JPH0764455A

JPH0764455A - 電子写真法

Info

Publication number: JPH0764455A
Application number: JP5211591A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Nagame; 宏永目; Shigeto Kojima; 成人小島; Hiroshi Ikuno; 弘生野
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1993-08-26
Filing date: 1993-08-26
Publication date: 1995-03-10

Abstract

(57)【要約】【目的】感光体の残留電位を低減化して、長期間画像
品質を維持できる電子写真法を提供すること。【構成】有機系感光体１０の周囲に帯電１３、画像露
光１４、現像１５、転写、分離１６、除電１７、クリー
ニング１８の各装置を配し、画像形成を繰返し行わせる
電子写真法においてクリーニング装置１８と帯電装置１
３との間に主帯電とは逆極性の電荷（逆電荷付与装置１
１）と緑色系統の光源による露光（露光装置１２）を感
光体に同時に、または相次いで付与する装置を配して画
像形成を行う電子写真法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電子写真法に関し、詳し
くは感光体の残留電位を有効に低減化し、繰り返し特性
を安定化するための電子写真法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、電子写真用感光材料として、セレ
ン（Ｓｅ）、アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）、硫化
カドミウム（ＣｄＳ）が主として用いられてきたが、近
年では価格、無公害性、製造、電子写真特性などといっ
た面で有利な有機系感光体が多く使用されるようになっ
てきた。有機感光体の構成は使用される材料の機械特性
（耐刷性等）や物理特性（正孔の移動度、分子構造等）
等を考慮した機能分離型感光体、すなわち、電荷発生層
（ＣＧＬ）と電荷輸送層（ＣＴＬ）に分離した感光体や
両者の機能をあわせ持った単層型の感光体が使用され
る。

【０００３】これら有機感光体を電子写真複写機やレー
ザービームプリンターなどの画像形成装置で使用した場
合、しばしば残留電位が増大し、画像濃度低下、低コン
トラスト画像の消失、ハーフトーン画像の不均一性や再
現性低下などの問題が生じることがある。この問題を改
善して使用する方法としては従来種々の提案がされてい
る。すなわち、（ｉ）クリーニング工程と均一帯電工程
との間に交流バイアス電圧が印加された導電性可撓性部
材をａ−Ｓｉ系感光体に接触させ、更に赤色光で露光し
ながらトラッピングのリリースを行う（特開昭６０−１
４２３５５号公報）、（ii）クリーニング工程と均一帯
電工程との間に交流または直流バイアスが印加され、且
つ加温された導電性可撓性部材をａ−Ｓｉ系感光体に接
触させてトラッピングのリリースを行う（特開昭６０−
１５６０６８号公報）、（iii）均一帯電を行う前に感
光体表面に、交番電流を印加することにより、印加され
る一方の極性の波形ピーク前後で感光体表面が帯電し、
生ずる電界及び赤色光によりトラッピングのリリースを
可能とする（特開昭６０−２０３９６４号公報）、（i
v）均一帯電及び／または除電を行う前に、均一帯電と
同極性の前帯電を行う（特開昭６１−１６５７６４号公
報）、（ｖ）除電を均一帯電とは逆極性の直流コロナ帯
電により行う（特開昭６０−１０２６４、１０２６６号
公報）などがある。

【０００４】これらのうち（ｉ），（ii），（iii）及
び（iv）はａ−Ｓｉ感光体を使用し、感光体中にトラッ
プされた正孔及び／または電子を、帯電工程に入る前に
交流バイアス（及び光除電、加熱）を印加することによ
り開放させ、電気抵抗、静電容量を回復させて繰り返し
帯電電位及びメモリー現象を改善しようとするものであ
る。また、（ｖ）の方法では有機感光体に逆極性に要す
る電流の４０〜９０％を流すことにより、帯電電位の低
下を補正しようとするものである。

【０００５】前記（ｉ），（ii），（iii）及び（iv）
の場合、これらの方法では交流バイアス電圧が比較的容
易に作用し、期待した効果はある程度達成できるが、当
初より残留電位が高いものに対しては殆ど効果が期待で
きないし、蓄積性のある感光体では効果不十分である。
また表面保護層を積層した様な感光体に対しては全く効
果がない。

【０００６】一方、（ｖ）の場合では、複写サイクル初
期の電位変動を抑制する効果はある。しかし、クリーニ
ング装置の直前で逆帯電を行うために、そのあと光除電
を行っても光除電効果が殆どないためクリーニング不良
が生じ、画像にかぶり現象が起こり、画像品質の低下が
発生する。ところで有機系感光体はビッカース硬度で２
０〜４０ｋｇ／ｍｍ²程度と軟らかいため機械的耐久性
が低く、これを電子写真複写機やレーザービームプリン
ターなどの画像形成装置で使用した場合、５〜１５万枚
程度で交換を余儀なくされる。

