JP2010170111A - 画像形成方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 電子写真感光体が水素化アモルファスシリコンカーバイドからなる表面層を有し、表面層におけるケイ素原子の原子数と炭素原子の原子数との和に対する炭素原子の原子数の比が0.61以上0.75以下であり、表面層におけるケイ素原子の原子密度と炭素原子の原子密度との和が6.60×1022原子/cm3以上であり、前露光光のピーク波長が画像露光光のピーク波長よりも短い画像形成方法。
【選択図】 図1
Description
帯電した該電子写真感光体の表面に画像露光光を照射して該電子写真感光体の表面に静電潜像を形成する画像露光工程と、
該電子写真感光体の表面に形成された静電潜像をトナーによって現像して該電子写真感光体の表面にトナー像を形成する現像工程と、
該電子写真感光体の表面に形成されたトナー像を転写材に転写する転写工程と、
該電子写真感光体の表面に前露光光を照射して該電子写真感光体の表面を除電する前露光工程と
をこの順に有する画像形成方法であって、
該電子写真感光体が、基体と、該基体上に形成された少なくともアモルファスシリコンからなる光導電層と、該光導電層上に形成された少なくとも水素化アモルファスシリコンカーバイドからなる表面層とを有し、
該表面層におけるケイ素原子の原子数(Si)と炭素原子の原子数(C)との和に対する炭素原子の原子数(C)の比(C/(Si+C))が、0.61以上0.75以下であり、
該表面層におけるケイ素原子の原子密度と炭素原子の原子密度との和が、6.60×1022原子/cm3以上であり、
該前露光光のピーク波長(λP)が、該画像露光光のピーク波長(λI)よりも短い
ことを特徴とする画像形成方法である。
本発明の画像形成方法(電子写真画像形成方法)に用いられる電子写真感光体(感光体)は、基体と、該基体上に形成された光導電層と、該光導電層上に形成された表面層とを有する感光体である。
本発明の画像形成装置に用いられる感光体の光導電層は、少なくともアモルファスシリコン(a−Si)からなる層である。さらに、光導電層には、a−Si中の未結合手に結合する水素原子やハロゲン原子を含有させることができる。これらの原子は、a−Siの未結合手と結合して、層品質、特に光導電性および電荷保持特性を向上させる。光導電層中の水素原子とハロゲン原子の合計の含有量は、ケイ素原子と水素原子とハロゲン原子の和に対して10原子%以上が好ましく、15原子%以上がより好ましく、また、30原子%以下が好ましく、25原子%以下がより好ましい。
上記感光体の表面に設けられる表面層は、少なくとも水素化アモルファスシリコンカーバイド(a−SiC)からなる層である。また、表面層におけるケイ素原子の原子数(Si)と炭素原子の原子数(C)との和に対する炭素原子の原子数(C)の比(C/(Si+C))は、0.61以上0.75以下である。また、表面層におけるケイ素原子の原子密度と炭素原子の原子密度との和は、6.60×1022原子/cm3以上である。
本発明の画像形成方法(電子写真画像形成方法)は、
電子写真感光体の表面を帯電させる帯電工程と、
帯電した電子写真感光体の表面に画像露光光を照射して電子写真感光体の表面に静電潜像を形成する画像露光工程と、
電子写真感光体の表面に形成された静電潜像をトナーによって現像して電子写真感光体の表面にトナー像を形成する現像工程と、
電子写真感光体の表面に形成されたトナー像を転写材に転写する転写工程と、
電子写真感光体の表面に前露光光を照射して電子写真感光体の表面を除電する前露光工程と
をこの順に有する。
図3に、上記感光体の製造に適用可能なプラズマCVD装置の概略構成の一例を示す。
基体上に電荷注入層、光導電層および表面層を有する層構成(図1の(B)に示す構成)の感光体を作製した。
(1)試料の作製
感光体の長手方向の中央部の積層膜15mm角を切り出し、表面層測定用試料を作製した。リファレンス試料として、基体上に電荷注入阻止層を形成したもの(リファレンス1)、電荷注入阻止層および光導電層を形成したもの(リファレンス2)から同様に積層膜15mm角を切り出して作製した。
表面層測定用試料について、ラザフォード後方散乱法(RBS)を適用した後方散乱測定装置(AN−2500:日新ハイボルテージ(株)製)を用いて、測定面積における表面層のケイ素原子および炭素原子の原子の数を測定した。得られた原子の数からC/(Si+C)を算出した。
