(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
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て光照射する露光手段と、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生ぜしめるとともに、該静電潜像に対応した着色トナー像を感光体の表面に形成する現像手段と、該着色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要素を複数配列するとともに、黒色トナー像を形成する画像形成要素に搭載される感光体をアモルファスシリコン光導電層と動的押し込み硬さが４５〜２２０ｋｇｆ／ｍｍ2 であるアモルファスシリコンカーバイド表面層とが順次積層された層構成に、黒色トナー像以外の着色トナー像を形成する画像形成要素に搭載される感光体をＯＰＣにより構成して、各感光体のプロセススピードを２００ｍｍ／秒以上とし、且つ黒色トナー像を形成する画像形成要素に搭載する感光体に対する帯電手段への印加電圧（Ａ）とＯＰＣ感光体が搭載された画像形成装置における帯電手段への印加電圧（Ｂ）との比（Ａ／Ｂ）を１．０５〜２．５０倍に設定することにより、黒色トナー像を形成する画像形成要素に搭載される感光体とＯＰＣ感光体との帯電差を２００Ｖ以下に設定した画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はアモルファスシリコン光導電層からなる感光体を搭載したタンデム型電子写真方式の画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
すでに製品化されているカラープリンタとしてはタンデム型電子写真方式の画像形成装置があるが、それに搭載する感光体は負帯電型のＯＰＣにより構成している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記ＯＰＣ感光体を搭載した画像形成装置を高速カラー印字に応用しようとすると、ＯＰＣ感光体では磨耗性および耐久性に劣るために適していないという問題点がある。
【０００４】
そこで、すべてをアモルファスシリコン光導電層からなる感光体（以下、アモルファスシリコンをａ−Ｓｉと略記する）にした画像形成装置も提案されているが、帯電能が低く、シアン、マゼンタ、イエローの各色においてコントラストが得られないという問題点がある。
【０００５】
本発明者は上記事情に鑑みて鋭意研究に努めたところ、タンデム型電子写真方式のカラープリンタにおいては、実際上カラー印字をおこなうだけでなく、モノクロ（黒色）での印字も頻繁におこなわれ、モノクロ印字の方がカラー印字と比べ、使用頻度が多い場合もあることに着目し、そこで、黒色トナー像を形成する画像形成要素に搭載される感光体をａ−Ｓｉ光導電層と動的押し込み硬さが４５〜２２０ｋｇｆ／ｍｍ2 であるアモルファスシリコンカーバイド（以下、アモルファスシリコンカーバイドをａ−ＳｉＣと略記する）表面層とが順次積層された層構成に、さらに黒色トナー像以外の着色トナー像を形成する画像形成要素に搭載される感光体をＯＰＣにより構成し、そして、各感光体のプロセススピードを２００ｍｍ／秒以上にまで高めるたことで、共通の画像形成装置に異種の感光体を搭載しても、画像流れおよび画像劣化が生じなくなり、高速カラー印字用のカラープリンタとして十分に実用性がある画像形成装置となるを知見した。
【０００６】
ちなみに、一つの画像形成装置に対して複数の感光体を配列したカラープリンタの場合には、お互いに光導電層が異なる感光体を配設すると、それぞれの性能差によって所要とおりの着色が得られていない。
【０００７】
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、その目的は高速カラー印字に適した画像形成装置を提供することにある。
【０００８】
