JP2000162939A - 電子写真装置 - Google Patents
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- JP2000162939A JP2000162939A JP10340311A JP34031198A JP2000162939A JP 2000162939 A JP2000162939 A JP 2000162939A JP 10340311 A JP10340311 A JP 10340311A JP 34031198 A JP34031198 A JP 34031198A JP 2000162939 A JP2000162939 A JP 2000162939A
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Abstract
おいてもトナー融着による画像欠陥が生じず、また、感
光体からトナーが離れやすく良好なクリーニング性が得
られ高品質な画像が得られる電子写真装置の提供。 【解決手段】 導電性基体上に、シリコン原子を母体と
する非単結晶材料からなる光導電層と、フッ素を含む非
単結晶炭素材料からなる表層を備えた電子写真感光体を
備え、該感光体の表面の現像剤のクリーニング工程にお
いて、該感光体と該クリーニングブレードとの間に該現
像剤を介し、クリーニングした際に生じる動摩擦力の時
間的推移の標準偏差が、ブレードの線圧1gf/cm当
たり2gf以下である電子写真装置。
Description
おいて、苛酷な環境下においてもトナー融着による画像
欠陥が生じず、また、感光体からトナーが離れやすく良
好なクリーニング性が得られ高品質な画像が得られる電
子写真装置に関する。
としては、セレン、硫化カドミウム、酸化亜鉛、フタロ
シアニン、アモルファスシリコン(以下a−Siと記
す)など、各種の材料が提案されている。中でもa−S
iに代表されるケイ素原子を主成分として含む非単結晶
質堆積膜、例えば水素及び/またはハロゲン(例えばフ
ッ素、塩素など)で補償されたa−Siなどのアモルフ
ァス堆積膜は高性能、高耐久、無公害な感光体として提
案され、その幾つかは実用化されている。特開昭54−
86341号公報には、光導電層を主としてa−Siで
形成した電子写真感光体の技術が開示されている。
形成方法として、プラズマCVD法、すなわち直流また
は高周波(RF,VHF)またはマイクロ波を用い、原
料ガスをグロー放電などによって分解し、ガラス、石
英、耐熱性合成樹脂フィルム、ステンレス、アルミニウ
ムなどの基体上に薄膜状の堆積膜を形成する方法は、実
用化が非常に進んでおり、そのための装置も各種提案さ
れている。
対する要望が強くなっており様々な工夫も検討されてい
る。
用いて50MHz以上の高周波電源を用いたプラズマC
VD法の報告があり(Plasma Chemistry and Plasma Pr
ocessing, Vol.7, No3 (1987) p267-273)、放電周波数を
従来の13.56MHzより高くすることで堆積膜の性
能を落とさずに堆積速度を向上させることができる可能
性が示されており、注目されている。また、この放電周波
数を高くする報告はスパッタリング゛などでもなされ、近
年広くその検討がされている。
スにおいては、感光体表面に形成したトナー像を、紙な
どの記録媒体に転写させる工程を繰り返し画像形成を行
うが、転写の都度、感光体表面に残留する残留トナーを
十分に除去する必要がある。このためのクリーニング装
置として、ウレタンゴムなどの弾性材料からなるゴムブ
レードを感光体表面に圧接して残留トナーを除去するよ
うに構成したものがある。このクリーニング装置は構成
が簡単で、小型低コストであり、トナー除去機能も優れ
ているために、低速機から高速機まで広く実用化されて
いる。
しては、様々な検討がなされている。例えば、特開平8
−123279号公報には、摩擦力を低減させるための
クリーニング装置に関する開示がなされている。また、
特開平5−88597号公報には、片当たりやクリーニ
ング不良を防止できるクリーニング装置についての開示
がなされている。
対する要求の高まりから、さらに高画質を安定して供給
する技術が切望されている。複写機に対して更に高精細
化、高速化、ディジタル化、小型化、低コスト化など、
様々な要求が高まる中で、高精細化に関してはトナーの
小粒径化が進められ、コールターカウンターなどによる
重量平均粒径が0.005〜0.008mmであるもの
が多く使われるようになってきた。高速化に当たって、
これらの小粒径トナーの定着性を向上させる必要がある
が、相反する性質である感光体への融着(トナーの成分
が感光体表面に固着して画像欠陥を引き起こす現象)が
発生する可能性が出てくる。また粒径が小さいと言うこ
と自体も、融着に対しては不利な方向に向かう。すなわ
