JP3279923B2 - 電子写真装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はａ−Ｓｉドラムを用
いたプリンタ、複写機、ファクシミリ等の電子写真装置
に適用される発明に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より感光体ドラム外周面上に、露
光、現像、転写、クリーニング（残留トナー除去）、除
電、及び帯電の各プロセス手段を配置し、所定の電子写
真プロセスにより画像形成を行なう、いわゆるカールソ
ンプロセスに基づく電子写真装置は周知である。

【０００３】この種の電子写真装置においては、感光体
表面に均一帯電を図るために一般にコロナ放電を利用し
て帯電を行っているが、コロナ放電は一般に４〜８ＫＶ
以上の高電圧をワイヤ印加する必要があり、この為前記
コロナ放電によってオゾンやその放電生成物である窒素
酸化物やアンモニウム塩が発生し、これらが感光体表面
に吸着して画像流れが生じ易くなる。そして前記画像流
れは、高湿度環境下において著しい。

【０００４】かかる欠点を解消するために、感光体ドラ
ム上に導電性ローラを接触させ、該導電性ローラに直流
電圧を印加して暗所で感光体ドラムの接触帯電を行うよ
うに構成したローラ帯電方式が存在する。しかしながら
かかる帯電方式においても、感光体ドラムと帯電ローラ
との間に微小楔状空隙が存在するために、その部分で僅
かながら放電現象が生じ、オゾンの発生が認められ、前
記した欠点を必ずしも解消し得ない。

【０００５】かかる欠点を解消するために、前記帯電手
段に粒子帯電手段を用いた技術も開示されているが、粒
子帯電手段は感光体側を開口した状態で粒子を帯電容器
内に収納せねばならず、その取扱いが煩雑化するのみな
らず、粒子が感光体と常に摺擦されながら均一帯電を行
うために、粒子の疲労が生じやすく、やはり耐久性に乏
しい。このため現状の技術では、コロナ放電器若しくは
帯電ローラを用いる技術が主流となっている。

【０００６】一方電子写真装置に用いる感光体ドラムに
は近年耐久性の向上とフリーメインテナンス化を図るた
めに、ａ−Ｓｉドラムを用いているものがあるが、ａ−
Ｓｉは、ＯＰＣその他の有機半導体に比較して吸湿性が
高くこの為前記画像流れはａ−Ｓｉドラムに多く発生し
やすい。そこで従来技術においては前記感光体ドラムの
背面側にシートヒータその他のヒート体を配し、感光体
ドラムを加熱する事により前記画像流れの発生を防止し
ている。

【０００７】しかしながら、ヒータを設ける事は熱制御
手段等も必要となりその構成が煩雑化するのみならず、
特に複写機、プリンターの小型化、パーソナル化の中で
ヒーターを用いると、該システムが複雑になってしま
う。また、ヒーターの昇温には一定の時間を要し、電源
を入れてからプリントするまでの時間（ウォームアップ
タイム）が長く、そのための消費電力を要する。また、
感光体を加熱すると、トナーのＴＧ温度（ガラス転移温
度）近くまで昇温されるために、感光体表面にトナーが
固着してしまう。という種々の問題が発生する。

【０００８】かかる欠点を解消する為に、感光体ドラム
側の特に表面層に着目した技術が種々開発されている。
例えば、特開昭６２−２７２２７５号公報には、ａ−Ｓ
ｉ系光導電層が表面層により被覆され、その表面層がシ
リコン（Ｓｉ）とＣを主体とし、酸素（Ｏ）・水素
（Ｈ）およびフッ素（Ｆ）を含むアモルファス材料から
なり且つその動的押込み硬さが３００Ｋｇｆ／ｍｍ² 〜
１０００Ｋｇｆ／ｍｍ² に設定した感光体ドラムが提案
されている。

【０００９】この理由は表面層の動的押込み硬さが、１
０００Ｋｇｆ／ｍｍ² 以上と大きいときには表面層中の
Ｓｉ含有率が高く、化学的影響を受けやすくなり、前記
した画像不良が発生しやすくなる。又、３００Ｋｇｆ／
ｍｍ² 以下と小さいときには表面層中のＣ含有率が高
く、光導電性が悪くなって残留電位が大きくなり、さら
に硬度がかなり小さくなるために、画像複写プロセスに
よる表面層の摩耗が大きくなって画像不良が発生しやす
くなるとしている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら前記従来
技術には、次のような問題が生じる。その第１は前記従
来技術は感光体ドラムの表面層のみに言及して感光体ド
ラムのいわゆるヒータレス化を実現しているが、画像流
れは表面層のみで生じるのではなく、表面層と光導電層
との関係、及び表面層を介した光導電層とプロセス手段
との関係によって定まるものである。従って感光体ドラ
ムの表面層のみを特定して感光体ドラムのいわゆるヒー
タレス化を実現するには実用上種々の困難がある。

【００１１】又前記従来技術は感光体ドラムの表面層の
摩耗を避けつつ、特に高湿下に起因する画像流れを阻止
しようとしているが、画像流れは帯電時における放電現
象に伴うオゾン発生等による感光体表面の劣化や放電生
成物のドラム付着により、感光体表面の吸湿性が高くな
り、高湿環境下においてドラム表面抵抗が低下し、静電
潜像が軸方向にリークして発生するもので、例え表面層
を工夫しても該表面層に放電生成物が生成し、経時的に
その堆積物の生成度合いによって画像流れが発生し、長
期に安定した画像形成が困難になる。

