JP3710304B2

JP3710304B2 - Electrophotographic equipment

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Publication number: JP3710304B2
Application number: JP34031198A
Authority: JP
Inventors: 竜次岡村; 淳一郎橋爪; 重教植田
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1998-11-30
Filing date: 1998-11-30
Publication date: 2005-10-26
Anticipated expiration: 2018-11-30
Also published as: JP2000162939A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電子写真プロセスにおいて、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。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真感光体に用いる素子部材の技術としては、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−Ｓｉ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。
【０００３】
電子写真用アモルファスシリコン堆積膜の形成方法として、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。
【０００４】
更に、近年では膜質及び処理能力の向上に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。
【０００５】
近年、平行平板型のプラズマＣＶＤ装置を用いて５０ＭＨｚ以上の高周波電源を用いたプラズマＣＶＤ法の報告があり（Plasma Chemistry and Plasma Processing, 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。
【０００６】
このような感光体を用いた電子写真プロセスにおいては、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。
【０００７】
ブレードと感光体との摩擦低減の技術に関しては、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。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
近年では、複写画像に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。
【０００９】
トナーがドラム表面に融着すると、融着部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。
【００１０】
この感光体表面へのトナーの融着の現象に関しては、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。
【００１１】
トナー融着を発生させないためには、付着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。
【００１２】
そこで小粒径トナーを用いた高速プロセスのように、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。
【００１３】
また、高品位な画像を長期間にわたって得られ、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。
【００１４】
本発明の目的は、苛酷な環境下においても、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。
【００１５】
また、本発明の他の目的として、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提供することにある。
【００１６】
以上の問題を解決するために、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、該感光体を感光体表面の移動速度が３００ないし５００ｍｍ／ｓｅｃの範囲で回転させ、帯電・露光・平均粒径が５ないし８μｍである現像剤による現像・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ＪＩＳ硬度が７０度以上８０度以下の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、該クリーニングブレードの線圧１ｇｆ／ｃｍ当たり２ｇｆ以下であることを特徴とする。
【００１７】
以下に問題を解決するに至った経緯を説明する。
【００１８】
本発明者らは、融着を起こさず、かつクリ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。
【００１９】
検討の１つとして、感光体とクリーニングブレードとの間の、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。
【００２０】
上記を踏まえ、図１に示したような評価システムを作成し、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１０３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。
【００２１】
この評価システムを用いて様々な線圧で摩擦力、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。
【００２２】
すなわち、複写プロセスに依存する線圧を変えることで、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。
【００２３】
図３は前記評価システムによって得た摩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。
【００２４】
この時、感光体Ａを用いた結果を示した図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。
【００２５】
一方、感光体Ｂでは標準偏差が４ｇｆ程度と小さく、線圧１ｇｆ／ｃｍ当たりに換算すると０．２９ｇｆ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。
【００２６】
さらに、感光体Ｂを用い、動摩擦力の標準偏差が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／ｃｍ、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。
【００２７】
これらの実験結果および耐久試験の結果から、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。
【００２８】
図３に挙げた結果以外にも様々な条件において検討を行った。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。
【００２９】
それぞれの条件を組み合わせて、ブレード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。
【００３０】
本発明の範囲内にブレードにかかる摩擦力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。
【００３１】
摩擦力の標準偏差は、摩擦によって生じた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。
【００３２】
一方、微小振動の振幅がある程度以上小さい場合、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。
【００３３】
以下に図を用いて電子写真装置の画像形成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。
【００３４】
上記の画像形成プロセスにおいて、プロセ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。
【００３５】
実際に図１の評価システムによる測定から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／ｓｅｃ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。
【００３６】
また、クリーニングブレードの硬度に関し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。
【００３７】
同様に、トナーの平均粒径についても考えると、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、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。
【００３８】
しかも、本発明の電子写真装置に用いる感光体の表面層は、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。
【００３９】
本発明であるところの少なくともフッ素を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。
【００４０】
次に本発明の電子写真装置で用いる感光体について、図を用いて詳細に説明する。
【００４１】
図４は本発明による電子写真感光体を説明する模式図である。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。
【００４２】
本発明の表面層３０４は、少なくともフッ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１０〜４０ｗｔ．％である。
【００４３】
図４（ｂ）には光導電層を電荷発生層と電荷輸送層の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３０４が積層されている。
【００４４】
ここで電荷輸送層３０５と電荷発生層３０６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。
【００４５】
図４（ａ）、（ｂ）に挙げた感光体において、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。
【００４６】
これらはスパッタリング法、イオンプレー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。
【００４７】
本発明の表面層を作成する際のプラズマＣＶＤ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５０〜４５０ＭＨｚ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。
【００４８】
図５は、本発明の高周波電源を用いたプラズマ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。
【００４９】
この装置は大別すると、堆積装置４００、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。
【００５０】
原料ガス供給装置４０１は、ＳｉＨ₄，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４０８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。
【００５１】
本発明で使用される高周波電源の出力は１０Ｗ〜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。
【００５２】
使用されるマッチングボックス４０６は高周波電源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。
【００５３】
高周波電力が印加されるカソード電極４０９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。
【００５４】
カソード電極４０９は必要に応じて冷却手段を設けてもよい。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。
【００５５】
本発明に用いる円筒状被成膜基体４０３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。
【００５６】
表面形状としてはバイト切削、ディンプル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。
【００５７】
以下、図５の装置を用いた、感光体の形成方法の手順の一例について鋭明する。
【００５８】
反応容器４０２内に円筒状被成膜基体４０３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４０３の温度を２０℃〜５００℃の所定の温度に制御する。
【００５９】
感光体形成用の原料ガスを反応容器４０２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。
【００６０】
次に真空計４１３の読みが５×１０^-4Ｐａ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。
【００６１】
以上の手順によって成膜準備を完了した後、円筒状被成膜基体４０３上に光導電層の形成を行う。
【００６２】
円筒状被成膜基体４０３が所定の温度になったところで、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４０５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４１３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４０３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。
【００６３】
膜形成を行っている間は円筒状被成膜基体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。
【００６４】
図６は複写機の構成を示した模式図である。
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５１０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。
【００６５】
一方、転写紙供給系５０５を通って、レジストローラー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５０８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。
【００６６】
感光体５０１上に残留するトナーはクリーニングユニット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。
【００６７】
以下に本発明を実験例、実施例を用いて具体的に説明するが、本発明はこれにより何ら限定されるものではない。
【００６８】
実施例１
図５に記載のプラズマＣＶＤ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。
【００６９】
【表１】

