣化が有功に抑制される。また、この帯電電位が上記範囲よりも小さいと、現像電界が不十分となり、画像濃度の確保が困難となる。
主帯電器２としては、スコロトロンやコロトロン等のコロナ帯電器が使用されるが、導体ローラなどを用いての接触帯電により主帯電を行うことも可能である。
【００１５】
上記の主帯電後に、露光器３により、所定の画像情報に基づいて、レーザ光等の光を照射することにより画像露光が行われる。この光照射により、光が照射された部分の電位が低下し、静電潜像が形成される。
【００１６】
感光体ドラム１表面に形成された静電潜像は、現像装置４によって現像され、感光体ドラム１表面にトナー像が形成される。
現像装置４による現像は、反転現像方式で行われる。従って、前記画像露光による光照射部が画像部となり、光が照射されない部分が画像のバックグラウンド部となる。
【００１７】
現像装置４による現像において、現像剤としては、磁性キャリヤとトナーとからなる二成分系現像剤が使用される。
【００１８】
本発明において、磁性キャリヤとしては、Ｍｎ−Ｍｇ系合金、例えばＭｎ−Ｍｇ合金やＭｎ−Ｍｇ−Ｆｅ合金などを使用することが重要である。即ち、Ｍｎ−Ｍｇ系合金は、従来から磁性キャリヤとして使用されているフェライトや鉄粉などに比して比重が小さく、このため、キャリヤの飽和磁化を低くすることができるからである。
また、Ｍｎ−Ｍｇ系合金の中心粒径は、４０乃至６０μｍの範囲にあるべきである。即ち、比重の小さいＭｎ−Ｍｇ系合金を使用し且つその中心粒径を上記範囲とすることにより、キャリヤの飽和磁化を低く、４０乃至５５ｅｍｕ／ｇの範囲とする。これにより、磁気ブラシは穂長が短く且つ柔らかなものとなり、現像に際して磁気ブラシが感光体表面に激しく摺擦されず、ソフトに接触する。従って、磁気ブラシの摺擦による画像アレなどのトナー像の劣化が有効に抑制され、高画質の画像を得ることが可能となるわけである。
尚、上記の磁性キャリヤは、必要によりシリコン樹脂等により樹脂コートされていてもよい。
【００１９】
上記の磁性キャリヤと組み合わせで使用されるトナーは、特に制限されず、スチレン系樹脂、アクリル系樹脂、スチレン−アクリル系共重合樹脂、ポリエステル樹脂等に代表される結着樹脂中に、カーボンブラック等の各色の着色顔料や、ニグロシン等の正帯電制御剤、ワックス等の離型剤などの公知のトナー配合剤を分散させたものが使用される。高画質画像を得るという点で、トナーの中心粒径は、５乃至１３μｍ程度の範囲にあるのがよい。また、このようなトナー粒子には、疎水性シリカ、アルミナ、酸化チタン等の微粒子を、トナー１００重量部当り、５重量部以下の量で外添することもできる。このような微粒子を外添することにより、トナー流動性を高めたり、トナーの感光体への付着力を低下させてクリーニング性を向上させることができる。
尚、上述したキャリヤやトナーの中心粒径は、例えばレーザ散乱法により測定することができる。
【００２０】
トナーと磁性キャリヤとは、一般に、３：１００乃至１０：１００、特に５：１００乃至８：１００の重量比で混合して、二成分系の磁性現像剤として現像に供される。
【００２１】
現像装置４は、上記感光体ドラム１に対面して配置された現像スリーブ１０を備えている。
この現像スリーブ１０は、内部に複数の磁極を有するマグネットを内蔵しており、図１に示されているように、現像ニップ領域（感光体ドラム１表面と現像スリーブ１０表面とが近接する部分）において、現像スリーブ１０は、感光体ドラム１と同方向に回転するものである。この現像ニップ領域での現像スリーブ１０と感光体ドラム１との間隔は、通常、０．３乃至１．０ｍｍ程度に設定されている。
現像スリーブ１０上に供給された前記現像剤は、磁気ブラシの形で搬送され、スリーブ１０と適当な間隔で配置されている穂切ブレード１２によって現像剤層（磁気ブラシ層）１４の厚みが調整され、現像ニップ領域に搬送され、現像ニップ領域での感光体１表面と現像剤との摺擦により現像が行われるものである。即ち、磁性キャリヤ等との摩擦により、現像剤中のトナーは正極性に帯電され、この正帯電トナーが、感光体ドラム１の低電位部分（即ち、画像露光によって光が照射された部分）に移行してトナー像が形成されるものである。
【００２２】
本発明においては、現像ニップ領域での現像剤量が０．０５乃至０．１３ｇ／ｃｍ２、特に０．０７乃至０．１１ｇ／ｃｍ２となるように、現像スリーブ１０の周速や現像スリーブ１０と穂切ブレード１２との間隔を設定することが極めて重要である。即ち、現像剤の供給量を上記範囲に設定することにより、後述するＡＣ現像バイアスを印加してトナーを感光体ドラム１表面に飛翔させるときに十分な飛翔空間が確保され、トナーの飛翔が阻害されず、ＡＣ現像バイアス効果を最大限に引き出すことができる。例えば、現像剤量が上記範囲よりも大きいと、現像ニップ領域での現像剤量が密になってしまうため、ＡＣ現像バイアスを印加しても、十分な飛翔空間が確保されていないため、トナーの飛翔が有効に行われず、ＡＣ現像バイアス効果を有効に引き出すことができ、高画質の画像を得ることが困難となってしまう。一方、現像剤量が上記範囲よりも少量であると、画像ムラを生じたり、画像濃度の低下等を生じてしまう。
【００２３】