【００１２】一方本出願人は、前記した感光体ドラムの
ヒータレス化を図るために、基体上に支持された光導電
層に放電現象を含んで均一帯電を行った後、該光導電層
に露光像を書込みながら反転現像により画像形成を行う
電子写真装置において、前記光導電層を２５μｍ以下、
好ましくは２〜２０μｍの膜厚からなるａ−Ｓｉ層で形
成すると共に、前記帯電により生成される光導電層の表
面電位を略３６０Ｖ以下に設定したことを特徴とする電
子写真装置を提案している（特開平７−１７５２６
号）。

【００１３】しかしながらかかる従来技術においても表
面層と光導電層との関係については何等言及していな
い。また、従来は粉砕トナーが使用され、この粉砕トナ
ーは、樹脂、着色剤、電荷制御剤などの小粒子を混合し
た混練物を冷却後にハンマミル、カッタミル等で粗粉砕
し、さらにジェットミルなどにより粒径８〜１５μｍ程
度に微粉砕して作成される。よって、粉砕トナーは凹凸
があるいびつな形状に作成され、帯電は凸部に集中する
とともに、感光体表面とは１粒子に対して複数の凸部が
接触する場合があり、その際には鏡像力が大きくなる。

【００１４】本発明はかかる従来技術の欠点に鑑み、ａ
−Ｓｉドラムを用い、特にコロナ放電器や帯電ローラ、
更には帯電ブラシのように、放電現象を含んで感光体に
均一帯電を行った電子写真装置においても画像流れやか
ぶりが生じることなく鮮明画像を形成し得る電子写真装
置を提供する事を目的とする。

【００１５】本発明の他の目的は、ａ−Ｓｉドラムを用
いた電子写真装置において構成の簡単化や安全性を配慮
しつつ、又温度等の環境変動によってもかぶりや画像流
れが発生することなく鮮明画像を形成し得る電子写真装
置を提供する事にある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
基体上に光導電層及び表面層を積層被覆してなる電子写
真感光体と、前記感光体に形成された潜像に選択的にト
ナーを付着させて現像を行う電子写真装置において、前
記感光体の表面層を、元素比率組成式（ａ-Ｓｉ_l-xＣ_x:
Ｈ）として表された場合、ｘが０．９５≦ｘ＜１であっ
て、且つ前記感光体の表面層を、二層領域とし、その最
表面側の第二層領域の動的押込み硬さが５０〜２００Ｋ
ｇｆ／ｍｍ ² であり、その奥側の第一層領域の硬度を第
二層領域より大に設定した電子写真感光体と、現像ロー
ラを前記感光体表面に転接させるとともに、前記感光体
に対して周速差をもたせて重合法にて作成され且つ研磨
剤が添加されたトナーを摺擦させながら現像容器内に前
記トナーの回収を行う現像ユニットとを具え、 感光体の
表面電位を４００Ｖ以下、現像ローラの現像電位を１５
０Ｖ以下に設定するとともに、感光体の膜厚を２５μｍ
以下にしたことを特徴とする。 又請求項３記載の発明
は、前記感光体の表面層を、元素比率組成式（ａ-Ｓｉ
_l-x Ｃ _x :Ｈ）として表された場合、ｘが０．９５≦ｘ＜
１であって、且つ前記感光体の表面層を、二層領域と
し、その最表面側の第二層領域の動的押込み硬さが５０
〜２００Ｋｇｆ／ｍｍ ² であり、その奥側の第一層領域
の硬度を第二層領域より大に設定した電子写真感光体
と、 現像ローラを前記感光体表面に転接させるととも
に、前記感光体に対して周速差をもたせて重合法にて作
成され且つ研磨剤が添加されたトナーを摺擦させながら
現像容器内に前記トナーの回収を行う現像ユニットとを
具えたことを特徴とする。

【００１７】また、前記現像ローラを前記感光体より速
い周速で回転するように構成したり、また、前記現像ロ
ーラが前記感光体に接触するニップ幅は０．５ｍｍ以上
に設定することは、本発明の有効な手段である。

【００１８】本発明はこのように構成しているので、画
像流れやかぶりが生じることなく鮮明画像を形成し得る
電子写真装置を提供することができる。この理由を説明
するために、先ず、画像流れの原因について説明する。
図１Ａに拡大して示すように、ａ−Ｓｉ感光体において
は一般にアルミ円筒からなる導電性基体１ａ上に光導電
層１ｂ、及び表面層１ｃが積層されて形成されており、
表面層１ｃは、α−ＳｉＣ系の無機高抵抗若しくは絶縁
材料を用い、前記光導電層１ｂ上における表面電位Ｖo
と潜像電位分布の維持を図っている。

【００１９】従って、前記表面層１ｃに電子写真プロセ
ス中のコロナ放電により生成される硝酸イオンやアンモ
ニウムイオン等の放電生成物が吸着されて、それらが高
温高湿環境下で光導電層１ｂ上における表面電位Ｖｏと
潜像電位分布に基づいて表面層１ｃ上に形成される潜像
電荷が表面方向に移動し、電荷流れ即ち画像流れが生じ
る。また、連続プリントによって感光体表面が酸化劣化
し、親水性を示すようになることも画像流れの要因とも
考えられる。

