JP2008299255A - 電子写真方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、オフィス高速機よりも更に高速機となるＰＯＤ機において、帯電電位を充分に確保でき、且つ、ゴーストによる画像不良がまったく発生しない、高画質、高耐久、高安定な電子写真方法を提供することを目的とする。
【解決手段】シリコン原子を母材とする非単結晶膜からなる光導電層を有する感光体に、少なくとも、前記感光体表面を除電する除電光照射工程、前記感光体の表面を帯電させる帯電工程、帯電された表面に光ビームを照射して静電潜像を形成する潜像形成光照射工程を行い画像を形成する電子写真方法において、前記除電光照射工程は、波長の異なる光を照射する少なくとも２つの光照射工程からなり、前記２つの光照射工程のうちの長波長側の光照射工程は、前記感光体に対して感度を有さない波長帯の光を光源とし、前記潜像形成光照射工程における照射エネルギー量の１．０倍以上５．０倍以下の照射エネルギー量で照射することを特徴とする電子写真方法
【選択図】図１

Description

本発明は、電子写真感光体に除電光照射工程を有する電子写真方法に関する。

電子写真方法及びこれを利用した電子写真装置は、複写機、ファクシミリ装置、コンピュータの出力手段であるプリンタとして広く一般に利用されている。

電子写真装置の紙などの転写材への画像のプリントは、以下の様に行われる。
１．表面に光導電層が設けられた感光体の外周面（表面）をコロナ帯電の如き帯電手段で一様に帯電させる帯電工程、
２．変調信号に応じたレーザやＬＥＤによって露光させることにより感光体の外周面上に静電潜像を形成する潜像形成光照射工程、
３．さらに感光体表面にトナーを付着させることで静電潜像を現像し、トナー像を形成する現像工程、
４．トナー像を紙などの転写材へ転写する転写工程を介して行われる。

上記１から４の工程により、紙などの転写材へ画像の複写又はプリントが行なわれる。

トナー像を紙などの転写材へ転写を行ったのちに、感光体の外周面上には、トナーが一部残留するため、残留トナーを除去する必要がある。感光体の外周面上の残留トナーの除去は、クリーニングブレード、ファーブラシ又はマグネットブラシを用いたクリーニング工程によって行なわれるのが一般的である。

このような電子写真装置に好適に用いることが可能な感光体として、シリコン原子を母材とする非単結晶材料からなる光導電層を有する感光体（以下、ａ−Ｓｉ感光体と略記することがある）が挙げられる。ａ−Ｓｉ感光体は、そのビッカース硬度が１０００ｋｇｆ／ｍｍ²以上と非常に硬く、耐久性、耐熱性、環境安定性に優れている。そのため、特に高信頼性が要求される高速機において好ましい。

しかしながら、電子写真装置の、高速度化への要求は、以前に増して高まってきている。高速化のために、プロセススピードが速くなると、帯電器内の感光体の通過時間が短くなり、充分な帯電電位を感光体表面に得ることが難しくなる。また、省エネルギーの観点から、装置全体の消費電力には限度があり、プロセススピードが速くなった分、帯電器の電流を増加させることは難しい。このように、電子写真プロセスの高速度化は、帯電に対しては非常に厳しい条件となる。

また、高速度化のために、プロセスピードが速くなると、感光体の回転周期も短くなることから、ａ−Ｓｉ感光体の場合、静電潜像を形成するための光による光メモリという問題に対しても厳しい条件となる。このゴーストと呼ばれる光メモリを消すために、感光体表面に帯電する電荷を除電する除電光を照射する除電光照射工程が行われている。

光メモリを消すためには除電光を過剰に与える事が効果的である。しかしながら、除電光の光量を上げるに従い帯電能が低下するというトレードオフの関係にあるため、そのプロセス条件に応じて、除電光の波長や光量が適宜設定される。一般的には、波長に関しては、画像形成光に用いる光の波長や、ａ−Ｓｉ感光体の分光感度ピーク波長（約６８０〜７００ｎｍ）に近づけたりすることにより、より効果的に光メモリを消去することが可能である。

これ以外の波長帯の光を除電光に使用する電子写真装置としては、例えば、ａ−Ｓｉ感光体に書き込み光に波長７８０ｎｍのレーザを用い、除電光に波長８５０ｎｍのＬＥＤを用いる技術が開示されている（例えば、特許文献１）。

また、除電光として７００ｎｍ以上の波長の光を発するＬＥＤを用いる技術も開示されている（例えば、特許文献２）。

また、繰返し使用中にａ−Ｓｉ感光体におけるＳｉ−Ｓｉ結合が切れてダングリングボンドが生じる場合がある。ダングリングボンドが生じたとしても、このダングリングボンドを、修復させる技術が開示されている（例えば、特許文献３）。特許文献３に開示されているダングリングボンドの修復は、波長が１〜２μｍの近赤外光を照射することで、この近赤外光を吸収してＳｉ−Ｓｉ結合が復帰し、アモルファスシリコン感光体における光劣化を修復するものである。更に、ダングリングボンドを修復する点からは、光除電光を照射した後であって帯電装置によって感光体の表面を帯電させる前に、近赤外光を照射することが好ましいことが開示されている。
特開平０７−３０２０２４号公報 特開２００２−０２３５７５号公報 特開平１０−１０４９９３号公報

近年、フルカラー化、システム化、デジタル化が進むと共に、出力画像の高画質化、高速化、高安定化の要求が高まっており、複写機や各種プリンタのプリント・オン・ディマンド（以下、ＰＯＤと略す）といわれる軽印刷市場への進出が期待される。複写機や各種プリンタで一般的に用いられている電子写真方式で、印刷市場に割って入っていくためには、高画質化、高安定化は最低限の課題である。この点において、ａ−Ｓｉ感光体は、電子写真において広く一般的に用いられている有機（ＯＰＣ）感光体に比べて、画質、安定性、耐久性に優れた特性を備えていることが知られている。

しかしながら、ａ−Ｓｉ感光体を用いた電子写真装置では、上述のように、プロセススピードが高速化すると、帯電、及び、ゴーストの問題がトレードオフの関係にある。このため、ａ−Ｓｉ感光体を、オフィス高速機よりも、更に高速機となる軽印刷市場を狙ったＰＯＤ機に搭載していくためには、改善の余地を有していた。