また、本発明の他の目的はモノクロ印字に対する耐久性を高めることで、カラー印字との間で使い分けしても、全体としての印字性能を長期間にわたって維持し、これによって長期信頼性の画像形成装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明のタンデム型電子写真方式の画像形成装置は、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て光照射する露光手段と、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生ぜしめるとともに、該静電潜像に対応した着色トナー像を感光体の表面に形成する現像手段と、該着色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要素を複数配列するとともに、黒色トナー像を形成する画像形成要素に搭載される感光体をアモルファスシリコン光導電層と動的押し込み硬さが４５〜２２０ｋｇｆ／ｍｍ2 であるアモルファスシリコンカーバイド表面層とが順次積層された層構成に、黒色トナー像以外の着色トナー像を形成する画像形成要素に搭載される感光体をＯＰＣにより構成して、各感光体のプロセススピードを２００ｍｍ／秒以上とし、且つ黒色トナー像を形成する画像形成要素に搭載する感光体に対する帯電手段への印加電圧（Ａ）とＯＰＣ感光体が搭載された画像形成装置における帯電手段への印加電圧（Ｂ）との比（Ａ／Ｂ）を１．０５〜２．５０倍に設定することにより、黒色トナー像を形成する画像形成要素に搭載される感光体とＯＰＣ感光体との帯電差を２００Ｖ以下に設定したことを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
感光体の構成
図２は本発明の黒色トナー像を形成する画像形成要素に係る感光体１の層構成であり、導電性の基板２の上に感光層３を真空蒸着法、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、ＤＣマグネトロンスパッタリング法、熱ＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法などで成膜形成している。この感光層３は、たとえばキャリア注入阻止層４、ａ−Ｓｉからなる光導電層５、ａ−ＳｉＣからなる表面層６とを順次積層してなる。
【００１１】
上記基板２は銅、黄銅、ＳＵＳ、Ａｌ、Ｎｉなどの金属導電体からなり、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。
【００１２】
上記キャリア注入阻止層４はａ−Ｓｉ、ａ−ＳｉＣ、アモルファスシリコンナイトライドなどにより形成する。
【００１３】
上記光導電層５はａ−Ｓｉで構成する（ただし、このａ−Ｓｉにカーボンを入れたａ−ＳｉＣでもよい）。この光導電層５の厚みを３０μｍ以上にするとＯＰＣ感光体の帯電能に相当に近づけることができる。さらにはその厚みを３０〜１００μｍ、好適には３０〜７０μｍにするのが望ましく、３０μｍ未満の場合には帯電能力が低くなり、１００μｍを越えると残留電位が高くなる傾向にある。
【００１４】
上記表面層６も絶縁性の高いａ−ＳｉＣにより構成し、動的押し込み硬さが４５〜２２０ｋｇｆ／ｍｍ2 になるように成分組成を決める。この動的押し込み硬さは成膜におけるＣＨ4 とＳｉＨ4 の各ガス流量比および高周波電力などによって決められるものであり、４５ｋｇｆ／ｍｍ2 未満の場合には、画像採取時において、感光体表面にキズが発生して画像劣化が生じ、他方、２２０ｋｇｆ／ｍｍ2 を越えると、感光体表面が削れにくくなり、酸化物の除去が不十分となり、これによって画像流れが発生する。
【００１５】
かくして黒色トナー像を形成する画像形成要素に搭載する感光体において、上記のようにａ−Ｓｉ光導電層と動的押し込み硬さが４５〜２２０ｋｇｆ／ｍｍ2 であるａ−ＳｉＣ表面層とが順次積層された層構成にしたことで、画像流れおよび画像劣化が生じなくなり、その結果、高速カラー印字用の感光体１が得られた。
【００１６】
画像形成装置の構成
図１は本発明の画像形成装置であって、まずは図３に本発明に係るプリンタ様式の画像形成要素７の原理を示す。８は感光体であり、この感光体８の周面に帯電手段であるコロナ帯電器９と、その帯電後に光照射する露光手段である露光器１０（ＬＥＤヘッド）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を備えた現像手段である現像機１２と、そのトナー像を被転写材１３に転写する転写手段である転写器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。
【００１７】
このカールソン法は次の▲１▼〜▲６▼の各プロセスを繰り返し経る。
▲１▼感光体８の周面をコロナ帯電器９により帯電する。
▲２▼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。
▲３▼この静電潜像を現像機１２により現像する。この現像により着色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。