【００２０】さらに画像流れを防止しつつ、鮮明画像を
得るためには、感光体ドラムと現像剤との関係について
も検討する必要がある。即ち、前記した電子写真装置の
場合、高抵抗若しくは絶縁トナーを用いて潜像の顕像化
を行っているが、トナーの成分に結露や含湿等があった
場合、これが感光体ドラム表面層１ｃに付着した場合
に、画像流れが生じてしまう。

【００２１】そこで本発明は、光導電層１ｂ、表面層１
ｃ、及び現像ローラ等を効果的に組合せ、像流れやかぶ
りが生じることなく鮮明画像を形成し得る電子写真装置
を提供するものである。

【００２２】特に本発明は、アモルファスシリコン層で
形成した前記感光体の表面層に転接する現像ローラの体
積固有抵抗を３×１０ ⁷ Ωｃｍ以下に設定したことを第
２の特徴とするものである。

【００２３】この場合、前記表面層１ｃはその最表面側
の動的押込み硬さが５０〜２００Ｋｇｆ／ｍｍ² であ
り、表面層１ｃの厚みを０．４〜１．２μｍ、好適には
０．５〜０．８μｍに設定するのが良く、又表面層１ｃ
を二層領域とする場合はその最表面側の第二層領域の動
的押込み硬さが５０〜２００Ｋｇｆ／ｍｍ² であり且つ
厚みを８００〜３０００（オングストローム）に設定
し、その奥側の第一層領域の硬度を第二層領域より大に
するのがよい。

【００２４】また、本発明は前記した放電生成物が吸着
した場合、これを積極的に除去する為に現像ローラによ
り保持されるトナー、もしくは研磨剤にて研磨を行う。
言換えれば積極的に研磨が行えるように最表面の動的押
込み硬さが３００Ｋｇｆ／ｍｍ² 以下に硬度設定を行っ
た事を特徴とする。そして、最表面側より光導電層側の
奥側が硬度が大きく、好ましくは奥側に進むに連れ徐々
に硬度が大きくなるように設定しているので、放電生成
物のみでなく最表面層も削られ、徐々にその削れ量が少
なくなり、高寿命及び高耐久性を維持する事が可能とな
る。

【００２５】そして、本発明においては、図１に示すよ
うに、ゴム等の弾性力を有した４２を備えて構成された
現像ローラ４０を感光体１の表面層１ｃ表面に転接させ
るとともに、前記感光体１に対して周速差をもたせて、
重合法で作成されたトナーを摺擦させながら前記感光体
の表面層を研磨とともに現像するように構成しているの
で、特別な摺擦ローラ、クリーニングブレード等を設け
る必要がなく、構成が簡略化する。

【００２６】また、現像容器４１内において、感光体の
表面の研磨とともに現像を行っているので、現像容器内
に前記トナーの回収を行うことができ、現像及び研磨に
利用されない残留トナーの再利用が可能である。

【００２７】また、前記現像ローラを前記感光体より速
い周速で回転するように構成しているので、感光体が研
磨される面積に対して現像ローラが摺擦する面積が広
く、たとえ現像ローラの周面におけるトナーの保持密度
に差が生じたとしても、研磨度合いは平均化され、良好
な研磨を行うことができる。また、前記現像ローラが前
記感光体に接触するニップ幅を０．５ｍｍ以上に設定す
ることにより、前記現像ローラの有効な研磨面を保持で
き、良好な研磨が維持できる。

【００２８】かかる構成を取ることにより、光導電層１
ｂを支持する基体内にヒータを内蔵しない状態でも、画
像流れが生じることなく画像形成を行うことが可能とな
る。

【００２９】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の実
施例を例示的に詳しく説明する。但しこの実施例に記載
されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置
などは特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲
をそれのみに限定する趣旨ではなく単なる説明例に過ぎ
ない。

【００３０】図１は本発明が適用される電子写真装置を
示し、図上時計回りに回転するａ−Ｓｉ感光体ドラム１
の周囲に、回転方向に沿って露光用ＬＥＤヘッド２及び
セルフォックレンズ３からなる光学系、現像ユニット
４、転写ローラ５、除電ランプ７、及び帯電ユニット８
が配設されている。

【００３１】次に夫々の各構成要素について説明する。
感光体ドラム１は、Ａに示すように、導電性支持体１ａ
上に光導電層１ｂ、及び表面層１ｃが積層されて形成さ
れており、導電性支持体１ａと光導電層１ｂの間にはキ
ャリア注入阻止層１ｅを、又光導電層１ｂと表面層１ｃ
の間には遷移層１ｆが、夫々介挿されている。前記支持
体１ａは、一般にはアルミ性の円筒体を用いるが、ＳＵ
Ｓ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ａｕ、Ａｇ等の金属材料、表面に導電
膜を被着させたガラス等無機材料や、エポキシ等の透明
な樹脂等で形成され、本実施例においては肉厚が３ｍｍ
で外周径を３０ｍｍに設定すると共に、軸方向に２５４
ｍｍの長さを有するアルミ製円筒体を用いている。

