JPH02118667A - 電子写真感光体及びそれを用いる画像形成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

〔発明の技術分野〕 本発明は、表面に疎水性シリカを含む被覆層を被着した
電子写真感光体と、それを用いる電子写真式画像形成方
法に関するものである。 〔従来技術〕 従来、電子写真プロセスを用いた画像形成装置で、装置
の簡素化と現像剤の有効利用を図る為にクリーナを省略
し、感光体ドラムを２回転させる間に用紙１枚分の画像
形成を行う所謂２回転１ぺ−ジ方式が使用されているも
のがある。この場合、感光体ドラムの周囲に帯電器、露
光器、クリーナ兼現像器、転写器を順次配置し、専用の
クリーナを設けない所謂クリーナ無しプロセスが採用さ
れている。 クリーナ無しプロセスでは、感光体の回転と共に、まず
帯電器により感光体表面に一様な帯電を施し、次に入力
情報に応じた光像を照射して情報に対応した静電潜像を
感光体表面に形成する。続いて、その静電潜像をクリー
ナ兼現像器によってトナー像に顕像化し、この感光体上
のトナー像を転写器によって用紙上に転写する。転写後
、用紙は感光体から分離され定着等が施された後、機外
へ排出される。一方、転写を終えた感光体は更に回転を
続け、２回転目に入ってクリーナ兼現像器により感光体
上の残留トナーが除去される。斯の様に、２回転１ペー
ジ方式では、感光体の２回転で１回の画像形成動作を行
う。 〔従来技術の問題点〕 しかしながら、上述の２回転１ページ方式にょるクリー
ナ無し電子写真式画像形成方法においては、−度画像が
形成されたままで未清掃の感光体上に画像が形成される
ことによる残像の発生を防止する為、感光体の周長は使
用する最大サイズ用紙の長さよりも長くなければならな
い。例えば、最大用紙が８４版の場合は、その用紙長さ
が３６４１であるから、感光体の周長は３６４　＋１ｍ
＋余裕分の長さ（通常２５１１１１程度）を必要とする
。その結果、直径が約１２０　ｍの感光体ドラムを必要
とし、装置全体が大型化する。 又、上述のクリーナ無し電子写真式画像形成方法を用い
連続して画像形成を行う場合、用紙間の長さを感光体周
長以上に設定する必要があり、その分画像形成速度が遅
くなる。 そこで、上記欠点を解消した方法、即ちクリーナを使用
せず且つ通常の小径感光体ドラムを用い１回転で用紙１
枚分の画像形成が可能な方式が、特開昭５４−１０９８
４２号公報及び特開昭６２−２２６１７３号公報等で提
案されている。然るに、これら２公報に開示された方式
は、何れも現像器を現像とクリーニングの両工程に兼用
すると共に同時に両工程を実施する為、現像器及びそれ
に関連する部位の構成が通常の電子写真プロセスより複
雑化することは否めない。 〔発明の目的〕 本発明は、上記従来技術の問題点に鑑みなされたもので
あり、通常の電子写真式画像形成方法がらクリー二ング
工程を省略した画像形成プロセスによる場合も、残像等
の画質不良を発生させず良好な画像を安定的且つ迅速に
得ることを可能とする電子写真感光体と、それを用いる
画像形成方法を提供することを目的とする。 〔発明の要点〕 上記目的は、本発明によれば、透明結着樹脂中に疎水性
シリカを分散して成る被覆層を静電潜像が形成される表
面に被着した電子写真感光体を提供することにより、達
成される。 又、上記目的は、透明結着樹脂中に疎水性シリカを分散
してなる被覆層を静電潜像が形成される表面に被着した
電子写真感光体と、疎水性シリカを所定の割合で混合し
た現像剤を用い、前記電子写真感光体上の静電潜像を前
記現像剤で顕像化する画像形成方法を提供することによ
っても、達成される。 更に、本発明は、上記目的を達成する為、感光体表面を