その後、表２に示した条件でａ−Ｃ：Ｆからなる表面層を５０００オングストローム堆積させた。
【００７０】
【表２】

【００７１】
前記のドラムを用いるプロセスの条件として、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。
【００７２】
比較例１
図５に記載のプラズマＣＶＤ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。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２．７ｇｆ、ブレード硬度７４度のもので２．２ｇｆであった。
【００７３】
上記の感光体、プロセス条件を用い、以下の評価を行った。
【００７４】
（評価１）トナー融着の評価
実験用に改造した電子写真装置（キャノン社製ＮＰ６０６０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０．３ｍｍ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。
【００７５】
判定基準は以下のように定める。
◎：黒点は全く認められなかった
○：０．３ｍｍ以下の黒点が数個認められる程度
△：０．３ｍｍ以上の黒点が数個認められる程度
×：０．３ｍｍ以上の黒点が多数認められる
【００７６】
（評価２）クリーニング性評価
前記のＮＰ６０６０改造機を用いて、クリーニング性の評価を行った。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。
【００７７】
判定基準は以下のように定める。
◎：汚れは全く認められなかった
○：一部汚れが認められるが気にならない程度
△：一部汚れが認められ、少し気になる程度
×：筋状のクリーニング不良による汚れが認められる。
【００７８】
（評価３）ムラ削れ評価
前記のＮＰ６０６０改造機を用いて、長期使用による削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。
【００７９】
判定基準は以下のように定める。
【００８０】
比較例１の評価結果を５０とした時の相対値として表し、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。
【００８１】
【表３】

【００８２】
実施例１では、融着が出やすい条件に設定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。
【００８３】
また、クリーニング性の試験においても、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２ｇｆ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。
【００８４】
実施例２
実施例１で作成したドラムと同様のドラムを用い、前記のドラムを用いるプロセスの条件として、ＪＩＳ硬度７４度の弾性ゴムブレードを用い、プロセススピードを４５０ｍｍ／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。
【００８５】
更に比較のために図５に記載のプラズマＣＶＤ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５０００オングストローム積層させた。
【００８６】
【表４】

【００８７】
このようなドラムを同様に図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。
【００８８】
【表５】

【００８９】
結果から、各条件において融着クリーニン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２ｇｆ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。
【００９０】
実施例３、参考例
実施例１と同じ条件にて作成したドラムを用い、前記の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２００、２５０、３００、４００、５００ｍｍ／ｓｅｃとし、トナー粒径として６．５μｍのものを用いた。なお、プロセススピードが２００及び２５０ｍｍ／ｓｅｃの例は参考例である。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。
【００９１】
【表６】

【００９２】
表に示されるように、プロセススピードが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。
【００９３】
実施例４、参考例
実施例１と同じ条件にて作成したドラムを用い、前記のドラムを用いるプロセスの条件として、ＪＩＳ硬度６８、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。なお、ＪＩＳ硬度が６８及び８２の例は参考例である。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。
【００９４】
【表７】

【００９５】
ブレード硬度７０〜８０度では、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、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２．３ｇｆ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。
【００９６】
実施例５、参考例
実施例１と同じ条件にて作成したドラムを用い、前記の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４２０ｍｍ／ｓｅｃとし、トナー粒径として５、７、８、９、１２μｍのものを用いた。なお、トナー平均粒径が９および１２μｍのものは参考例である。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。
【００９７】
【表８】

【００９８】
トナー粒径５、７、８μｍのものでは、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。
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。
【００９９】
実施例６
図５に記載のプラズマＣＶＤ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、１３．５６、５０、１０５、２５０、４５０、５００ＭＨｚと変化させたものをそれぞれ作成した。
【０１００】
【表９】

【０１０１】
前記のドラムを用いるプロセスの条件として、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。
【０１０２】
【表１０】