【００３２】前記キャリア注入阻止層１ｅは光導電層１
ｂの材料に応じ種々のものを用いるが、光導電層１ｂに
ａ−Ｓｉ系材料を用いた場合には、ａ−Ｓｉ系のキャリ
ア注入阻止層１ｅとするのが良い。

【００３３】又前記ａ−Ｓｉ系光導電層１ｂは、グロー
放電分解法、スパッタリング法、ＥＣＲ法、蒸着法等に
より膜形成し、その形成にあたって、ダングリングボン
ド終端用の元素、例えば（Ｈ）やハロゲンを５〜４０ｗ
ｔ％含有させるのがよい。即ち、光導電層１ｂにはａ−
Ｓｉ：Ｈからなる光導電体を用い、そして現像バイアス
が正の場合には電子の移動度を高める為、ノンドープ又
はＶａ族元素を含有させ、又現像バイアスが負の場合に
は正孔の移動度を高めるため、IIIａ族元素を含有させ
るのが好ましい。又必要に応じて暗導電率や光導電率等
の電気的特性、光学的バンドギャップ等について所望の
特性を得るために、Ｃ、Ｏ、Ｎ等の元素を含有させても
良い。

【００３４】そして、前記光導電層１ｂ全体の膜厚は、
必要な帯電および絶縁耐圧の確保や、露光された光の吸
収や前記した残留電位の抑制等から３〜５０μｍ程度に
するのがよい。

【００３５】又、表面層１ｃはグロー放電分解法、スパ
ッタリング法、ＥＣＲ法、蒸着法等により膜形成され、
元素比率組成式（ａ-Ｓｉ_l-xＣ_x:Ｈ）として表された場
合、ｘが０．９５≦ｘ＜１であって、且つ最表面（自由
表面層）の動的押込み硬さが５０〜２００Ｋｇｆ／ｍｍ
² である水酸化アモルファスシリコンカーバイトから構
成され、特にその抵抗値を１０¹²〜１０¹³Ω・ｃｍ範囲
の抵抗値に設定する。そして前記表面層１ｃは最表面側
より光導電層１ｂ側の奥側に進むに連れ徐々に硬度が大
きくなるように設定する。

【００３６】そして前記のような硬度の勾配（最表面側
より光導電層１ｂ側の奥側に進むに連れ徐々に硬度が大
きくなるような勾配）を付けるには、例えば前記表面層
１ｃをグロー放電分解法で成膜する場合においては、原
料ガスにおいてＳｉ含有ガスに対するＣ含有ガスの比率
を経時的に徐々に大きくする、成膜形成時のガス圧力を
徐々に高くする、原料ガスの水素ガスによる希釈率を徐
々に小さくする、放電電力を徐々に小さくする、アルミ
円筒ドラムの基体温度を徐々に低くする等の手段で形成
される。

【００３７】表面層１ｃの厚みとしては、０．４〜１．
２μｍ、好適には０．５〜０．８μｍがよい。後記する
ように表面層１ｃは研磨を行う為に、０．４μｍ以下で
は十分なる硬度勾配を得られず、耐久性が低下し印刷枚
数の増加にともない画像スジ等が発生する。又、１．２
μｍ以上では光導電層１ｂ側の残留電位が高くなり、画
像かぶり等が発生しやすい。

【００３８】又光導電層１ｂと表面層１ｃとの間には、
ａ−ＳｉＣ：Ｈ中のＣ含有量を表面層１ｃ中のＣ含有量
よりも小さくした遷移層１ｆを設けるとよい。またこの
遷移層１ｆのＣ含有量は、その層中で変化させて含有量
の勾配を有するようにしても良い。このような遷移層１
ｆを設ける事により、光導電層１ｂで生成された光キャ
リアの走行がスムーズになって、光感度が高く、残留電
位が低くなり、画像特性も良好なものになる。このよう
な遷移層１ｆの厚みは１μｍ以下、好適には０．０５〜
０．５μｍの範囲に設定される。

【００３９】又前記表面層１ｃは一層構成でなく二層構
成にしても良い。例えば表面層１ｃに、光導電層１ｂ側
の第一層領域１ｃ₁と自由表面側の第二層領域１ｃ₂ を
具備せしめ、前記第二層領域１ｃ₂ を元素比率組成式
（ａ-Ｓｉ_l-xＣ_x:Ｈ）として表された場合、ｘが０．９
５≦ｘ＜１であって、且つ動的押込み硬さが５０〜２０
０Ｋｇｆ／ｍｍ² 、厚みが８００〜３０００（オングス
トローム）に設定し、Ｂに示すように、その奥側の第一
層領域１ｃ₁ の硬度を第二層領域１ｃ₂ より大、具体的
には研磨剤等の研磨で摩耗しない程度の硬度である、動
的押込み硬さを３００Ｋｇｆ／ｍｍ² 以上にするのがよ
い。よって、現像ローラにより、前記第二層領域１ｃ₂
を適度に研磨して第２層領域の表面に吸着した放電生成
物などの除去を行い、そして表面が平滑化された段階で
その研磨が奥側の第一層領域１ｃ₁ で阻止され、これに
より一層の長寿命化が達成される。

