JPH11133644A

JPH11133644A - 画像形成装置

Info

Publication number: JPH11133644A
Application number: JP31598697A
Authority: JP
Inventors: Katsumi Okuda; 勝己奥田; Keiji Iwashima; 圭司厳島; Hiroyoshi Tode; 浩由戸出; Norio Tomiya; 則夫富家; Takayuki Sato; 孝幸佐藤
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 1997-10-31
Filing date: 1997-10-31
Publication date: 1999-05-21

Abstract

(57)【要約】【課題】感光体の表面が滑らかになるように研磨のコ
ントロールを行ないながら印字し、感光体ドラムの表面
粗さＲｚを５００オングストローム以下とすることによ
り、印字プロセス毎の表面研磨が効率的に行ないイオン
生成物が除去し、常にフレッシュな表面が得て像流れの
防止を実現し、多数枚印字後においても優れた画像品質
を得る。表面層の水素含量を１８ａｔ％以下と低下せし
めることにより、表面層の酸化を抑え、表面酸化による
像流れを抑制する。【解決手段】導電性基板上に、光導電層とａ−Ｓｉ
Ｃ：Ｈからなる表面層とを順次積層した電子写真感光体
を使用し、該感光体の表面粗さＲｚを５００オングスト
ローム以下に研磨する手段を有した画像形成装置であっ
て、該感光体の最表面層の水素含有量が１８ａｔ％以下
である画像形成装置。

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−ＳｉＣ：Ｈか
らなる表面層を有する感光体ドラムを用いた電子写真法
による画像形成装置に関するものであり、特に、ａ−Ｓ
ｉ（アモルファスシリコン）系感光体ドラムを適切に使
用することより、画像形成時に発生する像流れを防止し
た画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子写真法においては、感光体の帯電→
画像露光による静電潜像の形成→現像によるトナー像の
形成→転写→定着を一連のプロセスとして画像形成がな
されるが、帯電工程において帯電のための放電が行なわ
れると、この放電によりオゾンが発生する。そして、発
生したオゾンにより空気中の成分が分解されてＮｏｘや
ＳＯｘ等の水溶性のイオン生成物が生じ、このイオン生
成物がＳｉ系感光体ドラム上に付着し、更に大気中の水
分を取り込み複合生成物を生じて感光体ドラムの表面抵
抗を低下せしめる。これにより、感光体ドラムの表面に
描かれた静電潜像のエッジ部で電位の横流れが起こり、
その結果、像流れを生じて印字品質が低下する。従来か
ら、ヒーターを感光体ドラムの内部に設置して加熱し、
感光体表面のイオン生成物が取り込んだ水分を脱離させ
るエネルギーを与え、高湿環境下における感光体ドラム
の抵抗低下を抑える技術は知られており、既に一般化さ
れている。また、研磨剤を混入させたトナーと弾性ロー
ラとからなる研磨システム、或いはその他の研磨システ
ムにより、感光体ドラム上に付着したイオン生成物を研
磨・除去し、感光体ドラム表面の抵抗低下の原因物質そ
のものを除去する技術も知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
像流れ対策は必ずしも満足のいくものではなかった。す
なわち、上記のヒーターによる加熱方法は、常時ヒータ
ーを使用する必要があるため、エネルギーを無駄に消費
するという問題がある。また感光体と接触ないしは付着
するトナーの溶融を防ぐために、ヒーターの温度を十分
に上げることができず、完全な像流れ対策を行うことが
できなかった。一方、感光体表面を研磨する方法は、ａ
−Ｓｉ系感光体ドラムの表面層が硬く研磨しにくいた
め、研磨に時間が掛かる等の不都合を生じ、一層の改善
が待たれていた。したがって、本発明は、多数枚印字後
における像流れの発生を防止して画像品質を向上させる
ことを目的とし、併せて、使用ヒーターの温度低下、或
いはヒーター自体の削除を可能とせんとするものであ
る。さらに、本発明は、像流れの防止と共に、長期にわ
たって画質の劣化を防止し、感光体ひいては画像形成装
置の長寿命化を図ることを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】像流れの発生は、前述の
通り、帯電器の放電により発生したオゾンから生成され
たイオン生成物が、感光体ドラム上に付着することによ
り発生する。このイオン生成物は感光体ドラム表面の
０．１μｍ程度の粗さ構造内に入り込むため、従来の研
磨システムでは十分に取り除くことができなかった。例
えば、従来のａ−ＳｉＣ：Ｈからなる表面層を設けた感
光体ドラムの表面粗さは、約Ｒｚ＝８００オングストロ
ーム程度である。この感光体ドラムに対して、従来の一
般的な研磨剤入りトナーと弾性ローラとを用い、特別な
コントロールを行うことなく多数枚プリントすると、感
光体表面やトナーや転写紙などにより研磨され、表面粗
さが約６００オングストローム程度となる。

