JPS60170876A - 電子写真方法 - 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】 皮成分！ 本発明は電子写真方法、とくに１画像露光により潜像が
形成され顕像の形で記録媒体に転写される潜像担持体と
しての感光体が反覆使用される電子写真方法に関するも
のである。

良釆弦遺 このような電子写真方法は、普通紙複写機、光プリンタ
、ファクシミリなど多くの画像形成装置に適用される。

これらの装置の感光体として非晶質シリコンが有用であ
る。これは、耐熱性に優れているので、転写同時加熱定
着が可能である長所があるが、木質的に表面抵抗率が低
く、親水化による劣化を起しやすく、しかも表面研磨な
どの加工性に難がある。

感光体材料の進行につれて、コロナ帯電、画像露光、現
像、転写、クリーニングなどの各工程を実行し、感光体
を反覆使用する電子写真方法では、いわゆる「画像ポケ
Ｊないしは「画像流れ」現象が生ずることがある。この
現象は、コロナ帯′屯時に生成するオゾン、酸化窒素な
どの過酸化物や雰囲気中の極性物質が感光体表面に被着
してその電気的特性を劣化させ、潜像を形成する静電荷
が表面に沿って移動しやすくなるため、これを現像して
得られる顕像はボケまたは流れを伴なう。

これから理解できるように、画像ボケないしは画像流れ
は、木質的に表面抵抗率の小さい非晶質シリコン感光体
ではとくに顕著であり、そのままでは高々数回の繰返し
使用にも耐えられないほどである。これが非晶質シリコ
ンの感光体としての実用化を阻害する要因の１つになっ
ていた。

そこで従来は、感光体表面を少しずつ研磨して被着物を
除去することで感光体表面をリフレッシュしていた。し
かし、化学的に被着した物質は感光体自体に研磨などの
機械的処理を施さなければ、リフレッシュが困難であり
、とくに非晶質シリコンは機械的硬度が高いので、他の
材料によく使用されているパウダ研磨を効果的に適用す
ることは困難であった。

非晶質シリコン感光体に限らず、画像形成装置に使用の
感光体の劣化を軽減するには、多くの提案がなされてい
る。たとえば実開昭５４−１１１１５５には、感光体表
面を帯電させるコロナ帯電器の遮蔽ケース内側に活性炭
微粒子層を設け、放電時発生するオゾンをこれに吸収さ
せることによってオゾンによる感光体劣化を低減してい
る、これは、遮蔽ケース内側に滞留するオゾンを処理で
きるが、感光体表面に接触するオゾンを完全に処理する
ことは困難である。

特開昭５８−７５１８１は、非晶質シリコン感光体にお
ける画像流れ現象を防止するために、感光体表面に薄い
トナー被覆を設けることが記載されている。このトナ一
層は、薄いとはいえ色素を有するため、像露光時に感光
体表面に到達する光の量が減少し、その層圧に不均一が
あると、画像に「かぶり」を生ずることがある。

特開昭５５−８７１５６は、やはり非晶質シリコン材料
の耐熱性を生かして感光体上のトナー像を記録媒体であ
る転写紙に転写同時加熱定着させる方式が記載されてい
る。この転写同時加熱定着の際に加熱溶融したトナーが
感光体表面に残留すると、その除去が困難となる。その
ため、感光体表面に剥５す性材料層を形成することで、
残留トナーの除去を容易にしている。

則−ｍ 本発明はこのような従来技術の欠点を解消し、コロナ帯
電による感光体劣化がなく、したがってそれに起因する
画像劣化がなく、しかも非晶質シリコン感光体に適した
電子写真方法を提供することを目的とする。

佐−減 本発明の構成について以下、実施例に基づいて説明する
。

図を参照すると、本発明を適用可能な電子写真装置の構
成例では、潜像担持体である感光体ドラム１０を有し、
これはモータによって回転軸７４を中心として矢印Ａの
方向に回転する。感光体ドラム１０の周面ないしは表面
３０には、本実施例では非晶質シリコン層を含む感光体
層が形成されている。