即ち、本発明は、オフィス高速機よりも更に高速機となるＰＯＤ機において、帯電電位を充分に確保でき、且つ、ゴーストによる画像不良が発生しない、高画質、高耐久、高安定な電子写真方法を提供することを目的とする。

本発明者らは上記の課題を解決し、高画質、高耐久、高安定の電子写真方法を見いだすべく鋭意検討を行った。その結果、次のようなことがわかってきた。

ゴーストは、膜中に存在する何らかのトラップ準位に捕獲されたキャリアによって発生していると考えられる。そして、膜中の準位にトラップされたキャリアは、静電潜像を形成するための光が照射された場所には多く存在し、非照射の場所には少ないため、回転の次の周期に電位差として表れてくると考えられる。

従来の過剰な除電光を照射する方法は、過剰に光キャリアを生成させて、静電潜像を形成するための光の照射部も非照射部も一様にキャリアをトラップ準位に捕獲させることで、場所によるトラップキャリア数の差を小さくし、ゴーストを低減させるものである。このため、ゴーストの消去効果と帯電能の低下がトレードオフの関係にあった。

そこで、本発明者らは、トラップされるキャリアそのものを少なくする方法がゴーストを低減させるための本質的な方法ではないかと考え、鋭意検討を行った。その結果、ａ−Ｓｉ膜のバンドギャップよりも小さいフォトンエネルギーとなる長波の光を用いることで、トラップキャリアが再励起されることを見出した。そして、そのような長波長帯の光は、基本的にａ−Ｓｉ膜には吸収されず、バンドギャップを越えてのキャリアは生成できないため、帯電に与える影響はほとんどないことがわかった。

その結果、除電光照射工程を波長の異なる光を照射する少なくとも２つの光照射工程に分け、
１．長波長側の光照射工程で照射される光をゴースト低減用として照射し、更に、
２．ａ−Ｓｉ膜に吸収されて表面電位をキャンセルできる短波長側の光照射工程で照射される光を、帯電工程前の感光体の表面電位をリセットするために照射する、
という構成にすることで、帯電とゴーストの関係が両立可能であることがわかり、本発明に到達したものである。

即ち、上述の目的を達成する本発明の電子写真方法は、シリコン原子を母材とする非単結晶膜からなる光導電層を有する感光体に、少なくとも、前記感光体の表面を除電する除電光照射工程、前記感光体の表面を帯電させる帯電工程、帯電された表面に光ビームを照射して静電潜像を形成する潜像形成光照射工程を行い、画像を形成する電子写真方法において、前記除電光照射工程が、波長の異なる光を照射する少なくとも２つの光照射工程からなり、前記２つの光照射工程のうち、長波長側の光照射工程は、前記感光体に対して感度を有さない波長帯の光を、前記潜像形成光照射工程における照射エネルギー量の１．０倍以上５．０倍以下の照射エネルギー量で照射することを特徴とする電子写真方法である。

以上説明したように、本発明によれば、過剰なキャリアを生成させることなく、トラップ準位の捕獲されたキャリアを効率よく再励起させることができるため、帯電とゴーストのトレードオフ関係を解消し、それらを両立することが可能となる。このため、本発明は、オフィス高速機よりも更に高速機となるＰＯＤ機においても、帯電電位を充分に確保でき、且つ、ゴーストによる画像不良が発生することの無い、高画質、高耐久、高安定な電子写真方法を提供することができる。

電子写真方法は、
少なくともシリコン原子を母材とする非単結晶膜からなる光導電層を有する感光体の表面を帯電させる帯電工程と、
帯電された感光体の表面に画像露光光を照射して感光体の表面に静電潜像を形成する潜像形成光照射工程と、感光体表面に帯電する電荷を除電する除電光照射工程を有している。

本発明の電子写真方法は、除電光照射工程が、波長の異なる光を照射する少なくとも２つの光照射工程からなっている。

２つの光照射工程のうち、長波長側の光照射工程は、感光体に対して分光感度の１％以下となる実質的に感度を有さない波長帯の光が、潜像形成光照射工程における照射エネルギー量の１．０倍以上５．０倍以下の照射エネルギー量で照射されることが好ましい。

更に、除電光照射工程の長波長側の光照射工程に用いる光のフォトンエネルギーは、
感光体の分光感度特性において最大となる波長のフォトンエネルギーの０．６倍以上であり、感光体に対して分光感度の１％以下となる実質的に感度を有さない波長のフォトンエネルギー以下であることが好ましい。

又、除電光照射工程の短波長側の光照射工程における照射エネルギー量は、潜像形成光照射工程における照射エネルギー量の１．０倍以上２．０倍以下であることが好ましい。

更に、少なくとも、帯電工程の前に感光体の表面をクリーニングするクリーニング工程を更に有し、２つの除電光照射工程はともに、クリーニング工程が終了後、帯電工程が開始されるまでの間に行われることが好ましい。

以下に、本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。

（電子写真装置）
本発明に好適に用いられる電子写真装置について、図１の概略構成図を参照して説明する。この電子写真装置は、表面に静電潜像が形成され、この静電潜像上にトナーが付着されてトナー像が形成されるドラム型の感光体１０１を有している。感光体１０１の周りには、感光体１０１の表面を所定の極性・電位に一様に帯電させる１次帯電器１０２と、帯電された感光体１０１の表面に画像露光光（潜像形成光照射）１０３を照射して静電潜像を形成する、不図示の画像露光装置とが配置されている。

形成された静電潜像上にトナーを付着させて現像する現像器として、ブラックトナーＢを付着させる第１現像器１０４ａと、カラートナーを付着させて現像する第２現像器１０４ｂが配置されている。第２現像器１０４ｂは、イエロートナーＹを付着させる現像器とマゼンタトナーＭを付着させる現像器とシアントナーＣを付着させる現像器とが内蔵された回転型の現像器である。

また、感光ドラム上でトナー像を形成しているトナーの電荷を均一にし、安定した転写を行うようにするための転写前帯電器１０５が設けられている。さらに、中間転写ベルト１０６にトナー像を転写した後、感光体１０１上をクリーニングする感光体クリーナ１０７および感光体１０１の除電を行う第一の除電光１０８ａと第二の除電光１０８ｂが設けられている。