▲４▼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。
▲５▼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。
▲６▼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。
なお、画像形成要素７はプリンターの構成であるが、露光器１０に代えて原稿からの反射光を通すレンズやミラーなどの光学系を用いれば、複写機の構成の画像形成装置となる。
【００１８】
次に図１の画像形成装置１８において、７ａはブラック用の画像形成要素（図中Ｋで表示する）、７ｂはイエロー用の画像形成要素（図中Ｙで表示する）、７ｃはシアン用の画像形成要素（図中Ｃで表示する）、７ｄはマゼンタ用の画像形成要素（図中Ｍで表示する）である。そして、画像形成要素７ａ（Ｋ）に上記感光体１を搭載し、他の各画像形成要素７ｂ（Ｙ）、７ｃ（Ｃ）、７ｄ（Ｍ）に公知のＯＰＣ感光体を搭載する。また、搬送ベルト１９の上に被転写材１３としての用紙を乗せて、それを矢印方向へ移動させる。
【００１９】
かくして上記構成の画像形成装置１８によれば、画像流れおよび画像劣化が生じなくなり、さらに印字ムラが生じなくなり、鮮明なカラー画像が得られるカラー用の画像形成装置が提供できる。しかも、画像形成要素７ａ（Ｋ）の感光体１の耐久性能を向上させたことで、高速カラー印字ができるとともに、カラー印字とモノクロ印字との間で使い分けしても、全体としての品質を長期間にわたって維持できる。
【００２０】
また、本発明によれば、黒色トナー像を形成する画像形成要素に搭載する感光体に対する帯電手段の供給電流を、ＯＰＣ感光体が搭載された画像形成装置における帯電手段の供給電流より、１．０５〜２．５０倍高くすると、従来周知のＯＰＣ感光体の帯電（たとえば約８００Ｖ）に相当に近づけることができ、すなわちＯＰＣ感光体と対比しても２００Ｖ以下の帯電差にでき、そして、このような帯電差によって、より優位に高速カラー印字ができ、各感光体特性のバラツキが小さくなり、暗減衰特性も小さくなり、これによって印字性能が一段と向上する。なお、このような構成の黒色トナー像形成用感光体１については正負の双方の帯電に適用できる。
【００２１】
【実施例】
（例１）
画像形成要素７ａ（Ｋ）の感光体（外形寸法：φ１８０ｍｍ、長さ３７２ｍｍ）については、純度９９．９％のＡｌからなる円筒状の基板の上にプラズマＣＶＤ法によって表１に示す成膜条件でもって図２の感光層３を成膜形成した。
【００２２】
【表１】
0003681863.tif 000002
【００２３】
他方のＯＰＣ感光体については、Ａｌからなる円筒状の基板の上に下引層（中間層）と、膜厚１μｍ以下のキャリア発生層と、膜厚１５〜４０μｍのキャリア輸送層とが順次積層されたものであって、下引層は水溶性もしくはアルコール可溶性の樹脂、熱硬化性や光硬化性樹脂からなし、また、キャリア発生層は樹脂バインダ中に微粒子の顔料が分散されたもので構成し、さらにキャリア輸送層は正孔移動度の大きな電子供与性を備えて、キャリア輸送材料を樹脂バインダ中に分散溶解した層である。
【００２４】
上記画像形成要素７ａ（Ｋ）の感光体をなすａ−ＳｉＣ表面層の動的押し込み硬さを島津製作所製超微小硬度計を使用し、測定したところ、１００ｋｇｆ／ｍｍ2 であった。
【００２５】
そして、これら各感光体を搭載した図１の画像形成装置１８において、各感光体のプロセススピードを２１０ｍｍ／秒に設定したところ、画像流れおよび画像劣化が生じなくなり、さらに印字ムラが生じなくなり、鮮明なカラー画像が得られた。
【００２６】
この画像流れは３万枚の耐刷後に、３３℃、８５％の環境下に８時間放置し、その後に１枚目の画像にて判断するという方法によって、さらに画像劣化は３万枚の耐刷後の画像のキズ等の発生有無によって調べた。
【００２７】
（例２）
（例１）の画像形成要素７ａ（Ｋ）の感光体において、そのａ−ＳｉＣ表面層の動的押し込み硬さを幾とおりにも変えて、その他の条件を同じにして、同様に画像流れおよび画像劣化を測定したところ、表２に示すような結果が得られた。これらの結果はそれぞれ３０万枚の耐刷をおこなって、画像流れ（印字ボケ）が発生しなかった場合を〇印、印字ボケが発生した場合を×印で表した。また、画像品質については、キズ等が発生しなかった場合を〇印、それが発生した場合を×印で表した。
【００２８】
【表２】
0003681863.tif 000003
【００２９】
