JP3330009B2 - 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、特に高湿化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、感光
体表面電位が低下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おら
ず、不十分である。又表面電位も略３６０Ｖ以下に限定
しており、いわゆる低電界現像方式以外の適用には大き
な制限となる。

【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】先ず、像流れの原因につ
いて説明する。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。

【００１７】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。

【００１８】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、現像剤には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。

【００１９】そこで本発明は、光導電層１ｂ、表面層１
ｃ、及び現像条件を効果的に組合せ、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。

【００２０】即ち、本発明は、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、感光体にヒータを内蔵しな
い状態で機内環境温度下で画像形成を行うように構成す
るとともに、該感光体の表面層を、元素比率組成式（ａ
-Ｓｉ_1-xＣ_x:Ｈ）として表された場合、ｘが０．９５≦
ｘ＜１であって、且つ最表面側の動的押込み硬さが５０
〜２００Ｋｇｆ／ｍｍ²であり、表面層の最表面より光
導電層に接する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と、前記感光体表面に
トナー及び研磨剤を含む現像剤を摺擦させながら現像容
器内に前記現像剤の回収を行う現像ユニットを具え、前
記現像ユニット内のトナーが比表面積が１０〜１５（ｍ
² ／ｇ）、抵抗度１０ ³ （Ω・ｃｍ）、疎水化度０％、水
分０．５％、表面処理Ｓｄドープ（ＳｉＯ ₂ ）からな
り、平均粒度を０．３μｍに設定した導電性酸化チタン
を添加したトナーであり、感光体表面温度を前記現像容
器内温度に対し０〜＋１０℃の範囲に維持したことを特
徴とするものである。

【００２１】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８００〜３０００ｎｍ（ナノメートル）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。

【００２２】更に本発明は、前記光導電層を２〜４０μ
ｍの範囲の膜厚からなるａ−Ｓｉ層で形成すると共に前
記感光体の表面電位を８００Ｖ以下に設定したことを特
徴とするものである。

【００２３】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、機内環境温度下で画像形成を
行うことが可能となる。

【００２４】

【発明の実施の形態】本発明は、感光体表面温度を前記
現像容器内温度に対し略０〜＋１０℃の範囲に維持する
ことを第１の特徴とする。けだし、二成分現像において
は感光体表面摺擦後の現像容器内に回収される現像剤温
度と前記現像容器内の現像剤温度との差が±１０℃を越
えると、高湿度下において前記温度差のある２種の現像
剤の接触により結露が生じやすい。そして前記結露が生
じた現像剤が感光体に摺擦することにより放電生成物の
生成が一層促進される。一成分の非接触現像において
も、現像時にトナーが感光体表面を摺擦することから、
同様な問題が発生する。特に前記温度差は現像剤（現像
容器内）側の温度が高いと前記作用が生じやすい。そこ
で本発明は感光体表面温度を前記現像容器内温度に対し
略０〜＋１０℃の範囲に維持している。しかしながら前
記温度差の維持によって本発明の目的を円滑に達成する
には、少なくとも画像形成初期において感光体の表面層
を研磨することを前提とするものである。即ち、前記現
像剤側からの感光体の吸湿を阻止しても、感光体表面層
１ｃはグロー放電分解等で被膜を形成するものであり、
その表面の微小凹凸のくぼみに、該分子端等にコロナ放
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前記した問題がやはり生じ
る。

【００２５】そこで本発明は画像形成初期において前記
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５０〜２００Ｋｇｆ／ｍ
ｍ²に硬度設定を行った事を特徴とする。また研磨する
手段として、トナーに添加された研磨剤を前記研磨剤に
限定するとともに、摺擦ローラー、クリーニングブレー
ド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を少なくとも画像形成初期において研磨
しながら画像形成を行うように構成することも出来る。

【００２６】そして更に本発明は、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
ことで、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。そして更に本発明はコロ
ナ放電によってａ-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-Ｓ
ｉ_1-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。

【００２７】したがって、本発明は表面層１ｃを研磨
し、該研磨により表面を平滑化させる事が前提であり、
従って表面層１ｃを研磨する研磨剤を用いる場合は、粒
度を０．０５〜５μｍ、好ましくは０．１〜３μｍの範
囲に設定した研磨剤を用いるのが良い。