また、本発明においては、現像スリーブ１０と感光体ドラム１の周速との比（Ｓ／Ｄ）を１．３乃至２．３、特に１．５乃至２．１の範囲に設定することも重要である。即ち、このようなＳ／Ｄ比をこのような範囲に設定することにより、現像ニップ域での現像剤量が少量に規制されていることとも相俟って、感光体ドラム１表面に対する現像剤の摺擦力が小さくなり、現像時の画像劣化が有効に抑制される。即ち、Ｓ／Ｄ比が上記範囲外では、現像剤の摺擦力が大きくなりすぎ、この結果、形成される画像にキャリヤによる磁気ブラシの掃き跡が発生したり、画像アレ、画像濃度の低下等を生じてしまう。
【００２４】
更に、現像は、ＡＣ現像バイアス、即ち現像スリーブに所定のＡＣ現像バイアス電位を印加して行われる。
かかるＡＣ現像バイアス電位の波形を示す図２を参照して、本発明において現像スリーブに印加されるＡＣ現像バイアス電位は、＋１５０乃至＋２５０Ｖ、特に１７０乃至２３０Ｖの直流成分（Ｖｂ）に交流成分を重鎮したものであり、この交流成分は、４乃至７ｋＨｚ、特に５乃至６．５ｋＨｚの周波数（Ｆ）を有し、且つ＋１．３乃至＋２．３ｋＶ、特に１．５乃至２．１ｋＶの振幅（Ｖｐｐ）を有するものである。このような高い交流成分を用いることにより、現像剤（トナー）の感光体ドラム１表面への飛翔が有効に促進され、例えばドット画像等の再現性もよく、高画質の画像を形成することが可能となる。即ち、本発明では、前述したような種々の条件がすべてＡＣ現像バイアス効果を最大限に引き出すように設定され、上記のような交流成分を印加した場合にも、地肌カブリや画像アレを有効に回避することができるのである。
【００２５】
上記現像によって感光体ドラム１表面に形成されたトナー像は、転写手段５によって所定の用紙に転写される。転写手段５としては、転写ローラや転写ベルト、或いはコロナ帯電器の何れも使用することができる。
転写ローラや転写ベルトは、これに負極性の転写バイアス電位を印加することにより、トナー像と転写手段との間に生じる電界により、感光体と転写手段との間を通過する用紙の表面にトナー像を転写させるものである。
またコロナ帯電器は、用紙の裏面を負極性にコロナ帯電し、生じる電界によってトナー像を用紙表面に転写させるものである。この場合には、転写用のコロナ帯電器と組み合わせで紙分離用の交流コロナ帯電器を使用するのがよい。即ち、トナー像が転写された用紙は、その裏面が負極性に帯電しているため、該用紙を正帯電している感光体表面と分離させなければならず、交流コロナ帯電により、この分離を容易に行うのである。
【００２６】
トナー像が転写された用紙は、熱ローラ（定着ローラ）と加圧ローラとの対からなる定着装置（図示せず）に導入され、熱及び圧力によって用紙表面に定着される。一方、トナー像転写後の感光体ドラム１表面は、クリーニングブレードやファーブラシなどからなるクリーニング装置６によってクリーニングされ、感光体表面に残存するトナーが除去され、さらにＬＥＤ等の除電装置７による光照射などによって除電され、これにより画像形成の一サイクルが完了し、次の画像形成が行われる。
【００２７】
【実施例】
以下、実施例に基づいて本発明を説明する。
【００２８】
以下の実験例において、以下の二成分系現像剤を用いた。
2004177516.tif 000002
【００２９】
実験例１
上記の二成分系現像剤を用い、α−Ｓｉ感光体搭載の京セラミタのプリンタ（ＬＳ−８０００Ｃ）を使用し、下記の条件を採用し、且つ表１に示すように、現像ニップ域での現像剤量、Ｓ／Ｄ比を種々変えて、画像形成を行い、画像評価を行い、結果を表１に示した。
2004177516.tif 000003
尚、現像剤量の算出及び画像評価は、以下のようにして行った。
【００３０】
現像剤量の算出：
現像ニップ域の左右上下方向中心部に、５ｍｍ２の開口を有する部材を当接させ、５ｍｍ２の開口から現れている現像剤をマグネットで回収することにより測定算出した。
画質判定：
写真原稿を複写し、複写画像のハーフトーン再現性等を目視評価した。
画像濃度判定：
ベタ原稿を複写し、複写画像のＩＤ測定した（ＩＤが１．２以上でＯＫ）。
ドット再現性判定：
１ドット、２ドット、３ドットの実線が記載された原稿を複写し、複写画像の１ドット実線の細線再現性をルーペにより目視評価した。
【００３１】
【表１】
2004177516.tif 000004
【００３２】
【発明の効果】
本発明によれば、アモルファスシリコン感光体を用いての反転現像により画像形成を行うに際して、高いＡＣ現像バイアスを印加して現像を行うことができ、磁気ブラシによる画像アレなどの画像劣化や地肌カブリが有効に抑制され、高画質の画像を得ることが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の画像形成方法を実施するために使用される画像形成装置の概略構造を示す図。
【図２】本発明において、現像に際して印加するＡＣ現像バイアス電位の波形を示す図。
【符号の説明】
１：感光体ドラム
２：主帯電器
３：露光器
４：現像装置
５：転写装置
６：クリーニング装置
７：除電手段
１０：現像スリーブ
１２：穂切ブレード
１４：現像剤（磁気ブラシ）層
【図１】
2004177516.tif 000005
【図２】
2004177516.tif 000006