中間転写ベルト１０６は、感光体１０１に当接ニップ部を介して駆動するように配置されており、内側には感光体１０１上に形成されたトナー像を中間転写ベルト１０６に転写するための一次転写ローラ１０９が配備されている。

一次転写ローラ１０９には、感光体１０１上のトナー像を中間転写ベルト１０６に転写するための一次転写バイアスを印加するバイアス電源（不図示）が接続されている。中間転写ベルト１０６の周りには、中間転写ベルト１０６に転写されたトナー像を記録材１１２にさらに転写するための二次転写ローラ１１０が、中間転写ベルト１０６の下面部に接触するように設けられている。二次転写ローラ１１０には、中間転写ベルト１０６上のトナー像を記録材１１２に転写するための二次転写バイアスを印加するバイアス電源が接続されている。また、中間転写ベルト１０６上のトナー像を記録材１１２に転写した後、中間転写ベルト１０６の表面上に残留した転写残トナーをクリーニングするための中間転写ベルトクリーナ１１１が設けられている。

また、この電子写真装置は、画像が形成される複数の記録材１１２を保持する給紙カセット１１３と、記録材１１２を給紙カセット１１３から中間転写ベルト１０６と二次転写ローラ１１０との当接ニップ部を介して搬送する搬送機構とが設けられている。記録材１１２の搬送経路上には、記録材１１２上に転写されたトナー像を記録材１１２上に定着させる定着器１１４が配置されている。

一次帯電器１０２、及び、転写前帯電器１０５には、図１、及び、図２により詳しく示したような開口部にシャッタを有するコロナ放電器が用いられる。この具体的な構成については後述して詳しく説明する。

画像露光装置としては、カラー原稿画像の色分解・結像露光光学系や、画像情報の時系列電気デジタル画素信号に対応して変調されたレーザビームを出力するレーザスキャナによる走査露光系が用いられる。このような露光系により、画像パターンに従って、複数行、複数列の画素マトリックスの画素ごとに、レーザまたはＬＥＤを光源とする光ビームを照射して静電潜像を感光体の表面に形成することができる。

次に、この電子写真装置の動作について説明する。

まず、図１に矢印で示すように、感光体１０１が、反時計方向に所定の周速度（プロセススピード）で回転駆動され、中間転写ベルト１０６が、時計方向に、感光体１０１と同じ周速度で回転駆動される。

感光体１０１は、回転過程で、一次帯電器１０２により所定の極性・電位に一様に帯電処理される。次いで、画像露光１０３を受け、これにより感光体１０１の表面上には、目的のカラー画像の第１の色成分像（例えばマゼンタ成分像）に対応した静電潜像が形成される。次いで、第２現像器１０４ｂが回転し、マゼンタトナーＭを付着させる現像器が所定の位置にセットされ、その静電潜像が第１色であるマゼンタトナーＭにより現像される。この時、第１現像器１０４ａは、作動オフになっていて感光体１０１には作用せず、第１色のマゼンタトナー像に影響を与えることはない。

このようにして、感光体１０１上に形成担持された第１色のマゼンタトナー像は、感光体１０１と中間転写ベルト１０６とのニップ部を通過する過程で、一次転写バイアスがバイアス電源（不図示）から一次転写ローラ１０９に印加されることによって形成される電界により、中間転写ベルト１０６外周面に順次中間転写される。

中間転写ベルト１０６に第１色のマゼンタトナー像を転写し終えた感光体１０１の表面は、感光体クリーナ１０７によりクリーニングされる。次に、感光体１０１の清掃された表面上に、第１色のトナー像の形成と同様に、第２色のトナー像（例えばシアントナー像）が形成され、この第２色のトナー像が、第１色のトナー像が転写された中間転写ベルト１０６の表面上に重畳転写される。以下同様に、第３色のトナー像（例えばイエロートナー像）、第４色のトナー像（例えばブラックトナー像）が中間転写ベルト１０６上に順次重畳転写され、目的のカラー画像に対応した合成カラートナー像が形成される。

次に、給紙カセット１１３から中間転写ベルト１０６と二次転写ローラ１１０との当接ニップ部に所定のタイミングで記録材１１２が給送される。二次転写ローラ１１０が中間転写ベルト１０６に当接されると共に、二次転写バイアスがバイアス電源から二次転写ローラ１１０に印加される。この結果、中間転写ベルト１０６上に重畳転写された合成カラートナー像が、第２の画像担持体である記録材１１２に転写される。記録材１１２へのトナー像の転写終了後、中間転写ベルト１０６上の転写残トナーは中間転写ベルトクリーナ１１１によりクリーニングされる。トナー像が転写された記録材１１２は定着器１１４に導かれ、ここで記録材１１２上にトナー像が加熱定着される。

本電子写真装置の動作において、感光体１０１から中間転写ベルト１０６への第１〜第４色のトナー像の順次転写実行時には、二次転写ローラ１１０および中間転写ベルトクリーナ１１１は中間転写ベルト１０６から離間させるようにしてもよい。

このような中間転写ベルトを用いた電子写真によるカラー電子写真装置は、以下に示す特徴を有している。

第一に、重ね合わせ時に各色のトナー像の形成位置がずれる色ズレが少ない。また、図１に示すように、記録材１１２をなんら加工、制御（例えばグリッパーに把持する、吸着する、曲率を持たせるなど）する必要なしに、中間転写ベルト１０６からトナー像を転写させることができ、記録材１１２として多種多様なものを用いることができる。例えば、薄い紙（４０ｇ／ｍ²紙）から厚い紙（２００ｇ／ｍ²紙）までの種々の厚みのものを選択して記録材１１２として使用可能である。また、幅の広狭または長さの長短によらず種々の大きさのものを記録材１１２として使用可能である。さらには、封筒、ハガキ、ラベル紙を記録材１１２として使用可能である。

また、中間転写ベルト１０６は、柔軟性に優れており、感光体１０１や記録材１１２とのニップを自由除に設定することができるため、設計の自由度が高く、転写効率などを最適化しやすいといった特徴がある。