【００２８】次に前記の表面層１ｃと光導電層１ｂとの
関係について検討してみる。前記した表面層１ｃを被覆
した場合でも放電生成物の吸着を完全に阻止することは
出来ず、これを光導電層１ｂ側で補償する必要がある。
特に感光体ドラムをヒータレス化した場合、感光体ドラ
ム温度は機内温度に依存する為、温度変動が生じても感
光体表面電位が大幅に変動しない事が必要である。

【００２９】そこで前記した表面層１ｃを被覆した光導
電層１ｂの膜厚の関係について言及すると図２に示すよ
うに、感光体ドラムの表面電位が８００Ｖ以下の場合に
おいて、膜厚を５０μｍ以下にするのが良い。尚、前記
膜厚は感光体表面電位を下げるに比例して低下すること
ができるが、例えば表面電位を４００Ｖ前後に下げた場
合でも感光体ドラムの膜厚が４０μｍ程度に下げた場合
でも前記温度変動に起因して感光体表面電位の変動は１
０％程度と大幅に低下しないことが確認された。

【００３０】尚、前記感光体ドラムの表面電位を８００
Ｖ以上に上げる事は可能であるが、この事は帯電制御電
圧の上昇につながり、その分オゾン発生量が増加し、こ
れに比例して放電生成物の吸着が増加するために好まし
くない。

【００３１】またａ−Ｓｉ感光体の場合は、膜の耐電圧
（以下耐圧）が１２〜１６ｖ／μｍである為、膜厚５０
μｍ以下に設定した場合には表面電位Ｖoを８００Ｖ、
好ましくは６００Ｖ以下に設定することにより、像流れ
の抑制とともに、長期使用による耐圧劣化も防止でき
る。尚、ａ−Ｓｉ系材料で光導電層１ｂを形成する場合
は膜厚を薄くする事により、少ない光出力でも所定の表
面電位Ｖo’を得る事が出来るが、低電界現像でも５０
Ｖ程度の表面電位が必要であり、従って前記耐膜圧を考
慮するとその下限は略３μｍである。また、ＬＥＤ等の
７００ｎｍ前後の波長の露光手段に用いた場合、例えば
ａ−Ｓｉ：Ｈ材の入射光の９０％が吸収されるまでの膜
厚は約２．２μｍであることからも、その下限値は３μ
ｍに設定するのがよい。

【００３２】従って本発明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。

【００３３】

【実施例】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。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、
クリーニングブレード６、除電ランプ７、及び帯電ユニ
ット８が配設されている。

【００３４】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層を、又
光導電層１ｂと表面層１ｃの間には遷移層が、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、ＳＵＳ、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２５４ｍｍの長さを有するアルミ製円筒
体を用いている。

【００３５】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。

【００３６】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。

【００３７】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。その理由は後述する。

【００３８】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_1-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。

【００３９】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。

【００４０】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１．２μ
ｍ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。

【００４１】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。

【００４２】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_1-xＣ_x:Ｈ）として表された場合、ｘが０．９５≦
ｘ＜1であって、且つ動的押込み硬さが５０〜２００Ｋ
ｇｆ／ｍｍ²、厚みが８００〜３０００ｎｍ（ナノメー
トル）に設定し、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３００
Ｋｇｆ／ｍｍ²以上にするのがよい。これにより複写プ
ロセス毎に独立した研磨手段、クリーニング手段若しく
は現像時の磁気ブラシ等により、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。

【００４３】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０．４〜１．２μ
ｍ、好適には０．５〜０．８μｍの範囲で任意に設定さ
れる。

【００４４】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、後記するよう
に、光導電層１ｂの層厚が夫々１５、２５、４０、６０
μｍ厚みの層を有する感光体ドラム１を作製した。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。

【００４５】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。

【００４６】現像ユニット４は、キャリアとトナーから
なる複数成分現像剤が収納された現像容器４１と固定磁
石集成体４３が収納された現像ローラ４２からなり、該
ローラ４２に例えば５０〜１２００Ｖの間で任意に設定
できる直流現像バイアス電源４４を接続して、現像を行
うように構成する。本発明は必ずしも二成分現像に限定
されるものではない。