一様に帯電する工程と、一様帯電させた前記感光体表面
に画像情報に応じて光を照射し静電潜像を形成する工程
と、前記静電潜像を現像剤により顕像化する現像工程と
、前記顕像を転写器により用紙上に転写する転写工程と
から成る電子写真プロセスを備え、転写されず前記感光
体表面に残留する現像剤を除去せずに前記電子写真プロ
セスを繰返し実施することにより画像を得る画像形成方
法において、前記感光体として、透明結着樹脂中に疎水
性シリカを分散してなる被覆層を静電潜像が形成される
表面に被着した電子写真感光体を用いることを特徴とす
るものでもある。 〔発明の実施例〕 以下、本発明の実施例について添付の図面を参照しなが
ら詳細に説明する。 本実施例は、本発明を液晶プリンタに適用した一実施例
であり、第１図はその液晶プリンタの主要構成を示す模
式図である。尚、主要構成とは、特許請求の範囲に係わ
る構成のことを言う。同図において、液晶プリンタは、
矢印入方向に駆動回転可能に設けられた感光体ドラム１
と、その周辺に回転方向に沿って順次配設され、上述の
感光体ドラム１の周表面を所定電位に均一に帯電する帯
電器２、感光体ドラム周面１′に露光を行い入力情報に
応じた静電潜像を形成する液晶記録ヘッド３、静電潜像
にトナーを付与して顕像化する現像器４、現像されたト
ナー像を用紙ｐ上に転写する転写器５から構成されてい
る。尚、上述の帯電器２と転写器５には夫々所定極性（
本例では帯電器２が一極性、転写器５が子種性）のバイ
アス電源２ａ、５ａが接続され、感光体ドラム１側が接
地されている。又、液晶記録ヘッド３は、図示しない多
数のマイクロシャッタが形成された液晶シャッタパネル
３ｂ、この液晶シャツタハネル３ｂへ光を照射する光源
３ａ、マイクロシャッタを透過した光を感光体ドラム周
面１′上に結像させる結像レンズアレイ３ｃで構成され
ている。又、現像器４内には、感光体ドラム１に現像剤
を付与する現像スリーブ４ａが配設され、この現像スリ
ーブ４ａには現像バイアス電源４ｂが接続されている。 ここで、本発明の原理につき、上述の液晶プリンタに適
用した例に従って説明する。クリーニング工程を省略す
る為には、未転写トナーを発生させない、即ち転写効率
を１００％に維持すればよい。そこで、先ず、転写工程
の作用メカニズムについて考察する。 第３図に示す如く、感光体ドラム３１に担持されたトナ
ーの内、感光体ドラム表面３１ａに付着したトナーｔＩ
には、大略、次の二通りの物理的付着力が作用している
。 γ：トナー半径 Ｚ：トナーと感光体表面とのギヤ ツブ β：係数 ｑ：トナーの電荷 ε０：真空の誘電率 εｐ：感光体の比誘電率 今、γ＝５〔μｍ〕、Ｚ＝１〔ｎｍ〕、β＝２（ＺＬｆ
ｌｎｍにおいて）、ｑ＝２６ｃμｃ　／　ｇ　、１１　
＋εｏ＝８　、ｓ　５４Ｘ　１０−Ｉ２（ｑ”／Ｎ−ｍ
２：Ｉ　＋　　ｇ、＝３゜４として、これら各値を上記
（１）、（２）式に代入すると、 Ｆ　、：８．４　Ｘ　１０−３（ｄｙｎｅ）Ｆ　２＝　
０．９　Ｘ　１０−’　（ｄｙｎｅ）となる。この計算
結果から、感光体ドラム表面３１ａに接したトナーｔ１
を感光体表面に保持する力の約８８％がＶａｎ　ｄｅｒ
　Ｗａａｌｓ力Ｆ１であることが分る。尚、トナー層ｔ
の個々のトナー粒子は、現像器４中において所定の極性
（本例では一極性）に摩擦帯電されている。 転写工程においては、上述の力ＦＩ＋Ｆ２等により感光
体表面に担持されているトナー層ｔに対し、転写器５か
ら用紙ｐの裏面に放電されたトナー粒子とは逆極性（本
例では子種性）のコロナイオンによるクーロン力Ｆ３が
逆方向（トナーｔを用紙に転移させる方向）に作用する
。従って、トナーｔＩが用紙ｐに転移する為には、 Ｆ３＞ＦＩ＋Ｆ２・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・（３）でなければならない。上記（３）
