JPH04190278A - 画像形成装置 - 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、電子写真方法、すなわちカールソンプロセス
を利用した画像形成装置に関するものである。

〔従来の技術〕

現在、複写印刷方法としてカールソンプロセスを利用し
た静電複写方法、いわゆる電子写真方法が最も広く普及
している。ここで電子写真方法とは、光導電性材料より
成る感光層を導電性支持体上に形成して成る感光体を用
い、その感光層を暗所で帯電し１次いで像露光して露光
部のみの電荷を選択的に散逸せしめて静電潜像を得、こ
の潜像を染料、顔料などの着像材と高分子物質などの結
合剤とから構成されるトナーと呼ばれる検電微粒子で現
像し、これにより得られた可視像を紙などの転写材に転
写、定着して画像を形成する画像形成力法である。

第４図は上記電子写真方法による画像形成装置の一例の
電子複写機を示している。アースされたドラム状の導電
性支持体表面に感光層を積層して成る感光体１は、図に
おける時計方向に回転駆動され、その際帯電用コロナ放
電器２よりなる帯電手段によって感光体１の感光層が一
様に帯電される。

コロナ放電器２には、例えば４ｏ乃至１００μｍ径のタ
ングステンワイヤなどから成るチャージワイヤ３が張架
されたコロトロン方式と、不均一放電を均一化するため
に、さらにグリッドをコロナ放電器開口部近傍に張架し
たスコロトロン方式とがあり、チャージワイヤ３には例
えば４０００乃至８０００ボルトの高電圧が印加され、
このときのコロナ放電によって感光層を帯電する。

次いで均一帯電された感光層を露光部４のところで像露
光し、これによって静電潜像を形成した後、該潜像を現
像装置５にてトナー像として可視像化する。

トナー像は転写用コロナ放電器６のコロナ放電作用によ
って、転写材の一例である転写紙７に転写され、次いで
この転写紙７は分離用コロナ放電器８によって感光体１
より分離される。分離された転写紙７上のトナー像は定
着装置９によって定着され、ハードコピーとなる。

一方、転写後の感光体１に残存するトナーはクリーニン
グ装置１０によって清掃され、次いでクエンチング装置
１５によって感光層が除電され、一連の複写工程を終了
する。

第５図に示した画像形成装置は、第４図に示した帯電用
コロナ放電器２の代りに帯電ローラ１０２を用いたもの
であり、このローラ１０２は電源１１によって所定の極
性の電圧を印加され、感光体１の表面に接しながら回転
し、感光体１の感光層を所定の極性に帯電する。また第
５図の例では。

第４図に示した転写用コロナ放電器６の代りに転写ロー
ラ１０６が用いられ、このローラ１０６によって感光体
１上のトナー像が転写紙７に転写される。第５図におけ
る他の構成は第４図と変りはない。

帯電ローラ１０２を用いると、コロナ放電器２を用いた
ときよりも印加電圧を低くでき、しかも発生するオゾン
の濃度を低くできる利点が得られるが、後述する感光体
に対してのオゾンの影響はコロナ放電器２を用いたとき
と大差はない。

上述した画像形成装置において使用される感光体１の感
光層としては、 ■ＳｅないしはＳｅ含金（Ｓｅ−Ａｓ、５ｅ−Ｔｅ、５
ｅ−Ａｓ−Ｔｅなど）を主体とする光導電層。

■酸化亜鉛、硫酸カドミウムなどの無機系光導電材料を
バインダー中に分散させた光導電層、■ポリーＮ−ビニ
ルカルバゾールとトリニトロフルオレノン或いはアゾ顔
料などの有機光導電材料より成る光導電層、 ■非晶質シリコン系材料より成る光導電層、などが一般
に知られている。

このような感光層を有する感光体に要求される基本的な
特性としては、 （ａ）感光層を暗所にて適当な電位に帯電できること、 （ｂ）暗所にて感光層の電荷の散逸が少ないこと。