ち、粒径の小さいトナーをクリーニングする際には、ト
ナーのすり抜けを防止するためにブレードの押し当て圧
を変えるなどの必要があるが、高速プロセスとあいまっ
て摩擦力が大きく増大するため、融着の発生しやすい状
況になっているといえる。
分では像露光が透過しないために潜像が形成されず、画
像上に微小な黒点となって現れる。また、一旦融着が発
生すると、初期には複写画像に現れなくても、複写操作
を重ねるうちに回転方向に融着が成長し、線状の画像欠
陥が生じてくる。有機感光体のように数万枚で交換する
感光体と違い、a−Si感光体は耐久枚数が大きく、融
着による画像欠陥は無視できない問題である。成長した
融着を除去するためにはアルミナ粉などで研磨するしか
ないが、事実上交換することになりランニングコストを
大きく引き上げる結果となる。このため、トナー融着の
発生、成長を防止することが低ランニングコストを進め
る上での必須条件となる。
関しては、ブレードと感光体との間の摩擦が原因として
考えられているものの、詳しいメカニズムは見出されて
いないのが現状である。
してしまったトナーを削りとる能力を高めるためにブレ
ードの硬度を高めたり、感光体にトナーを付着させにく
くするために感光体表面を改質するなどの対策が考えら
れる。しかし、ブレードの硬度化を進める場合、ブレー
ド材料の特性としてはゴム的状態からガラス的状態に近
づくため、削り取る能力は向上するが脆くなってしま
い、ブレードの欠け等が生じてクリーニング不良を起こ
す可能性が出てきた。また、感光体表面を改質する場
合、プロセススピードが上昇するにつれて摩擦力が増大
し研磨力が高まるため、材料を慎重に選ばない限り、感
光体表面を改質して効果を高めても削れてしまう可能性
が生じてきた。
のように、ドラム表面に過酷な条件においても高硬度で
削れず、かつトナーの融着を引き起こさず、かつその機
能が長期間、大量枚数の複写操作によっても劣化しない
複写プロセスが望まれてきた。
られ、クリーニング不良を起こさず、ブレードの高寿命
化や、感光体の高寿命化によるメンテナンスコストの低
減が図れる複写プロセスが求められてきた。
も、高精細で高品質な画像が得られ、ドラム表面へのト
ナーの融着を引き起こすことなく、かつその特性を維持
するに足る高耐久性を有する電子写真装置を提供するこ
とにある。
ングブレードの押し当て圧のラチチュードを広げ、クリ
ーニングブレード及び感光体の寿命を大幅に向上させな
おかつ良好なクリーニング性を可能とする電子写真装置
を提供することにある。
めに、本発明では以下のような特徴を持つ電子写真装置
による複写プロセスを提供する。すなわち、本発明の電
子写真装置は、円筒形の導電性基体上に、少なくともシ
リコン原子を母体とする非単結晶材料からなる光導電層
と、少なくともフッ素を含む非単結晶炭素材料からなる
表面層とを備えた電子写真感光体を用い、その感光体を
回転させ、帯電・露光・現像・転写・クリーニングを繰
り返す電子写真装置であって、転写工程後にその感光体
の表面に残留する現像剤をクリーニングブレードによっ
てクリーニングする構成を有し、そのクリーニング工程
において、上記感光体とクリーニングブレードとの間に
上記現像剤を介し、クリーニングした際に生じる動摩擦
力の時間的推移における標準備差が、ブレードの線圧1
gf/cm当たり2gf以下であることを特徴とする。
する。
ーニング不良を起こさないクリーニング方法について、
様々な角度から検討を行った。
ブレードとの間の、トナーを介した摺動による摩擦力に
ついて、クリーニングブレードにセンサーを取り付けて
詳しく測定したところ、摩擦力には顕著な差は現われな
かったが、摩擦力の測定で得られたデータの時間的ばら
つき(標準偏差)に材料間差が見られることが偶然見出
された。今回の実験ではデータの取得を2.5msec
刻みで比較的細かく測定したため、このような微小な振
動が発見できたと考えられる。
ステムを作成し、複写プロセス条件を様々に変化させ、
摩擦力、およびその標準偏差を詳しく調べた。図1にお
いて、感光体101とブレード102との間にトナー1
03を供給し、矢印Aの方向に一定速度(例えばプロセ
ススピードが320mm/secとなるような回転速
度)で回転させる。ブレードにかかる摩擦力はセンサー
104で検出する。ブレードは支持棒(不図示)によっ
て支持され、支点でおもり(不図示)とバランスを取
る。その状態でおもりによって表面層とブレードとの間
に加えられる荷重を制御することができるようになって
いる。ブレードに与える荷重は、おもりの重さをブレー
ドの長さで割った線圧を用いて表される。ブレードは個
々の評価の度に交換し、トナーはその都度すべて未使用
のものを用い、外添剤などが偏らないように注意した。
擦力、標準偏差を調べたところ、図2に示すように線圧
と標準備差や動摩擦との間には比例関係があり、線圧を