【０１０３】
周波数１〜４５０ＭＨｚの条件で作成したものでは、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。
【０１０４】
この結果から、ａ−Ｃ：Ｆ膜からなる表面層の作成に用いるプラズマプロセスの高周波が１〜４５０ＭＨｚ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。
【０１０５】
【発明の効果】
本発明の電子写真装置によれば、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、その感光体を感光体表面の移動速度が３００ないし５００ｍｍ／ｓｅｃの範囲で回転させ、帯電・露光・平均粒径が５ないし８μｍである現像剤による現像・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ＪＩＳ硬度が７０度以上８０度以下の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、該クリーニングブレードの線圧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が提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】摩擦力の時間的推移の標準偏差を求めるための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
【図２】線圧と動摩擦力及び動摩擦力の標準偏差との関係
【図３】図１の評価システムにて測定した摩擦力の時間的推移データ
【図４】本発明で用いる電子写真感光体の模式図。（ａ）単層型、（ｂ）積層型
【図５】本発明のＰ−ＣＶＤ法により基体上に感光体を形成するための堆積装置の模式図。
【図６】電子写真装置の模式的断面図。
【符号の説明】
１０１電子写真感光体
１０２クリーニングブレード
１０３トナー
１０４センサー
３０１円筒状基体
３０２電荷注入阻止層（下部阻止層）
３０３光導電層
３０４表面層
３０５電荷輸送層
３０６電荷発生層
４００堆積装置
４０１原料ガス供給装置
４０２反応容器
４０３円筒状基体
４０４加熱用ヒーター
４０５原料ガス導入管
４０６高周波マッチングボックス
４０７高周波電源
４０８供給バルブ
４０９カソード電極
４１０リークバルブ
４１１メインバルブ
４１２ガス供給用配管
４１３真空計
５０１感光体
５０２主帯電器
５０３静電潜像形成部位
５０４現像器
５０５転写紙供給系
５０６（ａ）転写帯電器
５０６（ｂ）分離帯電器
５０７クリーニングローラー
５０８搬送系
５０９除電光源
５１０ハロゲンランプ
５１１原稿台
５１２原稿
５１３ミラー
５１４ミラー
５１５ミラー
５１６ミラー
５１７レンズユニット
５１８レンズ
５１９給紙ガイド
５２０ブランク露光ＬＥＤ
５２１クリーニングブレード
５２２レジストローラー
５２３ドラムヒーター
５２４定着器[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention is an electrophotographic apparatus in which an image defect due to toner fusion does not occur even in a harsh environment in an electrophotographic process, and the toner is easily separated from the photoconductor to obtain a good cleaning property and to obtain a high quality image. About.
[0002]
[Prior art]
Various materials such as selenium, cadmium sulfide, zinc oxide, phthalocyanine, and amorphous silicon (hereinafter abbreviated as a-Si) have been proposed as technology for element members used in electrophotographic photoreceptors. Among these, non-single crystalline deposited films containing silicon atoms as a main component typified by a-Si, for example, amorphous deposited films such as a-Si compensated with hydrogen and / or halogen (such as fluorine and chlorine) are high performance. Have been proposed as highly durable and non-polluting photoreceptors, and some of them have been put to practical use. Japanese Patent Laid-Open No. 54-86341 discloses a technique of an electrophotographic photosensitive member in which a photoconductive layer is mainly formed of a-Si.
[0003]
As a method for forming an amorphous silicon deposited film for electrophotography, a plasma CVD method, that is, direct current, high frequency (RF, VHF), or microwave is used, and a raw material gas is decomposed by glow discharge, etc., and glass, quartz, heat resistant synthetic resin film A method for forming a thin film on a substrate such as stainless steel or aluminum has been put into practical use, and various apparatuses have been proposed.
[0004]
Furthermore, in recent years, there has been a strong demand for improvement in film quality and processing capacity, and various devices have been studied.
[0005]
In recent years, there has been a report of plasma CVD using a parallel plate type plasma CVD apparatus using a high frequency power source of 50 MHz or more (Plasma Chemistry and Plasma Processing, Vol.7, No3 (1987) p267-273). The possibility that the deposition rate can be improved without degrading the performance of the deposited film by increasing the value from the conventional 13.56 MHz is attracting attention. In addition, a report of increasing the discharge frequency has been made by sputtering or the like, and has been widely studied in recent years.
[0006]
In such an electrophotographic process using a photoconductor, image formation is repeated by transferring the toner image formed on the surface of the photoconductor to a recording medium such as paper. It is necessary to sufficiently remove the residual toner. As a cleaning device for this purpose, there is one configured to remove a residual toner by pressing a rubber blade made of an elastic material such as urethane rubber against the surface of the photoreceptor. Since this cleaning device is simple in structure, small in size and low in cost, and has an excellent toner removal function, it has been widely put into practical use from low speed machines to high speed machines.
[0007]
Various studies have been made on the technology for reducing friction between the blade and the photoreceptor. For example, JP-A-8-123279 discloses a cleaning device for reducing the frictional force. Japanese Laid-Open Patent Publication No. 5-88597 discloses a cleaning device that can prevent contact with each other and poor cleaning.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
In recent years, due to the increasing demand for copied images, a technology for stably supplying higher image quality is desired. While various demands for copiers such as higher definition, higher speed, digitization, miniaturization, and lower cost are increasing, toner particles are becoming smaller for higher definition, and coulter counters, etc. A material having a weight average particle diameter of 0.005 to 0.008 mm has been widely used. In order to increase the speed, it is necessary to improve the fixability of these small-diameter toners, but they are fused to the photoconductor, which is a contradictory property (a phenomenon in which toner components adhere to the photoconductor surface and cause image defects). There is a possibility that will occur. In addition, the fact that the particle size is small is also disadvantageous for fusion. That is, when cleaning toner with a small particle size, it is necessary to change the blade pressing pressure in order to prevent the toner from slipping through. It can be said that the situation is easy to wear.
[0009]
When the toner is fused to the drum surface, image exposure does not pass through the fused portion, so that a latent image is not formed and appears as a small black spot on the image. Also, once fusion occurs, even if it does not initially appear in the copied image, the fusion grows in the rotational direction as the copying operation is repeated, resulting in a linear image defect. Unlike a photoreceptor that is replaced with tens of thousands of sheets, such as an organic photoreceptor, the a-Si photoreceptor has a large durability, and image defects due to fusion cannot be ignored. In order to remove the grown fusion, there is no choice but to polish with alumina powder or the like. However, it is practically replaced, resulting in a significant increase in running cost. For this reason, prevention of toner fusing and growth is an essential condition for advancing low running costs.
[0010]
Regarding the phenomenon of toner fusion to the surface of the photoconductor, it is considered that the friction between the blade and the photoconductor is the cause, but no detailed mechanism has been found.
[0011]
In order to prevent toner fusion, the blade hardness is increased to enhance the ability to scrape off the adhered toner, or the surface of the photoconductor is modified to make it difficult for the toner to adhere to the photoconductor. Can be considered. However, when the hardness of the blade is increased, the blade material is closer to the glassy state from the rubbery state, so the ability to scrape is improved but it becomes brittle, leading to chipping of the blade, etc., leading to poor cleaning. Sex came out. In addition, when modifying the surface of the photoconductor, the frictional force increases and the polishing power increases as the process speed increases. There is a possibility that it will end up.
[0012]
Therefore, as in a high-speed process using small-diameter toner, the surface of the drum cannot be scraped with high hardness even under harsh conditions, does not cause toner fusion, and its function can be achieved by copying a large number of sheets for a long time. A copying process that does not deteriorate has been desired.
[0013]
In addition, there has been a demand for a copying process that can obtain high-quality images over a long period of time, does not cause poor cleaning, and can reduce the maintenance cost by extending the life of the blade and the life of the photoconductor.
[0014]
An object of the present invention is to obtain a high-definition and high-quality image even in a harsh environment, and has high durability sufficient to maintain the characteristics without causing toner fusion to the drum surface. It is to provide an electrophotographic apparatus.
[0015]
Another object of the present invention is to provide an electrophotographic apparatus capable of widening the latitude of the pressing pressure of the cleaning blade, greatly improving the life of the cleaning blade and the photoconductor, and enabling good cleaning properties. is there.
[0016]
In order to solve the above problems, the present invention provides a copying process using an electrophotographic apparatus having the following characteristics. That is, the electrophotographic apparatus of the present invention has a photoconductive layer made of a non-single crystal material based on at least silicon atoms and a surface layer made of a non-single crystal carbon material containing at least fluorine on a cylindrical conductive substrate. And an electrophotographic photosensitive member provided with When the moving speed of the photoreceptor surface is in the range of 300 to 500 mm / sec. Rotate, charge, exposure, With a developer having an average particle size of 5 to 8 μm An electrophotographic apparatus that repeats development, transfer, and cleaning, the developer remaining on the surface of the photoconductor after the transfer process JIS hardness is 70 degrees or more and 80 degrees or less It has a configuration for cleaning with a cleaning blade, and in the cleaning step, a standard deviation in a temporal transition of dynamic friction force generated when cleaning is performed via the developer between the photosensitive member and the cleaning blade, The cleaning The linear pressure of the blade is 2 gf or less per 1 gf / cm.
[0017]
The following explains how the problem was resolved.
[0018]
The present inventors have studied a cleaning method that does not cause fusion and does not cause a cleaning failure from various angles.
[0019]
As one of the studies, the frictional force between the photosensitive member and the cleaning blade due to the sliding through the toner was measured in detail by attaching a sensor to the cleaning blade, and no significant difference was found in the frictional force. However, it was accidentally found that there was a difference between materials in the time variation (standard deviation) of the data obtained by measuring the frictional force. In this experiment, data acquisition was measured relatively finely in 2.5 msec increments, and it is considered that such minute vibrations were found.
[0020]