この表から明らかなとおり、動的押し込み硬さが４５〜２２０ｋｇｆ／ｍｍ2 の範囲内であれば、画像流れおよび画像品質ともに良好であった。
【００３０】
（例３）
次に本発明者は、（例１）の画像形成要素７ａ（Ｋ）の感光体において、そのａ−ＳｉＣ表面層の動的押し込み硬さ、ならびに各感光体のプロセススピードを幾とおりにも変えて、その他の条件を同じにして、同様に画像流れおよび画像劣化を測定したところ、表３に示すような結果が得られた。
【００３１】
【表３】
0003681863.tif 000004
【００３２】
同表より、動的押し込み硬さが４５〜２２０ｋｇｆ／ｍｍ2 の範囲内に、さらにプロセススピードを２００ｍｍ／秒以上にしたことで、画像流れおよび画像品質ともに良好となったことがわかる。
【００３３】
（例４）
動的押し込み硬さが１００ｋｇｆ／ｍｍ2 の範囲内に、さらにプロセススピードを３００ｍｍ／秒にした画像形成装置において、供給電流を変えて、印字を評価したところ、表４に示すような結果が得られた。
【００３４】
この印字評価については二つに分け、〇印は良好な印字が得られた場合、
×印は不良の場合である。
【００３５】
【表４】
0003681863.tif 000005
【００３６】
同表から明らかなとおり、印加電圧比（ａ−Ｓｉ／ＯＰＣ）を１．０５〜２．５０にすると、優れた印字が得られた。ただし、試験Ｎｏ．８についてはａ−Ｓｉ感光体での供給電流が大きすぎて、放電破壊が発生し、黒点が生じた。
【００３７】
また、本発明の試験Ｎｏ．３〜試験Ｎｏ．７における画像形成要素７ａ（Ｋ）の感光体１の帯電が−６２０Ｖ〜−７７０Ｖであり、上記ＯＰＣ感光体の帯電が−８００Ｖであって、両者間の帯電差は１８０Ｖ〜３０Ｖであった。
【００３８】
以上のような本発明の画像形成装置でもってカラー印字をおこなったところ、印字速度１２枚／分でもって優れたカラー画像が得られた。さらに２００ｍｍ／秒以上のプロセススピードにすると、より優位に高速カラー印字ができ、各感光体特性のバラツキが小さくなり、暗減衰特性も小さくなり、これによって印字性能が一段と向上した。
【００３９】
【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、黒色トナー像を形成する画像形成要素に搭載される感光体をａ−Ｓｉ光導電層と動的押し込み硬さが４５〜２２０ｋｇｆ／ｍｍ2 であるａ−ＳｉＣ表面層とが順次積層された層構成に、さらに黒色トナー像以外の着色トナー像を形成する画像形成要素に搭載される感光体をＯＰＣにより構成し、そして、各感光体のプロセススピードを２００ｍｍ／秒以上にまで高めるたことで、画像流れおよび画像劣化が生じなくなり、各感光体特性のバラツキが小さくなり、暗減衰特性も小さくなり、これによって印字性能が一段と向上し、その結果、高速カラー印字用のカラープリンタとして十分に実用となった。
【００４０】
また、本発明においては、黒色トナー像を形成する画像形成要素に搭載される感光体をａ−Ｓｉ光導電層により構成して、その帯電手段への印加電圧を、黒色トナー像以外の着色トナー像を形成すべくＯＰＣ感光体が搭載された画像形成要素における帯電手段の印加電圧と比べ、１．０５〜２．５０倍高くしたことで、高速カラー印字に適する高性能なカラープリンタが提供できた。
【００４１】
しかも、本発明によれば、モノクロ印字に対する耐久性を高めることで、カラー印字との間で十分に使い分けができ、全体としての印字性能を長期間にわたって維持できた長期信頼性の画像形成装置が提供できた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の画像形成装置の概略図である。
【図２】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３】本発明の画像形成要素の概略図である。
【符号の説明】
１、８      感光体
２          基板
３          感光層
５          光導電層
６          表面層
７、７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ画像形成要素
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
１８        画像形成装置
１９        搬送ベルト
【図１】
0003681863.tif 000006
【図２】
0003681863.tif 000007
【図３】
0003681863.tif 000008