感光体１０の周面３０に沿って主帯電器１４、現像部１
６、転写部１８、除電器２０およびクリーニング部２２
が図示のように配設されている。なお、潜像相持体１０
は、このような巡回的に反覆使用される円筒状のもので
なくてもよく、たとえば帯状のものであってもよい。

原稿２４を載置する透明平板２６の下方には、これに沿
って平行に矢印Ｂの方向に往復動する照明部２８などを
有する光学系３２が配設されている。これが往復動する
ことによって原稿２４が走査され、矢印の点線３４で示
す画像光が感光体表面３ｏに結像される。これによって
、主帯電器１４で一様帯電された感光体表面３０に原稿
２４の画像が静電潜像として記録される。

なお、この実施例は本発明を複写装置に適用したもので
あるが、本発明による電子写真方法は複写装置に限定さ
れることなく、たとえばコンピュータの出力装置として
のプリンタや、あるいはファクシミリ装置の出力部など
にも有効に適用される。そのような装置では当然のこと
ながら、原稿載置用平板２６などは設けられていない。

現像部１６はローラ３６を介して現像剤３８を感光面３
０に付着させ、潜像を顕像化する。転写部１８は、１対
のレジストローラ４０、転写帯電器４２および分離ロー
ラ４４などを有し、点線の矢印４６で示す経路を通って
転写紙などの記録媒体が給送され、顕像化されたトナー
像が感光面３０から記録媒体に転写される。画像が転写
された記録媒体は、定着部８４によってトナーがこれに
定着され、装置の外へ排出される。定着部８４は、加熱
ローラおよび（または）加圧ローラなとであってよい。

勿論、感光体層３０が耐熱性に優れた非晶質シリコンで
あることの特長を生かして、転写同時加熱定着を行なう
ように装置を構成すれば、一層、有利である。

転写工程後、感光面３０は除電器２０により除電され、
これに装着している残留現像剤は、クリーニング部２２
によって除去され、回収される。クリーニング部２２は
、本実施例では、たとえばファーブラシなどが有利に適
用されるクリーニングローラ６０、および、たとえばド
クタブレードなどのクリーニングブレード６２等の要素
からなる。

このように、非晶質シリコン感光体表面３０に均一なコ
ロナ帯電を行なう工程、画像露光によって静電潜像を形
成する工程、トナーで現像する工程、トナー像を転写媒
体に転写する工程、および感光体表面３０の残留トナー
粒子を除去する工程が感光体表面３０に施され、感光体
表面３０が巡回的に反覆使用される。本実施例によれば
、クリーニングローラ６０のブラシおよび（または）ク
リーニングブレート６２は、常温にて表面自由エネルギ
ーが実質的に３０エルグ／ｃｒｎ’以下の結晶性物質で
形成され、またはそのような物質を含有する材料で形成
されている。転写工程後の感光体表面３ｏをこのような
材料で比較的高速で摺擦することによって、非晶質シリ
コンの感光体３ｏを有効に反覆使用することができる。

本実施例に使用される感光体３ｏは、たとえばアルミニ
ウム、ニッケル、鉄などの導電性材料、ないしはプラス
チックフィルム、ガラス板、セラミック板などの絶縁性
材料の支持体の上に、スパッタリング法、グロー放電法
、イオンブレーティング法、真空蒸着法などの堆積法に
より非晶質シリコンの層を堆積することによって有利に
形成される。非晶質シリコンを形成する物質としては、
シリコン単体のほかに、堆積中に分解してシリコンを生
成する材料、たとえばＳ　ｒ　Ｈａ、Ｓｉ、、０６など
のシリコン水素化合物などが代表的に用いられる。非晶
質シリコン層の形成においては、その層の暗抵抗や光感
度を制御するために、必要に応じて水素、酸素、窒素、
炭素などの他の元素かを加える。とくに水素に関しては
１５〜３ｏ原子パーセントが効果的に加えられる。