Based on the above, an evaluation system as shown in FIG. 1 was created, and the copying process conditions were variously changed, and the frictional force and its standard deviation were examined in detail. In FIG. 1, the toner 103 is supplied between the photoconductor 101 and the blade 102, and is rotated in the direction of arrow A at a constant speed (for example, a rotational speed at which the process speed is 320 mm / sec). A friction force applied to the blade is detected by the sensor 104. The blade is supported by a support rod (not shown) and balances with a weight (not shown) at a fulcrum. In this state, the load applied between the surface layer and the blade can be controlled by the weight. The load applied to the blade is expressed using a linear pressure obtained by dividing the weight of the weight by the length of the blade. The blades were replaced for each evaluation, and all unused toner was used each time, taking care not to bias the external additives.
[0021]
Using this evaluation system, the friction force and standard deviation were examined at various linear pressures. As shown in Fig. 2, there is a proportional relationship between linear pressure and standard deviation and dynamic friction. It was found that the standard deviation and dynamic friction also increased.
[0022]
That is, it has been found that the relationship between the standard difference and the fusing value, which changes depending on the linear pressure depending on the copying process, is not clear. As a result of further investigation, it was found that the fusion characteristic is reflected in the slope of the proportional relationship between the linear pressure and the standard deviation, that is, the amount of standard deviation per 1 gf / cm of linear pressure applied to the blade. It was.
[0023]
Figure 3 It is an example of the time transition of the frictional force obtained by the said evaluation system. In this experiment, an experiment was performed using two types of photoconductors (A and B) having different surface layer materials in the evaluation system shown in FIG. A urethane blade was used as the blade, and the linear pressure applied to the blade was set to a value (14 gf / cm) normally used in a copying machine. FIG. 3 shows that after 0.6 to 0.7 seconds, the stationary photosensitive drum started to rotate. The portion having a large peak indicates the maximum static frictional force between the photosensitive drum and the blade through the toner. The blade then vibrates While steady state to go into. The steady state corresponds to after about 1 second in FIG.
[0024]
At this time, in FIG. 3A showing the result using the photoconductor A and FIG. 3B using the result using the photoconductor B, the average value in the steady state, that is, the dynamic friction force is almost the same. However, the standard deviation value is greatly different between the two. Although the photoconductor A does not have a cleaning failure, the standard deviation value is as large as about 30 gf, which is about 2.15 gf when converted per linear pressure of 1 gf / cm. When a durability test was performed with a copier using the same material drum and the same material blade and having the same layout, it was found that fusion is likely to occur in a specific environment such as low temperature and low humidity.
[0025]
On the other hand, the standard deviation of the photoconductor B is as small as about 4 gf, which is 0.29 when converted per linear pressure of 1 gf / cm. gf It will be about. In a durability test with a copier using the same combination and an equivalent layout, neither fusing nor insufficient cleaning occurred even in a harsh environment.
[0026]
Further, the same experiment was performed using the photoconductor B, with the linear pressure set large so that the standard deviation of the dynamic friction force was about 30 gf. The linear pressure at this time was 100 gf / cm, and converted to 0.30 gf per linear pressure of 1 gf / cm. As a result, in a durability test on a copier using the same combination and having the same layout, neither fusing nor insufficient cleaning occurred even in a harsh environment.
[0027]
From these experimental results and durability test results, it was confirmed that the cause of fusion was not very sensitive to the magnitude of the dynamic friction force in the steady state, but rather related to the magnitude of the standard deviation of the dynamic friction force. It was. Furthermore, it has been found that the threshold value of the fusion characteristic exists in the amount of the standard deviation per unit linear pressure rather than the value of the standard deviation itself depending on the linear pressure.
[0028]
In addition to the results shown in FIG. As a result, the fusing characteristics vary depending on the control of drum surface shape and physical properties, blade material, linear pressure applied to the blade, toner material, process speed, etc. It has proved difficult to prevent fusion in the environment.
[0029]
Combining each condition can prevent fusing in any environment only when the standard deviation of the frictional force per unit linear pressure on the blade is optimized to be below a specific value. It was possible for the first time.
[0030]
Although the cause of fusing can be prevented when the copying process is optimized within the scope of the present invention so as to suppress the standard deviation of the frictional force applied to the blade, not all the causes have been clarified. I think so.
[0031]
The standard deviation of the frictional force represents the amplitude of minute vibration caused by friction. This vibration turns the blade edge by a small amount. At that time, a larger amount of toner is introduced between the blade and the photoconductor than in the normal state. Thereafter, when the blade edge returns due to the elasticity of the blade, a strong compressive force is instantaneously applied to the toner sandwiched between the blade and the photosensitive member. Normally, once the toner adheres due to this compressive force, it is scraped off again by the blade. For example, it is shaved by the shadow of the protrusion on the surface of the photoreceptor, the shadow of a minute concave or convex portion, chemical adsorption to a dangling bond, etc. There are parts that cannot be taken. Since the portion forms a minute convex portion, a local minute vibration is further induced. Then, the compressive force applied to the toner sandwiched between the blade and the photosensitive member is locally increased further. By repeating such a vicious cycle, it is considered that the toner adheres firmly to the surface of the photoreceptor.
[0032]
On the other hand, if the amplitude of the minute vibration is smaller than a certain level, the amount of turning of the blade is small, so that the amount of toner introduced into the gap between the blade and the photoreceptor when turning is small, and compression caused by elastic repulsion The power is also considered small. That is, when the standard difference of the frictional force per 1 gf / cm of the linear pressure applied to the blade is 2 gf or less, the amount of turning of the blade is smaller than the average particle diameter of the toner or not so large, so that the toner has a gap. It is thought that it is hard to be introduced in. Further, since the compressive force due to elastic repulsion is considered to be proportional to the amount of turning of the blade, when the standard deviation of the frictional force per linear pressure of 1 gf / cm is 2 gf or less, the compressive force is sufficient to fix the toner. It seems that it is not a strong power.
[0033]
The image forming process of the electrophotographic apparatus will be described below with reference to the drawings.
FIG. 6 is a schematic view showing an example of an image forming process of the electrophotographic apparatus, and the photoreceptor 501 rotates in the direction of arrow X. Around the photoreceptor 501 are a main charger 502, an electrostatic latent image forming portion 503, a developing device 504, a transfer paper supply system 505, a transfer charger 506 (a), a separation charger 506 (b), a cleaner 507, A transport system 508, a static elimination light source 509, and the like are provided.
[0034]
In the image forming process described above, the effect of the present invention can be obtained basically in any range with respect to the process speed, but preferably the effect of the present invention is optimally obtained when the process speed is 300 mm / sec or more. When the process speed is reduced to 300 mm / sec or less, when the deformation returns due to elastic repulsion, the accumulated elastic energy is not released uniformly, but is gradually discharged in steps, so that the standard difference in appearance seems to be small. There is.
[0035]
Actually, when the process speed was 300 mm / sec or less from the measurement by the evaluation system shown in FIG. 1, it was found that the return of elastic deformation was considered to occur stepwise. From this, when the process speed is below a certain level, the mechanism inferred above may not be applicable. When an endurance test was conducted with an actual copying machine, it was found that the effect of the present invention was optimally obtained when the process speed was 300 mm / sec or more.
[0036]
Further, considering the hardness of the cleaning blade in the same manner, the effect of the present invention can be basically obtained in any range, but the effect of the present invention can be optimally obtained when the hardness is within a certain range. Conceivable. If it is too soft, poor cleaning cannot be prevented unless the linear pressure is extremely increased, and the amplitude of vibration tends to increase because the linear pressure is large, which is not practical. On the other hand, if it is too hard, the elastic deformation is small, so that it is not practical because it is likely to cause chipping of the blade and uneven shaving of the photoreceptor due to long-term use. From this, it can be considered that the effect of the present invention can be optimally obtained with respect to the hardness of the blade within a practical range, that is, when the JIS hardness is between 70 degrees and 80 degrees.
[0037]
Similarly, considering the average particle diameter of the toner, the effect of the present invention can be basically obtained in any range, but the effect of the present invention is optimal when the average particle diameter is smaller than a certain range. It turns out that it is obtained. When the average particle size is large, the amount of toner particles introduced between the blade and the photoconductor is small, and therefore, factors other than the mechanism described above, for example, movement that causes the blade to drag the toner intervene. it is conceivable that. It has been found that the average particle size is in the range of 8 μm or less as the above-mentioned mechanism, that is, the range in which the radiation process of the present invention can be optimally applied. In addition, the surface layer of the photoreceptor used in the electrophotographic apparatus of the present invention uses an inorganic material created by a plasma process using glow discharge, and the surface unevenness shape is relatively gentle. However, it is thought that it worked favorably in suppressing standard deviation and preventing fusion. Since surface irregularities cause the initial formation of fusion, it was considered to prevent fusion by removing them by polishing, but this method tends to adsorb dangling bonds, that is, substances. The portion could not be removed, and conversely, a number of such easily adsorbed portions were formed, and the friction was increased by the adsorbing substance, and the standard deviation of the frictional force tended to increase as the durability was increased. On the other hand, in the present invention, it is considered that the film formation of the surface layer is performed so as to eliminate the portion that is easily adsorbed while suppressing the unevenness of the surface, so that the friction is lowered and the minute vibration is less likely to occur.