【００４０】そして、前記第一層領域１ｃ₁ は、第二層
領域１ｃ₂ を加えた表面層１ｃの厚みを０．４〜１．２
μｍ、好適には０．５〜０．８μｍの範囲で任意に設定
される。

【００４１】尚、本実施例においては容量結合型グロー
放電分解装置を用いて、前記ａ−Ｓｉ：Ｈ光導電層１ｂ
とａ−ＳｉＣ表面層１ｃとを順次積層し、光導電層１ｂ
の層厚が例えば夫々１５、２５、４０、６０μｍ厚みの
層を有するように感光体ドラム１を作製することができ
る。この場合表面層１ｃは第１層領域と第２層領域を設
ける事なく一層で形成し、その膜厚は０．６μｍに設定
する。

【００４２】又露光用ＬＥＤヘッド２には露光波長が６
８５ｎｍのヘッドアレイを用い、これをダイナミック駆
動にて一走査ライン毎に６４ビット×４０回分割露光す
るように構成する。

【００４３】現像ユニット４は、弾性体４２からなる現
像ローラ４０と、該ローラ４０へのトナー層厚を規制す
る現像ブレード１７と、前記現像ローラ４０にトナーを
供給する供給ローラ４５等を備え、前記現像ローラ４
０、供給ローラ４５、現像ブレード１７等には例えば５
０〜１２００Ｖの間で任意に設定できる図示しない直流
現像バイアス電源Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３に接続して、現像を
行うように構成する。

【００４４】また、トナーは通常の高抵抗若しくは絶縁
性の重合法によって得られたトナーが用いられる。この
重合トナーは、モノマーからポリマーを重合する段階に
おいて、着色剤、電荷制御剤等をポリマー粒子中に包含
させてトナー粒子を製作するので、球形の粒子が得ら
れ、電荷は球形粒子に均一に帯電するので、感光体表面
とは点接触により、１粒子に対して接触箇所が少なく鏡
像力は小さい。

【００４５】そして、このトナーは、例えば、バインダ
ー樹脂、着色剤、電荷制御剤、オフセット防止剤などを
添加し、その平均中心粒度は５〜１５μｍ前後のトナー
として構成する。尚、前記トナーに研磨剤兼流動剤とし
て比表面積が４０〜６０（ｍ² ／ｇ）、抵抗度１０³
（Ω・ｃｍ）、疎水化度０％、水分１．０％、表面処理
Ｓｄドープ（ＳｉＯ₂ ）からなり、平均粒度を０．１μ
ｍに設定した導電性酸化チタン（以下Ａ研磨剤という）
を添加したトナー（以下Ａトナーという）、又比表面積
が１０〜１５（ｍ² ／ｇ）、抵抗度１０³ （Ω・ｃ
ｍ）、疎水化度０％、水分０．５％、表面処理Ｓｄドー
プ（ＳｉＯ₂ ）からなり、平均粒度を０．３μｍに設定
した導電性酸化チタン（以下Ｂ研磨剤という）を添加し
たトナー（以下Ｂトナーという）の２つのトナーが使用
される。

【００４６】前記現像ローラ４０は感光体１の表面層１
ｃに０．５ｍｍ以上（好ましくは１ｍｍ以上）のニップ
幅で転接するとともに、該転接位置では同方向に回転
し、その位置での周速差は感光体１に対して１．２倍以
上の速さに設定されている。よって、感光体１と現像ロ
ーラとの接触がはずれる境界において、感光体１の表面
層１ｃをトナーもしくは研磨剤で研磨した後に現像が行
われる現像過程を取る結果となる。

【００４７】転写ローラ５は転写効率を上げるために導
電性ローラを用い、前記トナーの帯電電位と逆極性の転
写バイアスを印加させるとともに、前記感光体ドラム１
周面に均一に圧接し、該ドラム１と同期して回転可能に
構成する。

【００４８】帯電ユニット８にはすでに公知であるスコ
ロトロン方式の帯電器にて感光体上に均一に帯電させ
た。図中８１はコロナ放電線、８２は制御グリッド、８
３は放電バイアス、８４は帯電制御バイアスである。

【００４９】本実施例はこのように構成されているの
で、帯電装置８は、帯電制御バイアスを１５０Ｖから１
２００Ｖ前後の間で適宜バイアスに設定されているの
で、この高電圧の放電バイアスを印加させる事により、
感光体ドラム１表面電位Ｖｏを上記の設定値に帯電させ
た後、露光ヘッド２により所定の潜像を露光させた後、
現像ユニット４により該潜像にトナー像を付着させた
後、転写ローラ５に転写させる。

【００５０】一方、前記転写ローラ５に転写されない残
留トナー及び研磨剤は、現像ローラ４０の弾性体４２に
再度接触する。現像ローラ４０は感光体１との接触位置
において、感光体１より周速度が速く回転しているの
で、現像ローラ４０の弾性体４２によりトナーもしくは
研磨剤が感光体１の表面を研磨する。

【００５１】一方、前記転写ローラ５に転写されないト
ナーの残留トナーは、現像ローラ４０の弾性体４２に再
度接触する。現像ローラ４０は感光体１との接触位置に
おいて、感光体１より周速度が速く回転しているので、
現像ローラ４０の弾性体４２により残留トナーはこすり
落とされるとともに新しいトナーが感光体１の表面の潜
像を現像する。

