JP2000214617A - 画像形成装置 - Google Patents

画像形成装置

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JP2000214617A
JP2000214617A JP1758099A JP1758099A JP2000214617A JP 2000214617 A JP2000214617 A JP 2000214617A JP 1758099 A JP1758099 A JP 1758099A JP 1758099 A JP1758099 A JP 1758099A JP 2000214617 A JP2000214617 A JP 2000214617A
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Hideaki Fukunaga
秀明 福永
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Abstract

(57)【要約】 【課題】600V以上の現像電位が達成された負帯電用
の画像形成装置を提供する。 【解決手段】導電性基板2の上にa−Si:Hからなる
電荷注入阻止層3および光導電層4を順次積層して、光
導電層4の赤外線吸収スペクトルにおける波数2000
cm-1での強度Iaと、波数2100cm-1での強度I
bとを0.22≦Ib/(Ia+Ib)≦0.35の関
係式を満たすようにした感光体8、負電荷を付与するコ
ロナ帯電器9、光波長ピーク740nm以上の露光器1
0、現像機12、転写器14、クリーニング手段15、
除電手段16とを配設した負帯電用画像形成装置7。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は水素化アモルファス
シリコンからなる電荷注入阻止層および光導電層を備え
た電子写真感光体を負帯電にして、さらにLEDヘッド
やレーザー光でもって露光するようにした負帯電型の画
像形成装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】アモルファスシリコン(以下、アモルフ
ァスシリコンをa−Siと略記する)を光導電層とした
感光体が、すでに製品化されているが、このa−Si感
光体は正帯電用であって、導電性基板上にグロー放電分
解法により水素化アモルファスシリコン(以下、水素化
アモルファスシリコンをa−Si:Hと略記する)から
なる電荷注入阻止層とa−Si:H光導電層とを順次積
層した層構成である。そして、a−Si:H電荷注入阻
止層に周期律表第III a族元素をドーピングすることで
電子に対するポテンシャル障壁が形成され、これによ
り、導電性基板からの電子の注入を防ぎ、正帯電用の電
子写真感光体が得られる。
【0003】他方、上記電荷注入阻止層に対し周期律表
第III a族元素に代えて周期律表第Va族元素をドーピ
ングすることでホールに対するポテンシャル障壁が形成
され、これにより、導電性基板からのホールの注入を防
ぐようにして、従来のOPC感光体に代わる負帯電用の
電子写真感光体が期待されているが、いまだ実用化には
至っていない。
【0004】すなわち、既存の正帯電用の電子写真感光
体に対し、周期律表第III a族元素(以下、III a族元
素と略記する)の電荷注入阻止層へのドーピングを、周
期律表第Va族元素(以下、Va族元素と略記する)に
代えただけであれば、負極性に帯電するが、正極性にも
帯電することがわかった。そのため、このような電子写
真感光体をプリンタ(画像形成装置)に搭載し、負帯電
用トナーを使用して画像形成しようとすると、トナーを
紙に転写した際に上記正帯電性に起因して、転写バイア
ス電圧を打ち消し、画像特性上劣化した。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】また、負帯電用の電子
写真感光体についても、帯電能は重要な特性であって、
正帯電と同様に高い帯電能が求められ、これによってコ
ントラストを上げることができる。
【0006】しかしながら、いまだ帯電能を高めるよう
な技術開発が十分に進められていなかった。ちなみに、
正帯電のa−Si感光体では、通常使用される露光手段
の照射光の波長ピークが740nm以上において、60
0V未満の現像電位でしかなかった。とくに波長ピーク
が長くなると、その現像電位の低下傾向が顕著であっ
た。
【0007】また、周知のOPC感光体においては、正
負のいずれの帯電であっても600V以上の現像電位が
達成されている。
【0008】本発明者は上記事情に鑑みて鋭意研究に努
めた結果、a−Si:H電荷注入阻止層にVa族元素を