上げると標準偏差や動摩擦も大きくなることが判った。
変えることで、それに依存して変化してしまう標準備差
の値そのものは、融着との関係が明確でないことが判っ
た。そこで更に詳しく調べたところ、融着特性が反映さ
れるのは、線圧と標準偏差の比例関係の傾き、すなわ
ち、ブレードにかける線圧1gf/cm当たりの標準備
差の量であることが判った。
擦力の時間的推移の一例である。この実験では、図1に
示した評価システムにおいて、表面層の材質が異なる2
種の感光体(A及びB)を用いて実験を行った。ブレー
ドにはウレタンブレードを用い、ブレードにかける線圧
は複写機内で通常用いられる値(14gf/cm)に設
定した。図3では0.6〜0.7秒後に、静止していた
感光体ドラムが回転をはじめたことを示している。大き
くピークになっている部分は、トナーを介した状態での
感光体ドラムとブレードとの最大静止摩擦力を示してい
る。その後、ブレードは振動を起こしながらて定常状態
に入る。定常状態は、図3中の約1秒後以降が相当す
る。
3(a)、感光体Bを用いた結果を用いた図3(b)で
は、定常状態の平均値、即ち動摩擦力はほぼ同じである
が、標準偏差値の値が両者では大きく異なっている。感
光体Aはクリーニング不良は起きていないものの、標準
偏差値が30gf程度と大きく、線圧1gf/cm当た
りに換算すると2.15gf程度となる。同様の感光体
ドラムと同材質のブレードを用い、同等のレイアウトを
もった複写機で耐久試験を行うと、低温・低湿等特定の
環境下においては融着が発生し易くなることが分かっ
た。
と小さく、線圧1gf/cm当たりに換算すると0.2
9程度となる。同様の組み合わせを用い同等のレイアウ
トをもった複写機での耐久試験では、苛酷な環境下にお
いても融着もクリーニング不足も発生しなかった。
偏差が30gf程度になるように線圧を大きく設定し、
同様の実験を行った。この時の線圧は100gf/c
m、線圧1gf/cm当たりに換算すると0.30gf
であった。この結果、同様の組み合わせを用い同等のレ
イアウトをもった複写機での耐久試験では、苛酷な環境
下においても融着もクリーニング不足も発生しなかっ
た。
ら、融着の発生要因として、定常状態における動摩擦力
の大きさにはあまり敏感ではなく、むしろ動摩擦力の標
準偏差の大小に関係していることが確かめられた。また
さらには、線圧に依存する標準偏差そのものの値より
も、単位線圧当たりの標準偏差の量に融着特性のしきい
値が存在することが分かった。
いて検討を行った。その結果から、融着特性は、ドラム
の表面形状や物性値の制御、ブレードの材料、ブレード
に与える線圧、トナー材料、プロセススピード等で変化
するが、それぞれを単独で変化させるだけでは、すべて
の環境において融着を防ぐことは難しいことが判った。
にかかる単位線圧当たりの摩擦力の標準偏差が、特定の
値以下に収まるように最適化を行ったときにのみ、いか
なる環境においても融着を防止することがはじめて可能
になったのである。
の標準備差を抑えるような複写プロセスの最適化を行っ
た場合、融着を防止できることについて、原因はすべて
明らかになったわけではないが、おおよそ次のように考
えている。
微小な振動の振幅を表している。この振動によってブレ
ードのエッジが微小量だけめくれる。その際、トナーが
平常時に比べてより多くブレードと感光体との間に導入
される。その後、ブレードの弾性によってブレードエッ
ジが戻る際、ブレードと感光体に挟まれたトナーには瞬
間的に強い圧縮力が働いてしまう。通常、この圧縮力に
よって一旦トナーが付着しても再びブレードによって削
ぎ取られるが、例えば感光体表面の突起の陰、微小な凹
部や凸部の陰、ダングリングボンドへの化学的吸着など
によって削ぎ取られない部分が存在する。その部分は微
小な凸部を形成するため、局所的な微小振動を更に誘発
する。すると、ブレードと感光体に挟まれたトナーにか
かる圧縮力が局所的にさらに大きくなる。このような悪
循環を繰り返すことにより、トナーが感光体表面に強固
に固着してしまうと考えられる。
い場合、ブレードのめくれ量が小さいということである
から、めくれた際にブレードと感光体との隙間に導入さ
れるトナーの量が少なく、弾性反発によって生じる圧縮
力も小さいと考えられる。すなわち、ブレードにかかる
線圧1gf/cm当たりの摩擦力の標準備差が2gf以
下である場合、ブレードのめくれ量がトナーの平均粒径
に比べて小さいか、またそれほど大きくないため、トナ
ーが隙間に導入されにくいと考えられる。また、弾性反
発による圧縮力は、ブレードのめくれ量に比例すると考
えられるため、線圧1gf/cm当たりの摩擦力の標準
偏差が2gf以下の場合には、圧縮力がトナーを固着さ
せるには十分な力でないと思われる。
プロセスを説明する。図6は電子写真装置の画像形成プ
ロセスの一例を示す概略図であって、感光体501は矢