(1)層厚
表面層測定用試料とリファレンス試料について、分光エリプソメトリー(M−2000:J.A.Woollam社製)を用いて、以下の条件で、入射角毎に波長と振幅比Ψおよび位相差Δの関係を求めた。この際、リファレンス1およびリファレンス2をそれぞれ測定した結果より、電荷注入阻止層および光導電層の光学定数を算出し、これを基に表面層測定用試料の測定結果より表面層の光学定数を算出している。
入射角:60°、65°、70°
測定波長:195nmから700nm
解析ソフト:WVASE32
ビーム径:1mm×2mm
表面層上に、さらに空隙率が20体積%の粗面層を有する層構成を計算モデルとして、解析ソフトにより、各入射角における波長と振幅比Ψおよび位相差Δの関係を算出した。この算出値と表面層測定用試料の測定値の平均二乗誤差が最小のときの表面層測定用試料の膜厚を求め、表面層の層厚を求めた。
後方散乱測定装置により測定したケイ素原子および炭素原子の原子の数と、表面層の層厚とから、表面層におけるケイ素原子の原子密度(Si原子密度)および炭素原子の原子密度(C原子密度)を算出し、Si+C原子密度を算出した。
表面層測定用試料について、水素前方散乱法(HFS)を適用した後方散乱測定装置(AN−2500:日新ハイボルテージ(株)製)を用いて、以下の条件で、測定面積における表面層の水素原子の原子数を測定した。上記ケイ素原子、炭素原子、水素原子の原子数から、H/(Si+C+H)を算出した。さらに、これらの原子数と、表面層の層厚から、表面層における水素原子の原子密度(H原子密度)を求めた。
入射イオン:4He+
入射エネルギー:2.3MeV
入射角:75°
試料電流:35nA
入射ビーム経:1mm
RBSの検出器の散乱角:160°、アパーチャ径:8mm
HFSの検出器の反跳角:30°、アパーチャ径:8mm+Slit
[IG/ID]
得られた感光体の任意の周方向における長手方向の中央部から10mm角で切り出したピーク強度比測定用試料を、レーザーラマン分光光度計(NRS−2000:日本分光(株)製)により測定した。測定条件は、光源:Ar+レーザー 514.5nm、レーザー強度:20mA、対物レンズ:50倍とし、中心波長を1380cm−1、露光時間を30秒、積算を5回として3回測定した。
電子写真装置(商品名:iR5065、キヤノン(株)製)のプロセススピードを500mm/secに設定し、1200dpiの解像度で画像出力を行うように改造した。また、帯電器(一次帯電器)には外部より高圧電源を接続し、グリッド電位および帯電電流を調節可能にした。露光系としては、画像露光光の光源にはピーク波長670nm、半値幅1.5nmのレーザー素子を用い、前露光光の光源にはピーク波長630nm、半値幅15nmのLEDアレイ用いた。レーザー素子には外部電源を接続し、露光量を任意に調整できるようにした。前露光光は露光強度2.4μJ/cm2となるよう設定した。以下、この電子写真装置を改造機Aという。
感光体の表面層の耐摩耗性は、画像形成前後における表面層の層厚により評価した。
Adobe Photoshopを用いて1200dpiの解像度において、ドットを45°方向に170lpi(1インチ当り170線)の線密度配置した面積階調ドットスクリーンを用い、全階調範囲を17段階に均等配分した階調データを作成した。このとき最も濃い階調を16、最も薄い階調を0として各階調に番号を割り当て、階調段階とした。
改造機Aの画像露光光に用いるレーザー素子および前露光光に用いるLEDアレイに外部より供給する電力を調整可能とし、これらの発光の光量を任意に調整可能とした改造機Bを用いた。改造機Bに感光体を設置し、グリッド電位を820Vに設定したうえで、画像露光光を切った状態で帯電ワイヤーへ1000μAの電流を供給した。このとき感光体の現像器位置での暗部表面電位を測定し、これを帯電能の評価に用いた。次に、画像露光光を点灯させ、感光体の現像器位置での明部表面電位が100Vになるように光量を調整した。このときの画像露光光の照射エネルギーを光感度の評価に用いた。暗部表面電位が大きいほど、優れた帯電能を有し、照射エネルギーが小さいほど、優れた光感度を有している。
A3用紙全面に反射濃度0.6のハーフトーン画像を印刷したハーフトーンチャートを用意し、ハーフトーンチャートの長辺の端部から40mmであって短辺の中央付近に40mm角の、反射濃度1.2の黒色を印刷した紙片を貼り付けてゴーストチャートを作成した。