[0038]
In addition, the surface layer of the photoconductor used in the electrophotographic apparatus of the present invention has a higher surface hardness than an organic photoconductor, is less likely to be unevenly scraped, and has a low surface friction coefficient. The total design freedom can be increased.
[0039]
When the non-single crystal carbon film containing at least fluorine as the present invention is used as the surface layer, the slip property of the surface is remarkably improved, and the same effect is obtained when compared with the surface layer using other materials. It is possible to increase the degree of freedom of the cleaning mechanism in obtaining the above. That is, the toner is easily separated from the surface of the photosensitive member, and the pressing pressure of the blade can be reduced. The lifetime of the blade and the lifetime of the photosensitive member are increased, and the flexibility of the blade material is greatly expanded.
[0040]
Next, the photoreceptor used in the electrophotographic apparatus of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0041]
FIG. 4 is a schematic view for explaining an electrophotographic photosensitive member according to the present invention. FIG. 4A shows a photoconductor which is called a single layer type in which the photoconductive layer is not functionally separated. From a non-single crystal material having a charge injection blocking layer 302 and at least silicon atoms as a base on a substrate 301. The photoconductive layer 303 and the surface layer 304 of the present invention are laminated in order.
[0042]
The surface layer 304 of the present invention is a non-single crystal carbon film containing at least fluorine, and the fluorine content is 5 to 50 wt. %, Preferably 10 to 40 wt. %.
[0043]
FIG. 4B shows a photoconductor that is called a function separation type because the photoconductive layer is functionally separated into a charge generation layer and a charge transport layer. A charge injection blocking layer 302 is provided on the substrate 301 as necessary, and a photoconductive layer made of a non-single crystal material based on at least a silicon atom, on which the charge transport layer 305 and the charge generation layer 306 are separated. A layer 303 is deposited on which a surface layer 304 of the present invention is laminated.
[0044]
Here, any positional relationship between the charge transport layer 305 and the charge generation layer 306 can be used. Further, when functional separation is performed by composition change, the composition change may be performed continuously.
[0045]
In the photoreceptors shown in FIGS. 4A and 4B, each layer may be accompanied by a continuous composition change and may not have a clear interface. Further, the charge injection blocking layer 302 may be omitted as necessary. Further, an intermediate layer may be provided between the photoconductive layer 303 and the surface layer 304 made of a non-single crystal material as necessary for the purpose of improving adhesion. Examples of the material for the intermediate layer include a layer having an intermediate composition between the photoconductive layer 303 and the surface layer 304, or SiC, SiO, SiN, or the like may be used. Further, the composition of the intermediate layer may be changed continuously.
[0046]
These can be prepared by sputtering, ion plating, etc., but a film prepared by plasma CVD has high transparency and hardness, and is most preferable for use as a surface layer of an electrophotographic photoreceptor.
[0047]
Any frequency can be used as the discharge frequency used in the plasma CVD method when forming the surface layer of the present invention. Industrially, high frequencies of 1 to 450 MHz, particularly 13.56 MHz, called RF and VHF frequency bands, can be suitably used. In particular, when a high frequency in a frequency band called VHF of 50 to 450 MHz is used, both transparency and hardness can be further increased, which is more preferable when used as a surface layer.
[0048]
FIG. 5 is a diagram schematically showing an example of a photoconductor deposition apparatus using a plasma CVD method using the high-frequency power source of the present invention.
[0049]
This apparatus is roughly divided into a deposition apparatus 400, a source gas supply apparatus 401, and an exhaust apparatus (not shown) for depressurizing the inside of the reaction vessel 402. A cylindrical film-forming substrate 403 connected to ground, a heater 404 for heating the cylindrical film-forming substrate, and a source gas introduction pipe 405 are installed in a reaction vessel 402 in the deposition apparatus 400, and a high-frequency matching box 406 is further provided. A high frequency power source 407 is connected via
[0050]
The source gas supply device 401 is SiH. _Four , H ₂ , CH _Four , NO, B ₂ H ₆ The material gas cylinder such as the above, an etching gas cylinder, a valve, and a mass flow controller are connected to the gas introduction pipe 405 in the reaction vessel 402 via the valve 408.
[0051]
The output of the high-frequency power source used in the present invention can be any output as long as it can generate electric power suitable for a device used in the range of 10 W to 5000 W or more. Furthermore, the effect of the present invention can be obtained regardless of the value of the output fluctuation rate of the high frequency power supply.
[0052]
The matching box 406 used can be suitably used in any configuration as long as it can match the load with the high-frequency power source 407. Moreover, as a method for obtaining the alignment, an automatically adjusted method is preferable, but even a manually adjusted method has no influence on the effect of the present invention.
[0053]
The cathode electrode 409 to which high frequency power is applied includes copper, aluminum, gold, silver, platinum, lead, nickel, cobalt, iron, chromium, molybdenum, titanium, stainless steel, and a composite material of two or more of these materials Etc. can be used. The shape is preferably a cylindrical shape, but an elliptical shape or a polygonal shape may be used as necessary.
[0054]
The cathode electrode 409 may be provided with cooling means as necessary. As specific cooling means, cooling with water, air, liquid nitrogen, Peltier element or the like is used as necessary.
[0055]
The cylindrical film-forming substrate 403 used in the present invention only needs to have a material and a shape corresponding to the purpose of use. For example, regarding the shape, when an electrophotographic photoreceptor is manufactured, a cylindrical shape is desirable, but a flat shape or other shapes may be used as necessary. In addition, in terms of materials, copper, aluminum, gold, silver, platinum, lead, nickel, cobalt, iron, chromium, molybdenum, titanium, stainless steel, two or more composite materials of these materials, polyester, polyethylene, A material in which an insulating material such as polycarbonate, cellulose acetate, polypropylene, polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride, polystyrene, glass, quartz, ceramics, and paper is coated with a conductive material can be used.
[0056]
As the surface shape, bite cutting, dimple processing and the like can be used together for the purpose of preventing interference.
[0057]
Hereinafter, an example of a procedure of a method for forming a photoreceptor using the apparatus of FIG. 5 will be clarified.
[0058]
A cylindrical film-forming substrate 403 is installed in the reaction vessel 402, and the reaction vessel 402 is evacuated by an unillustrated exhaust device (for example, a vacuum pump). Subsequently, the temperature of the cylindrical film-forming substrate 403 is controlled to a predetermined temperature of 20 ° C. to 500 ° C. by the cylindrical film-forming substrate heating heater 404.
[0059]
In order to flow the raw material gas for forming the photosensitive member into the reaction vessel 402, it is confirmed that the valve of the gas cylinder and the leak valve 410 of the reaction vessel are closed, and the valves in the gas supply system 401 other than the cylinder are After confirming that the valve is open, the main valve 411 is opened and the reaction vessel 402 and the gas supply pipe 412 are exhausted.
[0060]
Next, the reading of the vacuum gauge 413 is 5 × 10 ^-Four When the pressure reaches Pa, the auxiliary valve 408 is closed. Thereafter, each gas is introduced from the gas cylinder by opening a valve, and each gas pressure is adjusted to 3039 hPa by a pressure regulator. Next, the inflow valve is gradually opened to introduce each gas into the mass flow controller.
[0061]
After completing the film formation preparation by the above procedure, a photoconductive layer is formed on the cylindrical film-forming substrate 403.
[0062]
When the cylindrical film-forming substrate 403 reaches a predetermined temperature, necessary ones of the valves are gradually opened, and a predetermined source gas is introduced into the reaction vessel 402 from each gas cylinder through the gas introduction pipe 405. To do. Next, each mass flow controller is adjusted so that each source gas has a predetermined flow rate. At that time, the opening of the main valve 411 is adjusted while looking at the vacuum gauge 413 so that the inside of the reaction vessel 402 has a predetermined pressure of 133 Pa or less. When the internal pressure is stabilized, the high-frequency power source 407 is set to a desired power and supplied to the cathode electrode 409 through the high-frequency matching box 406 to cause a high-frequency glow discharge. Each source gas introduced into the reaction vessel 402 is decomposed by this discharge energy, and a deposited film containing a predetermined silicon atom as a main component is formed on the cylindrical substrate 403. After the formation of the desired film thickness, the supply of high-frequency power is stopped, each outflow valve is closed, the inflow of each source gas into the reaction vessel 402 is stopped, and the formation of the deposited film is completed.
[0063]
During film formation, the cylindrical film-forming substrate 2112 may be rotated at a predetermined speed by a driving device (not shown).
[0064]
FIG. 6 is a schematic diagram showing the configuration of the copying machine.
The image forming process will be specifically described below. The photosensitive member 501 is uniformly charged by the main charger 502 to which a high voltage is applied, and the electrostatic latent image portion, that is, the light emitted from the lamp 510 is reflected on the document 512 placed on the document glass 511. Through the

