JPS61231564A - 電子写真複写方式 - 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】 産業上の利用分野 本発明は電子写真複写方式に関する。特に、観光体とし
てアモルファスシリコン観光体を用いる耐環境性に優れ
た電子写真複写方式に関する。

〈従来の技術〉 電子写真は、ｌり３ｒ年　ａａｒｌｓｏｎ　　による原
理的発明以来、種々の技術的改良を経て、現在は普通紙
複写機（ＰＰＯ）、レーザープリンター、フ　　　′ア
クシミリ等へ幅広い応用を見るに至っている。

（“　Ｅｌｅｃｔｒｏｐｈｏｔｏｇｒａｐｈｙ　　”　
Ｒ，Ｍ　Ｅｌｃｈａｆｆｅｒ−９／り６よＦｏｃａｌ　
Ｐｒｅｅａ　Ｌｔｄ、　）通常の電子写真方式は、ＰＩ
’Ｏを例にとれば、以下の如き素工程よりなる技術であ
る。

■帯電；暗所にてコロナ放電機によりある極性（たとえ
ば正極性）のコロナイオンを 光半導体よりなる感光体表面に蓄積す る。暗所では、感光体は電気的に絶縁 体（抵抗率ｐ　）　／　０　”ｒＬｃＩＩＩ）であり、
表面は正極性に帯電し、帯電電位≧ｔｔｏｏｖを示すの
が一般的である。

■露光：原稿に通常可視光域の光を照射し適当な光学レ
ンズ系により感光体表面に。

原稿からの反射光像を結像させる。感 光体は光照射され九部分は導電性を有 するため、表面の電荷はアースへと消 失し感光体表面上には複写すべき原稿 像に応じた電荷の像が生じる。これを 静電潜像という。

■現像；現偉方式は湿式、乾式の２方式に大別されるが
、最近は特殊な溶媒等の不要 な乾式現像方式が一般的である。乾式 方式の中に更に、ｌ成分系、ｌ成分系 の区別があるが、通常用いられるのは ｌ成分系である。この方式ではカーボ ンブラック等色材を含有した樹脂粒子 （トナー）とキャリアと称する磁性体 粒子か用いられる。トナーとキャリア は機械的に混合され、摩擦による摩擦 帯電を帯びる。帯電の極性はトナー中 量により制御されうる。正帯電の静電 潜像を有する感光体に対しては逆極性 即ち負帯電を帯びたトナーが用いられ る。トナーとキャリアは磁石を内蔵し 磁力線を外部に漏洩せしめるべく設計 された円筒（マグロール）の表面に配 置され、磁性体であるキャリア及び静 電的に吸引されているトナーは、マグ ロール表面上の磁力線に沿って配列し。

いわいる“穏′を形成する。マグロー ルは通常回転させられ穂が感光体と接 触しトナーは逆極性に帯電している感 光体上の正電荷に吸引されキャリアか ら感光体表面へ移動する。この過程に より感光体の静電潜像に応じたトナー の顕像が感光体上に形成され、現像が 完了する。この現像方式を通常磁気ブ ラシ現像と称する。現像過程で磁気ブ ラシ＃力為ら感光体へ移動消費されるトナーは、逐次補
給する事により、トナ に保つ蓼ができる。

■転写；感光体上のトナー顕像は普通紙上に転写される
。こｔは、感光体表面に紙を 設置し、紙の裏面（感光体と接する反 対側）よりトナーの帯電極性（この場 合、負）と逆極性（この場合、正）の コロナ放電を照射しトナーを感光体よ り紙表面側に吸引、移動させることに より行われる。

転写後、紙は定着され、感光体は、除 電、クリーニングを経て再帯電へと繰 り返し使用される。これらの工程は以 下の如き方法で行われるー ■定膚；普燻紙上のトナーをその主成分六る樹脂成分の
軟化点以上に加熱することに より、牛永久的に顕像を保つべく定着 される。加ｒＩＰＩ法としては、７３０熱したａ−ルで
紙及びトナーを圧着加熱する方 法や、抵抗加熱型ヒーター（オーブン）上を紙及びトナ
ーを通過させる方法が 一般的である。

■除電；これは、感光体表面の静電潜像を消去する工程
である。２つの方法が一般的 に用いられる。、１つは、感光体全面に光を照射して感
光体の光導電性により 表面電荷を消失させる光除電法であり、別の方法は、交
番電界をコロナ放電器 に荷し、変流（正負両極性のコロナ） 衛電子が交互に感光体表面に照射され 結果として感光体表面の電荷か中和さ れる。一つの方法は単独で用いられる 場合もあり、また併用される場合もあ る。