分光計(商品名:MCPD−2000、大塚電子製)を用いて、改造機Bの前露光光と同じピーク波長を有する光を2mmのスポット径で、表面層に垂直に照射し、反射光を測定した。耐摩耗性の測定と同様の測定箇所を測定し、得られた測定値の平均値を初期反射率とした。測定後、30℃/80%RHの高温高湿環境下に設置された酸化試験機(図4)に感光体を設置し、感光体を酸化状態に置いた。
図5の正面図、図6の側面図に示す測定装置6000を用いて、感光体とクリーニングブレードとの当接圧力を調整して、連続通紙試験を行った。測定装置6000は、支持台6005を組み付けたフランジ6002、6003にベアリング6001、6004が取り付けられ、このベアリング6001、6004によって、電子写真感光体ユニットと同様に電子写真装置に回転可能に取付け可能となっている。支持台6005には感光体の軸方向の中心に相当する位置と、これから左右に130mmの位置に、それぞれロードセル6007(商品名:TC−PAR 200N、TEAC(株)製)、6006、6008が取り付けられている。各々のロードセルは、表示器(商品名:TD−240A、TEAC(株)製)(図示せず)に接続され、それぞれのロードセル6006〜6008の中心に位置するロードボタン6009〜6011にかかる荷重を読み取れる。ロードボタン6009〜6011の先端には、幅30mm、長さ300mm、肉厚3mmで表面を鏡面加工したアルミ板を幅方向に半径40mmで湾曲させた受圧板6012が設置される。受圧板6012はそれぞれのロードボタンと機械的に接続している。この受圧板の湾曲の中心はフランジの中心軸と一致するように、また、表面がフランジの中心軸から40mmになるように設置されている。
以下のトナーは、実際の電子写真装置に必ずしも使用されるものではないが、感光体の表面に変質層が形成されやすいものであり、形成される変質層を定量的に知ることができことから採用した。
プロポキシ化ビスフェノールA(2.2mol添加) 25.0mol%
エトキシ化ビスフェノールA(2.2mol添加) 25.0mol%
テレフタル酸 37.2mol%
無水トリメリット酸 12.8mol%
下記材料をヘンシェルミキサーで前混合した後、二軸混錬押し出し機によって、溶融混錬した。得られた混錬物を冷却し、ハンマーミルで粗粉砕した後、ターボミルで粉砕し、得られた微粉砕粉末を、コアンダ効果を利用した多分割分級機を用いて分級し、重量平均粒径5.9μmの負帯電性の磁性トナーを得た。
結着樹脂 100部
磁性酸化鉄粒子(平均粒径0.15μm、Hc=11.5kA/m、σs=88Am2/kg、σr=14Am2/kg) 70部
フィッシャートロプシュワックス(融点:101℃) 4部
以下の構造式を有する荷電制御剤 2部
疎水性シリカ微粉体 1.0部
無機微粉末として酸化チタン微粉体(D50:0.3μm) 0.2部
チタン酸ストロンチウム微粉体(D50:1.0μm) 3.0部
疎水性シリカ微粉末は、BET比表面積150m2/g、シリカ微粉体100部に対してヘキサメチルジシラザン(HMDS)30部およびジメチルシリコーンオイル10部で疎水処理したものである。
前述の分光計のファイバー先端の受光部に光源を正対させて配置し、光源と受光部の距離は任意とし、発光スペクトルを得る。例えば、発光スペクトルが図8に示すものの場合、発光ピークの発光強度(Emax)の1/2の発光強度における波長の幅を半値幅(全半値幅)とする。
ガス種、内圧および高周波電力を表3に示す条件(成膜条件)に変更して表面層を形成した以外は、実施例1と同様に感光体を作製し、得られた感光体の特性を測定し、電子写真装置に設置し、得られた画像について評価を行った。結果を表5に示す。
表面層を表4に示す条件(成膜条件)で形成した他は、実施例1と同様に感光体を作製し、得られた感光体の特性を測定し、電子写真装置に設置し、得られた画像の評価を行った。結果を表5に示す。
ガス種、内圧および高周波電力を表6に示す条件(成膜条件)に変更して表面層を形成した以外は、実施例1と同様に感光体を作製し、得られた感光体の特性を測定し、電子写真装置に設置し、得られた画像について評価を行った。結果を表8に示す。
ガス種、内圧および高周波電力を表7に示す条件(成膜条件)に変更して表面層を形成した以外は、実施例1と同様に感光体を作製し、得られた感光体の特性を測定し、電子写真装置に設置し、得られた画像について評価を行った。結果を表8に示す。