ドーピングしないでも負極性に良好に帯電できるよう
に、その上に成膜するa−Si:H光導電層の赤外線吸
収スペクトルにおける波数2000cm-1での強度Ia
と、波数2100cm-1での強度Ibとの関係を規定す
ることで膜質を高め、これによって優れた負帯電性が得
られ、さらに予想外にも露光手段の照射光の波長ピーク
が740nm以上において600V以上の現像電位が達
成されることを見出した。
【0009】したがって本発明は上記知見により完成さ
れたものであり、その目的は優れた画像特性の負帯電用
の画像形成装置を提供することにある。
【0010】本発明の他の目的は、露光手段の照射光の
波長ピークが740nm以上において600V以上の現
像電位が得られた長波長タイプの高帯電性能の画像形成
装置を提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明の画像形成装置
は、導電性基板上にa−Si:Hからなる電荷注入阻止
層および光導電層を順次積層した感光体と、この感光体
の表面に電荷を付与する帯電手段と、感光体の帯電領域
に対し光照射する露光手段とからなり、これら帯電手段
と露光手段とにより感光体の表面に静電潜像を形成する
とともに、静電潜像に対応したトナー像を感光体の表面
に形成する現像手段と、トナー像を被転写材に転写する
転写手段と、転写後に感光体表面の残留トナーを除去す
るクリーニング手段と、転写後に残余静電潜像を除去す
る除電手段とを配設し、さらに上記光導電層に対する赤
外線吸収スペクトルにおいて波数2000cm-1での強
度Iaと、波数2100cm-1での強度Ibとが0.2
2≦Ib/(Ia+Ib)≦0.35の関係式を満た
し、前記露光手段の照射光の波長ピークを740nm以
上にして、600V以上の現像電位にすべく感光体表面
を負帯電にしたことを特徴とする。
【0012】
【発明の実施の形態】感光体の構成 図1は発明の実施形態に係る感光体1の層構成であり、
導電性基板2の上にグロー放電分解法によりa−Si:
Hからなる電荷注入阻止層3およびa−Si:Hからな
る光導電層4とを順次積層し、この光導電層4上に表面
保護層5を積層する。
【0013】導電性基板2には銅、黄銅、SUS、A
l、Niなどの金属導電体、あるいはガラス、セラミッ
クなどの絶縁体の表面に導電性薄膜を被覆したものなど
がある。この導電性基板2はシート状、ベルト状もしく
はウェブ状可とう性導電シートでもよく、このようなシ
ートにはSUS、Al、Niなどの金属シート、あるい
はポリエステル、ナイロン、ポリイミドなどの高分子樹
脂フィルムの上にAl、Niなどの金属もしくは酸化ス
ズ、インジウム・スズ・オキサイド(ITO)などの透
明導電性材料や有機導電性材料を蒸着などにより被覆し
て導電処理したものを用いる。
【0014】上記表面保護層5はa−Si、アモルファ
スシリコンカーバイド、アモルファスシリコンナイトラ
イド、アモルファスシリコンオキサイド、セレン等を、
グロー放電分解法、真空蒸着法、活性反応蒸着法、イオ
ンプレーテイング法、RFスパッタリング法、DCスパ
ッタリング法、RFマグネトロンスパッタリング法、D
Cマグネトロンスパッタリング法、熱CVD法などで成
膜形成する。また、有機材料を使用する場合には塗布な
どによって成膜形成する。
【0015】上記電荷注入阻止層3については、a−S
i:Hに対し価電子制御用不純物としてのIII a族元素
および/またはVa族元素をドーピングせず、そして、
このようなノンドープであっても、光導電層4の赤外線
吸収スペクトルにおける波数2000cm-1での強度I
aと、波数2100cm-1での強度Ibとを0.22≦
Ib/(Ia+Ib)≦0.35の関係式を満たすよう
に設定することで、優れた負帯電能が得られた。
【0016】すなわち、本発明においては、ノンドープ
のa−Si:Hは成膜中に形成される結合ネットワーク
の構造的欠陥に起因し、弱いn型を示すので、フォスフ
ィン(PH3 )ガスなどを用いてPをドーピングしなく
とも、光導電層4の膜質を規定することで優れた負帯電
能が得られることは予想外の効果であった。
【0017】具体的には光導電層4をグロー放電分解法
にて成膜するに際し高周波電力を変えたり、あるいは成
膜速度をたとえば2.5〜7.0μm/時に、好適には
4.0〜6.0μm/時に設定することで、Si原子と
H原子との結合状態である〔SiH結合〕と〔(SiH
2 n 結合〕の量比を規定できるが、それを赤外線吸収
スペクトルであらわした場合に、波数2000cm-1
の強度Iaと、波数2100cm-1での強度Ibとの関
係を示すIR比をIb/(Ia+Ib)で表して、0.