【００５２】上述の現像の際に、本実施例は、現像ロー
ラ４２上に、重合法により作成されたトナー粒子の薄層
を形成しながら前記感光体１の潜像の現像を行っている
ので、球形のトナー粒子に電荷は均一に帯電し、また、
感光体表面とは点接触により、１トナー粒子に対して接
触箇所が少なく鏡像力は小さく、‘かぶり’現象は少な
い。

【００５３】また、従来は非接触にてトナーを飛翔させ
て感光体に画像を形成させ、もしくは非画像部に対応す
る部分のトナーを現像ローラにバックさせていたので、
現像電位は２００Ｖ以上を必要とした。ところが、本実
施例においては、前記感光体１の表面層を、アモルファ
スシリコン層で形成し、該表面層に転接する現像ローラ
の体積固有抵抗を３×１０⁷ Ωｃｍ以下に設定すること
ができる。このように設定すると、ローラ層おける過大
な電圧降下を防止し、アモルファスシリコン感光体の低
い比誘電率との相乗効果で、感光体の表面電位を４００
Ｖ以下、現像ローラの現像電位１５０Ｖ以下に設定する
ことができ、これにより感光体の膜厚も２５μｍ以下に
減少させることができ、低価格の電子写真装置を提供す
ることができる。

【００５４】また、像流れ現象が発生しない状態での、
静電潜像による単位ドット当たりの画像形成面積と、像
流れ現象発生状態での前記画像形成面積とが一致する現
像電圧に設定した場合は、‘にじみ’現象を防止するこ
とができる。

【００５５】画像流れの原因について説明すると、図１
Ａに拡大して示すように、ａ−Ｓｉ感光体においては一
般にアルミ円筒からなる導電性基体１ａ上に光導電層１
ｂ、及び表面層１ｃが積層されて形成されており、表面
層１ｃは、α−ＳｉＣ系の無機高抵抗若しくは絶縁材料
を用い、前記光導電層１ｂ上における表面電位Ｖｏと潜
像電位分布の維持を図っている。

【００５６】従って、前記表面層１ｃに電子写真プロセ
ス中のコロナ放電により生成される硝酸イオンやアンモ
ニウムイオン等の放電生成物が吸着されて、それらが高
温高湿環境下で光導電層１ｂ上における表面電位Ｖｏと
潜像電位分布に基づいて表面層１ｃ上に形成される潜像
電荷が表面方向に移動し、電荷流れ即ち画像流れが生じ
る。また、連続プリントによって感光体表面が酸化劣化
し、親水性を示すようになることも画像流れの要因とも
考えられる。

【００５７】この画像流れ現象により潜像電荷が、画像
流れがない場合の潜像の周囲に流れて画像の‘にじみ’
現象が発生する。また、従来は非接触にてトナーを飛翔
させて感光体に画像を形成させ、もしくは非画像部に対
応する部分のトナーを現像ローラにバックさせていたの
で、現像バイアス電位は２００Ｖ以上を必要とした。

【００５８】よって、図２に示すように、感光体の表面
電位Ｖｏは現像ローラとの関係で両者の同期した相対的
回動により曲線１３を描く。その際の画像を形成するド
ットは現像バイアス電位ＶＢに設定されているので１３
Ａのごとく形成される。一方、前述の画像流れ現象が発
生すると前記表面電位Ｖｏは曲線１４のごとく変化す
る。そして、その際の画像を形成するドットは１４Ａの
ごとく実像の周囲に‘にじみ’現象が発生する。

【００５９】これに対して、本実施例は、前記感光体の
表面層を、アモルファスシリコン層で形成し、該表面層
に転接する現像ローラの体積固有抵抗を３×１０⁷ Ωｃ
ｍ以下に設定しているので、ローラ層における過大な電
圧降下を防止し、アモルファスシリコン感光体の低い比
誘電率との相乗効果で、感光体の表面電位及び現像ロー
ラの現像電位を低く設定でき、図２に示すようにＶＢを
ＶＢ′のごとく低く設定し、現像流れ現象が発生して
も、画像を形成するドットが１４Ｂ、１３Ｂのように一
致する電位に設定することができる。従来ではＶＢ−Ｖ
Ｌ′でも画像濃度が得られなかったが、本実施例は上述
のようにＶＢ′−ＶＬと構成でき十分の画像濃度を得る
ことができる。

【００６０】その結果、本実施例は、前記感光体の表面
電位を略４００Ｖ以下、望ましくは３００〜３５０Ｖに
設定したり、また、前記現像ローラの現像電位を略１５
０Ｖ以下、望ましくは８０〜１２０Ｖに設定することが
でき、これにより感光体の膜厚も２５μｍ以下に減少さ
せることができ、低価格の電子写真装置を提供すること
ができる。

【００６１】このように、本実施例においては、現像ロ
ーラ４０を感光体１の表面層１ｃ表面に転接させるとと
もに、前記感光体１に対して周速差をもたせてトナーも
しくは、トナー及び研磨剤を摺擦させながら前記感光体
の表面層を研磨とともに現像するように構成しているの
で、特別な摺擦ローラやクリーニングブレードを設ける
必要がなく、構成が簡略化する。