コロナ帯電は、通常のコロトロン帯電器やスコロトロン
帯電器が有利に用いられる。画像ボケ防１１−のために
は、遮蔽ケースに流れるコロナ電流を低減するように構
成され、またコロナ放電時に生成する過酸化物などを分
解する分解剤を装着したコロナ帯電器が好適に用いられ
る。

静電潜像の現像に用いられる現像剤としては、ガラスピ
ーズや磁性粒子との摩擦帯電を利用する２成分系現像剤
、トナー粒子中に磁性体微粒子を含有する磁性ｌ成分系
現像剤、磁性体を含有せずファーブラシやドクタブレー
ドなどに対する摩擦帯電効果を利用する非磁性ｌ成分現
像剤、またはトナー粒子を絶縁性相持液体中に微分散し
た湿式現像剤など、いずれの形態の現像剤であってもよ
い。

とくに、ポリスチレン、スチレン−アクリル酸エステル
共重合体、などスチレンの重合または共重合樹脂を主体
とするトナー粒子が好適に用いられる６また、トナー粒
子には、長鎖の炭化水素類、アルコール類、脂肪酸およ
びその誘導体、低分子量のポリエチレン、ポリプロピレ
ンなど低融点で表面自由エネルギーの小さな結晶性物質
を添加して用いてもよい。

現像したトナー像を転写材に転写する方法は、通常のコ
ロナ転写やバイアスローラ転写など、周知の転写方法が
用いられる。しかし、感光体表面のトナーを完全に転写
材に転写することは不ｉｉＪ能であり、残留トナーは転
写後のクリーニング工程にて除去する。

クリーニング工程では、非晶質シリコンを感光体として
使用した場合は、非晶質シリコン材料の硬さのため、ゴ
ムブレード、金属ブレード、磁気ブラシ、ファーブラシ
など広範囲のクリーニング方式が有利に採用される。本
発明者は、各種のクリーニング方式を検討した結果、材
質としてとくに、ポリビニルフルオライド、ポリビニリ
デンフルオライド、ポリトリフルオロエチレン、ポリテ
トラフルオロエチレン、ポリヘキサフルオロプロピレン
など、常温での表面自由エネルギーが実質的に３０エル
グ／　ｃ　ｍ’以下の比較的結晶性の物質からなるもの
、またはそれらを含有する樹脂で被覆された磁性キャリ
アもしくは繊維で構成される磁気ブラシクリーニング方
式もしくはファーブラシクリーニング方式のように、ブ
ラシ形状で感光体表面に対して軽く、しかも比較的高速
にて摺擦する方式の場合に、一層、顕著な効果を見出す
ことができた。

磁気ブラシクリーニング方式の場合は１粒径が５０〜１
００μｍ程度の鉄粉、鉄球、ファライＩ・焼結粒子など
の磁性粒子を上述の低表面エネルギー物質からなるブラ
シ、またはそれを含有する他の被覆材で被覆したブラシ
が使用される。またファーブラシクリーニング方式の場
合は、この低表面エネルギー物質で形成された繊維から
なるブラシ、またはこれと他の繊維を混紡したブラシが
使用される。

これら繊維の太さ、密度、および接触状態によって効果
が異なる。たとえば、繊維が大すぎたり、密度が低かっ
たりすると、再生画像にスジ状のポケが生じたり、画像
ボケに至らないまでも、スジ状のムラが生じたりする。

したがって、繊維の直径は、５０ｇｍ程度以下、その植
毛密度は約５０〜１００木／ｃｍ″、感光体表面に対す
る接触長を３〜１０ｍｍ程度とし、また、感光体表面に
対する相対速度を約５０〜１００倍速、好ましくは１０
〜７０倍速程度とする。、このようにすると、スジ状の
ムラも発生せず、画像ボケを効果的に防止するクリーニ
ング方式が見出された。