（ｃ）感光層への光照射によって速やかに感光層の電荷
を散逸できること、 などが挙げられる。

上記各感光層を有する感光体は、これらの基本的な特性
以外に実使用上それぞれ優れた特徴及び欠点を有してい
る。

例えばセレン又しセレン合金（Ｓｅ−Ｔｅ、５ｅ−Ａｓ
、５ｅ−Ｔｅ−Ａｓ系など）を主体とする感光層は、最
も古くから一般的に使用されてきたものであり、優れた
光感度を有する一方、電子写真プロセスにおける機械的
負荷１例えば現像装置やクリーニング装置がら受ける外
方やジャムを起こした転写紙から受ける外方などによっ
て表面に傷ができ、これにより画像品質上の影響（白ス
ジ、黒スジなど）を受けやすいという欠点を有している
。

また近年では製造コストが安く、環境汚染が少なく、し
かも比較的自由な感光体設計できる等の理由により、前
述の有機光導電材料の感光層を有する有機系感光体の発
展が著しい。

一般に、有機系感光体とは電荷発生材料及び電荷輸送材
料を結着樹脂の中へ分散あるいは溶解して導電性支持体
上に塗布したものであり、ひとつの層で電荷保持、電荷
発生、電荷輸送の機能を有する単１型と電荷発生の機能
を有する電荷発生層（ＣＧＬ）、帯電電荷の保持と電荷
発生層から注入された電荷の輸送機能を有する電荷輸送
層（ＣＴＬ）、更には必要に応じて支持体からの電荷の
注入を阻止する。あるいは支持体での光の反射を防止す
る等の機能を有した層などを積層した構成の機能分離型
とが知られている。

これらの有機系感光体は前述のように優れた特徴を有し
ているが、その感光層が有機材料であるがゆえに表面硬
度が低く、複写プロセスでの実使用時に現像剤、転写紙
、クリーニング装置のクリーニング部材等から受ける機
械的な負荷によって、摩耗や傷が発生しやすいという本
質的な欠点も有している。

この感光層の摩耗は、帯電電位の減少をひきおこし、ま
た局部的な傷はコピー上でスジ状の異常画像を発生させ
る原因になり、いずれも感光体寿命を左右する重要な問
題である。

この様な欠点を解消するために感光層の表面に表面保護
層を設けて、複写機内外で受ける機械的負荷に対する耐
久性を改善する方法が提案されている。この保護層は、
表面に傷が付きやすいセレン又はその合金を主体とした
感光層を有するセレン系感光体や表面が摩耗しゃいし有
機系感光体に特に有利で適用できるものであるが、無機
系光導電材料や非晶質シリコン系材料の感光層を有する
感光体にも適用できるものである。より具体的に示すと
、感光層の表面に有機フィルムを設ける方法（特公昭３
８−０１５４４６号）、無機酸化物を設ける方法（特公
昭４３−０１４５１７号）、接着層を設けた後、絶縁層
を積層する方法（特公昭４３−０２７５９１号）、或い
はプラズＶＣＶＤ法・光ＣＶＤ法等によってａ−８ｉ層
、５−８ｉ：Ｎ：Ｈ層、ａ−５ｉ：Ｏ：Ｈ層等を積層す
る方法（特開昭５７−１７９８５９号、特開昭５９−０
５８４３７号）などが知られている。

これらの方法によって感光体表面の機械的耐久性の向上
には効果が認められている。しかし、有機フィルムの積
層をおこなう場合には、有機系感光体に影響を及ぼさな
い溶剤を使用しなければならないため、材料の選択自由
度が小さく、またシリコン系の保護層ではオゾン等によ
る化学的な劣化を起しやすいという本質的な問題を有し
ており、実使用上、まだ解決しなければならない問題点
が多い。