■りＩＪ　　＝ング；現像金終え、除電を経九感光体は
、なおその表面に顕像トナーの１ 部が残存した状態にある。これを感光 体より除去する工程力１クリーニングエ程である。クリ
ーニングは機械的手法 により行われるのが一般的であり、ナ イロン等の樹脂製のブラシを回転させ 感光体上のトナーを払い落す方法（回 転ブラシ法）、シリコンゴム等で作う れた板のエツジ部を感光体表面に接触 させ、トナーを掻き落す方法（ブレー ド法）が知られている。

クリーニングを経た感光体は再度上記 帯電工程力為らなる一連の工程により次の複写へと再使
用される。感光体は、 通常ドラム状の形をなし、回転する事 により上記各工程を経ていくべく帯電 機、露光光学系、現像機、転写器、除 電器、クリーニング器が感光体ドラム を囲む形で配置される。

本発明は感光体として特にアモルファスシリコン感光体
を用いる複写方式に係るものであり、以下、感光体に関
する従来技術について述べる。

従来、電子写真感光体としては、ＣｄＬＢ、　ＺｎＯ等
の微粉末を有機物中に分散塗布し九もの、Ａ８やＴｏを
添加し、蒸着法により成膜した８ｅ悪感光、ポリビニル
カルバゾールやトリニトロフルオレン等の有機光半導体
（ｏｐｏ）が用いられてき九。更に近年シランガス（８
１ｎＨｚｎ＋２）のプラズマＯＶＤ法により成膜した水
素化アモルファスシリコン（以下ａ−８１）の半導体物
性−特に光導電性が注目され、太陽電池、光センサ−、
撮像管等への応用と共に電子写真感光体としての検討か
進められている。ａ−８１は上述の如くシランガスを主
原料としたプラズマＯＶＤ法にて成膜されるが、感光体
としての特性（帯電圧、分光感度、耐刷力）を種々の用
途（普通紙複写機、レーザープリンター、ファクシミリ
）に適合、改讐すべく、様々な工夫がなされている。例
えば原料ガス中にジボラン、アンモニア、酸素、炭化水
素、ゲルマン（ＧｅｎＨ２ｎ＋ｚ）、弗化シラン等の添
加を行うこと、更には金属基板上の膜組成を膜厚方向に
変化させた多層構成とすること等が試みられている。（
以下これら水素化シリコン特性を有する。

■　無公害、無毒である ■　熱的に安定である（結晶化温度がａＯＯ℃以上であ
り、８ｅの結晶化温度６０℃、及び有機系材料を用いた
感光体、０Ｆ（３，ＺｎＯ，０（１Ｂより著しく高い熱
的安定性を示す） ■　光感度が高く、且つ感光波長域が、可視光波長域全
域でほぼ均一である ■　表面硬度が高く（ビッカース硬度／Ｊｒ００以上）
キズ等の表面損傷を受は難い。

このような長所により、ａ−８１は高性能電子写真感光
体として高速ＰＰＯ，レーザープリンター、ファクシミ
リ等への応用が試みられているが、以下に述べる問題を
かかえている。

く当該発明が解決しようとする問題点〉当初ａ−８１は
、上述の如き化学的熱的安定性、高表面硬度の故に、種
々の環境条件下でも安定した感光体性能を示し、多数回
の複写にも耐える高耐刷性をも同時に達成することが期
待された。しかし、実際には、高湿度下、具体的には相
対湿度７０％を超える条件下で電子写真複写を行うと鮮
明な画像が得られず、画像の輪郭がぼけてしまい、更に
高湿度下では全く画像が得られない現象（以下”画像流
れ”と称する）が生じることが判明した。この現象は、
複写を繰り返すに従って顕著となり、一般には、通常の
ＰＰ０（普通紙複写機）で数千回の帯電−露光一現像一
転写を行うと高湿度下では画像流れが発生する。但し、
高湿度下で画像流れを生じても、再び低湿度下で複写を
行うと鮮明な画像が得られるという可逆性があることも
確認されている。

この九め画像流れを防止するには、ａ−８１感光体ドラ
ムを常時≠０−１０℃に加熱し、雰囲気湿度の変化が生
じても、感光体ドラム表面近傍での相対湿度ｔ−當に〜
！Ｏ％以下に抑える対策が考えられるが、この場合、ド
ラム内部へのヒーターの装填、温度調節機構の設置によ
り、複写機のコスト上昇と複写慎機構上の複雑化が不可
避的な欠点として生じる。