印X方向に回転する。感光体501の周辺には、主帯電
器502、静電潜像形成部位503、現像器504、転
写紙供給系505、転写帯電器506(a)、分離帯電
器506(b)、クリーナー507、搬送系508、除
電光源509などが配設されている。
ススピードに関しては、基本的にはいかなる範囲でも本
発明の効果が得られるが、好ましくはプロセススピード
が300mm/sec以上の範囲において本発明の効果
が最適に得られる。300mm/sec以下にプロセス
スピードが低下すると、弾性反発によって変形が戻る
際、蓄積した弾性エネルギーが一遍に開放されず、段階
的に徐々に吐き出されるため、見かけ上標準備差が小さ
くなってしまう場合がある。
プロセススピードが300mm/sec以下の場合、弾
性変形の戻りが段階的に起こっていると考えられる様子
が得られた。このことから、プロセススピードがある程
度以下である場合、上記にて推察したメカニズムが適用
できない可能性がある。実際の複写機で耐久試験を行っ
たところ、やはりプロセススピードが300mm/se
c以上の範囲において本発明の効果が最適に得られるこ
とが判った。
ても同様に考えると、基本的にはいかなる範囲でも本発
明の効果が得られるが、硬度がある一定の範囲内である
方が本発明の効果が最適に得られると考えられる。柔ら
かすぎる場合には線圧を極端に大きくしない限りクリー
ニング不良が防げず、線圧が大きいために振動の振幅も
大きくなりやすく、あまり現実的ではない。逆に硬すぎ
る場合には弾性変形が小さいので、長期の使用によって
ブレードの欠け、感光体のムラ削れが生じやすく、現実
的でない。このことから、ブレードの硬度に関しても、
現実的な範囲、すなわちJIS硬度が70度以上80度
以下の間において、本発明の効果が最適に得られると考
えられる。
ると、基本的にはいかなる範囲でも本発明の効果が得ら
れるが、平均粒径が一定の範囲よりも小さい場合の方が
本発明の効果が最適に得られることが分かった。平均粒
径が大きい場合、ブレードと感光体との間に導入される
トナー粒子が少ないため、上記の推察のようなメカニズ
ム以外の要因、例えばブレードがトナーを引きずるよう
な運動などが介在してしまうと考えられる。上記のメカ
ニズム、すなわち本発明の輻射プロセスが最適に適用で
きる範囲としては、平均粒径が8μm以下の範囲である
ことが判った。また、本発明の電子写真装置で用いてい
る感光体の表面層は、グロー放電を用いたプラズマプロ
セスによって作成された無機系の物質を用いており、表
面の凹凸形状が比較的緩やかであることが、標準偏差を
抑え、融着を防止するに当たって有利に働いたと考えら
れる。表面の凹凸は融着の初期形成の原因となることか
ら、これらを研磨して取り去ることで融着を防止するこ
とが考えられたが、この方法では、ダングリングボン
ド、すなわち物質が吸着しやすい部分を取り去ることが
できず、逆にそのような吸着しやすい部分を多数形成
し、吸着物質によって摩擦が大きくなり、耐久するにつ
れて摩擦力の標準偏差が大きくなる傾向が見られた。こ
れに対し本発明では、表面層の膜形成が、表面の凹凸を
抑えつつ吸着しやすい部位をなくすように行われたこと
で、摩擦が低くなり、微小な振動が起こりにくくなった
と考えられる。
光体の表面層は、有機系の感光体に比べ表面の硬度が高
く、ムラ削れしにくく、かつ表面の摩擦係数が低いた
め、感光体とクリーニング機構のトータルでみた設計の
自由度を大きくすることができる。
含む非単結晶炭素膜を表面層として用いた場合には、表
面の滑り性が著しく向上し、他の材料を用いた表面層と
比較した場合、同等の効果を得る上においてクリーニン
グ機構の自由度を広げることが可能となる。すなわち、
トナーが感光体表面から離れやすく、ブレードの押し当
て圧の低減が可能となり、ブレードの寿命、感光体の寿
命も伸び、ブレード材質など自由度も大きく広がる。
について、図を用いて詳細に説明する。
する模式図である。図4(a)には光導電層を機能分離
していない単層型と呼んでいる感光体で、基体301の
上に電荷注入阻止層302、少なくともシリコン原子を
母体とする非単結晶材料からなる光導電層303、本発
明の表面層304が順に積層された感光体である。
素を含む非単結晶炭素膜であり、フッ素の含有量はF/
(F+C)で5〜50wt.%、好ましくは10〜40
wt.%である。
荷輸送層の2つに機能分離しているため、機能分離型と
呼んでいる感光体を示している。基体301の上に必要
に応じて電荷注入阻止層302を設け、その上に電荷輸
送層305、電荷発生層306の機能分離された、少な
くともシリコン原子を母体とする非単結晶材料からなる
光導電層303が堆積され、その上に本発明の表面層3
04が積層されている。
6の位置関係はいかなるものでも使用できる。また、機
能分離を組成変化で行う場合に、その組成変化を連続的