この様な背景のなか、感光体の表面保護層として炭素又
は炭素を主成分として成る高硬度薄膜の応用が近年活発
化している。

たとえば、感光層上に無定形炭素又は硬質炭素から成る
保護層を設けたもの（特開昭６０−２４９１１５５号）
、最表面にダイヤモンド状カーボン保護層を設けたもの
（特開昭６１−２５５３５２号）、感光層上に炭素を主
成分とする高硬度絶ｌ＃屡を形成したもの（特開昭６１
−２６４３５５号）、あるいは有機感光層上に窒素原子
、酸素原子、ハロゲン原子、アルカリ金属原子等の原子
を少なくとも含むプラズマ有機重合膜から成る保護層を
設けたもの（特開昭６３−９７９６１号〜４号）、有機
感光層上にカルコゲン原子、■属原子、■属原子、■属
原子等の原子を少なくとも含むグロー放電により生成さ
れた非晶質炭化水素膜から成る保護層を設けたもの（特
開昭６３−２２０１６６号〜９号）などを挙げることが
できる。

これらの提案はいずれも感光層の表面にイオンプロセス
（スパッタリング、プラズマＣＶＤ、グロー放電分解法
、光ＣＶＤ法など）により作製した炭素又は炭素を主成
分とする高硬度の薄膜（ｉ−カーボン膜あるいはダイヤ
モンド状炭素膜という総称で呼ばれるものに属する）を
形成したものである。

これらの表面保護層も、先に■から■に示した各種の感
光層を有する感光体に対して適用できるもであるが、か
かる表面保護層は溶媒を用いない製膜プロセスにより得
られるため、有機系感光体に及ぼす影響がｌＪＸさく、
またこの表面保護層は高い硬度を有し、更に膜そのもの
はオゾン等の酸化雰囲気に強い特徴を有しているため、
特にセレン系感光体や有機系感光体の耐久性を向上させ
る上で優れた効果が得られる。

ところが、この様な材料を用いた感光体も、電子写真プ
ロセス中で長期的に繰返し使用された場合、高湿下ある
いは急激な湿度上昇の環境下でコピーあるいはプリント
画像が流れる、いわゆる「画像ボケ」等と呼ばれる異常
画像が発生するという問題が未だあることが明らかにな
ってきている。

画像ボケの推定発生メカニズムとしては、第４図に示し
た帯電用コロナ放電器２のコロナ放電により生じるオゾ
ンや、第５図に示した帯電ローラ１０２の帯電動作時に
生じるオゾン、又は各種のイオンが空気中の水分、炭酸
ガス等の不純物と反応し、窒素化合物、カルボキシル基
、アルデヒド基等を含む親水性の化合物より成る親水性
物質が形成され、これらが感光体表面に付着、堆積する
ことにより感光体表面が親水性に変化するためと考えら
れている。このように親水性になった感光体表面には水
分が吸着して表面の２次元方向の抵抗が下がることによ
って異常画像が発生する。

炭素又は炭素を主成分とする高硬度の表面保護層を有す
る感光体の場合は、その表面に微細な凹凸（ピッチ１０
０〜５０００人、深さ５０〜２５００人程度の軸方向、
周方向に指向性のないランダムな形状の凹凸）ができる
ので、その凹部に、上述の親水性物質が付着、堆積して
いくことにより発生する。