実施例1の成膜条件No.2により層厚のみを変化させて表面層を形成した感光体を用い、改造機Bの画像露光に用いるレーザー素子を表9に示すピーク波長を有するレーザー素子に交換した以外は、実施例1と同様にして、画像の評価を行った。結果を表9に示す。なお、感光体の特性については、表5に示しており、省略した。
実施例1の成膜条件No.2により層厚のみを変化させて表面層を形成した感光体を用い、改造機Bの画像露光光のピーク波長を表10に示すピーク波長に変更した以外は、実施例1と同様にして、画像の評価を行った。
実施例1の成膜条件No.2により層厚のみを変化させて表面層を形成した感光体を用い、改造機Bの画像露光光の光源のレーザー素子と、前露光光の光源のLEDアレイを変更し、表11に示すピーク波長のものに変更した。それ以外は、実施例1と同様にして、画像の評価を行った。いずれのレーザー素子も、半値幅は1.5nm以下であり、LEDアレイの半値幅は、12nm〜16nmの範囲であった。結果を表11に示す。なお、感光体の特性については、表5に示しており、省略した。
ガス種、高周波電力を表12に示す条件(成膜条件)に変更して表面層を形成した以外は、実施例1と同様に感光体を作製し、得られた感光体の特性を測定し、電子写真装置に設置し、得られた画像について評価を行った。結果を表13に示す。
ガス種、内圧および高周波電力を表14に示す条件(成膜条件)に変更して表面層を形成した以外は、実施例1と同様に感光体を作製し、得られた感光体の特性を測定し、電子写真装置に設置し、得られた画像について評価を行った。成膜条件No.19により表面層を形成する際は、高周波電力として、20kHz、デューティ比50%のパルス発振する電力を用いた。結果を表15に示す。
11 表面層
12 光導電層
13 基体
14 電荷注入阻止層
Claims (6)
- 電子写真感光体の表面を帯電させる帯電工程と、
帯電した該電子写真感光体の表面に画像露光光を照射して該電子写真感光体の表面に静電潜像を形成する画像露光工程と、
該電子写真感光体の表面に形成された静電潜像をトナーによって現像して該電子写真感光体の表面にトナー像を形成する現像工程と、
該電子写真感光体の表面に形成されたトナー像を転写材に転写する転写工程と、
該電子写真感光体の表面に前露光光を照射して該電子写真感光体の表面を除電する前露光工程と
をこの順に有する画像形成方法であって、
該電子写真感光体が、基体と、該基体上に形成された少なくともアモルファスシリコンからなる光導電層と、該光導電層上に形成された少なくとも水素化アモルファスシリコンカーバイドからなる表面層とを有し、
該表面層におけるケイ素原子の原子数(Si)と炭素原子の原子数(C)との和に対する炭素原子の原子数(C)の比(C/(Si+C))が、0.61以上0.75以下であり、
該表面層におけるケイ素原子の原子密度と炭素原子の原子密度との和が、6.60×1022原子/cm3以上であり、
該前露光光のピーク波長(λP)が、該画像露光光のピーク波長(λI)よりも短い
ことを特徴とする画像形成方法。 - 前記画像露光光のピーク波長(λI)と前記前露光光のピーク波長(λP)との差(λI−λP)が、15nm以上60nm以下である請求項1に記載の画像形成方法。
- 前記前露光光のピーク波長(λP)が600nm以上655nm以下の範囲にあり、前記画像露光光のピーク波長(λI)が650nm以上690nm以下の範囲にある請求項1または2に記載の画像形成方法。
- 前記表面層におけるケイ素原子の原子数(Si)と炭素原子の原子数(C)と水素原子の原子数(H)との和に対する水素原子の原子数(H)の比(H/(Si+C+H))が、0.30以上0.45以下である請求項1〜3のいずれか1項に記載の画像形成方法。
- 前記表面層におけるケイ素原子の原子密度と炭素原子の原子密度との和が、6.81×1022原子/cm3以上である請求項1〜4のいずれか1項に記載の画像形成方法。
- 前記表面層のラマンスペクトルにおける1480cm−1のピーク強度(IG)に対する1390cm−1のピーク強度(ID)の比(ID/IG)が、0.20以上0.70以下である請求項1〜5のいずれか1項に記載の画像形成方法。
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