に行ってもよい。
て、それぞれの層は連続的な組成変化を伴ってもよく、
明確な界面を持たなくてもよい。また、電荷注入阻止層
302は必要に応じて省略してもよい。また、光導電層
303と非単結晶材料からなる表面層304との間に
は、密着性向上などの目的で必要に応じて中間層を設け
てもよい。中間層の材料としては光導電層303と表面
層304との中間の組成を持った層が挙げられるが、或
はSiC,SiO,SiNなどを用いてもよい。また中
間層は組成を連続的に変化させてもよい。
ティング法などによっても作成可能であるが、プラズマ
CVD法を用いて作成した膜が透明度、硬度共に高く、
電子写真感光体の表面層として用いるには最も好まし
い。
VD法に用いる放電周波数としてはいかなる周波数も用
いることができる。工業的にはRF、VHF周波数帯と
呼ばれる1〜450MHz、特に13.56MHzの高
周波を好適に用いることができる。また、特に50〜4
50MHzのVHFと呼ばれる周波数帯の高周波を用い
た場合には、透明度、硬度共に更に高くできるので、表
面層としての使用に際してはより好ましい。
ズマCVD法による感光体の堆積装置の一例を模式的に
示した図である。
原料ガスの供給装置401、反応容器402内を減圧す
るための排気装置(図示せず)から構成されている。堆
積装置400中の反応容器402内にはアースに接続さ
れた円筒状被成膜基体403、円筒状被成膜基体の加熱
用ヒーター404、原料ガス導入管405が設置され、
更に高周波マッチングボックス406を介して高周波電
源407が接続されている。
H2,CH4,NO,B2H6などの原料ガスボンベ及びエ
ッチングガスボンベとバルブ、及びマスフローコントロ
ーラーから構成され、各構成ガスのボンベはバルブ40
8を介して反応容器402内のガス導入管405に接続
されている。
0W〜5000W以上の範囲で使用する装置に適した電
力を発生することができれば、いかなる出力のものであ
っても使用できる。更に、高周波電源の出力変動率は、
いかなる値であっても本発明の効果を得ることができ
る。
周波電源407と負荷の整合を取ることができるもので
あればいかなる構成のものでも好適に使用できる。ま
た、整合を取る方法としては、自動的に調整されるもの
が好適であるが手動で調整されるものであっても本発明
の効果には全く影響はない。
9の材質としては銅、アルミニウム、金、銀、白金、
鉛、ニッケル、コバルト、鉄、クロム、モリブデン、チ
タン、ステンレス及び、これらの材料の2種類以上の複
合材料などが使用できる。また、形状は円筒形状が好ま
しいが必要に応じて楕円形状、多角形状を用いてもよ
い。
段を設けてもよい。具体的な冷却手段としては水、空
気、液体窒素、ペルチェ素子などによる冷却が必要に応
じて用いられる。
は、使用目的に応じた材質や形状を有するものであれば
よい。例えば、形状に関しては、電子写真用感光体を製
造する場合には、円筒状が望ましいが、必要に応じて平
板状や、その他の形状であってもよい。また、材質にお
いては、銅、アルミニウム、金、銀、白金、鉛、ニッケ
ル、コバルト、鉄、クロム、モリブデン、チタン、ステ
ンレス及び、これらの材料の2種類以上の複合材料、更
にはポリエステル、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、ポリ塩化ビニリデン、ポリスチレン、ガラス、石
英、セラミックス、紙などの絶縁材料に導電性材料を被
覆したものなどが使用できる。
加工などを干渉防止などの目的で併用することが可能で
ある。
方法の手順の一例について鋭明する。
3を設置し、不図示の排気装置(例えば真空ポンプ)に
より反応容器402内を排気する。続いて円筒状被成膜
基体加熱用ヒーター404により円筒状被成膜基体40
3の温度を20℃〜500℃の所定の温度に制御する。
内に流入させるにはガスボンベのバルブ、反応容器のリ
ークバルブ410が閉じられていることを確認し、ま
た、ボンベ以外のガス供給系401内のバルブが開かれ
ていることを確認し、メインバルブ411を開いて反応
容器402及びガス供給配管412を排気する。
になった時点で補助バルブ408を閉じる。その後ガス
ボンベより各ガスをバルブを開いて導入し圧力調整器に
より各ガス圧を3039hPaに調整する。次に流入バ
ルブを徐々に開けて各ガスをマスフローコントローラー
内に導入する。
後、円筒状被成膜基体403上に光導電層の形成を行
う。
ったところで、各バルブのうちの必要なものを徐々に開
き、各ガスボンベから所定の原料ガスをガス導入管40
5を介して反応容器402内に導入する。次に、各マス
フローコントローラーによって、各原料ガスが所定の流
量になるように調整する。その際、反応容器402内が
133Pa以下の所定の圧力になるように、真空計41
3を見ながらメインバルブ411の開口を調整する。内