（除電光照射手段）
次に、本発明に係る除電光照射手段について説明する。図１に示したように、除電光照射手段は、第一の除電光照射手段１０８ａと第二の除電光照射手段１０８ｂからなる。第一の除電光１０８ａにはピーク波長６６０ｎｍのＬＥＤを用い、第二の除電光１０８ｂには、ピーク波長９４０ｎｍのＬＥＤを用いた。また、画像露光１０３の光源には、発振波長６５５ｎｍの半導体レーザを用いた。

図６は、ａ−Ｓｉ感光体の分光感度特性を示した図である。図６から明らかなように、ａ−Ｓｉ感光体の分光感度特性は６８０ｎｍ付近にピークを有する分布となる。分光感度がピークとなる波長は、ａ−Ｓｉ膜のバンドギャップに概ね等しいフォトンエネルギーを有する波長と推測される。このため、ピーク波長より短波側の光は、バンドギャップよりも大きなフォトンエネルギーを有し、光のエネルギーによってキャリアが生成され、表面電荷を除電することが可能であり、本発明においては感度を有する波長帯の光であると考える。しかしながら、実際には図６に示したように、波長が短くなるにつれて、照射されるフォトン数が減少したり、表面層等での吸収の影響が多くなったりし、徐々に感度が低下していくものと考えられる。また、ピーク波長より波長が長くなると、フォトンエネルギーがバンドギャップより小さくなり、バンド間遷移による光吸収がおこりにくくなるため感度が減少すると考えられる。本発明においては、このようなフォトンエネルギーが小さく吸収されない波長帯を、感度を有さない波長帯と定義し、より具体的には、ピーク波長の感度に対して１％以下となる波長帯を、感度を有さない波長帯と定義する。即ち、図６に示した分光感度特性を持つ感光体に対しては、９００ｎｍ以上の波長帯の光を、感度を有さない波長帯の光とみなしている。

そのような感度を有さない波長帯の光を照射した場合、バンド間遷移によるキャリアが生成される確率は小さく、バンド中のトラップ準位に捕獲されたキャリアだけを効率よく再励起することが可能となることを見出し、本発明を完成するに至った。

即ち、本発明の除電光照射は、
１．感度を有さない波長帯となる第二の除電光１０８ｂを照射することで、過剰なキャリアを生成することなく、トラップキャリアだけを再励起させてゴーストを打ち消し、
２．第一の除電光１０８ａを照射することで、感光体表面を除電する
という、少なくとも２つの除電光照射を行うことを特徴とする。

第二の除電光１０８ｂの照射エネルギーの好適な範囲について説明する。ゴーストの原因となるトラップキャリアは、基本的には画像露光１０３の照射によって発生するものであるため、それを再励起させるための除電光の照射エネルギーに関しては、画像露光の照射エネルギーを基準に考えることが重要である。このため第二の除電光１０８ｂに用いる感度を有さない波長帯の光の照射エネルギーに関しては、充分なゴースト抑制効果を得るために、画像露光１０３の照射エネルギーの１．０倍以上であることが好ましい。また、照射エネルギーが大きくなりすぎると、帯電性に影響を及ぼすようになる場合があるため上限があり、画像露光１０３の照射エネルギーの５．０倍以下であることが好ましい。照射エネルギーがこのような範囲であれば、除電光の照射によってドラムが加熱されたり、Ｓｉの結合状態が変化したりするような変化が起こることはない。

また、照射するフォトンエネルギーを、分光感度がピークとなる波長のフォトンエネルギーに対して０．６倍以上にすることで、より顕著にゴースト改善効果を得ることができる。これは、波長の長波化によって、フォトンエネルギーが小さくなりすぎてしまうと、トラップキャリアを再励起する効率に関しても低下するためであると考えられる。

また、第一の除電光に関しては、感光体の電位を除電することを主な目的としており、ゴーストを打ち消す必要はない。このため、第一の除電光の照射エネルギーを少なくすることで、帯電能に対するラティティードを広く確保することが可能となり、オフィス高速機よりも更にプロセススピード高速化した、例えば、５５０ｍｍ／ｓｅｃ以上となるようなＰＯＤ機に特に好適である。しかしながら、あまりプロセススピードが高速化し過ぎると、メカ的な振動を抑え、精度良く機械動作をコントロールすることが難しくなる。このため、プロセススピードは３０００ｍｍ／ｓｅｃ以下、好ましくは２０００ｍｍ／ｓｅｃ以下、より好ましくは１０００ｍｍ／ｓｅｃが好ましい。

第一の除電光の照射エネルギーに関しては、帯電能が充分確保できる範囲に設定すれば良い。更に、画像露光の照射エネルギーの１．０倍以上２．０倍以内にすることで、長期間の使用における、安定性や耐久後の画像特性をより向上させ、総合的に特に優れた特性を得ることが出来る。これは、第一の除電光の照射エネルギーがある程度強い場合においては、感光体表面の電位を充分に除電することができるため電位の安定性が良くなる。このため、画像濃度やがさつきといった耐久中の画像安定性が向上するものと考えられる。また、第一の除電光の照射エネルギーが弱くなると、少ない帯電電流で所定の電位を確保することができる。このため、帯電ワイヤや帯電器のシールド板等に帯電性生物等の汚れも蓄積されにくくなる。このため、耐久が進んだ場合においても、帯電器の汚れに起因すると推測される画像特性に対してはより優れた結果が得られるものと考えられる。

（ａ−Ｓｉ感光体）
次に、本発明の電子写真方法に好適に用いることができる電子写真感光体（感光体と表すことがある。）の層構成について、図４の模式的構成図を参照して説明する。

図４（ａ）に示す感光体４００は、基体４０１と、基体４０１の上に順次設けられる光導電層４０２と表面層４０３とから構成される。

また、図４（ｂ）に示すように、基体４０１上に、基体側からの電荷の注入を阻止するために、下部電荷注入阻止層４０４を設け、下部電荷注入阻止層４０４上に光導電層４０２と、表面層４０３とを順次設けた層構成であってもよい。必要に応じて、光導電層４０２は、基体４０１側から第一の層領域と第二の層領域とからなる２層構成にしてもよい。また、光導電層４０２と表面層４０３との界面に関しては、連続的に変化させ界面反射を抑制する界面制御を施してもよい。