mirrors

513, 514, and 515, an image is formed by the lens 518 of the lens unit 517, and the guided and projected electrostatic latent image is formed through the mirror 516. To this latent image, negative polarity toner is supplied from the developing unit 504 to form a toner image.
[0065]
On the other hand, the transfer material supplied through the transfer paper supply system 505 with the leading edge timing adjusted by the registration roller 522 and supplied in the direction of the photoconductor 501 is a gap between the transfer charger 506 (a) to which the high voltage is applied and the photoconductor 501. In FIG. 2, a positive electric field having a polarity opposite to that of the toner is applied from the back surface, whereby a negative polarity toner image on the surface of the photoreceptor is transferred to the transfer material P. Next, the transfer material reaches the fixing device 524 through the transfer conveyance system 508 by the separation charger 506 (b) to which the high-voltage AC voltage is applied, and the toner image is fixed and carried out of the device.
[0066]
The toner remaining on the photoreceptor 501 is collected by the magnet roller 507 of the cleaning unit 507 and the cleaning blade 521, and the remaining electrostatic latent image is erased by the static elimination light source 509.
[0067]
Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to experimental examples and examples, but the present invention is not limited thereto.
[0068]
Example 1
Using the plasma CVD apparatus shown in FIG. 5, a lower blocking layer and a photoconductive layer were deposited on a cylindrical Al substrate under the conditions shown in Table 1.
[0069]
[Table 1]

Thereafter, a surface layer made of aC: F was deposited at 5000 Å under the conditions shown in Table 2.
[0070]
[Table 2]

[0071]
As the process conditions using the drum, an elastic rubber blade having a JIS hardness of 71 degrees and 74 degrees, a process speed of 400 mm / sec, and a toner particle diameter of 6.5 μm were used. First, the standard deviation in the temporal transition of the frictional force was obtained by the evaluation system shown in FIG. 1, and the process for optimizing the arrangement of members, the hitting angle, etc. was optimized based on the standard deviation. The standard deviation per linear pressure of 1 gf / cm applied to the blade was 1.2 gf with a blade hardness of 71 degrees and 1.4 gf with a hardness of 74 degrees.
[0072]
Comparative Example 1
Using the plasma CVD apparatus shown in FIG. 5, a lower blocking layer and a photoconductive layer were deposited on a cylindrical Al substrate under the conditions shown in Table 1. A layer corresponding to the surface layer in Example 1 was not prepared. The process conditions using this drum were the same as in Example 1. For drums without a surface layer, it has been found that the process can be optimized to some extent by increasing the hardness of the blade, but no optimization was done. At this time, in the measurement by the evaluation system of FIG. 1, the standard deviation per linear pressure of 1 gf / cm applied to the blade is 2.7 with a blade hardness of 71 degrees. gf 2.2 with a blade hardness of 74 degrees gf Met.
[0073]
The following evaluations were performed using the above photoreceptor and process conditions.
[0074]
(Evaluation 1) Evaluation of toner fusion
By installing the photoconductor prepared in Example 1 and Comparative Example 1 on an electrophotographic apparatus (NP6060 manufactured by Canon Inc.) remodeled for experiments, and setting the surface temperature of the drum to 60 ° C., fusion bonding is performed. Created an environment that is prone to occur. Using the modified acceleration tester in this way, a durability test of 100,000 sheets was conducted using a 1% document (a document with a straight line drawn in the A4 diagonal direction), and after endurance, the halftone image was copied and fused. The presence or absence of was investigated. Specifically, in a halftone image of A4, an area parallel to the drum generatrix direction is taken, and the number of black spots with a size of 0.3 mm or more due to toner fusion existing in the same area is estimated. The result was obtained.
[0075]
Judgment criteria are defined as follows.
A: No black spots were observed
○: To the extent that several black spots of 0.3 mm or less are recognized
Δ: To the extent that several black spots of 0.3 mm or more are recognized
X: Many black spots of 0.3 mm or more are recognized
[0076]
(Evaluation 2) Cleaning property evaluation
The cleaning performance was evaluated using the NP6060 modified machine. Durability of 100,000 sheets was made using an original black (hereinafter referred to as solid black) document. After endurance, a halftone image was copied to check for cleaning defects. Specifically, in the A4 halftone image, an area parallel to the generatrix direction of the drum was taken, and the area of dirt due to poor cleaning was estimated from five copy samples. The same evaluation was performed 5 times, and the results with 5 copy samples were obtained.
[0077]
Judgment criteria are defined as follows.
A: No dirt was observed
○: Some dirt is recognized but not worrisome
△: Some dirt is recognized and is a little worrisome
X: Dirt due to streaky cleaning failure is observed.
[0078]
(Evaluation 3) Unevenness evaluation
Using the NP6060 remodeling machine, the durability against abrasion due to long-term use was examined. By using a toner with a small particle size as a condition for causing uneven shaving, and further using a striped document parallel to the circumferential direction of the drum, the same portion is always slid with a small particle size toner having a high rubbing force. 100,000 copies were made as rubbed. Subsequently, after removing the influence of the ghost, the halftone original was copied, and it was examined whether density unevenness due to uneven shaving occurred. After confirming the density unevenness, an electrometer was inserted at the position of the developing device, the potential of the portion corresponding to white and black of the stripe was examined, and the difference was measured. The larger the potential difference, the greater the density unevenness. This evaluation was obtained from five halftone copy samples and five potential measurements.
[0079]
Judgment criteria are defined as follows.
[0080]
It represents as a relative value when the evaluation result of the comparative example 1 was set to 50, and normalized to the value of 0-100.
A: 0 to 20 (very excellent characteristics)
○: 20 to 40 (good characteristics)
(Triangle | delta): The thing of 40-60 (a characteristic equivalent to the comparative example 1)
X: 60-100 (there may be a practical problem)
The evaluation results of the drums of Example 1 and Comparative Example 1 are shown together in Table 3.
[0081]
[Table 3]