圧が安定したところで、高周波電源407を所望の電力
に設定して高周波マッチングボックス406を通じてカ
ソード電極409に供給し高周波グロー放電を生起させ
る。この放電エネルギーによって反応容器402内に導
入させた各原料ガスが分解され、円筒状被成膜基体40
3上に所定のシリコン原子を主成分とする堆積膜が形成
される。所望の膜厚の形成が行われた後、高周波電力の
供給を止め、各流出バルブを閉じて反応容器402への
各原料ガスの流入を止め、堆積膜の形成を終える。
2112を駆動装置(不図示)によって所定の速度で回
転させてもよい。
る。以下、具体的に画像形成プロセスを説明する。感光
体501は高電圧を印加した主帯電器502により一様
に帯電され、これに静電潜像部位、すなわちランプ51
0から発した光が原稿台ガラス511上に置かれた原稿
512に反射し、ミラー513、514、515を経由
し、レンズユニット517のレンズ518によって結像
され、ミラー516を経由し、導かれ投影された静電潜
像が形成される。この潜像に現像器504からネガ極性
トナーが供給されてトナー像が形成される。
ストローラー522によって先端タイミングを調整さ
れ、感光体501方向に供給される転写材は高電圧を印
加した転写帯電器506(a)と感光体501の間隙に
おいて背面から、トナーとは逆極性の正電界を与えら
れ、これによって感光体表面のネガ極性のトナー像は転
写材Pに転写する。次いで、高圧AC電圧を印加した分
離帯電器506(b)により、転写材は転写搬送系50
8を通って定着装置524に至り、トナー像が定着され
て装置外に搬出される。
ニングユニット507のマグネットローラー507及
び、クリーニングブレード521によって回収され、残
留する静電潜像は除電光源509によって消去される。
体的に説明するが、本発明はこれにより何ら限定される
ものではない。
を用いて、円筒形のAl基体上に、表1に示した条件で
下部阻止層、光導電層を堆積した。
を5000オングストローム堆積させた。
て、JIS硬度71度、74度の弾性ゴムブレードを用
い、プロセススピードを400mm/secとし、トナ
ー粒径として6.5μmのものを用いた。まず図1に示
した評価システムによって摩擦力の時間的推移における
標準偏差を求め、その値を元に、部材の配置、当て角な
どを適切にするためのプロセスの最適化を行った。ブレ
ードにかける線圧1gf/cm当たりの標準偏差は、ブ
レード硬度71度のもので1.2gf、74度のもので
1.4gfであった。
l基体上に、表1に示した条件で下部阻止層、光導電層
を堆積した。実施例1における表面層に相当する層は作
成しなかった。このドラムを用いるプロセスの条件とし
ては、実施例1と同様のものとした。表面層のないドラ
ムでは、ブレードの硬度を上げるなどして、ある程度プ
ロセスの最適化ができることが分かっているが、あえて
最適化は行わなかった。この時、図1の評価システムに
よる測定では、ブレードにかける線圧1gf/cm当た
りの標準備差は、ブレード硬度71度のもので2.7、
ブレード硬度74度のもので2.2であった。
の評価を行った。
60改)に実施例1及び比較実施例1で作成した感光体
を設置し、かつ、ドラムの表面温度を60℃に設定する
ことにより、融着が発生しやすい環境を作りだした。こ
のように改造した加速試験機で1%原稿(A4対角線方
向に直線を引いただけの原稿)を用いて10万枚の通紙
耐久試験を行い、耐久後、ハーフトーン画像をコピーし
て融着の有無を調べた。具体的には、A4のハーフトー
ン画像において、ドラムの母線方向に平行な領域をと
り、同領域に存在するトナー融着による大きさ0.3m
m以上の黒点の数を見積もり、5枚のコピーサンプルで
の結果を得た。
評価を行った。全面黒(以下ベタ黒と称する)の原稿を
用いて10万枚耐久した。耐久後、ハーフトーン画像を
コピーしてクリーニング不良の有無を調べた。具体的に
は、A4のハーフトーン画像において、ドラムの母線方
向に平行な領域をとり、クリーニング不良による汚れの
面積を5枚のコピーサンプルから見積もった。同様の評
価を5回行い、5枚のコピーサンプルでの結果を得た。
れに対する耐久性を調べた。ムラ削れの出やすい条件と
して小粒径のトナーを用い、更にドラムの周方向に平行
となるようなストライプ状の原稿を用いることにより、
同じ部分が摺擦力の高い小粒径トナーで常に摺擦される
ようにして10万枚のコピーを行った。続いてゴースト
の影響を取り除いた後、ハーフトーン原稿をコピーし
て、ムラ削れによる濃度ムラが生じているかどうかを調
べた。濃度ムラを確認した後、現像器の位置に電位計を
挿入し、ストライプの白と黒に対応する部分の電位を調
べ、その差を測定した。電位差が大きいほど濃度ムラが
生じていることを表している。この評価を5枚のハーフ
トーンコピーサンプル、5回の電位測定から求めた。