22≦IR比≦0.35、好適には0.25≦IR比≦
0.34の関係式を満たすように定めると優れた負帯電
能が得られ、さらにレーザー光、LEDなどの露光手段
の照射光の波長ピークを740nm以上にして、600
V以上の現像電位が達成され、その結果、コントラスト
が向上する。
【0018】また、電荷注入阻止層3に酸素や窒素を含
有させて、禁制帯幅を大きくし、これによって電荷注入
阻止という機能上、障壁を高くすることができ、しか
も、酸素を含有させることで基板との密着性が高められ
る点でよい。ただし、酸素のみではシランガスとの反応
して爆発を引き起こし易いので不活性な窒素も併存させ
るとよく、実際には一酸化窒素(NO)ガスなどを使用
する。
【0019】画像形成装置の構成 図2は本発明の感光体を搭載したプリンター構成の画像
形成装置7であり、8は感光体であり、この感光体8の
周面にコロナ帯電器9と、その帯電後に光照射する露光
器10(LEDヘッドもしくはレーザー光)と、トナー
像を感光体8の表面に形成するためのトナー11を備え
た現像機12と、そのトナー像を被転写材13に転写す
る転写器14と、その転写後に感光体表面の残留トナー
を除去するクリーニング手段15と、その転写後に残余
静電潜像を除去する除電手段16とを配設した構成であ
る。また、17は被転写材13に転写されたトナー像を
熱もしくは圧力により固着するための定着器である。
【0020】このカールソン法は次の〜の各プロセ
スを繰り返し経る。 感光体8の周面をコロナ帯電器9により帯電する。 露光器10により画像を露光することにより、感光
体8の表面上に電位コントラストとしての静電潜像を形
成する。 この静電潜像を現像機12により現像する。この現
像により黒色のトナーが静電潜像との静電引力により感
光体表面に付着し、可視化する。 感光体表面のトナー像を紙などの被転写材13の裏
面よりトナーと逆極性の電界を加えて、静電転写し、こ
れにより、画像を被転写材13の上に得る。 感光体表面の残留トナーをクリーニング手段15に
より機械的に除去する。 感光体表面を強い光で全面露光し、除電手段16に
より残余の静電潜像を除去する。また、この画像形成装
置7には通常の乾式現像を用いているが、その他、湿式
現像に使用される液体現像剤にも適用される。
【0021】
【実施例】純度99.9%のAlからなる円筒状の基板
(外径30mm、長手寸法258mm)の上に表1に示
すような成膜条件(この条件は一チェンバ内での値であ
る)でもってグロー放電分解法により電荷注入阻止層
3、光導電層4および表面保護層5を積層した。なお、
表面保護層5のガス量および成膜速度に示す→は経時的
に変化した際の最初の値と最後の値を示す。
【0022】
【表1】
【0023】そして、RF電力を変えることでIb/
(Ia+Ib)を幾とおりにも規定し、これによって表
2に示すようにさまざまな感光体(試料A〜J)を作製
した。ただし、試料A、Bは成膜上ムラが生じて実用に
供することができなかった。
【0024】
【表2】
【0025】つぎに各感光体のうち試料C〜試料Gを京
セラ製エコシスプリンタ(ECOSYS:FS−170
0)に搭載し、露光光量を変えないままで、露光波長を
変えて画像評価をおこなったところ、いずれの試料であ
っても(例1)〜(例4)に示すような結果が得られ
た。
【0026】(例1)コロナ放電による帯電を0.3μ
C/cm2 に、レーザー光の露光波長を740nmに設
定した現像電位を測定したところ、710Vであった。
ただし、レーザー光の露光波長を長波長化したことで、
除電手段16のイレース波長も長くしている。
【0027】(例2)(例1)において、レーザー光の
露光波長を780nmに設定した現像電位を測定したと
ころ、620Vであった。
【0028】(例3)コロナ放電による帯電を0.4μ
C/cm2 に、レーザー光の露光波長を740nmに設
定した現像電位を測定したところ、930Vであった。
【0029】(例4)(例3)において、レーザー光の
露光波長を780nmに設定した現像電位を測定したと
ころ、810Vであった。
【0030】かくして各例ともに現像電位が600V以
上が得られたことで、コントラストが著しく向上した。
また、例1〜例4のいずれにおいても、光メモリーが小
さく、さらに露光波長の長さによる影響が小さくなっ
て、感光体の表面電位の低下が小さくなっている。
【0031】(例5)つぎに試料Hを用いてコロナ放電
による帯電およびレーザー光波長を変えて、同様に現像
電位を測定したところ、つぎに示すような結果が得られ
た。 帯電:0.3μC/cm2 、レーザー光波長:740nm ...570V 帯電:0.3μC/cm2 、レーザー光波長:780nm ...520V 帯電:0.4μC/cm2 、レーザー光波長:740nm ...580V 帯電:0.4μC/cm2 、レーザー光波長:780nm ...570V この結果から明らかなとおり、IR比が0.363にな
ると、現像電位が600V未満になった。
【0032】(例6)つぎに試料Iを用いて同様に現像
電位を測定したところ、つぎに示すような結果が得られ