【００６２】また、現像容器４１内において、現像とと
もに表面の研磨を行っているので、現像容器内にトナー
の回収を行うことができ、現像及び研磨に利用されない
残留トナーの再利用が可能である。

【００６３】また、前記現像ローラ４０を前記感光体１
より速い周速で回転するように構成しているので、感光
体１が研磨される面積に対して現像ローラ４０が研磨す
る面積が広く、たとえ現像ローラの周面におけるトナー
の保持密度に差が生じたとしても、研磨度合いは平均化
され、良好な研磨を行うことができる。また、前記現像
ローラ４０が前記感光体１に接触するニップ幅は０．５
ｍｍ以上に設定することにより、前記現像ローラ４０の
有効な研磨面を保持でき、良好な研磨が維持できる。

【００６４】以上詳述したように、本実施例は、現像動
作と同期して感光体の表面層を研磨することを前提とす
るものであり、放電生成物が吸着した場合、これを積極
的に除去する為に研磨を行う。すなわち、積極的に研磨
が行えるように最表面の動的押込み硬さが３００Ｋｇｆ
／ｍｍ² 以下に硬度設定を行い、研磨する手段として、
トナーもしくはトナーに添加された研磨剤と、現像ロー
ラー等を用いることによって、前記微小凹凸を有する感
光体の表面層１ｃを研磨しながら画像形成を行うように
構成される。

【００６５】したがって、感光体表面層１ｃの微小凹凸
のくぼみに、吸着されるコロナ放電により生成される硝
酸イオンやアンモニウムイオン等の放電生成物を研磨に
より除去できるために、画像流れやかぶりを生じること
がない。

【００６６】そして、更に本実施例は、表面層１ｃの最
表面より光導電層１ｂに接する奥側に向け硬度を大きく
するように構成され、この構成から、徐々に削れ量が少
なくなり、高寿命及び高耐久性を維持する事が可能とな
る。即ち、前記研磨により表面が平滑化して前記した分
子端や微小凹凸が除去され、放電生成物の吸着を抑制し
得る。そして、更に本実施例はコロナ放電によってａー
Ｓｉ表面層１ｃに生成した酸化膜の発生を抑制するた
め、感光体表面層１ｃのアモルファスカーボンの比率を
高める為に、元素比率組成式（ａ-Ｓｉ_l-xＣ_x:Ｈ）とし
て表された場合、ｘが０．９５≦ｘ＜１に設定してい
る。

【００６７】したがって、表面層１ｃを研磨する研磨剤
は、粒度を０．０５〜５μｍ、好ましくは０．１〜３μ
ｍの範囲に設定した研磨剤を用いるのが良い。

【００６８】かかる構成を取ることにより、光導電層１
ｂを支持する基体内にヒータを内蔵しない状態でも、画
像流れが生じることなく画像形成を行うことが可能とな
る。従って、本実施例によればヒータを用いずに画像形
成を行ってもかぶり等が生じることがないために、消費
電力の大幅低減のほかに、ヒータ、ドラム表面温度を検
知するサーミスタ、該サーミスタよりの検知温度に基づ
くヒータ制御回路等の電装部品の低減と回路構成が簡単
化するとともに、前記ヒータを用いない為にウオーミン
グアップタイムが不用となり、装置立上げ時間を大幅に
低減させることが出来る。

【００６９】

【実施例】表面層を、元素比率組成式（ａ-Ｓｉ_l-xＣ_x:
Ｈ）として表された場合、ｘが０．９７、且つ最表面の
動的押込み硬さが８０Ｋｇｆ／ｍｍ² （感光体Ａ）、ｘ
が０．７５、且つ最表面の動的押込み硬さが３００Ｋｇ
ｆ／ｍｍ² （感光体Ｂ）とし、それぞれ最表面側より光
導電層側の奥側が硬度が大きく、奥側に進むに連れ徐々
に硬度が大きくなるように設定した電子写真感光体を２
体用意した。尚、動的押し込み硬さは、超微小硬度計
（島津製作所製ＤＵＨ−２０１）にて測定した。

【００７０】これらの感光体Ａ及びＢを下記条件にて測
定し、画像流れおよび画像劣化の発生状況、ならびに削
れ量を調べた。 （測定条件）帯電はスコロトロン方式Ｖ０：３００〜３
５０Ｖ、現像は非磁性１成分方式、現像ロールは、径１
８ｍｍ、抵抗値：１０⁶Ω・ｃｍ〜１０⁷Ω・ｃｍ、表面
粗さ１０ミクロン以下、現像ニップ約１ｍｍ、現像ブレ
ードは、厚み１．３ｍｍ、抵抗値：１０⁴ Ω・ｃｍ以
下、供給ロールは、径１２ｍｍ、抵抗値：１０⁴ Ω・ｃ
ｍ以下、現像ロールとのニップ約１ｍｍ、各バイアス値
は、現像ローラ１００Ｖ、現像ブレード３５０Ｖ、供給
ローラ３５０Ｖ、トナーは、スチレンアクリル系材料を
もとに重合法によって平均粒径８ミクロンに生成したも
のを使用、転写は、ローラ方式で転写電流２０〜３０マ
イクロアンペアに設定した。