値として表し、0〜100までの値に規格化した。 ◎:0〜20のもの(極めて優れた特性) ○:20〜40のもの(良好な特性) △:40〜60のもの(比較例1と同等の特性) ×:60〜100のもの(実用上問題がでる可能性があ
る) 実施例1及び比較例1のドラムの評価結果を合わせて表
3に示す。
してある融着試験においても、最大設定枚数の10万枚
まで耐久しても0.3mmを超える融着はほとんど発生
しなかった。また、クリーニング不良、ムラ削れとも全
く発生しなかった。それに対し比較例1では、感光体の
表面の形状、物性が変わっているにもかかわらず、複写
プロセス条件の最適化を行わなかったため、融着試験に
おいては3千枚程度から融着の発生が見られた。
数万枚の段階で所謂ブレードビビリ(振幅の大きな振
動)が生じており、クリーニング不良が生じていた。ま
た、高硬度な表面層がないためにムラ削れが起こってし
まった。以上の結果から、適切な材料からなる表面層を
持ち、かつブレード線圧1gf/cm当たりの摩擦力の
時間的推移における標準偏差が2以下であるように最適
化された複写プロセスにおいて、本発明の効果が最大限
に得られることが判った。
のドラムを用いるプロセスの条件として、JIS硬度7
4度の弾性ゴムブレードを用い、プロセススピードを4
50mm/secとし、トナー粒径として6.5μmの
ものを用いた。まず図1に示した評価システムによって
摩擦力の時間的推移における標準偏差が2gf以下にな
るクリーニングブレードの押し当て圧を調べ、各押し当
て圧の条件にて各プロセス条件の最適化を行い、前記ド
ラムを電子写真装置(キャノン社製NP6060)に設
置し、トナー融着及びクリーニングの評価を実施例1と
同様に行った。
VD装置を用いて、円筒形のAl基体上に、表1に示し
た条件で下部阻止層、光導電層を堆積した。その後、表
4に示した条件でa−SiC:Hからなる表面層を50
00オングストローム積層させた。
価システムによって摩擦力の時間的推移における標準備
差が2gf以下になるクリーニングブレードの押し当て
圧を調べ、同様の評価を行った。以上の結果を表5に示
した。
グ性共に良好な結果が得られた。更に、a−C:F膜を
用いた表面層は従来のa−SiC系の表面層を用いた場
合に比べ、摩擦力の時間的推移における標準偏差が2g
f以下になるクリーニングブレードの押し当て条件範囲
が広く、押し当て圧の低い領域においても本発明が有効
であることが確認できた。
ドラムを用いるプロセスの条件として、JIS硬度78
度の弾性ゴムブレードを用い、プロセススピードを20
0、250、300、400、500mm/secと
し、トナー粒径として6.5μmのものを用いた。まず
図1に示した評価システムによって摩擦力の時間的推移
における標準偏差を求め、その値を元に、部材の配置、
当て角などを適切にするためのプロセスの最適化を行っ
た後、上記の感光体、プロセス条件を用い、実施例2と
同様の評価を行った。結果を表6に示す。
300mm/sec以上の範囲では0.3mmを超える
融着はほとんど発生せず、クリーニング不良も全く発生
しなかった。プロセススピードを200、250mm/
secの場合、300mm/sec以上の結果に比べ若
干の融着にややレベルの悪化が見られるが、いずれも○
(合格)レベルであった。以上の結果から、本発明にお
いては、プロセススピードはいずれの値でも用いること
ができるが、300mm/sec以上の範囲でより好ま
しいことが解った。
ドラムを用いるプロセスの条件として、JIS硬度6
8、70、75、80、82度の弾性ゴムブレードを用
い、プロセススピードを380mm/secとし、トナ
ー粒径として6.5μmのものを用いた。まず図1に示
した評価システムによって摩擦力の時間的推移における
標準偏差を求め、その値からプロセス条件が最適化され
ていることを確かめ、後、上記の感光体、プロセス条件
を用い、実施例2と同様の評価を行った。結果を表7に
示す。
mを超える融着はほとんど発生せず、クリーニング不
良、ムラ削れも発生しなかった。ブレード硬度68度の
ものと82度のもので若干融着、クリーニング不良が見
られた程度であった。ブレード硬度68度のものは、ブ
レードにかける線圧1gf/cm当たりの標準偏差は
2.3であるため、70〜80度のものに比べ若干程度
が落ちていると考えられる。ブレード硬度82度のもの
は、耐久終了後、ブレードのエッジを観察すると、微小
な欠けが数箇所見られ、それが関係していると考えられ
る。
ドラムを用いるプロセスの条件として、JIS硬度78
度の弾性ゴムブレードを用い、プロセススピードを42
0mm/secとし、トナー粒径として5、7、8、
9、12μmのものを用いた。まず図1に示した評価シ
ステムによって摩擦力の時間的推移における標準偏差を
求め、その値からプロセスが最適化されていることを確