た。 帯電:0.3μC/cm2 、レーザー光波長:740nm ...540V 帯電:0.3μC/cm2 、レーザー光波長:780nm ...490V 帯電:0.4μC/cm2 、レーザー光波長:740nm ...550V 帯電:0.4μC/cm2 、レーザー光波長:780nm ...540V この結果から明らかなとおり、IR比が0.382にな
ると、現像電位が550V以下になった。
【0033】(例7)つぎに試料Jを用いて同様に現像
電位を測定したところ、つぎに示すような結果が得られ
た。 帯電:0.3μC/cm2 、レーザー光波長:740nm ...500V 帯電:0.3μC/cm2 、レーザー光波長:780nm ...480V 帯電:0.4μC/cm2 、レーザー光波長:740nm ...500V 帯電:0.4μC/cm2 、レーザー光波長:780nm ...500V この結果から明らかなとおり、IR比が0.405にな
ると、現像電位が500V以下になった。
【0034】(例8)本例においては、表3に示すよう
な成膜条件(この条件は一チェンバ内での値である)で
もってグロー放電分解法により電荷注入阻止層3、光導
電層4および表面保護層5を積層し、正帯電用の感光体
を作製した。
【0035】
【表3】
【0036】そして、上述した条件でもって同様に現像
電位を測定したところ、下記のとおり現像電位が580
V以下になり、さらにイレース光による光メモリーの影
響が大きく、また、露光波長が長くなると表面電位が顕
著に低下していた。
【0037】 帯電:0.3μC/cm2 、レーザー光波長:740nm ...570V 帯電:0.3μC/cm2 、レーザー光波長:780nm ...500V 帯電:0.4μC/cm2 、レーザー光波長:740nm ...580V 帯電:0.4μC/cm2 、レーザー光波長:780nm ...500V
【0038】
【発明の効果】以上のとおり、本発明の画像形成装置に
よれば、a−Si:H電荷注入阻止層とa−Si:H光
導電層を順次積層した感光体において、光導電層に対す
る赤外線吸収スペクトルにおいて波数2000cm-1
の強度Iaと、波数2100cm-1での強度Ibとが
0.22≦Ib/(Ia+Ib)≦0.35の関係式を
満たすことで優れた負帯電性が得られ、しかも、露光手
段の照射光の波長ピークが740nm以上において60
0V以上の現像電位が達成され、その結果、優れた画像
特性が達成され、さらに長波長タイプの高帯電性能の負
帯電用画像形成装置が提供できた。
【0039】また、本発明によれば、電子写真感光体に
おいて、価電子制御用不純物がドーピングされていない
a−Si:H電荷注入阻止層をグロー放電分解法により
形成しても、その上に設けるa−Si:H光導電層に対
し赤外線吸収スペクトルにおける波数2000cm-1
の強度Iaと、波数2100cm-1での強度Ibとを
0.22≦Ib/(Ia+Ib)≦0.35の関係式を
満たすように規定したことで、ホスフィンガスなどを使
用しなくとも負帯電による優れた画像特性が得られた。
【0040】さらにまた、本発明においては、毒性が強
く、低濃度であっても人体に悪影響があるホスフィンガ
スを使用しないので、安全管理対策が不要となり、これ
に伴って生産コストが低減できた。しかも、このような
ドーピングガスを使用しないことで、精度の高いドーピ
ング管理が不要となり、これによって電子写真特性のバ
ラツキを小さくなり、その点でも生産コストが低減でき
た。
【図面の簡単な説明】
【図1】発明の実施形態に係る感光体の層構成を示す断
面図である。
【図2】本発明の画像形成装置の概略図である。
【符号の説明】
1、8 感光体 2 基板 3 感光層 5 光導電層 6 表面保護層 7 画像形成装置 9 コロナ帯電器 10 露光器 11 トナー 12 現像機 13 被転写材 14 転写器 15 クリーニング手段 16 除電手段

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】導電性基板上に水素化アモルファスシリコ
    ンからなる電荷注入阻止層および光導電層を順次積層し
    た感光体と、該感光体の表面に電荷を付与する帯電手段
    と、感光体の帯電領域に対し光照射する露光手段とから
    なり、これら帯電手段と露光手段とにより感光体の表面
    に静電潜像を形成するとともに、該静電潜像に対応した
    トナー像を感光体の表面に形成する現像手段と、該トナ
    ー像を被転写材に転写する転写手段と、該転写後に感光
    体表面の残留トナーを除去するクリーニング手段と、該
    転写後に残余静電潜像を除去する除電手段とを配設した
    画像形成装置であって、前記光導電層に対する赤外線吸
    収スペクトルにおいて波数2000cm-1での強度Ia
    と、波数2100cm-1での強度Ibとが0.22≦I
    b/(Ia+Ib)≦0.35の関係式を満たし、前記
    露光手段の照射光の波長ピークを740nm以上にし
    て、感光体表面を負帯電にせしめたことを特徴とする画
    像形成装置。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002304022A (ja) * 2001-04-09 2002-10-18 Canon Inc 電子写真方法および装置

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