上述の画像流れを防止する方法として（１）感光体を加
熱する方法（特開昭５９−２０８５５８号、同６０−０
９５４６７号、同６１〜１３２９７７号、同６２−２６
２０６５号等）、（２）コロナ放電器からのコロナ生成
物を活性戻素繊維やＮｉ、Ｐｔ、Ａｕ、ベリリウム合金
等をグリッドやシールドケースあるいはチャージワイヤ
ーに利用し、吸収、分解する方法（特開昭５０−３４８
２８号、同６３−３１１３６５号、同６４−６８７７４
号、特開平１−２１０９７４号、同１−３１９０６２号
等）、（３）コロン放電流の制御法（特開平１−２３７
５６９号等）等の例が開示されている。ところが、加熱
法は効果が高いが未だ不十分であり、吸収、分解法も効
果は認められるものの継続性等で問題を残している。ま
たこれらの方法はその構成が大変複雑となる欠点を免れ
ない。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明は、上述した新規な認識に基づきなされたもので
あって、その目的とするところは、前述の従来の欠点を
除去し、長期間繰返し使用しても、高い画像品質を維持
することのできる画像形成装置を提供することにある６ 〔課題を解決するための手段〕 本発明は上記目的を達成するため、導電性支持体上に少
なくとも感光層と、炭素又は炭素を主成分とし、かつ表
面に微細な凹凸を有する表面保護層とをこの順に積層し
て成る感光体を有し、該感光体の前記感光層を帯電し、
その表面を像露光して静電潜像を形成し、該潜像をトナ
ーによって可視像化する画像形成装置において、前記表
面保護層の微細な凹凸の少なくとも凹部を、オゾンによ
り生じた親水性物質の付着及び堆積を防ぐ液状材料によ
って封孔する液塗布装置を設けたことを特徴とする画像
形成装置を提案する。

上述の液状材料としては、酸化防止剤溶液、酸化防止剤
含有イソパラフィン系炭化水素溶液、酸化防止剤含有脂
肪族系炭化水素溶液、酸化防止剤含有シリコーンオイル
、イソパラフィン系炭化水素溶液、脂肪族系炭化水素溶
液、シリコーンオイルの少なくとも１つを用いることが
有利である。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面に従って詳細に説明する。

第１図は、従来例として第４図に示した画像形成装置に
本発明を適用した実施例を示し、その感光体１は第２図
に拡大して模式的に示す如く、例えば金属製のドラム状
導電性支持体２ｏの表面に、少なくとも感光層２１と、
炭素又は炭素を主成分とし、かつ表面に微細な凹凸を有
する表面保護層（ａ−Ｃ：　Ｈ膜）２２とをこの順に積
層したものから構成されている。感光層２１としては、
先に■乃至■に例示したセレン系、無機系、有機系、又
は非晶シリコン系材料などの各種の光導電層から成り、
また表面保護層２２も先に従来例として説明した炭素又
はこれを主成分とした高硬度表面保護層と変りはなく、
従来と同し各種の方法で積層されるものである。例えば
、それ自体公知なプラズマＣＶＤ装置を使用してこの表
面保護層２２を作成することができ、このようにして得
られた表面保護層２２は、例えばヌープ硬度２３００ｋ
ｇ／ｌｌＩｎ２、比抵抗１０１２Ω・■とし、その膜厚
を例えば約０．７μｍに形成することができる。またそ
の表面に形成されるランダムな微細な凹凸は。

そのピッチが例えば約０．３μｍ、深さが例えば行０．
２μｍである。

第１図に示した感光体１のまわりには、第４図に示した
各種プロセス機器と同し機器が配設され、これらの作用
は第４図を参照して先に説明したところと変りはない。

従って基本的には従来と全く同様にして転写紙７上に複
写画像が形成されるのであるが、これについては先に説
明したので、これについての説明は省略する。第１図に
示す画像形成装置においては、これらのプロセス機器の
他に液塗布装置２３が付設されている。この装置はクリ
ーニング１０と帯電用コロナ放電器２との間に配置され
ていて、その構成と作用は次に示す通りである。

すなわち、この装置２３は容器２４を有し、該容器２４
には液状材料２５が収容され、この液２５は後述するよ
うに感光体１の表面保護層２２に塗布され、オゾンによ
り生じた親水性物質がこの保護層２２に付着、ないしは
堆積することを防止する働きをなす。

また帯電用コロナ放電器２の近傍には、複数の（図の例
では２本の）塗布ローラ２６，２７がそれぞれ矢印方向
に回転駆動されるように配設されている。これらのロー
ラ２６，２７は互いに近接。