[0082]
In Example 1, even in the fusion test set to the condition where fusion is likely to occur, even when the maximum set number of 100,000 sheets was endured, almost no fusion exceeding 0.3 mm occurred. In addition, neither cleaning failure nor uneven shaving occurred at all.
On the other hand, in Comparative Example 1, although the surface shape and physical properties of the photoconductor were changed, the copy process conditions were not optimized, and therefore, in the fusing test, fusing occurred from about 3,000 sheets. It was seen.
[0083]
Also, in the cleaning test, so-called blade chatter (vibration with a large amplitude) occurred at the stage of several tens of thousands of sheets, resulting in poor cleaning. Further, since there was no high hardness surface layer, uneven shaving occurred. From the above results, the standard deviation in the time transition of the frictional force per 1 gf / cm of the blade linear pressure having a surface layer made of an appropriate material is 2 gf It has been found that the effects of the present invention can be maximized in a copying process optimized as follows.
[0084]
Example 2
A drum similar to the drum created in Example 1 was used. As a process condition using the drum, an elastic rubber blade having a JIS hardness of 74 degrees was used, the process speed was 450 mm / sec, and the toner particle size was 6.5 μm. The thing of was used. First, by using the evaluation system shown in FIG. 1, the pressing pressure of the cleaning blade whose standard deviation in the temporal transition of the frictional force is 2 gf or less is examined, and each process condition is optimized under each pressing pressure condition. The drum was installed in an electrophotographic apparatus (NP6060 manufactured by Canon Inc.), and toner fusion and cleaning were evaluated in the same manner as in Example 1.
[0085]
For comparison, a lower blocking layer and a photoconductive layer were deposited on a cylindrical Al substrate under the conditions shown in Table 1 using the plasma CVD apparatus shown in FIG. Thereafter, a surface layer made of a-SiC: H was laminated at 5000 Å under the conditions shown in Table 4.
[0086]
[Table 4]

[0087]
Similarly, such a drum was subjected to the same evaluation by examining the pressing pressure of the cleaning blade at which the standard difference in the temporal transition of the frictional force was 2 gf or less by the evaluation system shown in FIG.
The results are shown in Table 5.
[0088]
[Table 5]

[0089]
From the results, good results were obtained for both the fusing and cleaning properties under each condition. Further, the surface layer using the aC: F film is pressed against the cleaning blade so that the standard deviation in the temporal transition of the frictional force is 2 gf or less as compared with the case where the conventional a-SiC surface layer is used. It was confirmed that the present invention is effective even in a region where the range is wide and the pressing pressure is low.
[0090]
Example 3, Reference Example
Using a drum created under the same conditions as in Example 1, using an elastic rubber blade with a JIS hardness of 78 degrees as a process condition using the drum, the process speed was 200, 250, 300, 400, 500 mm / sec. A toner having a particle diameter of 6.5 μm was used. Examples where the process speed is 200 and 250 mm / sec are reference examples. First, the standard deviation in the temporal transition of the frictional force is obtained by the evaluation system shown in FIG. 1, and the process for optimizing the arrangement of members, the angle of attack, etc. is optimized based on the standard deviation. The same evaluation as in Example 2 was performed using the photoconductor and process conditions. The results are shown in Table 6.
[0091]
[Table 6]

[0092]
As shown in the table, when the process speed was in the range of 300 mm / sec or more, almost no fusion exceeding 0.3 mm occurred, and no cleaning failure occurred at all.
When the process speed was 200, 250 mm / sec, a slight deterioration in the level was observed in the fusion slightly compared to the result of 300 mm / sec or more, but both were good (acceptable) levels.
From the above results, it was found that in the present invention, any value of the process speed can be used, but it is more preferable in the range of 300 mm / sec or more.
[0093]
Example 4, Reference Example
Using a drum created under the same conditions as in Example 1, using elastic rubber blades with JIS hardness of 68, 70, 75, 80, and 82 degrees as the process conditions using the drum, the process speed was 380 mm / sec. A toner having a particle diameter of 6.5 μm was used. In addition, Examples with JIS hardness 68 and 82 are reference examples. First, the standard deviation in the temporal transition of the frictional force is obtained by the evaluation system shown in FIG. 1, and it is confirmed that the process conditions are optimized based on the standard deviation. Evaluation similar to 2 was performed. The results are shown in Table 7.
[0094]
[Table 7]