本発明はａ−８ｉ感光体を用いる電子写真方式において
、高湿度下でも画像流れの生じない新画像流れの現象は
、上述の如く下記コ点の特徴を有する。

■　高湿度下で顕著であること。

■　感光体の使用を繰り返すに従って顕著になること。

発明者らは、特に■の点に着目し本発明に利金に明らか
ではない。

電子写真複写機において、従来の電子写真感光体（例え
ば８ｅ悪感光）を用いた場合は、画像流れ現象はさほど
顕著な問題ではない。しかし、ここに本発明者らはこの
問題への解決の糸口を与えるとｆＩえられる以下２つの
乎実を実験により知り得た。

（１）　　コピーを繰り返すＫっれて顕著化してくる画
像流れの直接的原因はコロナ放電による感光体表面の変
質である。この実験事実は、電子写真プロセスの上記素
工程のうち、コロナ帯電、露光、現像、クリーニングの
各素工程につき下記の如き実験の結果から判明し九。

即ち、市販の複写機に手を加え、（イ）初期コロナ帯電
ｌ−交流コロナ除電のみの作動（ロ）光照射のみの作動
　（／１磁気ブラシ現像機のみの作動　に）クリーニン
グ部のみの作動　。

と各素工程のみを作動させて、コピ−１万枚に相当する
繰り返し実験を行った後、３０℃ｒＯ％ＲＨの環境下で
実写テストを行い、画像流れの評価を行った。結果とし
て、（イ）のコロナ放電のみの繰り返しを経たアモルフ
ァスシリコン感光体が最も顕著に画像流れを生じ九。

比較例として市販のＢｅ感光体に対しても同様のコロナ
照射のみの繰り返しを行っ九ところ、３０℃ＩＯ’ＪＲ
Ｈ条件下で同様の画像流れが生じた。

即ち、従来のＢｅ感光体に対してもコロナ放電のみを行
う場合は画像流れが生じるが、ｐｐａの全工程、特に現
像、り＋７−ニングエ程を介する事により、比較的表面
硬度の低い従来の感光体は徐々に表面層が削りとられ、
常にフレッシュな表面状能を保っていることが想定され
る。逆にａ−８１は異常に表面硬度力鳶高いため、コロ
ナ放電による表面の変質層が生じた場合この変質層が、
現像の磁気ブラシ部及び／又はクリーニング部を介して
も充分に除去され得す、むしろ変質層はコピーの繰り返
しと共に蓄積され続けることが想定される。これが、ａ
−８１を用いた電子写真が従来の感光体ではさほど問題
にならない画像流れ現象が顕著になる原因であろう。

（２）本発明者等が特願昭ｊターココｔコ！２号明細書
中に述べた如く、コロナ照射を行ったａ　−８１感光体
の最表面をに８０Ａ　（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ　８ｐ８ｃｔ
ｒｏ−ｓｃｏｐｙ　ｆｏｒ　Ｏｈｅｍｉｃａｌ−Ａｎａ
ｌｙｓｉｓ　）分析を行ったところ、表面層〜ｔｏｏｈ
ａ度に酸化物層が形成されていることが判明している（
コロナ照射をうけない表面とは酸化の程度が明らかに異
なる）。

以上２つの事実により、ａ−８１感光体の画像流れ現象
を解決するには、電子写真複写方式のいずれかの工程の
改良により、あるいは従来の工程に加えて祈念に付加し
た工程により、結果としてａ−８ｉ感光体の表面を徐々
に除去（研削）することにより達成され得るととが判明
した。

（外添剤）として混入させる方法。

（ロ）　現像工程以外に、独立に、ａ−８１表面を研削
する工程を付加する方法。

（ハ）　クリーニング部材を改良し、（ロ）の目的を達
成する方法。

これらの手段は従来の電子写真方式において、現象的に
は既に考案され、一部特許による開示もなされている。

例えば、現像剤外務剤として、０ｅ０２、ＴｉＢａＯ３
，５ｉＯ１Ａ１２０ｓ等の物質が試みられた例があるし
、またクリーニング法においてブレード材をａ−８１よ
り表面硬度の高い物質で構成する等の手段も試みられて
いる。

しかし、本発明者等の検討によればａ−８１感光体の表
面変質層を除去する場合、従来の単なる表面研削による
手法では、画像流れに対して有効な解決法とならないこ
と、この目的を達成するには、ａ−８１に特有の特殊な
研削剤が効果的であることが判明し、本発明に至った。