【０００５】しかし、この表面粗さのレベルでは感光体
表面に付着したイオン生成物が完全に除去されず、像流
れが発生してしまう。この点については、多数枚プリン
ト後の感光体ドラムを水で拭き取ると像流れが改善され
ることにより、イオン生成物が感光体表面に残っている
ことにその原因がある事を確認した。そこで本発明で
は、多数枚印字時を通して、印字プロセス毎に感光体表
面を滑らかに研磨することにより、イオン生成物の除去
を容易とした。具体的には、本発明では、感光体表面の
粗さをＲｚ＝５００オングストローム以下に研磨する研
磨手段を有した画像形成装置を用い、かつ、感光体表面
層ａ−ＳｉＣ：Ｈの動的押し込み硬さを所定範囲に設定
し、従来の感光体ドラム、とりわけａ−Ｓｉ系感光体ド
ラムの表面層の硬度を低くして、一般的な研磨手段での
速やかな研磨を可能とし、像流れの改善を実現した。

【０００６】さらに、感光体表面層の水素含有量を制御
することにより、表面層の酸化を抑制し、像流れの防
止、画像品質の改善を実現した。感光体の表面層の硬度
の調整は、例えば表面層を構成するａ−ＳｉＣ：ＨのＣ
とＳｉとの組成比を調整することによって行なうことが
できる。すなわち、本発明の画像形成装置は、導電性基
板上に、光導電層とａ−ＳｉＣ：Ｈからなる表面層とを
順次積層した電子写真感光体を使用し、該感光体の表面
粗さＲｚを５００オングストローム以下に研磨する手段
を有した画像形成装置であって、該感光体の最表面層の
水素含有量が１８ａｔ％以下であることを特徴とする。

【０００７】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の画像形成装置
の、特にプリンタの感光体１１周辺のプロセス系を示す
基本構成図である。感光体１１の廻りには、その回転方
向に沿って、帯電器１３、露光源１５、現像ローラー１
７、転写ローラー１９、研磨ローラー２１、クリーニン
グブレード２７、除電器２９が配設されている。感光体
１１に対して帯電器１３により暗下に放電され、感光体
１１の表面が全面均一帯電される。ついで、露光源１５
により画像信号露光がなされ、選択的に電荷がリークし
静電潜像が形成される。

【０００８】ついで、静電潜像は現像ローラー１７によ
り現像剤で現像されて、感光体１１上にトナーによる可
視像が形成される。感光体１１上のトナーは転写ローラ
ー１９により転写紙３１に転写され、転写画像は定着器
（図示せず）により定着されて画像形成が完了する。一
方、転写工程時に転写されずに感光体１１上に残存した
トナー（残存トナー）は、研磨ローラー２１およびクリ
ーニングブレード２７により除去され、トナー回収スク
リュー２５によって図示しない廃棄ボトルへと搬送され
る。また、感光体１１は除電器２９により除電されて初
期状態に戻り、再び帯電工程以降の画像形成プロセスを
繰り返す。前記の如く、上記画像形成プロセスを繰り返
すと、すなわち多数枚の連続印字を行うと、帯電器１３
による放電によってオゾンが発生し、この結果イオン生
成物が感光体１１の表面に付着して、感光体１１の表面
抵抗の低下、ひいては像流れによる画像品質の劣化を招
く。