【００４７】そして前記キャリアには平均粒径７０μｍ
のフェライトキャリアを用いたが、キャリアはこれに限
らず、必ずしもフェライトキャリアに限定される事なく
鉄粉、マグネタイト等のキャリアや磁性樹脂キャリアを
用いてもよい。

【００４８】又トナーは通常の高抵抗若しくは絶縁性ト
ナーが用いられ、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に、磁性体を添加して
その平均中心粒度は５〜１５μｍ前後の磁性トナーとし
て構成し上記のキャリアとトナーと適正混合比を例えば
８５〜９０：１５〜１０重量％に設定する。尚、前記ト
ナーに研磨剤兼流動剤として比表面積が４０〜６０（ｍ
²／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０．１μｍ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・ｃｍ）、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）、及び前記研磨剤を添加しないトナー（以下Ｃトナ
ーという）の３つのトナーを用意する。

【００４９】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。

【００５０】帯電ユニット８にはすでに公知であるコロ
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、８３は
放電バイアス、８４は帯電制御バイアスである。

【００５１】かかる実施例では、帯電制御バイアスを１
５０Ｖから１２００Ｖ前後の間で適宜バイアスに設定し
た状態で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を下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。次にかかる装置を用い
光導電層１ｂの膜厚の異なる感光体ドラム１を用いて次
のような実験を行った。

【００５２】次に、前記効果を確認するために、前記Ａ
トナーについて、感光体ドラムの表面電位Ｖoを４５０
Ｖに設定し、現像バイアスを２５０Ｖに設定した状態
で、現像容器４１内に不図示のヒータを装着して現像容
器４１内現像剤温度を２０℃に設定した状態で、空調機
において中湿度下において１０℃、２０℃、２５℃、３
０℃に夫々に設定した室内に２時間以上放置した後、各
一万枚ずつ印刷を行う。この結果、機内温度が１０℃℃
のものについては画像印刷初期〜１万枚印刷まで僅かに
画像流れが生じていたが、他の２０℃、２５℃、３０℃
のものについてはいずれも問題がなかった。

【００５３】次に、感光体ドラムの表面電位Ｖoを４５
０Ｖに設定し、現像バイアスを２５０Ｖに設定した状態
で、感光体ドラムと現像容器のいずれにもヒータを装着
することなく、２５μｍの感光体ドラムについて同様に
中湿度下において機内温度を１０℃から４０℃の間で１
０℃／時間の勾配で上下に変化させながら、印刷したと
ころ、同様に画像流れもかぶりが生じることなく鮮明画
像を得ることが出来た。

【００５４】次に、前記感光体ドラム１の表面電位Ｖo
が６００ｖとになるように夫々帯電制御バイアス等を調
整した後、前記ＬＥＤヘッドと前記Ａトナーを混合した
現像剤を用い、感光体ドラム１上に結像させるエネルギ
ーレベルが １．０μＪ／ｃｍ²になるように、露光ヘッ
ド２の出力を調整した後、該帯電制御バイアスを一定に
維持した状態で、中湿度下における機内温度を１０℃、
２０℃、３０℃、４３℃に変化させた場合の、２５μ
ｍ、４０μｍ、６０μｍに成膜したａ−Ｓｉ感光体ドラ
ムについて、一万枚及び１０万枚印刷後の表面電位Ｖo
の関係を示す。

【００５５】本図より理解されるように６０μｍの光導
電層１ｂを有する感光体ドラムにおいては、温度依存性
が高く１０万枚印刷後においても僅かに温度勾配を有し
ていたが、４０μｍ及び２５μｍの光導電層１ｂを有す
る感光体ドラムにおいては、温度勾配が生じる事なく、
温度依存性が大幅に低下していることが理解できた。こ
のことから環境変動に起因する表面電位Ｖoの変動も感
光体ドラムを５０μｍ以下、好ましくは４０μｍ以下に
薄膜化することにより抑制し得る。