この特殊な研削剤はＢａ、　Ｍｇ、　Ｏａ等のアルカリ
土類金属の炭酸塩及び硫酸塩、イツトリウム、ユーロピ
ウム、セリウム、ランタン希土類金属の炭酸塩及び硫酸
塩、遷移金属（鉄族、ｐｔ族）の炭酸塩及び硫酸塩、四
三酸化鉄並びに層状構造を有する粘土鉱物、具体的には
、カオリナイト系、モンモリロナイト系粘土鉱物などで
ある。

これらの材料は上記（イ）、（ロ）、１→いずれの方法
で用いても、効果的にａ−Ｅｌｉ感光体を用いた電子写
真の画像流れを防止し得る。

本発明で使用される研削剤は比較的硬度の低研削剤を用
いる方法とは異なった方向にある。

これら炭酸塩を主とした物質群が何故にａ−８１感光体
の変質層除去に特に有効であるのかは、今のところ明ら
かではないが、具体的な発明の形態につき説明する。

（イ）現像剤への外添剤として本発明による研削剤を用
いる方法 研削効果は一般に、研削剤の量が多い程効果的であるが
、あまりに多量であると、研削剤はトナーと共に現像剤
であり直接現像−転写された画質に影響を及ぼし、且つ
一般には画質の低下（不鮮明化）を伴うため、本発明に
よる研削剤の適当量は現像剤中対トナー重量比で　０．
０　／　ｗｔ％以上ｊｗｔ％以下、好ましくはｏ、ｏｚ
Ｗｔｆｋ以上０．１ｗｔ％以下の範囲に限られる。本発
明による研削が低く、現像剤との混合、感光体との接触
等の繰り返しにより徐々に粒度は小さくなるが、再び、
画質の劣化を伴わないことによる制約からそもそも、併
用されるトナーの粒径（通常１０μ前後）より、小さい
粒度であるのが好ましい。

本発明による研削剤の外添剤は、トナーと共に混合し、
トナーの補給と共に研削剤が補給されれば良く、又独立
に研削剤のみを現像剤中へ補給することも可能である。

（ロ）　現像工程以外で本発明による研削剤を用いる方
法 上述の如く現像剤への研削剤の外添は画質の低下を伴う
場合がありこの場合は、独立に感光体の表面研削工程を
設けることが好ましいし、又現像剤への外添と共にこの
ような方法を併用してもよい。

具体的には、本発明による研削剤を感光体（軸方向）に
均一に感光体（ドラム）表面に接触する為の治具と、本
発明による研削剤を、該治具と感光体表面に補給する手
段を有し、更に複写機内で該研削剤が飛散するのを防止
する手段から成ることを必要とする。例えば、トナーを
除いた磁気ブラシ現僚機を現像工種とは別に設け、本発
明による研削剤を含有させておけばよい。又ブレード状
の治具がバネ等で適当な圧力（〜／　Ｏｔ／ｃｄ　〜１
０００　ｆ／ｃｄ　）で感光体表面へ圧しつけられ、該
治具と感光体間に本発明による研削剤が介在することが
可能であるような構造であってもよい。この工程は、電
子写真工程の転写工程後、再コロナ帯電までの間になさ
れることが好ましい。

更に好ましくは、後述されるクリーニング工程と一体化
すると、装置の構成が簡略化されるので、望ましい。

ｐ→　クリーニング工程の改良 本発明の目的は、本発明による研削材を構成成分とする
クリーニング部材を用いることによっても達成される。

具体的には該研摩剤を適当な手段を用いて（例えば有機
バインダーの採用）固化成型し、クリーニングブレード
、クリーニングロール、クリ又、現在用いられている樹
脂製クリーニングブレード、クリーニングブラシ中に本
発明による研削剤を混入させてもよい。

現在のプラスチックの複合化技術を用いれば、研削剤を
体積比で〜３０慢以上の含有率をもつ複合材の形成は可
能であり、このような技術により本発明による研削剤を
含有した樹脂クリーニングブレード、クリーニングブラ
シ、クリーニングロール等ヲ作成できる。

〈実施例〉 以下に本発明を実施例にてさらに具体的に説明する。

実施例１ ａ−８１感光体ドラムを以下の条件で成膜して作成した
。

洗浄したｌ２０ｗ５ｌ　Ｘ　ＪｕＯｗｍｔの円筒状Ａｔ
基板を反応容器内にセットし、１００℃以上で３０分間
真空中でベーキングした後、油拡散ポンプにより３０分
間排気してコＸ　／　ｆ″Ｔｏｒｒの真空度にする。油
回転ポンプに再び切り換えて反応ガスを流していき、以
下の層構成で成膜した。