（ａ−Ｓｉ感光体の製造装置）
上記ａ−Ｓｉ感光体の作製方法は、一般的に知られている真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、熱ＣＶＤ法、光ＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法の如き成膜方法により、基体上に図４に示すような層構成のａ−Ｓｉ感光体を形成すればよい。それらの中でも、原料ガスにＲＦ帯やＶＨＦ帯の高周波電力を印加してグロー放電により分解し、基体上に堆積膜を形成するプラズマＣＶＤ法を用いると、ａ−Ｓｉ感光体を好適に作製することができる。

次に、本発明の電子写真装置に好適な感光体の製造に使用することができる装置、および、これを用いた感光体の製造方法について、以下に説明する。図５は、電源周波数としてＲＦ帯を用いた高周波プラズマＣＶＤ（ＲＦ−ＰＣＶＤとも略記する）法による感光体製造装置の一例を、模式的に示した構成図である。

この装置は、大別すると、堆積装置５１００、原料ガスの供給系５２００、反応容器５１１１内を減圧するための排気装置（図示せず）から構成されている。堆積装置５１００中の反応容器５１１１内には円筒状基体５１１２を載置する載置台５１１０、基体加熱用ヒータ５１１３、原料ガス導入管５１１４が設置される。更に高周波マッチングボックス５１１５を介して高周波電源５１２０が反応容器５１１１を兼ねるカソード電極に接続されている。

原料ガス供給装置５２００は、原料ガスのボンベ５２２１〜５２２６とバルブ５２３１〜５２３６、５２４１〜５２４６、５２５１〜５２５６、及び、マスフローコントローラ５２１１〜５２１６から構成される。各原料ガスのボンベはバルブ５２６０を介して反応容器５１１１内のガス導入管５１１４に接続されている。

この装置を用いた堆堆膜の形成は、例えば以下のような手順によって行われる。

まず、反応容器５１１１内に円筒状基体５１１２を設置し、例えば真空ポンプなどの排気装置（図示せず）により反応容器５１１１内を排気する。続いて、基体加熱用ヒータ５１１３により円筒状基体５１１２の温度を２００℃乃至３５０℃の所定の温度に制御する。

次に、堆積膜形成用の原料ガスを、ガス供給装置５２００により流量制御し、反応容器５１１１内に導入する。そして、排気速度を調整することにより所定の圧力に設定する。

以上のようにして堆積の準備が完了した後、以下に示す手順で各層の形成を行う。

内圧が安定したところで、高周波電源５１２０を所望の電力に設定して、高周波マッチングボックス５１１５を通じてカソード電極に供給し高周波グロー放電を生起させる。放電に用いる周波数は１〜３０ＭＨｚのＲＦ帯が好適に使用できる。

この放電エネルギーによって反応容器５１１１内に導入された各原料ガスが分解され、円筒状基体５１１２上に所定のシリコン原子を主成分とする堆積膜が形成される。所望の膜厚の形成が行われた後、高周波電力の供給を止め、ガス供給装置の各バルブを閉じて反応容器５１１１への各原料ガスの流入を止め、堆積膜の形成を終える。

同様の操作を複数回繰り返すことによって、所望の多層構造の感光層が形成される。また、膜形成の均一化を図るために、層形成を行っている間は、円筒状基体５１１２を駆動装置（不図示）によって所定の速度で回転させることも有効である。さらに、上述のガス種およびバルブ操作は各々の層の作製条件にしたがって変更が加えられることは言うまでもない。

以下、実施例、及び、比較例により本発明を更に詳細に説明するが、本発明の技術的範囲はこれらによって何ら限定されるものではない。

＜感光体製造例１＞
図５に示したプラズマＣＶＤ装置を用い、直径８４ｍｍの鏡面加工を施したアルミニウムシリンダー（基体）上に、表１に示した条件で、下部電荷注入阻止層、光導電層、及び、表面層からなるａ−Ｓｉ材料からなる堆積膜を順次積層し、図４（ｂ）に示した層構成の感光体を製作した。

＜実施例１、及び、比較例１＞
電子写真装置として、図１に示した構成の電子写真装置を準備した。電子写真装置には、カラー複合機であるキヤノン製電子写真装置ｉＲＣ−６８００をベースとした。キヤノン製電子写真装置ｉＲＣ−６８００を実験用として、プリント速度を約２倍に高速化するため、感光体の周速度及びプロセススピードを５５０ｍｍ／ｓｅｃで動作するように改造し、第二の除電光手段を追加した装置を準備した。また、帯電器に印加する高圧条件を任意に設定できるように外部電源から供給するように改造し、第一の除電光ＬＥＤの駆動電圧を任意に設定できるように外部電源から供給するように改造した。

本実施例で準備した電子写真装置の露光系の光源は、第一の除電光１０８ａはピーク波長６６０ｎｍのＬＥＤ、第二の除電光１０８ｂはピーク波長９４０ｎｍのＬＥＤ、画像露光１０３は発振波長６５５ｎｍの半導体レーザとした。本実施例で第二の除電光として用いた光のフォトンエネルギーは、分光感度がピークとなる波長のフォトンエネルギーに対して０．７２倍であった。各露光における照射エネルギー量については、以下、及び、表２に記載の値とした。

準備した電子写真装置に、感光体製造例１に記載の条件にて製作した感光体を搭載し、以下に示すような評価を行った。
１．帯電、及び、露光の条件設定
まず、評価に先立ち帯電及び各種露光の条件設定を行った。

第一の除電光手段１０８ａの照射条件として、照射エネルギー量が０．６μＪ／ｃｍ²となるように、ＬＥＤの電圧印加条件を調整した。照射エネルギー量は、アドバンテスト社製光パワーメータ（ＴＱ８２１５）にて測定した。

帯電の条件としては、第二の除電光１０８ｂをオフにし、第一の除電光だけを照射した際、グリッド電位を８００Ｖで固定とし、一次電流値を調整して、第２現像器１０４ｂ位置の感光体表面の電位が基準ＶＤ（４００Ｖ）となる帯電条件を設定した。