【０００９】そこで、本発明では、感光体１１の表面の
粗さＲｚを５００オングストローム以下に研磨する研磨
手段を有した画像形成装置を用いる。表面粗さＲｚは、
ＪＩＳＢ０６０１に準拠し、１００μｍ長さでの１０
点平均粗さである。研磨は、感光体１１と接触する各種
部材によって行なうことができ、研磨ローラー２１、ク
リーニングブレード２７がこれに相当する。また、現像
剤中にトナーと共に研磨剤を配合することにより、上記
接触部材との接触時による研磨が一層助長される。特に
本発明では、感光体１１として特定の硬度の小さい表面
層を有する感光体を用いることにより、一般的な研磨手
段を用いた短時間処理により感光体１１が印字プロセス
毎に研磨されて、滑らかな感光体表面を実現・維持で
き、併せてイオン生成物を除去できる。

【００１０】研磨ローラー２１としては、例えば弾性ロ
ーラーを用いることができ、バネ２３の付勢力で感光体
１１に押圧され、感光体１１の表面を研磨する。研磨ロ
ーラー２１の硬度、線圧、感光体１１との周速度を設定
することにより、研磨の程度は制御できる。研磨剤とし
ては、酸化チタン、アルミナ、シリカなどを現像剤中に
配合できる。

【００１１】感光体１１としては、例えば、図２に層構
成を示したように、導電性基板４１上にキャリア注入阻
止層４３、光導電層４５、ａ−ＳｉＣ：Ｈからなる表面
層４７を順次積層したものが用いられる。導電性基板４
１としては、導電体あるいは導電処理を施した絶縁体が
用いられ、その一例を挙げればＡｌ，Ｎｉ，Ｆｅ，Ｃ
ｕ，Ａｕ等の金属が主に用いられる。

【００１２】光導電層４５としては、Ｓｅ，Ｓｅ−Ｔ
ｅ，Ａｓ₂Ｓｅ₃等のＳｅ合金、ＺｎＯ，ＣｄＳ，ＣｄＳ
ｅ等のＩＩ−ＶＩ族化合物の粒子を樹脂に分散させた分
散型無機感光体、ポリビニルカルバゾール等の有機半導
体材料、あるいはａ−Ｓｉなどが用いられ、特にａ−Ｓ
ｉ（アモルファスシリコン）系感光体が好適である。光
導電層の構成は特に制約がなく、単層型でも、電荷発生
層と電荷輸送層との積層型であっても構わない。さら
に、導電性基体４１と光導電層４５との間の密着性や電
荷注入を阻止するためのキャリア注入阻止層４３を設け
てもよい。

【００１３】表面層ａ−ＳｉＣ：Ｈとしては、水素含有
量が１８ａｔ％以下、好ましくは８〜１８ａｔ％のもの
が用いられる。この値が１８ａｔ％を超えると、像流れ
を十分に防止することができない。このような研磨特性
および水素含量を満足するａ−ＳｉＣ：Ｈは、例えば、
表面層であるａ−ＳｉＣ：Ｈ層のＣとＳｉとの元素比率
と水素含量を制御することにより得ることができる。具
体的には、表面層ａ−ＳｉＣ：Ｈとして、下記化２の元
素比率で表わした場合、Ｘが０．９５≦Ｘ＜１．０の範
囲にあるものを用いることが望ましい。

【００１４】

【化２】

【００１５】上記範囲のＣ／Ｓｉ比を有するａ−Ｓｉ
Ｃ：Ｈ層は、適度の硬度を有し、本発明の研磨特性およ
びイオン生成物の除去効果が得られる。なお、ａ−Ｓｉ
Ｃ：Ｈは、水素化されたアモルファス炭化ケイ素を示
す。また、水素含有量は、プラズマＣＶＤ等でａ−Ｓｉ
Ｃ：Ｈ膜を形成する際の成膜条件を制御することによっ
て調整できる。