【００５６】次に、感光体ドラムの表面電位Ｖoを８０
０Ｖに上げて設定し、感光体ドラムにヒータを装着する
ことなく、４０μｍの感光体ドラムについて中湿度下に
おいて機内温度を１０℃から４０℃の間で１０℃／時間
の勾配で上下に変化させながら、３０万枚（略５００時
間）印刷したところ、画像流れもかぶりが生じることな
く鮮明画像を得ることが出来た。

【００５７】次に、前記トナーの効果を確認するため
に、ＢトナーとＣトナーの夫々について、感光体ドラム
の表面電位Ｖoを４５０Ｖに設定し、感光体ドラムにヒ
ータを装着することなく、２５μｍの感光体ドラムにつ
いて同様に中湿度下において機内温度を１０℃から４０
℃の間で１０℃／時間の勾配で上下に変化させながら、
印刷したところ、研磨剤を添加しないＣトナーについて
のみ１万枚印刷初期について僅かに画像流れが生じてい
たが、１０万枚の印刷時点では画像流れが解消してい
た。

【００５８】次に前記図１に示すクリーニングブレード
を形成するゴム材を混練する際にＢ研磨剤を混練したゴ
ム材を用いてクリーニングブレードを形成したもの（Ｂ
ブレード）、及び平均粒度のみ５〜１０μｍに設定し、
他の組成はＢ研磨剤と同一に設定した研磨剤を混練した
ゴム材を用いてクリーニングブレードを形成したもの
（Ｃブレード）を夫々用い、トナーには研磨剤を添加し
ないＣトナーを用いて感光体ドラムの表面電位Ｖoを４
５０Ｖに設定し、感光体ドラムにヒータを装着すること
なく、２５μｍの感光体ドラムについて同様に中湿度下
において機内温度を２０℃で、印刷したところ、研磨剤
粒度が５〜１０μｍのＣブレードについては３０万枚印
刷後においても尚画像流れが生じていたが、Ｂブレード
のものについては画像流れが発生しなかった。

【００５９】

【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
一帯電を行うた電子写真装置において像流れやかぶりが
生じることなく鮮明画像を形成し得る。

【００６０】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】帯電制御バイアスを一定に維持した状態で、機
内温度を変化させた場合のａ−Ｓｉ感光体ドラムの膜厚
と表面電位の関係を、１万枚印刷時点及び１０万枚印刷
時点の状態を示す。

【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 二成分現像ユニット ４１ 現像容器 ８ 帯電装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き 審査官 藤田 裕子 (56)参考文献 特開 平５−134439（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−214868（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−29673（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−154275（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03G 5/08 105

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、 感光体にヒータを内蔵しない状態で機内環境温度下で画
   像形成を行うように構成するとともに、該感光体の表面
   層を、元素比率組成式（ａ-Ｓｉ_1-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
   側の動的押込み硬さが５０〜２００Ｋｇｆ／ｍｍ²であ
   り、表面層の最表面より光導電層に接する奥側に進むに
   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
   光体と、 前記感光体表面にトナー及び研磨剤を含む現像剤を摺擦
   させながら現像容器内に前記現像剤の回収を行う現像ユ
   ニットを具え、前記現像ユニット内のトナーが比表面積が１０〜１５
   （ｍ ² ／ｇ）、抵抗度１０ ³ （Ω・ｃｍ）、疎水化度０
   ％、水分０．５％、表面処理Ｓｄドープ（ＳｉＯ ₂ ）か
   らなり、平均粒度を０．３μｍに設定した導電性酸化チ
   タンを添加したトナーであり、 感光体表面温度を前記現像容器内温度に対し０〜＋１０
   ℃の範囲に維持したことを特徴とする電子写真装置。
2. 【請求項２】 前記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
   ／ｍｍ²であり且つ厚みを８００〜３０００ｎｍ（ナノ
   メートル）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】 前記光導電層を２〜４０μｍの範囲の膜
   厚からなるａ−Ｓｉ層で形成すると共に前記感光体の表
   面電位を８００Ｖ以下に設定したことを特徴とする請求
   項１若しくは２記載の電子写真装置。