或いは互いに接触しながら回転し、かつ感光体表面に密
着している。

容器２４内の液状材料２５は、毛細管２８の毛管現象に
より汲み上げられ、回転する２本の塗布ローラ２６，２
７の間に供給される。このようにして液状材料２５は２
本の塗布ローラ２６，２７の周面に付着し、時計方向に
回転する感光体１の表面に、薄く、かつ均一な塗膜を形
成するように塗布される。感光体表面に液状材料を均一
に塗布できるように、塗布ローラ２６，２７はその少な
くとも表面が弾性材によって構成されている。また毛細
管２８の途中には、ここを通る液状材料の流量を調整す
る例えばコックより成る調整器２９が介設され、これに
よって感光体表面に塗布される液状材料の量を適宜調整
することができる。

感光体１の表面保護層２２に塗布された液状材料は、こ
の保護層表面の微細な凹凸の少なくとも凹部を封孔する
。一方、帯電用コロナ放電器２の作動によって多量のオ
ゾンが発生し、これにより前述の如く親水性の化合物（
親水性物質）が形成されるが、感光体１の保護層表面に
は、液状材料が塗布され、該表面の凹部はこの液によっ
て封孔処理されているので、保護層表面、特にその凹部
に親水性物質が付着したり、堆積することは阻止される
。このため、感光体表面が親水性となることはなく、よ
って感光体１を長期間繰返し使用しても、先に説明した
異常画像（画像ボケ）の発生が防止され、常に高品質な
画像を得ることができる。

オゾンにより生じた親水性物質が表面保護層２２に付着
し、或いは堆積することを防ぐ液状材料２５としては、
酸化防止剤溶液、酸化防止剤含有イソパラフィン系炭化
水素溶液、酸化防止剤含有脂肪族系炭化水素溶液、酸化
防止剤含有シリコーンオイル、イソパラフィン系炭化水
素溶液、脂肪族系炭化水素溶液、シリコーンオイルの少
なくとも１つが使用される。またこのような液状材料は
。

感光体１の表面を帯電用コロナ放電器２によって支障な
く帯電させることができるように、高抵抗の液であるこ
とが必要であり、また露光部４における像露光を阻害し
ないように、像露光光に対して透明な液である必要があ
る。

また液状材料は前述のようにコロナ放電器２の作動時に
発生するオゾンにより生じた親水性物質が表面保護層２
２に付着、堆積することを防止するものであるから、感
光体１の感光層２１を帯電用コロナ放電器２によって帯
電する前に、液状材料を感光体表面に塗布することが望
ましい。このため、第１図に示した例では液塗布装置２
３がクリーニング装置１０と帯電用コロナ放電器２の間
に配設されているのである。

また感光体表面に塗布された液状材料の塗膜の厚さは、
この液の粘度や揮発性などによっても異なるが、望まし
くは、コロナ放電器２によるコロナ放電を受ける時点で
は、親水性物質の付着を確実に阻止できるように、表面
保護層２２の全面に液の塗膜が形成され、現像装置５に
よる現像動作時には表面保護層の表面凹部に液が残る程
度として現像動作に支障をきたさぬようにするとよい。

勿論、液塗布量にはかなりの許容度があり、これを消費
量で表わすと、例えば３乃至１０　ｃ　ｃ　／　１万す
イクル程度とすることができる。

第３図は、第５図に示した画像形成装置に本発明を適用
した実施例を示す。この実施例と第１図に示した実施例
との相違点は、第５図を参照して先にも説明したように
、感光体１の感光層２１（第２図参照）を帯電する手段
として帯電ローラ１０２が使用され、感光体に形成され
たトナー像を転写紙７に転写する手段として転写ローラ
１０６が使用されている点のほか、帯電ローラ１０２が
液状材料の塗布ローラとして利用されている点である。