【００７１】それらの画像評価ならびに削れ量の評価結
果を表１に示す。

【００７２】

【表１】

【００７３】以上の結果より、本実施例の電気写真感光
体Ａによれば、画像流れや画像劣化の発生が認められ
ず、常に良好な画像品質の記録画像が得られることがわ
かる。尚、画像濃度の低下やかぶりの発生・コントラス
トの低下・解像度の低下などの問題もなかった。一方、
比較例の感光体Ｂでは、５０００枚程度の耐刷で画像流
れの発生が認められ、さらに耐刷を進めると実用上支障
がある程度に画像流れが発生したことがわかる。

【００７４】また、本実施例の電子写真感光体Ａのａー
ＳｉＣ：Ｈ表面層の削れ量は、５万枚の耐刷で、４００
（オングストローム）であり、比較例の感光体Ｂの１２
０（オングストローム）に比べてやや大きくなったが、
画像特性ならびに電子写真特性において何ら劣化は認め
られず、感光体Ａは十分な耐久性を有していることが確
認できた。

【００７５】尚、上記試験における感光体Ａの光導電層
の奥側に進むにつれて硬度の高い領域が存在しており、
しかも表面層の削れ量は表１から分かるように徐々に小
さくなっているために、感光体Ａはさらに耐刷を行って
も特に問題とならないような十分な耐久性を有している
ことが理解される。

【００７６】従って、本実施例の電子写真感光体は、耐
刷によって生じる高湿環境下における画像流れを感光体
の加熱を必要とせずに防止でき、かつ優れた耐久性を合
わせ持った電子写真感光体であることが確認できた。

【００７７】

【発明の効果】以上記載したごとく本発明によれば、ａ
−Ｓｉドラムを用い、又コロナ放電器や帯電ローラ、更
には帯電ブラシのように、放電現象を含んで感光体に均
一帯電を行った電子写真装置において画像流れやかぶり
が生じることなく鮮明画像を形成し得る。

【００７８】又本発明によれば、ａ−Ｓｉドラムを用い
た電子写真装置において構成の簡単化や安全性を配慮し
つつ、又温度等の環境変動によってもかぶりや画像流れ
が発生することなく鮮明画像が形成し得る、等の種々の
著効を有す。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明が適用される電子写真装置を示す概略図
である。

【図２】画像流れによる‘にじみ’現象を説明する図で
ある。

【符号の説明】

１ 感光体ドラム １ａ 導電性基体 １ｂ 光導電層 １ｃ 表面層 １ｃ₁ 第一層領域 １ｃ₂ 第二層領域 ２ 露光用ヘッド ３ 光学系 ４ 現像ユニット ４０ 現像ローラ ４１ 現像容器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 向高 寿 三重県度会郡玉城町野篠704−19 京セ ラ株式会社 三重玉城工場内 (56)参考文献 特開 昭62−272275（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−107268（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−203350（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−212662（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−281531（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−234589（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−307319（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−273850（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−214868（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−101584（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−241401（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−210295（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−150460（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−175276（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−261412（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−295388（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03G 5/00 G03G 9/08

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基体上に光導電層及び表面層を積層被覆
   してなる電子写真感光体と、前記感光体に形成された潜
   像に選択的にトナーを付着させて現像を行う電子写真装
   置において、 前記感光体の表面層を、元素比率組成式（ａ-Ｓｉ_l-xＣ
   _x:Ｈ）として表された場合、ｘが０．９５≦ｘ＜１であ
   って、前記表面層の最表面側の動的押込み硬さが５０〜
   ２００Ｋｇｆ／ｍｍ ² で且つ最表面側より光導電層側の
   奥側が硬度が大きく設定した電子写真感光体と、 現像ローラを前記感光体表面に転接させるとともに、前
   記感光体に対して周速差をもたせて重合法にて作成され
   且つ研磨剤が添加されたトナーを摺擦させながら現像容
   器内に前記トナーの回収を行う現像ユニットとを具え、 感光体の表面電位を４００Ｖ以下、現像ローラの現像電
   位を１５０Ｖ以下に設定するとともに、感光体の膜厚を
   ２５μｍ以下にした ことを特徴とする電子写真装置。
2. 【請求項２】 アモルファスシリコン層で形成した前記
   感光体の表面層に転接する現像ローラの体積固有抵抗を
   ３×１０ ⁷ Ωｃｍ以下に設定したことを特徴とする請求
   項１記載の電子写真装置。
3. 【請求項３】 基体上に光導電層及び表面層を積層被覆
   してなる電子写真感光体と、前記感光体に形成された潜
   像に選択的にトナーを付着させて現像を行う電子写真装
   置において、 前記感光体の表面層を、元素比率組成式（ａ-Ｓｉ _l-x Ｃ
   _x :Ｈ）として表された場合、ｘが０．９５≦ｘ＜１であ
   って、且つ前記感光体の表面層を、二層領域とし、その
   最表面側の第二層領域の動的押込み硬さが５０〜２００
   Ｋｇｆ／ｍｍ ² であり、その奥側の第一層領域の硬度を
   第二層領域より大に設定した電子写真感光体と、 現像ローラを前記感光体表面に転接させるとともに、前
   記感光体に対して周速差をもたせて重合法にて作成され
   且つ研磨剤が添加されたトナーを摺擦させながら現像容
   器内に前記トナーの回収を行う現像ユニットとを具えた
   ことを特徴とする 電子写真装置。