【０００７】そのため、有機系感光体の最表面の硬度を
何らかの方法で向上させ、耐摩耗性を改善する必要があ
る。そしてその一手段として、感光体の最表面に高硬度
の保護層を形成する方法がある。電子写真感光体として
の保護層は光学特性や電気特性、機械特性などに優れた
特性のものが要求される。その一例として炭素又は炭素
を主成分として構成される薄膜があり、その代表例とし
てはダイヤモンド状カーボン膜（ＤＬＣ膜）がある。こ
の薄膜は十分な耐摩耗性、電荷保持能力、緻密性等優れ
た特性を有しており、感光体の保護層として好適であ
る。

【０００８】このＤＬＣ膜はメタン、エタン、プロパ
ン、ブタジエンなどの炭化水素系のガス、必要に応じて
水素、フッ素、窒素ガス等を流入しつつ、プラズマＣＶ
Ｄ法、光ＣＶＤ法、スパッタリング法などの真空製膜法
により感光層上に製膜される。この膜は製膜条件によっ
て物理特性が大きく変化するが、感光体の保護層として
実用的な物理特性としては、硬度は３００〜１０００ｋ
ｇ／ｍｍ²、電気抵抗は１０¹³〜１０¹⁵Ω・ｃｍ、光透
過率は５５０ｎｍの波長で６０〜８０％、７８０ｎｍで
８０〜１００％等である。このような特性の薄膜を製膜
した感光体を電子写真複写機にセットし、長期に亘って
繰り返し複写を行う際に、保護層の特性と感光層とのマ
ッチングが不十分であると、機械的な耐久性は問題ない
が、スタート時の残留電位が高かったり、長期に渡って
繰り返し使用すると残留電位が増大し、十分な画像品質
が得られないことやトナー飛散といった問題を生じるこ
とがある。

【０００９】この残留電位の増大を解消するにはクリー
ニング装置と主体電装置の間に主帯電とは逆極性の電荷
と緑、若しくは緑の成分を含む光源による露光を感光体
に同時に若しくは相次いで付与する装置を配して感光体
の特性に応じて適正な逆電荷及び露光量を設定し、画像
形成を行うことにより達成することが可能である。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明は初期より残留
電位が高かったり、繰り返し使用中に残留電位が増大
し、画像品質の低下が見られるような感光体又は保護層
を有する感光体の残留電位を有効に低減化せしめ、高画
像品質を長期に亘って維持できる電子写真法を提供しよ
うとするものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明の構成は、特許請求の範囲に記載のとおりの電
子写真法である。すなわち、（１）有機系感光体の周囲に帯電、画像露光、現像、転
写、分離、除電、クリーニングの各装置を配し、画像形
成を繰返し行わせる電子写真法において、クリーニング
装置と帯電の装置の間に、主帯電とは逆極性の電荷と緑
色系統の光源による露光感光体に同時に若しくは相次い
で付与する装置を配して、画像形成を行う電子写真法。（２）有機系感光体の表面に更に炭素または炭素を主成
分として構成される薄膜を保護層として形成した感光体
により画像形成を行う（１）項記載の電子写真法。（３）有機系感光体の表面に更に炭素または炭素を主成
分として構成される薄膜を保護層として形成した感光体
に、主帯電とは逆極性の電荷を電流値として０．５〜
１．５μＡ／ｃｍ²、緑色系統の光源による緑光を露光
量として２〜３０μＷ／ｃｍ²を付与しながら、画像形
成を行う（２）項記載の電子写真法。

【００１２】以下、図面を参照して本発明を具体的に説
明する。図１及び図２に本発明で使用される感光体構成
例を示す。導電性支持体上１にＳｎＯ₂やＴｉＯ₂などの
金属酸化物を分散した樹脂層やＡｌ₂Ｏ₃等の下引き層
（ＵＬ）２を形成し、その上にディッピング法やスプレ
ー法あるいは蒸着法などにより製膜される感光層３を積
層したもので、感光層は下側より電荷発生層（ＣＧＬ）
４、電荷輸送層（ＣＴＬ）５より構成された積層型（機
能分離型）有機系感光体（ＯＰＣ感光体）である。