すなわち、この帯電ローラ１０２に近接し、又は接触し
ながら帯電ローラ１０２と同じ反時計方向に回転輛動さ
れる弾性塗布ローラ１２６が、感光体表面に接触した状
態で支持され、容器２４の液状材料２５が毛細管２８と
調整器２９を介してこれらのローラ１０２，１２６の間
に供給され、該液はこれらのローラ１０２，１２６の周
面に付着したのち、感光体表面に塗布される。このよう
に、この実施例では帯電ローラ１０２を利用して液を感
光体表面に塗布するので、塗布ローラの数を減らし、そ
のコストを低減できる。しかも帯電ローラ１０２にも液
状材料が塗布されるので、このローラ１０２への親水性
物質の付着や堆積を防止することができる。またこの例
では、塗布ローラ１２６と帯電ローラ１０２との接触に
より、帯電ローラ１０２の電荷が塗布ローラ１２６へリ
ークすることを防止するため、塗布ローラ１２６の少な
くとも表面を絶縁性にする必要がある。

他の檎成と作用は、第１図及び第２図に示した実施例と
変りはない。

次に具体的な実施例と比較例を示す。

失胤旌土 第１図乃至第３図に示した画像形成装置を用い、液状材
料２５としてはフェノール系酸化防止剤溶液を用いてコ
ピーテストを行った。コピー速度は３０ｃｐｓｉである
。また比較例として、液塗布装置２３を設けない場合も
テストしたところ、表１の結果を得た。評価は５本／ｍ
の解像チャートがコピー上で良好に、解像しているかを
特性値として行つた・ Ｏ非常に良好に解像している Ｏ良好に解像している Δやや解像が劣る Ｘ全く解像しない 比較例の場合は１万サイクルのコピー後に高温環境下で
画像流れが発生したが、実施例１の場合は５万サイクル
の後でも画像流れ現象は認められず、安定した画像が得
られた。

失胤盤又 実施例１の液状材料をリン系酸化防止剤含有シリコーン
オイル（粘度２ｃｓ）　、イソパラフィン系炭化水素（
アイソパーＨ）、シリコーンオイル（粘度２ｃｓ）にそ
れぞれ置換えた以外は実施例１と同しコピーテストを行
った結果、いずれの場合も５万サイクル後でも画像流れ
の発生はなく、良好な画像が得られた。

本発明は、ドラム状の感光体ではなく、ベルト状の感光
体を用いたときにも適用できるものである。

〔発明の効果〕

以上の如く、請求項１，２に記載の構成によれば、感光
体の表面保護層の劣化を防止でき、長期に亘って安定し
た高品質な画像を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る画像形成装置の一例を示す概略構
成図、第２図は感光体の断面形状を拡大して模式的に示
した図、第３図は他の実施例を示す構成図、第４図及び
第５図はそれぞれ従来の画像形成装置例を示す構成図で
ある。 １・・・感光体　　　　　　２ｏ・・導電性支持体２１
・・・感光層　　　　　２２・・・表面保護層２３・・
・液塗布装置　　　２５・・液状材料第１図 第２図 一８２″。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）導電性支持体上に少なくとも感光層と、炭素又は
   炭素を主成分とし、かつ表面に微細な凹凸を有する表面
   保護層とをこの順に積層して成る感光体を有し、該感光
   体の前記感光層を帯電し、その表面を像露光して静電潜
   像を形成し、該潜像をトナーによって可視像化する画像
   形成装置において、 前記表面保護層の微細な凹凸の少なくとも凹部を、オゾ
   ンにより生じた親水性物質の付着及び堆積を防ぐ液状材
   料によって封孔する液塗布装置を設けたことを特徴とす
   る画像形成装置。
2. （２）前記液状材料として、酸化防止剤溶液、酸化防止
   剤含有イソパラフィン系炭化水素溶液、酸化防止剤含有
   脂肪族系炭化水素溶液、酸化防止剤含有シリコーンオイ
   ル、イソパラフィン系炭化水素溶液、脂肪族系炭化水素
   溶液、シリコーンオイルの少なくとも１つを使用する請
   求項１記載の画像形成装置。