このような効果は次のような機構によるものと考えられ
る。すなわち、クリーニングに使用される上記低表面エ
ネルギー物質は比較的結晶性が強い。これらの物質は感
光体表面に比較的高速で摺擦されると、その際の摩擦熱
などで結晶相互間の界面で容易に剥離し、非常に薄い結
晶片が感光体表面に実質的に均一に４１着する。これは
、光に対して透明であり、画像光の露光に対して全く支
障なく、しかもコロナ帯電で生成する過酸化物や極性物
質に対して不活性で親水化することのない保ｉ＃ｎｉｓ
　ｆ、必南＋又　１各清（−イ　４檜ギん九せｎ市Ｉし
、しかも従来のトナーフィルミングなどにおける画像ム
ラなどの画像形成における障害を防止し、安定した画像
形成が達成される。

要約すると、クリーニング部材を形成する、またはそれ
に含有される上述の低表面エネルギー結晶性物質が、ク
リーニング時の高速摺擦によって非晶質シリコンの感光
体表面を非常に薄い結晶片でフィルミングする。これに
よって非晶質シリコン感光体の電気的ないしは化学的特
性が次の点で改善される。

まず、フィルミンクによって非晶質シリコン感光体の表
面抵抗率が向上する。次に、フィルミングが光に対して
実質的に透明であるので、画像光の露光に何ら支障を与
えない。第３に、フィルミングが低表面エネルギーで不
活性であるので、コロナ帯電時に生成する過酸化物や、
高湿環境下での極性物質に対して保護膜として機能し、
感光体の劣化を防止する。したがって、従来装置のよう
に感光体劣化による画像ボケや、トナーフィルミソがじ
ヤス１ＩｈＩ借パラかどの画像形醪における不都合が抑
制される。

次に実施例について詳述するが、本発明がこれらの実施
例に限定されないことは言うまでもない。

実」Ｕ仕」 清浄化したアルミニウムドラムの表面、にに、グロー放
電法によってＳ　＋　Ｈａガスを原料として水素約２０
原子パーセントを含有する非晶質シリコンを２５ｇｍの
厚さに堆積して感光体ドラムとした。これを２５°Ｃ１
相対湿度６５ｚの環境下でブラシクリーニング装置を有
する実験器に搭載し、コロナ帯電器に　−６ｋＶの電圧
を印加して約ｅｏｏｖの表面電位に帯電し、画像露光に
よって暗部と明部がそれぞれ５００ｖと５０Ｖの電位の
コントラストを有する静電潜像を形成した。

これを、カーボンブラック１０重量部、極性制御用染料
２重量部、およびスチレン−ｎブチルメタクリレート共
重合樹脂（共重合比７対３）８０重量部から構成される
トナー粒子と、鉄粉キャリアとからなる２成分系ポジ型
現像剤にて現像し、コロナ転写法にてトナー像を転写紙
に転写して初期画像を得た。続いて感光体ドラムは、繊
維長１５ｍｍ、太さ７デニール（直径約２３Ｉｉ、ｍ）
で植毛密度３００木／　ｃ　ｍ’のポリテトラフルオロ
エチレンｔｔｆｌｎ製ファーブラシを、感光体との線速
比４０倍（ただし逆方向回転）にて高速回転させること
によって残留トナーをクリーニングし、次の複写サイク
ルに供した。

この条件にて複写サイクルを繰り返し、画像の変化を観
測したが、ｌＯ万枚の繰返し複写を行なっても画像ムラ
や画像ボケは認められなかった。

犬上涜」 実施例１と全く同じ条件の実験を３０°Ｃ１相対湿度８
５％の比較的高湿環境下で行なったところ、７万枚まで
は全く異常が認められず、７万５千枚前後で画像が流れ
たような画像ボケ現象の発生が確認された。