画像露光の条件は、第二の除電光１０８ｂをオフにし、第一の除電光１０８だけを照射した場合に、先に設定した帯電条件で帯電させ、その状態で画像露光を行った時の第２現像器１０４ｂ位置の感光体表面の電位が基準ＶＬ（１００Ｖ）となるように露光量を設定した。このときの、照射エネルギー量を表２に示す。感光体表面の電位は、Ｔｒｅｋ社製表面電位計（Ｍｏｄｅｌ３４４）を第２現像器内に設置して測定した。
２．電位特性評価（帯電能）
１で求めた第一の除電光、及び、帯電条件に設定し、第二の除電光に関しては表２に示した照射エネルギー量に設定して、第２現像器１０４ｂ位置における感光体表面の電位を上述した方法と同様の測定方法を用いて測定した。そして、測定した電位と基準ＶＤとの差分値を求め、以下の基準で判断した。基準ＶＤとの差分は、帯電能の低下を表しており、その値は小さいほど好ましく、大きくなり過ぎると、実使用の際に所望の帯電電位を得るための帯電電流が増加し、消費電力が増加したり、放電生成物が増加したりするので、好ましくない。その結果を表２に示す。

Ａ：５Ｖ未満であり、優れている
Ｂ：５Ｖ以上２０Ｖ未満であり、実用上問題なし
Ｃ：２０Ｖ以上であり、実用上問題となる場合あり
３．画像特性評価（ゴースト）
１で求めた第一の除電光、画像露光、及び、帯電条件に設定し、第二の除電光に関しては表２に示した照射エネルギー量に設定して、画像サンプリングを行った。画像は、Ａ３縦サイズの電子原稿で、先端部から１０ｃｍの範囲に画素密度０％のべた白の背景に濃度１００％で文字（アルファベットなど）が配置され、１０〜４２ｃｍの範囲は画素密度が５０％のハーフトーン画像となるようなテスト画像を使用した。サンプリングは、ブラック単色とシアン単色で行い、サンプリングした画像に対して視察により以下の基準で判断した。その結果を表２に示す。

Ｓ：ゴースト現象がまったく現れず、極めて良好
Ａ：ゴースト現象がほとんど現れず、非常に良好
Ｂ：ゴースト現象がかすかに現れるレベルであり、良好
Ｃ：ゴースト現象が現れるが、従来機と同レベルであり、実用上は問題なし
Ｄ：ゴースト現象が現れて、実用上問題となる場合あり

表２から明らかなように、第二の除電光を照射しない比較例１−１に対し、第二の除電光を、画像露光の照射エネルギー量の１．０倍以上５．０倍以下の照射エネルギー量で照射した実施例では、帯電能を低下させることなく、ゴーストを改善できることがわかる。

これは、
１．感光体のバンドギャップよりもフォトンエネルギーの小さい光を照射することで、バンドを越えてのキャリア生成は行われる確率は小さくいため、帯電能を維持することが出来、
２．バンド中のトラップ準位に捕獲されたキャリアだけを効率よく再励起してトラップキャリアを減少させることが出来るためであると考えられる。

これに対し、第二の除電光の照射エネルギー量が、０．７倍の比較例１−２では、ゴーストの改善効果が小さくなった。また、第二の除電光の照射エネルギー量が、７．４倍の比較例１−３では、ゴーストに対しては充分な改善効果は得られたが、帯電能が低下してしまった。

また、本実施例に示した範囲の照射エネルギーでは、Ｓｉの結合状態が変化した時に一般的にみられるような、光のエネルギーによってドラムが加熱されたり、感光体の電位特性や画像特性が変化したりするようなことは一切見られなかった。

＜実施例２、及び、比較例２＞
電子写真装置として、図２に示した構成の電子写真装置を準備した。電子写真装置には、カラー複合機であるキヤノン製電子写真装置ｉＲＣ−６８００をベースとした。キヤノン製電子写真装置ｉＲＣ−６８００を実験用として、プリント速度を約３倍に高速化するため、感光体の周速度及びプロセススピードを８２０ｍｍ／ｓｅｃで動作するように改造し、第二の除電光手段を追加改造した装置を準備した。また、帯電器に印加する高圧条件を任意に設定できるように外部電源から供給するように改造し、第一の除電光ＬＥＤの駆動電圧を任意に設定できるように外部電源から供給するように改造した。

第一の除電光２０８ａと画像露光２０３の光源には、実施例１と同様に、それぞれピーク波長６６０ｎｍのＬＥＤと発振波長６５５ｎｍのレーザとした。第二の除電光の光源としては、図２に示したようにハロゲン光源２１５を干渉フィルタ２１６で単一波長光にした露光系を用いた。本実施例の電子写真装置では、第二の除電光の照射条件が照射エネルギーだけでなく、干渉フィルタを選択することで波長が変更できるところにある。また、各露光における照射エネルギー量と第二の除電光のフォトンエネルギーについては、表３に記載の値とした。なお、表３中の第二の除電光のフォトンエネルギーについては、感光体の分光感度特性がピークとなる波長のフォトンエネルギーに対する比率で示した。

準備した電子写真装置に、感光体製造例１に記載の条件にて製作した感光体を搭載し、以下に示すような評価を行った。
１．帯電、及び、露光の条件設定
実施例１に示した方法と同じ方法にて、帯電、及び、露光の条件設定を行った。
２．電位特性評価（帯電能）
１で求めた第一の除電光、及び、帯電条件に設定し、第二の除電光に関しては、光のフォトンエネルギーが表３に示した値になるように干渉フィルタ２１６を選択した。照射エネルギー量は１．９μＪ／ｃｍ²で一定となるようにハロゲン光源の点灯電圧を調整し、第２現像器２０４ｂ位置における電位を測定した。そして、測定した電位と基準ＶＤとの差分値を求め、実施例１と同様の基準で判断した。その結果を表３に示す。
３．画像特性評価（ゴースト）
１で求めた第一の除電光、画像露光、及び、帯電条件に設定し、第二の除電光に関しては表３に示したフォトンエネルギー、及び、照射エネルギー量に設定して、画像サンプリングを行った。画像は、Ａ３縦サイズの電子原稿で、先端部から１０ｃｍの範囲に画素密度０％のべた白の背景に濃度１００％で文字（アルファベットなど）が配置され、１０〜４２ｃｍの範囲は画素密度が５０％のハーフトーン画像となるようなテスト画像を使用した。サンプリングは、ブラック単色とシアン単色で行い、サンプリングした画像に対して、実施例１と同様の基準で判断した。その結果を表３に示す。