式から、転写効率（現像に供されたトナー重量に対する
転写されたトナー重量の比率）を上げるには、左辺のＦ
３を大きくするか、右辺のＦ　Ｉ、Ｆ　２を小さくすれ
ばよいことがわかる。 上記クーロン力Ｆ３を大きくするには、転写器５に印加
する電圧を上げればよいが、過度に転写電圧を上げると
、転写コロナ電流が大きくなりすぎ、用紙ｐを突き抜け
て感光体ドラム３１側に流れてしまう。その結果、トナ
ー層ｔはその極性が反転してコロナイオンと同極性とな
り、逆にコロナ電流に沿った方向（感光体ドラム表面３
１ａ側に引き付けられる方向）の電界力を受け、用紙ｐ
上にトナーが転写されなくなる。従って、通常、転写電
圧は上記（３）式を充たす適度な大きさに設定されてお
り、その場合の転写効率は略８０％前後が限度で、略２
０％の未転写トナーが感光体ドラム表面３１ａ上に残留
することになり、クリニング工程が必要となる。 そこで、もう一方の方法、即ち、トナー層ｔを感光体表
面に保持する力Ｆ　ｌ＋　Ｆ　Ｑの内の約８８％を占め
るＶａｎ　ｄｅｒ　Ｗａａｌｓ力Ｆ、を小さくする方法
に着目する。 上記（１）式より明らかなように、Ｖａｎ　ｄｅｒ　Ｗ
ａａｌｓ力Ｆ　＋は、Ｌｌｆｓｈｌｔｚ−ｖａｎ　ｄｅ
ｒ　Ｗａａｌｓ定数ｈω。 トナー半径ｒ及び感光体表面とトナー間のギャップ２か
ら成るが、ギャップ２はトナー半径の２倍（直径）と見
做せる。トナーの粒径は画像濃度等の画像品質面に及ぼ
す影響が大きく、それを変化させることは適切でない。 従って、Ｖａｎ　ｄｅｒ　ＷａａｌＳ力Ｆ、を低下させ
るには、残るＬＩｆｓｈｉｔｚ４ａｎ　ｄｅｒＷａａ　
Ｉｓ定数ｈωを小さくしなければならない。このＬｌｆ
ｓｈｌｔｚ−Ｖａｎ　ｄｅｒ　Ｗａａｌｓ定数ｈωは、
感光体表面とトナーとの結合エネルギーに相当し、夫々
の物質の表面自由エネルギーに依存する値であり、トナ
ーと感光体の場合は、１．５乃至２．ＯｅＶとされてい
る。このＬｌｆｓｈｌｔｚ−Ｖａｎ　ｄｅｒ　Ｗａａｌ
ｓ定数ｈωを小さくするには、トナーの表面自由エネル
ギーを小さくすればよいが、その為にはトナーの物質自
体を変える必要があり、これは画像品質に多大な影響を
及ぼすから適切ではない。そこで、表面自由エネルギー
の小さい別物質の粒子を感光体表面とトナーとの間に介
在させることにより、上記Ｌｌｆｓｈｌｔｚ−Ｖａｎ　
ｄｅｒ　Ｗａａｌｓ定数ｈωを低下させることを企図す
る。 本発明では、表面自由エネルギーの小さい物質粒子を介
在させる方法として、感光体表面に上記介在物質粒子を
含む被覆層を被着する方法を採用する。第２図に、その
１実施例としての感光体ドラム１が示されている。 円筒状の導電性基体１ａ上に、キャリヤ発生層１ｂとキ
ャリヤ移動層ＩＣが順次積層され、キャリヤ移動層ＩＣ
上に、表面自由エネルギーの小さい物質粒子を透明結着
樹脂中に分散させて成るオーバコート層１ｄを被着形成
し、電子写真用感光体ドラム１が構成されている。この
場合、分散粒子を感光体ドラム表面１ｅ上に露出させる
ことにより、トナー層ｔを表面自由エネルギーの小さい
粒子を介して感光体ドラム表面上に付着させた状態が得
られ、感光体ドラム１とトナー層を間の上記Ｖａｎ　ｄ
ｅｒ　Ｗａａｌｓ力を弱めることができる。又、オーバ
コート層１ｄの層厚は、画像形成に悪影響を及ぼさない
ことが要求される為、１μｍ以下が好ましい。 本願発明者は、オーバコート層１ｄ中に分散混合させる
のに好適な物質粒子として、表面自由エネルギーが小さ
く、且つ、既に電子写真式画像形成プロセスに用いる現
像剤にその流動性を向上させる為に添加されているシリ
カ（Ｓｔ０２）粒子に着目し、種々の面から検討を行っ
た。以下、その検討結果について説明する。