実１１１ 実施例１と同様な非晶質シリコン感光体に静電潜像を形
成後、カーボンブラック１０重量部、スチレン−ｎブチ
ルメタクリレート共重合樹脂（共重合比７対３）９０重
量部から構成されるトナー粒子と、　２００ｇｍ鉄球に
ポリテトラフルオロエチレンを主成分とするコーテイン
グ材（デュポン商品名「テフロンエナメル」をコーディ
ング後、　３８０°Ｃで１５分間焼成したテフロンコー
トキャリアとからなる２成分系ポジ型現像剤にて現像を
行ない、コロナ転写法にてトナー像を転写紙に転写およ
び定着して初期画像を得た。続いて感光体ドラムは、フ
ァーブラシクリーニング、コロナ帯電、画像露光を行な
わず、現像部にてクリーニングバイアスを印加して磁気
ブラシクリーニングを行ない、次のサイクルに供する２
回転１コピー複写モードにて連続複写を行ない、画質の
変化を観測した。

その結果、５万枚までは画像ボケが認められず、磁気ブ
ラシクリーニングでも効果のあることが確認された。

瓜紋■」 クリーニング条件として繊維長１５ｍｍ、太さ４デニー
ル（直径約２５Ｂｍ）、植毛密度３００木／ｃｒｎ’の
レーヨン製ファーブラシを感光体に対する線速ＩＬ４０
倍（ただし逆方向回転）で高速回転させる以外は、実施
例１と全く同様にして比較実験を行なった。その結果３
千枚で画像ボケ現象が発生し、実用に酎えないことが確
認された。

ル敷碧」 感光体に対するクリーニングブラシの線速比を５倍速に
低下させた以外は、実施例１と全く同様な条件下で比較
実験を行なった。その結果、１万５千枚で画像ボケが認
められた。

肱−１ 本発明によれば、クリーニング部材を形成する、または
それに含有される低表面エネルギー結晶性物質によって
非晶質シリコノの感光体表面が非常に薄い結晶片でフィ
ルミングされるので、非晶質シリコン感光体の電気的な
いしは化学的特性が改善される。すなわち、フィルミン
グによって非晶質シリコン感光体の表面抵抗率が向上し
、フィルミングが透明で画像光の露光に何ら支障を与え
ることがない。また、フィルミングが低表面エネルギー
で不活性であり、コロナ帯電時に生成する過酸化物や、
高湿環境下での極性物質に対して保護膜として機能し、
感光体の劣化を防止する６　したがって、従来のような
感光体劣化による画像ボケや、トナーフィルミングによ
る画像ムラなどの画像形成における不都合が抑制される
。

【図面の簡単な説明】

図は本発明を適用可能な電子写真装置の構成例を概念的
に示す説明図である。 ｆＪＬｊシ）の　ｑの１１ １０、、、感光体ドラム １４、、、主帯電器 ＋８．、、現像部 １８、、、転写部 ２０、、、除電器 ２２、、、クリーニング部 ３０、、、感光体表面 ３８、、、現像剤 ６２、、、クリーニングブレード 特許出願人　株式会社リコー

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、非晶質シリコンを含む感光体の表面に、均一帯電、
   画像露光、現像、転写およびクリーニングの各工程を行
   なって該感光体を繰返し使用する電子写真方法において
   、 前記クリーニング工程は、常温にて表面自由エネルギー
   が実質的に３０エルグ／　ｃ　ｍ’以下の結晶性物質を
   含有するクリーニング部材を前記感光体の表面に摺擦さ
   せることを特徴とする電子写真方法。 ２、特許請求の範囲第１項記載の方法において、前記ク
   リーニング部材は、ブラシ状をなし、前記−感光体の表
   面に対して高速にて摺擦することを特徴とする電子写真
   方法。 ３、特許請求の範囲第１項記載の方法において、前記結
   晶性物質は、ポリビニルフルオライド、ボ１）ビニ１）
   芋ソ７ＩＩ／士うＩ　ｋ’　Ｊ　ＩＩ　ｋ　ｌＩ　Ｍ　
   ＩＩ、小口エチレン、ポリテトラフルオロエチレン、ポ
   リへキサフルオロプロピレンからなる群から選択され。 前記クリーニング部材は、少なくとも１つの該選択され
   た物質で、または該選択された物質を少なくとも１つ含
   有する繊維で形成されることを特徴とする電子写真方法
   。