[0095]
When the blade hardness was 70 to 80 degrees, almost no fusion exceeding 0.3 mm occurred, and neither cleaning failure nor uneven shaving occurred. With a blade hardness of 68 degrees and 82 degrees, slight fusion and poor cleaning were observed. When the blade hardness is 68 degrees, the standard deviation per 1 gf / cm of linear pressure applied to the blade is 2.3. gf Therefore, it is considered that the degree is slightly lower than that at 70 to 80 degrees. When the blade hardness is 82 degrees, when the edge of the blade is observed after the end of the durability, several minute chips are observed, which is considered to be related.
[0096]
Example 5, Reference Example
A drum prepared under the same conditions as in Example 1 was used. As a process condition using the drum, an elastic rubber blade having a JIS hardness of 78 degrees was used. The process speed was 420 mm / sec. , 8, 9, 12 μm were used. . The toner average particle diameters of 9 and 12 μm are reference examples. First, the standard deviation in the temporal transition of the frictional force is obtained by the evaluation system shown in FIG. 1, and after confirming that the process is optimized from the value, the above-described photoconductor and process conditions are used. Similar evaluations were made. The results are shown in Table 8.
[0097]
[Table 8]

[0098]
When the toner particle diameter is 5, 7, or 8 μm, fusion exceeding 0.3 mm hardly occurred and no cleaning failure occurred at all.
In addition, the toner having a toner particle size of 9 and 12 μm did not cause any poor cleaning, but although it was slight, fusion of 0.3 mm or less was confirmed, but both were acceptable levels. Therefore, it has been found that the average particle diameter of the toner is more preferably 8 μm or less in order to obtain the maximum effect of the present invention.
[0099]
Example 6
Using the plasma CVD apparatus shown in FIG. 5, a lower blocking layer and a photoconductive layer were deposited on a cylindrical Al substrate under the conditions shown in Table 1. After that, when the aC: F film surface layer was created under the conditions shown in Table 9, the frequency of the high frequency power was changed to 0.5, 13.56, 50, 105, 250, 450, 500 MHz. Each was created.
[0100]
[Table 9]

[0101]
As the process conditions using the drum, an elastic rubber blade having a JIS hardness of 76 degrees was used, the process speed was 320 mm / sec, and the toner particle diameter was 6.5 μm. First, the standard deviation in the temporal transition of the frictional force is obtained by the evaluation system shown in FIG. 1, and after confirming that the process is optimized from the value, the above-described photoconductor and process conditions are used. Evaluation similar to 2 was performed. The results are shown in Table 10.
[0102]
[Table 10]

[0103]
In those prepared under conditions of a frequency of 1 to 450 MHz, almost no fusion exceeding 0.3 mm occurred, and no cleaning failure occurred at all.
A sample produced at a frequency of 0.5 MHz had almost good results although the fusing and cleaning properties were somewhat poor.
In the case of the frequency of 500 MHz, no fusion occurred, but the cleaning performance was almost good although the degree was somewhat poor.
[0104]
From this result, it was found that the effect of the present invention can be obtained more favorably under the condition that the high frequency of the plasma process used for creating the surface layer made of the aC: F film is 1 to 450 MHz.
[0105]
【The invention's effect】
According to the electrophotographic apparatus of the present invention, on a cylindrical conductive substrate, a photoconductive layer made of a non-single crystal material containing at least silicon atoms as a base, and a surface layer made of a non-single crystal carbon material containing at least fluorine. And an electrophotographic photosensitive member provided with When the moving speed of the photoreceptor surface is in the range of 300 to 500 mm / sec. Rotate, charge, exposure, With a developer having an average particle size of 5 to 8 μm An electrophotographic apparatus that repeats development, transfer, and cleaning, and removes the developer remaining on the surface of the photoreceptor after the transfer process. JIS hardness is 70 degrees or more and 80 degrees or less It has a configuration for cleaning with a cleaning blade, and in the cleaning process, the standard deviation in the temporal transition of the dynamic friction force generated when cleaning is performed via the developer between the photosensitive member and the cleaning blade, The cleaning The cleaning blade is characterized in that the linear pressure of the blade is 2 gf or less per 1 gf / cm, and does not cause the toner to adhere to the drum surface in any environment and widens the latitude of the pressing pressure of the cleaning blade. In addition, it is possible to provide an electrophotographic apparatus that can greatly improve the life of the photosensitive member and can be satisfactorily cleaned.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram of an evaluation system for obtaining a standard deviation of a temporal transition of frictional force. (A) Schematic view from the cross-sectional direction of the drum, and enlarged view around the blade
Fig. 2 Relationship between linear pressure, dynamic friction force and standard deviation of dynamic friction force
FIG. 3 shows temporal transition data of friction force measured by the evaluation system shown in FIG.
FIG. 4 is a schematic diagram of an electrophotographic photosensitive member used in the present invention. (A) Single layer type, (b) Multilayer type
FIG. 5 is a schematic view of a deposition apparatus for forming a photoreceptor on a substrate by the P-CVD method of the present invention.
FIG. 6 is a schematic cross-sectional view of an electrophotographic apparatus.
[Explanation of symbols]
101 Electrophotographic photoreceptor
102 Cleaning blade
103 Toner
104 sensors
301 Cylindrical substrate
302 Charge injection blocking layer (lower blocking layer)
303 photoconductive layer
304 Surface layer
305 Charge transport layer
306 Charge generation layer
400 Deposition equipment
401 Raw material gas supply device
402 reaction vessel
403 Cylindrical substrate
404 Heating heater
405 Raw material gas introduction pipe
406 high frequency matching box
407 high frequency power supply
408 Supply valve
409 Cathode electrode
410 Leak valve
411 Main valve
412 Gas supply piping
413 Vacuum gauge
501 Photoconductor
502 Main charger
503 Electrostatic latent image formation site
504 Developer
505 Transfer paper supply system
506 (a) Transfer charger
506 (b) Separating charger
507 Cleaning roller
508 Transport system
509 Static elimination light source
510 Halogen lamp
511 Document table
512 manuscript
513 mirror
514 mirror
515 Mirror
516 mirror
517 Lens unit
518 lens
519 Paper Feed Guide
520 Blank exposure LED
521 Cleaning blade
522 Registration roller
523 drum heater
524 fixing device

Claims

An electrophotographic photoreceptor comprising a photoconductive layer made of a non-single crystal material based on at least silicon atoms and a surface layer made of a non-single crystal carbon material containing at least fluorine on a cylindrical conductive substrate is used. An electrophotographic apparatus in which the photosensitive member is rotated at a moving speed of 300 to 500 mm / sec on the surface of the photosensitive member , and development, transfer, and cleaning with a developer having charging, exposure, and average particle diameter of 5 to 8 μm are repeated. The developer remaining on the surface of the photoconductor after the transfer step is cleaned with a cleaning blade having a JIS hardness of 70 degrees or more and 80 degrees or less. In the cleaning step, the photoconductor, the cleaning blade, via the developing agent between the standard deviation in the time course of the dynamic frictional force generated when the cleaning, the cleaning blurring Electrophotographic apparatus is characterized in that less de linear pressure 1 gf / cm per 2 gf.

The electrophotographic apparatus according to claim 1 , wherein the photoconductor is formed by a plasma process using glow discharge.

3. The electrophotographic apparatus according to claim 2 , wherein the plasma process is a plasma CVD method using a high frequency of 1 to 450 MHz.

In the above photosensitive member, an electrophotographic apparatus according to any one of 3 claims 1, characterized in that forming the charge injection preventing layer between the photoconductive layer and the substrate.