表３から明らかなように、第二の除電光を照射しない比較例２−１に対し、第二の除電光を照射することにより、帯電能を低下させることなく、ゴーストを改善できることがわかる。更に、第二の除電光のフォトンエネルギーを分光感度がピークとなる波長のフォトンエネルギーの０．６倍以上０．７５倍以下（感光体に対して分光感度の１％以下となる実質的に感度を有さない波長のフォトンエネルギー以下）に設定した実施例２−１〜３では、その範囲外となる実施例２−４に比べて、ゴーストの改善効果がより高く、非常に良好な結果となった。この結果は、フォトンエネルギーが小さくなりすぎると、トラップキャリアを再励起する効率に関しても低下するためであると考えられる。

これに対し、比較例２−２では、第二の除電光のフォトンエネルギーが大きくなったために、ゴーストに対しては充分な改善効果は得られたが、帯電能が低下してしまった。この波長帯になると、分光感度における感度が数％程度あり、感度を有する領域となるため、ゴーストの改善と帯電能の低下がトレードオフの関係となっていると推測され、好ましくない。

以上のことから、第二の除電光に、フォトンエネルギーが、分光感度がピークとなる波長のフォトンエネルギーの０．６倍以上０．７５倍以下（感光体に対して分光感度の１％以下となる実質的に感度を有さない波長のフォトンエネルギー以下）となる波長帯の光を用いることにより、ゴーストの改善効果をより顕著に得られることがわかった。

＜実施例３、及び、比較例３＞
電子写真装置としては、実施例１と同様の装置を準備した。即ち、本実施例の電子写真装置の露光系の光源は、第一の除電光１０８ａはピーク波長６６０ｎｍのＬＥＤ、第二の除電光１０８ｂはピーク波長９４０ｎｍのＬＥＤ、画像露光１０３は発振波長６５５ｎｍの半導体レーザである。本実施例で第二の除電光として用いた光のフォトンエネルギーは、分光感度がピークとなる波長のフォトンエネルギーに対して０．７２倍であった。

準備した電子写真装置に、感光体製造例１に記載の条件にて製作した感光体を搭載し、以下に示すような評価を行った。

１．帯電、及び、露光の条件設定
まず、評価に先立ち帯電及び各種露光の条件設定を行った。

第一の除電光手段１０８ａの照射条件として、照射エネルギー量を表４に示した値になるように、ＬＥＤの電圧印加条件を調整した。

帯電の条件としては、第二の除電光をオフにし、第一の除電光だけを照射した場合において、グリッド電位を８００Ｖで固定とし、一次電流値を調整して、第２現像器１０４ｂ位置の感光体表面の電位が基準ＶＤ（４００Ｖ）となる帯電条件を設定した。

画像露光の条件は、第二の除電光をオフにし、第一の除電光だけを照射した場合において、先に設定した帯電条件で帯電させ、その状態で画像露光を行った場合における第２現像器１０４ｂ位置の感光体表面の電位が基準ＶＬ（１００Ｖ）となるように露光量を設定した。このときの、照射エネルギー量を表４に示す。

２．画像特性評価（ゴースト）
１で求めた第一の除電光、画像露光、及び、帯電条件に設定し、第二の除電光に関しては表４に示したように照射エネルギー量を１．９μＪ／ｃｍ²に設定して、画像サンプリングを行った。画像は、Ａ３縦サイズの電子原稿で、先端部から１０ｃｍの範囲に画素密度０％のべた白の背景に濃度１００％で文字（アルファベットなど）が配置され、１０〜４２ｃｍの範囲は画素密度が５０％のハーフトーン画像となるようなテスト画像を使用した。サンプリングは、ブラック単色とシアン単色で行い、サンプリングした画像に対し、実施例１と同様の基準で判断した。その結果を表４に示す。

３．耐久性評価
２で行った画像評価の時と同じプロセス条件にて、１０万枚の通紙耐久テストを行った。耐久テストのスタート前、１万枚経過毎、及び、１０万枚耐久終了時に、評価用の画像サンプリングを行い、サンプリングした画像で耐久性評価を行った。より具体的には、
（１）各色の画素密度が２０％のブラック単色、シアン単色、４色のハーフトーン画像
（２）各色の画素密度が４０％のブラック単色、シアン単色、４色のハーフトーン画像
（３）各色の画素密度が６０％のブラック単色、シアン単色、４色のハーフトーン画像
（４）単色で画素密度が０〜１００％まで段階的に変化する階調パターン
をＡ３用紙に出力し、それらの画像を用いて、画像濃度ムラや帯状スジや斑点ムラなどの画像不良の発生有無について評価を行った。濃度ムラが発生した場合、各色の濃度ムラを重ね合ねると色味の違いとして、濃度ムラが強調されるので、４色ハーフトーンでは、単色ハーフトーンよりより厳しい評価となる。評価結果は、初期、及び、耐久終了後の画像に関して、
Ａ：まったく画像不良が確認できず、非常に優れている。
Ｂ：注視して見ると僅かに画像不良が確認できる程度であり、優れている。
Ｃ：ごく軽微な画像不良が確認できる。
からなる判定基準で判定した。また、１万枚経過毎にサンプリングした画像を用いて、耐久テスト中における画像の安定性と言う観点で、画像濃度、及び、がさつきの変動に関し、
Ａ：まったく変動が確認できず、非常に優れている。
Ｂ：注視して見ると僅かに変動が確認できる程度であり、優れている。
Ｃ：ごく軽微な変動が確認できる。
からなる判定基準で判定した。それらの結果を表４に示す。

表４から明らかなように、第二の除電光を本発明の条件で照射することによってゴースト現象がまったく現れず、極めて良好な結果が得られることがわかる。更に、第一の除電光の照射エネルギーを、画像露光の照射エネルギーの１．０倍以上２．０倍以下の範囲とした実施例３−２〜４では、耐久中の安定性や、耐久後の画像評価結果に関しても、非常に優れた結果が得られることがわかる。以上のことから、第一の除電光の照射エネルギーを上記範囲にすることにより、耐久性も含め、総合的に特に優れていることがわかった。