【００１３】但し、使用される複写プロセスや目的によ
っては感光層はＣＧＬ４とＣＴＬ５が逆の構成になった
感光体や、ＣＧＬ４とＣＴＬ５の機能を両方持ち合わせ
ている単層構成の感光体が使用される。機械的な高耐久
化を更に望む場合には、図２に示すように感光層３の上
に保護層６が積層される。保護層は炭素又は炭素を主成
分として構成される薄膜、その代表例はダイヤモンド状
薄膜（ＤＬＣ膜）であり、プラズマＣＶＤ装置、光ＣＶ
Ｄ装置、スパッタリング装置などの真空製膜装置に感光
体をセットし、メタン、エタン、プロパン、ブタン、ブ
タジエンなどの炭化水素系のガス、必要に応じて水素
（Ｈ₂）、酸素（Ｏ₂）、フッ素（ＮＦ₃など）、窒素
（Ｎ₂）、硼素（ＢＦ₃など）等のガスを流入しつつ、反
応圧、ＲＦ（１３．５６ＭＨｚ）電力、バイアス電圧等
の製膜条件を設定し、感光層上に１〜５μｍ程度の膜厚
の薄膜を形成する。

【００１４】保護層の比抵抗は１０¹³〜１０¹⁵Ω・ｃｍ
のオーダーの範囲が最適で、１０¹³より低い場合にはシ
ャープ性が不十分になり、更に低い場合には画像流れが
ひどくなる。一方、１０¹⁵より高い場合には残留電位が
高くなり、一時的に残留電位が下がっても、電荷の蓄積
が大きいため、プロセスでは補正しきれない状況も呈す
ることがある。残留電位の蓄積は画像品質の低下や複写
機内部にトナー飛散などの問題を引き起こすので可能な
限り低く押さえる必要がある。図３は感光体の繰り返し
特性を改善するための逆電荷付与装置と露光装置の配置
位置を示した装置の概略図である。次に作用・動作につ
いて説明する。感光体１０は逆電荷付与装置１１により
主帯電（図１，２の構成のＯＰＣ感光体では−）とは逆
極性の電荷（＋）と同時（若しくは＋電荷を付与する
前、後）に露光装置１２により露光される。この露光装
置１２の光源としては白色光や単色光などが考えられる
が、残留電位の低減効果や帯電電位低下量等に波長依存
性があり、緑色系統の光が最も有効である。光源として
はＬＥＤ素子やフィルターを被せた白熱球等が使用でき
る。

【００１５】緑色光より短波長の場合は感光層の光吸収
や、ＤＬＣ膜の吸収のため、大光量が必要となるが、短
波長の光は感光体を疲労させ、感光体の特性劣化が生じ
るので好ましくない。一方、長波長光では残留電位の改
善性は良好であり、実用性があるが、緑光の方が帯電電
位の安定性についても改善効果が認められる。また、露
光源の露光量は少ないと残留電位の低減化が不十分とな
り、多いと帯電電位のレベルを下げる他、繰返し特性の
悪化を生じ易い。したがって、使用できる露光量の範囲
はおよそ２〜３０μＷ／ｃｍ²、好適には４〜２０μＷ
／ｃｍ²の範囲が望ましい。

【００１６】感光体に与えられる必要逆電荷量は感光体
を繰り返し使用するときの画像部電位及び地肌部電位の
許容レベルで設定される。逆電荷量は逆電荷付与装置１
１の感光体に流れ込む電流で設定され、実用的な電流は
０．５〜１．５μＡ／ｃｍ²である。この電流値は感光
体と同径の導電性冶具ドラムでの設定値である。０．５
μＡ／ｃｍ²以下では帯電電位の低下量は無視できる
が、残留電位を抑止する効果が薄く、一方、１．５μＡ
／ｃｍ²以上では帯電電位の繰り返し低下が大きくな
り、画像品質上問題が生じる。しかし、残留電位の上昇
に対する抑止効果はよくなる。

【００１７】好ましい範囲は０．６５〜１．１５μＡ／
ｃｍ²であり、保護層がない方が逆電荷量は少なくても
効果が得やすい。逆電荷と露光を受けた感光体は主帯電
装置１３により帯電（−）される。電荷を与えられた感
光体１０は画像露光１４により入力信号（原稿）に応じ
た潜像が形成され、現像装置１５により現像され、感光
体上に可視化される。感光体上の可視像は給紙されたコ
ピー用紙１９に転写・分離装置１９により転写され、そ
して感光体より分離される。転写されたコピー用紙１９
は定着装置（図示せず）に搬送されハードコピー化され
る。一方、転写後の感光体はクリーニングを容易にする
ために除電装置１７により電荷を５０〜１００ボルト以
下になるように除去された後、クリーニング装置１８に
より清掃される。