【００１６】

【発明の効果】本発明によれば、感光体の表面が滑らか
になるように研磨のコントロールを行ないながら印字
し、感光体ドラムの表面粗さＲｚを５００オングストロ
ーム以下とすることにより、印字プロセス毎の表面研磨
が効率的に行なわれてイオン生成物が除去され、常にフ
レッシュな表面が得られて像流れの防止を実現でき、多
数枚印字後においても優れた画像品質が得られる。ま
た、表面層の水素含量を１８ａｔ％以下と低下せしめる
ことにより、表面層の酸化を抑え、表面酸化による像流
れを抑制できる。さらにこの結果、ヒーター温度の低
下、あるいはヒーターの設置自体を省略しても良好な画
像を得ることができ、省エネルギー化、長寿命化を達成
することが可能となる。また併せて、ウォーム時間の短
縮という効果も得られる。

【００１７】

【実施例】

実施例１表１および表２に示す成膜条件でプラズマＣＶＤによ
り、図２に示したように、アルミニウム基板上に、ａ−
Ｓｉ：Ｈ：Ｂ：Ｎからなるキャリア注入阻止層、ａ−Ｓ
ｉ：Ｈからなる光導電層およびａ−ＳｉＣ：Ｈからなる
表面層を形成して、ａ−Ｓｉ系感光体ドラムＡ〜Ｄを作
成した。これらドラムＡ〜Ｄは表１に示すように共通の
組成の注入阻止層および光導電層を有する。一方、表面
層のＣ／Ｓｉの組成比は表２に示す通り、Ａ〜Ｄの感光
体でそれぞれ異なる。また、表面層の水素含有量も感光
体Ａ〜Ｄで異なるように作成した。水素含有量の調整
は、印加する高周波をある周波数でパルス化し、そのパ
ルス周波数およびＯＮ／ＯＦＦのデューティ比（Ｄｕｔ
ｙ比）の変更により行った。なお、作成した感光体は直
径３０ｍｍ、幅２５４ｍｍのドラム状とした。得られた
感光体の物性値を表２に示す。化学組成の測定にはＸＰ
Ｓ表面分析計（Ｘ線電子分光分析計）を、硬度測定には
超微少硬度計（島津製作所製ＤＵＨ−２０１）を用い
た。水素含有量の測定には、ＦＴ−ＩＲを用いた。

【００１８】このａ−Ｓｉ系光感体ドラムを用い、図１
に示した装置で反転現像法によりＡ４紙４％印字を行な
った。ここでトナーには研磨剤としてＴｉＯ₂を混入
し、発泡ウレタン製研磨ローラーにより感光体表面を研
磨する研磨システムを設けた。なお、ドラムヒーターは
使用しなかった。３００００枚印字後までの像流れ評価
結果を図３に、また、３００００枚印字後の酸化度およ
び表面粗さの測定結果を表３に示す。像流れは、Ｈ．
Ｈ．環境（３０℃−８０％ＲＨ）８時間放置後の画像で
確認を行った。像流れはランク別で判別し、１を良い
側、５を悪い側、実用レベルを１．５以上と設定した。
また、印字後の感光体ドラムの表面粗さは、原子間力顕
微鏡（ＡＦＭ）により、１００μｍ長さでの１０点平均
粗さ（Ｒｚ）を求めた。