【実験例１】 （実験方法） 円筒状導電性基体上にキャリヤ発生層とキャリヤ移動層
を積層して成る有機感光体（ＯＰ　Ｃ）ドラム周表面に
、アクリル樹脂（Ｍｏｗｌｔａｌ　Ｂ　３０■：　Ｈｏ
ｅｃｈｓｔ社製）中に疎水性シリカ粒子（Ｈ２０００：
　Ｈｏｅｃｈｓｔ社製）を分散混合して成るオーツ（コ
ート層を被着成形し、電子写真感光体ドラムを製作する
。 又、現像剤として、 フェライトキャリヤ・・・２２５重量部８Ｎタイプトナ
ー・・・・・・・・・　２５　重量部１１Ｎタイプ：電
子供与性 から成る二成分磁性現像剤を調製する。そして、この現
像剤と感光体ドラムを用（１、第１図番こ示すプリンタ
により画像形成を行う。 転写性の評価は、プリントの途中で動作を停止し、転写
工程直後の感光体ドラム表面１ｅ上の残留物を七ロノ１
ンテープに付着させて剥離し、マクベス濃度計でその残
留物の反射濃度を測定して行う。尚、プリンタ各部の電
位は、初期帯電電位Ｖ８・・・・・・・・・−４５０Ｖ
地肌部電位Ｖｎ・・・・・・・・・・・・−３００ｖ現
像バイアス電位ｖｎ・・・−２４０ｖ露光部電位ｖＬ・
・・・・・・・・・・・　−２０Ｖに設定する。 （実験結果） 転写後残留物の反射濃度・・・・・・０．２２が得られ
た。尚、セロハンテープだけの反射濃度は、０．１２で
あった。

【実験例２】 実験例１で用いた電子写真感光体ドラムに代えて、従来
のオーバコート層を設けないＯＰＣ感光体ドラムを用い
る。その他の条件は実験例１と同一に設定し、プリント
を行う。 転写後残留物の反射濃度・・・・・・０．３８が得られ
た。

【実験例３】 実験例１で用いた電子写真感光体ドラムに代えて、疎水
性シリカ粒子を分散混合させないアクリル樹脂から成る
オーバコート層を表面に被着した感光体ドラムを用い、
その他の条件を実験例１と同一に設定してプリントを行
い、転写性を調べる。 転写後残留物の反射濃度・・・・・・０．４０が得られ
た。

【実験例４】 実験例１で用いた現像剤中に、感光体のオーバコー）Ｊ
Ｅｆ中に分散混合させた疎水性シリカと同一シリカ粒子
を、０．０７５重量部（トナー重量比で０．３ｗｔ％）
だけ添加（外添）して現像剤を調製する。その他の条件
は実験例１と同一に設定してプリントを実施し、転写性
を調べる。 転写後残留物の反射濃度・・・・・・０．１６が得られ
た。

【実験例５】 実験例２と同様に通常の○ＰＣ感光体ドラムを用い、現
像剤として実験例４と同一現像剤、即ち、疎水性シリカ
粒子を０．０７５重量部（トナー重量比で０．３ｗｔ％
）たけ外添した二成分現像剤を用いる。その他の条件は
実験例１と同一に設定してプリントを行い、転写性を調
べる。 転写後残留物の反射濃度・・・・・・０．２９が得られ
た。 以上の実験結果をまとめて示すと、第１表の様になる。 〈第１表〉 セロハンテープのみ反射濃度：０．１２第１表から、実
験例４で得られた残留物反射濃度の０．１６という値は
、セロハンテープのみの値と比較しても分る様に、転写
効率が略１００％であることを示している。又、実験例
１の同濃度が０．２２という値も、略１００％に近い転
写効率が得られていることを示している。 以上の実験結果から、疎水性シリカ粒子を分散混合させ
て成るオーバコート層を被着した感光体を用いることに
より、トナーの転写効率を格段に向上させ、クリーニン
グ無し画像形成プロセスにより残像等の画質不良の無い
良好な画像を安定して得ることが可能であることが判明
した。又この場合、上記オーバコート層被着感光体を用
いると共に、現像剤として疎水性シリカ粒子を適量外添
した現像剤を使用することにより、クリーニング無し画
像形成プロセスで残像の無い良好な画像をより確実に安
定して得ることができることも判明した。 尚、本発明は上記の好適実施例に限定されるべきもので