【００１８】

【実施例】次に実施例を上げて本発明を更に具体的に説
明する。実施例１・比較例１、実施例２・比較例２実施例１、比較例１用の試料の作製直径８０ｍｍ、長さ３４０ｍｍ、厚さ１ｍｍのアルミニ
ウムシリンダー上にＴｉＯ₂（石原産業製）の超微粒子
を分散したポリアミド樹脂を約２μｍ塗工して下引き層
（ＵＬ）を形成、次いでトリスアゾ顔料をポリエステル
樹脂に分散した０．１５μｍの電荷発生層（ＣＧＬ）、
更にスチルベン系化合物をポリカーボネート樹脂（パン
ライトＣ−１４００帝人化成製）に分散した約２８ｍ
の電荷輸送層（ＣＴＬ）を夫々積層塗工し、機能分離型
のＯＰＣ感光体を数本用意した。これらの感光体を試料
１とする。

【００１９】実施例２、比較例２用試料の作製次に前記ＯＰＣ感光体の一部をプラズマＣＶＤ装置にセ
ットし、ＤＬＣ膜作製時の材料ガスしてＣ₂Ｈ₄、Ｎ
Ｆ₃、Ｈ₂〔ガス流量＝１００／２５／１８０（ｓｃｃ
ｍ）〕を用い、ＲＦ電力（１３．５６ＭＨｚ）１００
Ｗ、自己バイアス５Ｗ、反応圧０．０３Ｔｏｒｒの条件
で膜厚約２．３μｍ、ヌープ硬度５２０〜５５０ｋｇ／
ｍｍ²、比抵抗３．６×１０¹⁴Ω・ｃｍのＤＬＣ膜の保
護層を製膜し、同じ特性の保護層（ＤＬＣ膜）をオーバ
ーコートした感光体を得た。これらの感光体を試料２と
する。効果確認用の装置として、改造したリコー製デジ
タル複写機イマジオ４２０機を用意した。逆電荷付与装
置の感光体への流れ込み電流を１．０２μＡ／ｃｍ²、
露光用の光源として中心波長５６０ｎｍ（緑色光）（実
施例１，２）のＬＥＤ素子（スタンレー電気製）、及び
白色光源（比較例２）を使用し、緑光の光量を約１５μ
Ｗ／ｃｍ²に、白色光量をおよそ１５μＷ／ｃｍ²相当す
る量に設定した。

【００２０】感光体を夫々２本用い帯電電位を−７２０
〜７４０ボルトの範囲に設定し、１日５０００枚の割り
で３万枚の繰返し特性を把握した。実施例１、比較例１
の試料１の結果を図４に、実施例２、比較例２の試料２
の結果を図５に示す。

【００２１】実施例１、比較例１では地肌部電位（帯電
電位に相当）は白色光の場合、低下傾向を示している
が、緑色光の場合は変動が小さい。一方、画像部電位は
白色光では電位をより低くすることができるが、電位に
暴れが見られる。緑色光を使用した場合は、電位の低減
化は抑えられるが安定性がよい。実施例２、比較例２で
は地肌部電位は試料１と同じ傾向であるが、画像部電位
に関しては、白色光の方が緑色光に比して電位の上昇は
大きくなる傾向が見られる。これ以上の蓄積は低コント
ラスト画像の消失を招き、トナー飛散を増加させ好まし
くない。一方緑色光での画像部電位は同じ繰返し状態に
あり、動作はほぼ安定している。この様に露光源の波長
により繰返し特性に差を生じ、白色光より緑色光の方が
より安定した特性を示すことが判る。

【００２２】実施例３，４，５，６，７、比較例３，
４，５実施例１に同等のＯＰＣ感光体をプラズマＣＶＤ装置に
セットし、実施例２の反応圧を０．０３Ｔｏｒｒに、Ｒ
Ｆ電力を８０Ｗにした以外、実施例２と同一条件でヌー
プ硬度４８０〜５００ｋｇ／ｍｍ²、比抵抗２〜３×１
０¹⁴Ω・ｃｍ、膜厚２．４μｍのＤＬＣ膜を積層し、試
料を作製した。これらの試料を用いて実施例１，２に同
じチェック機を用いて、逆電荷付与装置の電流値及び
緑、黄及び白色光源の光量を変化させ、１日あたり５０
００枚の割りで２万枚の繰返し品質特性を把握した。帯
電電位は−７２０〜−７３０ボルトを目標に設定した。
なお、緑、黄色の光源はＬＥＤを、白色光源は２４ボル
トの豆球をプリント基板に取り付けて外部電源を接続し
て使用した。表１に電流値及び光源、その光量の条件を
示す。