【００１９】

【表１】表１：感光体ドラム成膜条件層の種類注入阻止層光導電層表面層ガス流量*¹ ＳｉＨ₄(sccm) 130 300 − Ｂ₂Ｈ₆(sccm)*²0.16％ 0.7ppm − ＮＯ (sccm)*²10.0％ − − ＣＨ₄(sccm) − − 167〜208 ＳｉＨ₄(sccm)*³0％ 0％ 8.3〜0.4％ガス圧(Torr) 0.43 0.45 0.35 基板温度(℃) 290 290 290 高周波電力(Ｗ)*¹133 300 133 RFパルス周波数(KHz) − − 0〜1 RF-Duty(％) − − 50〜100 膜厚(μm) 2.5 15.0 0.85 成膜速度(μm／Hr) 2.5 5.0 − ＊１）ガス流量及び高周波電力の値は１チャンバー分を表す。＊２）数値は、ドープ量で表示＊３）数値は、他のガス（ＳｉＨ₄またはＣＨ₄）に対する割合で表示

【００２０】

【表２】表２：ドラム物性値感光体の種類全ドラムＡＢＣＤ層の種類界面自由表面組成(C/Si+C)×100(%) 50 80 97 97 97 硬度(kgf/mm²) 420 800 80 110 100 表面粗さ(オングストローム) − 900 810 840 830 水素含有量(at％） − 22 21 18 17

【００２１】

【表３】表３：３万枚印字後の酸化度及び表面粗さ感光体の種類ＡＢＣＤ酸化度＊ 0.80 0.52 0.16 0.12 表面粗さ(オングストローム) 720 620 320 310 ＊酸化度）ＸＰＳにより、酸化によってシフトしたＳｉ2pのピーク面積［Ｓｉ 2p（Ｏ₂）］と、酸化していないＳｉ2pのピーク面積との比を酸化度として下記の数１の式（Ａ）により求めた。

【００２２】

【数１】

【００２３】上記表２に示すように、感光体ＣおよびＤ
が本発明に規定の水素含有量を満たす感光体であり、表
３に示すように、研磨システムによって印字後の感光体
ドラムの表面粗Ｒｚを５００オングストローム以下とし
ている。本発明の感光体Ｃ，Ｄは、水素含有量を減らす
ことにより、酸化度が低下して像流れが発生しにくくな
っている。さらに、表面の硬度を柔らかくすることで、
研磨によるイオン生成物除去効果の向上や、感光体ドラ
ムの表面粗さを印字後早急に滑らかとすることによりイ
オン生成物を付着しにくくする効果の向上が得られ、そ
の結果、図３に示すように、像流れが発生しにくい画像
形成システムが実現できた。なお、感光体ＣおよびＤに
おいては、印字開始と共に表面粗さが急速に滑らかとな
り約２０００枚印字後に表面粗さが５００オングストロ
ーム以下となり、約１０００００枚印字後にほぼ最終値
に低下し、３０００００枚印字後においても安定して印
字ができ、長寿命化を実現できた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の画像形成装置の一実施例における、感
光体周辺の基板構成図である。

【図２】本発明で用いられる感光体の一実施例におけ
る、層構成を示す概略図である。

【図３】本発明の実施例における、表面層の水素含有量
による像流れの影響を示すグラフである。

【符号の説明】

１１感光体１３帯電器１５露光源１７現像ローラー１９転写ローラー２１研磨ローラー２３バネ２５トナー回収スクリュー２７クリーニングブレート２９除電器３１電写紙４１導電性基板４３キャリア注入阻止層４５光導電層４７表面層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者富家則夫三重県度会郡玉城町野篠字又兵衛704番地 19 京セラ株式会社三重工場内 (72)発明者佐藤孝幸三重県度会郡玉城町野篠字又兵衛704番地 19 京セラ株式会社三重工場内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】導電性基板上に、光導電層とａ−Ｓｉ
Ｃ：Ｈからなる表面層とを順次積層した電子写真感光体
を使用し、該感光体の表面粗さＲｚを５００オングスト
ローム以下に研磨する手段を有した画像形成装置であっ
て、該感光体の最表面層の水素含有量が１８ａｔ％以下
であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】前記感光体の最表面層の元素比率が化１
の式（１）【化１】として表わした場合、Ｘが０．９５≦Ｘ＜１．０の範囲
にある請求項１に記載の画像形成装置。