感光層　ＮＨ３／８１Ｈ４＝　Ｏ，コチ、Ｂ２Ｈ＠／　
８ｉＨ４＝　’７０　Ｖｐｐ１゜Ｎ２０／８１Ｈ４±ｔ
、ｏ　ｒ分間成［（〜ｔｏｏｏＸ）プラズマ電源　ムｏ
ｚｏｏ血、プラズマ電流密度　４ｃｏｐｈ／ａｉ 現像剤として、キャリアは粒径１０μ〜２００μの範囲
の不定形鉄粉を用い、トナーは通常用いられる負帯電の
トナーを用い喪。配合はキャリアタｙｏ？、トナー３０
ｆ外添削として炭酸バリウム、炭酸カルシウム、炭酸イ
ツトリウム、炭酸マグネシウム、四三酸化鉄、炭酸セリ
ウム、シリコンカーバイド、シリカ、酸化セリウム、酸
化アルミニウムを各ｔｏｒｕｇ、混合した１０種類の現
像剤を′用意した。この現像剤を用いて該感光体を小西
六震ＵＢ工ＸＶ−…で多数回複写を常湿下で行ない、！
千秋毎に３０℃−１６’Ａの高湿す下で複写を行い画像
流れを評価した。外添剤として炭酸バリウム、炭酸カル
シウム、炭酸イツトリウム、炭酸マグネシウム、炭酸セ
リウム及び四三酸化鉄を使用した場合は、３万枚を過ぎ
ても、高湿度下（３０℃−ｒｓｑｂ）での画像流れを生
じなかった。外添剤としてシリコンカーバイド、シリカ
、酸化セリウム、酸化アルミニウムを使用した場合は高
湿度下（３０℃−１ｊ％）で３千枚より画像流れが生じ
始め、ｌ万回では完全に画像流れが生じた。同時に外添
剤のない現像剤を用いたところ、高湿度（３０Ｃ−４ｊ
％）下で〜！千千秋り画像流れが生じ始め、１万回で完
全に画像流れが生じた。

実施例ｄ 実施例１で用いたａ−８ｉ悪感光と同様の感光体を用い
て以下の実験を行つ念。

研削剤として各々炭酸バリウム、炭酸カルシウム、四三
酸化鉄、炭酸ランタン、炭酸セリウム、シリコーンカー
バイド、酸化セリウム、酸化アルミニウム、ダイヤモン
ド粉末を含有させた幅１０ｍのり種類の不織布を用意し
、該不織体の耐刷試験を常湿下で行い、！千秋毎に３０
１ニ一１ｒｊ％の高湿度下で複写を行い画像流れを評価
し六。

その結果、炭酸バリウム、炭酸カルシウム、四三酸化鉄
、炭酸ランタン及び炭酸セリウムの研削剤を使用したも
のは〜３３万を過ぎても高湿度下（Ｊ１７℃−１１％）
で画像流れが生じなかった、研削剤としてシリコーンカ
ーバイド、酸化セリウム、酸化アルミニウム及びダイヤ
モンド粉末を含有した不織布を使用したものは、研削剤
を含有させた不織布を使用した時には、高湿度下（３０
℃−ｒｓ％）で！千秋より画像流れが生じ始め、１万回
では完全に画像流れが生じた。

〈発明の効果〉 本発明の電子写真方式によれば、特にａ−８１を感光体
とし九ときに高温高湿度で生じる画像流れを防止できる
。

出　願　人　　三菱化成工業株式会社 代　理　人　　弁理士　要否用　　− ほか１名

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　電子写真複写方式において、アルカリ土類金属、希
   土類金属、遷移金属の各々の炭酸塩及び硫酸塩、四三酸
   化鉄並びに層状構造を有する粘土鉱物から選ばれる少く
   とも１つを外添剤として含む現像剤を用いることを特徴
   とする電子写真複写方式。 ２　アルカリ土類金属、希土類金属、遷移金属の各々の
   炭酸塩及び硫酸塩、四三酸化鉄並びに層状構造を有する
   粘土化合物の少くとも１つの物質を用いて像形成部材（
   感光体）表面を研削する工程を含むことを特徴とする電
   子写真複写方式。 ３　電子写真複写機又はプリンターの感光体クリーニン
   グ部材が特許請求の範囲第２項記載の物質のうち少くと
   も１つを含有することを特徴とする電子写真複写方式。