この理由としては、すべてが詳細に解明されたわけではないが概ね次のように推測している。第一の除電光の照射エネルギーがある程度強い場合においては、感光体表面の電位を充分に除電することができるため電位の安定性が良くなる。このため、画像濃度やがさつきといった耐久中の画像安定性が向上するものと考えられる。また、第一の除電光の照射エネルギーが弱くなると、少ない帯電電流で所定の電位を確保することができる。このため、帯電ワイヤや帯電器のシールド板等に帯電性生物等の汚れも蓄積されにくくなる。このため、このため、耐久が進んだ場合においても、帯電器の汚れに起因すると推測される画像特性に対してはより優れた結果が得られるものと考えられる。

これに対し、第二の除電光を照射しなかった比較例３においては、ゴースト現象が現れてしまった。

＜実施例４、及び、比較例４＞
電子写真装置としては、実施例１と同様の装置（実施例４−１）と、図３に示したように第二の除電光３０８ｂをクリーニング３０７の後に配置した電子写真装置（実施例４−２）を準備した。即ち、本実施例の装置２台は、第二の除電光の配置が異なり、それ以外のプロセス構成は同じとした。露光系の光源は、第一の除電光がピーク波長６６０ｎｍのＬＥＤ、第二の除電光がピーク波長９４０ｎｍのＬＥＤ、画像露光が発振波長６５５ｎｍの半導体レーザとした。本実施例で第二の除電光として用いた光のフォトンエネルギーは、分光感度がピークとなる波長のフォトンエネルギーに対して０．７２倍であった。また、それらの露光系の照射エネルギーは、実施例１−１に示した条件と同じ条件とした。

また、実施例４−１と同様の装置において、第二の除電光のみをオフにして、それ以外は実施例４−１と同じ条件とした場合を比較例４−１とした。同様に、実施例４−２と同様の装置において、第二の除電光のみをオフにして、それ以外は実施例４−２と同じ条件とした場合を比較例４−２とした。

準備した電子写真装置に、感光体製造例１に記載の条件にて製作した感光体を搭載し、まず初期の電位特性として、実施例１と同様の手順にて帯電能、及び、ゴーストの評価を行った。その結果を表５に示す。

続いて、初期電位特性評価と同じプロセス条件にて、１０万枚の通紙耐久テストを行い、実施例３の耐久性テストと同様の手順にて、耐久性評価を行った。更に、耐久終了後に、転写残トナーの飛散等による機内の汚れについて、次のような基準で評価した。

Ｓ：まったくトナー飛散等の機内汚れが確認できず、非常に優れている。

Ａ：注視して見ると僅かに機内汚れが確認できる程度であり、優れている。

Ｂ：ごく軽微な機内汚れが確認できるが、画像にはまったく影響しない。

Ｃ：機内汚れが確認でき、画像に影響する場合がある。
それらの結果を表５に示す。

表５から明らかなように、帯電能、ゴースト、耐久性ともに、除電光の配置に依存することなく良好な結果が得られた。更に、第二の除電光をクリーニングの後に配置した実施例４−２に示した装置の耐久後の機内においては、耐久後の機内汚れに関して、より優れた結果が得られた。以上の結果より、除電光の配置をクリーニング後にすることで、トナー飛散による機内汚染を抑制する効果があることがわかった。

これに対し、第二の除電光を照射しなかった比較例４−１、４−２においては、ゴースト現象が現れてしまった。

本発明の電子写真装置の一例を示す概略構成図である。 本発明の電子写真装置の一例を示す概略構成図である。 本発明の電子写真装置の一例を示す概略構成図である。 本発明に好適に用いられる感光体の層構成の一例を示す断面図である。 本発明に好適に用いられる感光体を製造するための装置の一例を示す概略構成図である。 ａ−Ｓｉ感光体の分光感度特性の一例を示す図である。

符号の説明

１０１、２０１、３０１ 感光体
１０２、２０２、３０２ 一次帯電器
１０３、２０３、３０３ 画像露光
１０４ａ、２０４ａ、３０４ａ 第１現像器
１０４ｂ、２０４ｂ、３０４ｂ 第２現像器
１０５、２０５、３０５ 転写前帯電器
１０６、２０６、３０６ 中間転写ベルト
１０７、２０７、３０７ 感光体クリーナ
１０８ａ、２０８ａ、３０８ａ 第一の除電光
１０８ｂ、２０８ｂ、３０８ｂ 第二の除電光
１０９、２０９、３０９ 一次転写ローラ
１１０、２１０、３１０ 二次転写ローラ
１１１、２１１、３１１ 中間転写ベルトクリーナ
１１２、２１２、３１２ 記録材
１１３、２１３、３１３ 給紙カセット
１１４、２１４、３１４ 定着器
４００ 電子写真感光体
４０１ 基体
４０２ 光導電層
４０３ 表面層
４０４ 下部電荷注入阻止層

Claims (4)

1. 少なくともシリコン原子を母材とする非単結晶膜からなる光導電層を有する感光体に、少なくとも、前記感光体の表面を帯電させる帯電工程と、帯電された前記感光体の表面に画像露光光を照射して前記感光体の表面に静電潜像を形成する潜像形成光照射工程と、前記感光体表面に帯電する電荷を除電する除電光照射工程を有する電子写真方法において、
   前記除電光照射工程が、波長の異なる光を照射する少なくとも２つの光照射工程からなり、前記２つの光照射工程のうち、長波長側の光照射工程が、前記感光体に対して分光感度の１％以下となる実質的に感度を有さない波長帯の光を、前記潜像形成光照射工程における照射エネルギー量の１．０倍以上５．０倍以下の照射エネルギー量で照射することを特徴とする電子写真方法。
2. 前記除電光照射工程の長波長側の光照射工程に用いる光のフォトンエネルギーは、前記感光体の分光感度特性において最大となる波長のフォトンエネルギーの０．６倍以上であり、前記感光体に対して分光感度の１％以下となる実質的に感度を有さない波長のフォトンエネルギー以下であることを特徴とする請求項１に記載の電子写真方法。
3. 前記除電光照射工程の短波長側の光照射工程における照射エネルギー量は、前記潜像形成光照射工程における照射エネルギー量の１．０倍以上２．０倍以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載の電子写真方法。
4. 少なくとも、前記帯電工程の前に前記感光体の表面をクリーニングするクリーニング工程を更に有し、前記２つの光照射工程はともに、前記クリーニング工程が終了後、前記帯電工程が開始されるまでの間に行われることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の電子写真方法。

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