かめ後、上記の感光体、プロセス条件を用い、実施例2
と同様の評価を行った。結果を表8に示す。
0.3mmを超える融着はほとんど発生せず、クリーニ
ング不良も全く発生しなかった。また、トナー粒径9、
12μmのものではクリーニング不良は全く発生しなか
ったが、僅かではあるものの、0.3mm以下の融着が
確認されたがいずれも合格レベルであった。よって、本
発明の効果を最大限に得るためには、トナーの平均粒径
が8μm以下がより好ましいことが判った。
l基体上に、表1に示した条件で下部阻止層、光導電層
を堆積した。その後、表9に示した条件でa−C:F膜
表面層を作成する際、高周波電力の周波数を0.5、1
3.56、50、105、250、450、500MH
zと変化させたものをそれぞれ作成した。
て、JIS硬度76度の弾性ゴムブレードを用い、プロ
セススピードを320mm/secとし、トナー粒径と
して6.5μmのものを用いた。まず図1に示した評価
システムによって摩擦力の時間的推移における標準偏差
を求め、その値からプロセスの最適化ができていること
を確かめた後、上記の感光体、プロセス条件を用い、実
施例2と同様の評価を行った。結果を表10に示す。
ものでは、0.3mmを超える融着はほとんど発生せ
ず、クリーニング不良も全く発生しなかった。周波数
0.5MHzで作成したものでは融着及びクリーニング
性は若干程度は悪いもののほぼ良好な結果が得られた。
周波数500MHzのものは融着は全く発生しなかった
が、クリーニング性はやや程度が悪いもののほぼ良好で
あった。
層の作成に用いるプラズマプロセスの高周波が1〜45
0MHzの条件でより好ましい本発明の効果が得られる
ことが判った。
の導電性基体上に、少なくともシリコン原子を母体とす
る非単結晶材料からなる光導電層と、少なくともフッ素
を含む非単結晶炭素材料からなる表面層とを備えた電子
写真感光体を用い、その感光体を回転させ、帯電・露光
・現像・転写・クリーニングを繰り返す電子写真装置で
あって、転写工程後にその感光体の表面に残留する現像
剤をクリーニングブレードによってクリーニングする構
成を有し、そのクリーニング工程において、上記感光体
とそのクリーニングブレードとの間に上記現像剤を介
し、クリーニングした際に生じる動摩擦力の時間的推移
における標準偏差が、ブレードの線圧1gf/cm当た
り2gf以下であることを特徴としており、いかなる環
境においても、ドラム表面へのトナーの融着を引き起こ
すことなく、かつクリーニングブレードの押し当て圧の
ラチチュードを広げ、クリーニングブレード及び感光体
の寿命を大幅に向上させなおかつ良好なクリーニング性
を可能とする電子写真装置をできる。
評価システムの概略図。 (a)ドラムの断面方向から見た模式図、およびブレー
ド周辺の拡大図
係
的推移データ
(a)単層型、(b)積層型
形成するための堆積装置の模式図。
Claims (7)
- 【請求項1】 円筒形の導電性基体上に、少なくともシ
リコン原子を母体とする非単結晶材料からなる光導電層
と、少なくともフッ素を含む非単結晶炭素材料からなる
表面層とを備えた電子写真感光体を用い、該感光体を回
転させ、帯電・露光・現像・転写・クリーニングを繰り
返す電子写真装置であって、転写工程後に該感光体の表
面に残留する現像剤をクリーニングブレードによってク
リーニングする構成を有し、該クリーニング工程におい
て、該感光体と該クリーニングブレードとの間に該現像
剤を介し、クリーニングした際に生じる動摩擦力の時間
的推移における標準偏差が、ブレードの線圧1gf/c
m当たり2gf以下であることを特徴とする電子写真装
置。 - 【請求項2】 前記、感光体の回転による、感光体表面
の移動速度が300mm/sec以上であることを特徴
とする請求項1に記載の電子写真装置。 - 【請求項3】 前記クリーニングブレードのJIS硬度
が70度以上80度以下であることを特徴とする請求項
1ないし2に記載の電子写真装置。 - 【請求項4】 前記現像剤の平均粒径が8μm以下であ
ることを特徴とする請求項1ないし3の何れかに記載の
電子写真装置。 - 【請求項5】 前記感光体が、グロー放電を用いたプラ
ズマプロセスによって作成されたことを特徴とする請求
項1ないし4の何れかに記載の電子写真装置。 - 【請求項6】 前記プラズマプロセスが、1〜450M
Hzの高周波を用いたプラズマCVD法である請求項5
に記載の電子写真装置。 - 【請求項7】 前記感光体において、前記基体と前記光
導電層との間に電荷注入阻止層を設けることを特徴とす
る請求項1ないし6の何れかに記載の電子写真装置。
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
1998
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