【００２３】

【表１】

【００２４】

【表２】

【００２５】表２に示すように、明らかに黄色、白色光
より緑光を使用した方が電位の安定性並びに画像均一再
現性が良好となる。次に緑光の好適な範囲を設定した例
を示す。

【００２６】実施例８，９，１０，１１，１２，１３、
比較例６，７，８，９表３に実施例８〜１３、比較例６〜９の条件を示す。表
４に結果を示す。光源はＬＥＤであり、チェック枚数は
各５万枚である。

【００２７】

【表３】

【００２８】

【表４】

【００２９】表３、表４から分かるように、主帯電に先
立って付与する逆電荷の電流値、及び光源の露光量によ
り感光体特性が左右される。一般には逆電荷の電流値が
多くなるに従い帯電電位は低下する傾向にあり、露光量
が多いと感光体が疲労しやすくなり帯電電位は低下し、
残留電位は上昇する傾向にある。しかし、両条件を適正
に設定すれば、帯電電位の低下を抑え、かつ、残留電位
の上昇をも押さえることが可能となる。表４より好適な
範囲としては電流値０．５〜１．５μＡ／ｃｍ²、露光
量２〜３０μＷ／ｃｍ²であり、この範囲に設定するこ
とで感光体を繰返し使用することにより生ずる残留電位
の上昇を実用上問題ない範囲に抑制し、かつ、帯電電位
の低下を必要以上に低下させない複写を行うことができ
る。

【００３０】

【発明の効果】以上、説明したように帯電に先立ち、帯
電とは逆極性の電荷と同時に露光する工程を通常の複写
方法に付加することにより、適正な条件を選定すれば、
感光体中の電荷蓄積が抑制され、残留電位上昇を抑える
ことができ、感光体を長期使用する上で有利となる。こ
の時同時に露光される光は可視光域の光源の中でも、緑
光が特に有効で、長期信頼性に対し有利となる。この効
果は通常の有機感光体に対しても勿論有効であるが、残
留電位を蓄積し画像品質低下が問題化しやすい保護層を
被覆した感光体の残留電位蓄積を抑制するには特に有効
で、通常の複写方法で使用できにくい感光体でもこの方
法を用いことで使用可能になる。すなわち、主帯電に先
立ち適正量の逆電荷と適正量の緑色系統の光を感光体に
与える工程を有する複写方法により、長期的に繰り返し
使用しても、残留電位の上昇が低く押さえられ、また、
電位安定性が良好なため、画像品質の信頼性が長期に亘
って維持可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】有機系（ＯＰＣ）感光体の構成を示す断面の模
式図、

【図２】ＤＬＣオーバーコート感光体の構成を示す断面
の模式図、

【図３】逆電荷付与装置及び露光装置を配した画像形成
装置の概略図、

【図４】有機感光体での露光源の波長と表面電位と複写
枚数の関係を示す図、

【図５】ＤＬＣ膜を被覆した感光体での露光源と表面電
位と複写枚数の関係を示す図。

【符号の説明】

１導電性支持体２下引き層（ＵＬ）３感光層４電荷発生層（ＣＧＬ）５電荷輸送層（ＣＴＬ）６ＤＬＣ膜１０感光体１１逆電荷付与装置１２露光装置１３主帯電装置１４画像露光１５現像装置１６転写・分離装置１７除電装置１８クリーニング装置１９コピー用紙

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】有機系感光体の周囲に帯電、画像露光、
現像、転写、分離、除電、クリーニングの各装置を配
し、画像形成を繰返し行わせる電子写真法において、ク
リーニング装置と帯電の装置の間に、主帯電とは逆極性
の電荷と緑色系統の光源による露光を感光体に同時に若
しくは相次いで付与する装置を配して、画像形成を行う
ことを特徴とする電子写真法。
【請求項２】有機系感光体の表面に更に炭素または炭
素を主成分として構成される薄膜を保護層として形成し
た感光体により画像形成を行うことを特徴とする請求項
１記載の電子写真法。
【請求項３】有機系感光体の表面に更に炭素または炭
素を主成分として構成される薄膜を保護層として形成し
た感光体に、主帯電とは逆極性の電荷を電流値として
０．５〜１．５μＡ／ｃｍ²、緑色系統の光源による緑
光を露光量として２〜３０μＷ／ｃｍ²を付与しなが
ら、画像形成を行うことを特徴とする請求項２記載の電
子写真法。