はなく、本発明の技術的範囲において種々の変形が可能
であることは勿論である。例えば、オーバコート層を被
着する感光体は、ＯＰＣ感光体に限らず、セレン（Ｓｅ
）や硫化カドミウム（ＣｄＳ）等を用いた他の電子写真
感光体でもよい。又、感光体表面に被着させる疎水性シ
リカと現像剤中に添加する疎水性シリカは、全く同一物
質でなくてもよく、疎水性シリカであればよい。 更に、現像剤は二成分磁性現像剤に限らず、−成分若し
くは非磁性の現像剤にも、本発明は適用可能である。加
えて、本発明は、液晶プリンタ等の光記録装置に限らず
、電子写真複写機等の種々の電子写真式画像形成装置に
広く適用することができる。 〔発明の効果〕 以上、詳細に説明した如く、本発明によれば、通常の電
子写真感光体表面に疎水性シリカ粒子を分散台をさせた
オーバコート層を被着して成る電子写真感光体を用いる
ことにより、略１００％のトナー転写効率を確実に得る
ことができる。従って、通常の電子写真式画像形成方法
から単にクリーニング工程を省略しただけの簡単な画像
形成プロセスに上記電子写真感光体を用いることにより
、残像等の画質不良の無い良好な画像を安定的且つ迅速
に得ることができる。そしてこれにより、電子写真式画
像形成装置の小型簡素化を大幅に促進することが可能と
なる。 又、上記電子写真感光体を用いるのに加え、現像剤とし
て疎水性シリカ粒子を所定の割合で混合して成る現像剤
を用いることにより、より確実に１００％のトナー転写
効率を得ることができ、クリーニング無し画像形成プロ
セスにおいてもより良好な画像を安定的に得ることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例としての感光体ドラム及び画
像形成方法が適用された液晶プリンタの主要構成を示し
た模式図、第２図は本発明の一実施例としての感光体ド
ラムが適用された電子写真プロセスにおける転写工程の
動作を示した模式的説明図、第３図は従来の感光体ドラ
ムによる転写工程の作用を示した模式的説明図である。 １．３１・・・感光体ドラム １ｄ・・・オーバコート層 ｌｅ、３１ａ・・・感光体ドラム表面 ２・・・帯電器　　　　　３・・・液晶ヘッド４・・・
現像器　　　　　５・・・転写器ｔ　・・・　ト　す　
−　ｍ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）透明結着樹脂中に疎水性シリカを分散して成る被
   覆層を静電潜像が形成される表面に被着したことを特徴
   とする電子写真感光体。 （２）透明結着樹脂中に疎水性シリカを分散してなる被
   覆層を静電潜像が形成される表面に被着した電子写真感
   光体と、疎水性シリカを所定の割合で混合した現像剤を
   用い、前記電子写真感光体上の静電潜像を前記現像剤で
   顕像化することを特徴とする画像形成方法。（３）感光
   体表面を一様に帯電する工程と、一様帯電させた前記感
   光体表面に画像情報に応じて光を照射し静電潜像を形成
   する工程と、前記静電潜像を現像剤により顕像化する現
   像工程と、前記顕像を転写器により用紙上に転写する転
   写工程とから成る電子写真プロセスを備え、転写されず
   前記感光体表面に残留する現像剤を除去せずに前記電子
   写真プロセスを繰返し実施することにより画像を得る画
   像形成方法において、前記感光体として、透明結着樹脂
   中に疎水性シリカを分散してなる被覆層を静電潜像が形
   成される表面に被着した電子写真感光体を用いることを
   特徴とする画像形成方法。 （４）前記現像剤に、疎水性シリカを所定の割合で混合
   することを特徴とする請求項３記載の画像形成方法。